DE102010048022B4

DE102010048022B4 - Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Temperatur eines Objekts und korrespondierende Wärmebildkamera

Info

Publication number: DE102010048022B4
Application number: DE102010048022A
Authority: DE
Inventors: Andreas Messerschmid
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2010-10-09
Filing date: 2010-10-09
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2030-10-10
Also published as: US20120086810A1; DE102010048022A1

Abstract

Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Temperatur eines Objektes (13), wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: – in einem ersten Schritt (14) werden wenigstens ein IR-Bild (10) und wenigstens ein VIS-Bild (12) des Objektes (13) erzeugt, – in einem zweiten Schritt (15) werden das wenigstens eine IR-Bild (10) und das wenigstens eine VIS-Bild (12) einer Merkmalserkennungseinrichtung (6) zugeführt, – in einem dritten Schritt (26) führt die Merkmalserkennungseinrichtung (6) an den zugeführten Bildern (10, 12) wenigstens eine Merkmalserkennung (16) durch, wobei für die Merkmalserkennung (16) Merkmalsdeskriptoren aus der digitalen Bildverarbeitung verwendet werden und für die Merkmalserkennung (16) Merkmalstabellen (20) vorgegeben werden, mit welchen das Objekt (13) identifiziert werden kann, und wobei bei der Merkmalserkennung (16) wenigstens ein vorgegebenes Merkmal extrahiert wird, – in einem vierten Schritt (18) wird mit dem Ergebnis (17) der wenigstens einen Merkmalserkennung (16) in einer Objektidentifizierung das Objekt (13) identifiziert, wobei die Objektidentifizierung durch Rückgriff auf eine in einer Wärmebildkamera (1) hinterlegte Objektdefinition (19) geschieht, in welcher zum Merkmalsvergleich die Merkmalstabellen (20) gespeichert und bereitgestellt sind, und – in einem fünften Schritt (21) wird aus dem wenigstens einen IR-Bild (10) wenigstens ein Temperaturwert (25) des identifizierten Objektes (13) abgeleitet und ausgegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Temperatur eines Objektes.
Die Erfindung betrifft weiter eine Wärmebildkamera mit einer IR-Detektoreinheit, welche zur Aufnahme eines IR-Bildes eingerichtet ist, mit einer VIS-Detektoreinheit, welche zur Aufnahme eins VIS-Bildes eingerichtet ist, mit einer Datenverarbeitungseinrichtung und mit einer Ausgabeeinheit, welch an die Datenverarbeitungseinrichtung angeschlossen ist.
Wärmebildkameras, mit denen IR-Bilder aufgenommen werden können, die Temperaturinformationen wiedergeben, haben sich in vielen Anwendungsbereichen bewährt.
Beispielsweise werden Wärmebildkameras eingesetzt, um an Flughäfen oder anderen Orten mit hohem Personenaufkommen solche Personen ausfindig zu machen, die eine erhöhte Körpertemperatur aufweisen. Dies erfolgt dadurch, dass eine Wärmebildkamera vom Bedienpersonal auf die zu überprüfende Person ausgerichtet wird, wodurch die Körpertemperatur dieser Person gemessen werden kann. Das Bedienpersonal der Kamera ist dabei im einzelnen dafür zuständig, dass die Kamera korrekt ausgerichtet und fokussiert wird und dass die Temperatur korrekt abgelesen und im Anschluss beurteilt wird, ob zum Beispiel aufgrund von erhöhter Körpertemperatur eine Fiebererkrankung vorliegen könnte.
Aus der US 7093974 B2 ist ein Pyrometer mit einer zusätzlichen Digitalkamera bekannt, welches über einen USB-Port mit einem Computer verbindbar ist, um die fotografischen Informationen und Einzeltemperaturmesswerte von dem Pyrometer zu überführen.
Aus der EP 1811771 B1 ist eine Kamera mit Bildmischung aus sichtbarem Licht und Infrarotlicht bekannt, bei welcher die aufgenommenen Bilder in zwei Betriebsmodi mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen gemischt werden, wobei in einem Analysemodus das Mischungsverhältnis so gewählt ist, dass es für die Analyse und die Visualisierung der Zielszene geeignet ist, während in einem Fokusmodus das Mischungsverhältnis so gewählt ist, dass es geeignet für die Fokussierung der Optik ist.
Aus der EP 1326063 A1 sind ein Temperaturindikator und ein Temperaturüberwachungssystem bekannt, bei welchen ein im sichtbaren Bereich aufgenommenes Bild in gitterartige Sektionen von 16 Feldern mit Unterteilungslinien unterteilt ist, wobei die Unterteilungslinien in unterschiedlichen Farben je nach den Temperaturwerten in den entsprechenden Sektionen angezeigt werden.
Aus der EP 0432680 B1 ist ein Überwachungssystem bekannt, welches ein Infrarot-Bild verwendet, wobei die Temperaturdaten eines Infrarot-Bildes, die einem Bildpunkt einer Kamera für das sichtbare Licht entsprechen, der einen ersten logischen Pegel aufweist, als Temperaturdaten zur Bestimmung eines anormalen Temperaturanstiegszustands bearbeitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Verfahren zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zur Lösung sieht die Erfindung bei dem eingangs genannten Verfahren somit insbesondere die folgenden Schritte vor:

– in einem ersten Schritt werden wenigstens ein IR-Bild und wenigstens ein VIS-Bild des Objektes erzeugt,
– in einem zweiten Schritt werden das wenigstens eine IR-Bild und das wenigstens eine VIS-Bild einer Merkmalserkennungseinrichtung zugeführt,
– in einem dritten Schritt führt die Merkmalserkennungseinrichtung an den zugeführten Bildern wenigstens eine Merkmalserkennung durch,
– in einem vierten Schritt wird mit dem Ergebnis der wenigstens einen Merkmalserkennung in einer Objektidentifizierung das Objekt identifiziert und
– in einem fünften Schritt wird aus dem wenigstens einen IR-Bild wenigstens ein Temperaturwert des identifizierten Objektes abgeleitet und ausgegeben.

Als Ergebnis der Merkmalserkennung wird/werden bevorzugt ein Merkmal oder mehrere Merkmale aus der digitalen Bildverarbeitung extrahiert.
Die Erfindung ermöglicht somit eine automatische und berührungslose Erfassung und Bestimmung von Temperaturen vordefinierter Objekte. Die Erfindung macht sich dabei die neue Erkenntnis zu Nutze, dass zwar weder der das IR-Bild erfassende IR-Kanal noch der das VIS-Bild erfassende visuelle Bildkanal eine einwandfreie Objekt- oder Merkmalserkennung für jede aufgenommene Szene garantieren, dass jedoch durch eine geeignete Kombination der Informationen aus beiden Bildkanälen die Qualität der Objekterkennung entscheidend verbessert werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass im IR-Kanal (im infraroten Spektralbereich des Lichts, IR) die Güte der Objekterkennung vom vorhandenen Kontrast und damit von ausreichend ausgebildeten Temperaturunterschieden abhängig ist, während im visuellen Bildkanal (im visuellen Spektralbereich des Lichts, VIS) die Güte der Objekterkennung abhängig von einem ausreichenden Kontrast ist, der durch Farb- und/oder Helligkeitsunterschiede des VIS-Bildes gewährleistet wird.
Die Erfindung kann somit bei Objekten eingesetzt werden, die keinen Temperaturunterschied oder nur geringen Temperaturunterschied zum Hintergrund aufweisen und im IR-Kanal nicht oder nur schwer zu detektieren sind.
Erfindungsgemäß kann in diesem Fall auf zusätzliche Information aus dem visuellen Bildkanal zurückgegriffen werden. Die Erfindung ist aber ebenso mit Vorteil auf Szenen anwendbar, die im visuellen Bildkanal bei völliger oder nahezu vollständiger Dunkelheit oder bei gleicher Farbgebung des Objekts im Vergleich zum Hintergrund aufgenommen wurden. In diesem Fall kann Information aus dem IR-Kanal für die Objektidentifizierung genutzt werden.
Die Erfindung kann in einem breiten Anwendungsbereich mit Vorteil eingesetzt werden. Je nach Anwendungsbereich können für die Merkmalserkennung unterschiedliche Merkmalstabellen vorgegeben werden, mit welchen die gewünschten Objekte identifiziert werden können.
Dies kann beispielsweise bei dem eingangs genannten Anwendungsfall durch die Vorgabe von typisierten Gesichtszügen eines Menschen erfolgen. Dies kann weiter beispielsweise bei Fertigungsprozessen durch die Vorgabe von charakteristischen Formen, Farben, Oberflächengestaltungen und dergleichen der zu überwachenden Objekte, beispielsweise der zu fertigenden Produkte, erfolgen. Allgemein können für die Merkmalserkennung Merkmalsdeskriptoren aus der digitalen Bildverarbeitung verwendet werden.
Hierbei ist es günstig, wenn in Bezug auf das identifizierte Objekt eine relative Bildposition hinterlegt wird, an welcher in dem IR-Bild der Temperaturwert abgeleitet wird.
Die Ableitung des Temperaturwerts aus dem IR-Bild geschieht dabei in an sich bekannter Weise.
Es kann hierbei vorgesehen sein, dass der abgeleitete Temperaturwert mit einem hinterlegten Temperaturschwellwert verglichen wird und dass aus dem Ergebnis des Vergleichs ein Steuerungssignal, beispielsweise ein Warnsignal, generiert wird. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das IR-Bild und das wenigstens eine VIS-Bild im zweiten Schritt miteinander korreliert werden, bevor eine Merkmalserkennung durchgeführt wird.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine IR-Bild und das wenigstens eine VIS-Bild im zweiten Schritt der Merkmalserkennungseinrichtung zugeführt werden, indem aus dem wenigstens einen IR-Bild und aus dem wenigstens einen VIS-Bild ein gemeinsames Bild berechnet wird, welches gemeinsame Bild Bildinformationen sowohl des IR-Bildes als auch des VIS-Bildes enthält. Die wenigstens eine Merkmalserkennung im dritten Schritt wird dann an dem gemeinsamen Bild durchgeführt.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nur die Helligkeitsinformation aus dem VIS-Bild mit dem IR-Bild überlagert wird. Von Vorteil ist dabei, dass dadurch der Kontrast im IR-Bild erhöht und damit eine Erkennung von Merkmalen vereinfacht wird.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass im dritten Schritt in der Merkmalserkennungseinrichtung an dem wenigstens einen IR-Bild eine erste Merkmalserkennung und an dem wenigstens einen VIS-Bild eine zweite Merkmalserkennung durchgeführt wird, wobei aus den jeweiligen Ergebnissen der Merkmalserkennungen pixelweise ein gemeinsames Datenfeld abgeleitet wird, welches im vierten Schritt zur Identifizierung des Objektes als Ergebnis der wenigstens einen Merkmalserkennung verarbeitet wird. Von Vorteil ist dabei, dass die erste beziehungsweise zweite Merkmalserkennung jeweils auf den Anwendungsfall eines IR-Bildes beziehungsweise eines VIS-Bildes angewendet werden kann, was zu einer Verbesserung der Merkmalserkennung führen kann. Das Datenfeld enthält in einer zweidimensionalen Anordnung die Zahlenwerte, die sich aus der pixelweisen Verknüpfung oder Verrechnung der beiden Bilder ergeben.
Das gemeinsame Datenfeld kann hierbei durch pixelweise Werteaddition, Wertesubtraktion und/oder Wertemultiplikation von einem Datenfeld des Ergebnisses der ersten Merkmalserkennung mit einem Datenfeld des Ergebnisses der zweiten Merkmalserkennung abgeleitet werden. Hierdurch kann auf einfach implementierbare Weise ein gemeinsames Datenfeld zur weiteren Verarbeitung erzeugt werden.
Zur Realisierung des Mitführens der Temperaturmessung mit beweglichen Objekten, dem sogenannten „object tracking”, kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine IR-Bild ein Element einer IR-Bildsequenz von IR-Bildern ist und dass die Objektidentifizierung und/oder die Merkmalserkennung so angesteuert wird/werden, dass in dem IR-Bild ein Objekt identifiziert wird, welches zuvor in einem in der IR-Bildsequenz vorangehenden IR-Bild identifiziert wurde.
Hierbei kann auch das VIS-Bild in einer VIS-Bildsequenz enthalten sein. Die VIS-Bildsequenz kann in diesem Fall beispielsweise parallel zu der IR-Bildsequenz ausgewertet oder jeweils bildweise mit dieser zur Auswertung verknüpft werden.
Bei einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das gemeinsame Bild im zweiten Schritt als Mischbild mit konstantem Mischfaktor berechnet wird. Somit ist ein sogenanntes „alpha blending” realisiert. Der Mischfaktor kann auch bildpositionsabhängig über das Bild variieren.
Erfindungsgemäß können eine Vielzahl unterschiedlicher Merkmalserkennungsalgorithmen Verwendung finden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Merkmalserkennung im dritten Schritt mit der Objektidentifizierung im vierten Schritt einen „Harris-Corner-Detektor” realisiert. Auch andere Bildverarbeitungsalgorithmen wie die „Hough-Transformation” sind mit Vorteil einsetzbar.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im dritten Schritt zunächst eine Merkmalserkennung an dem zugeführten IR-Bild durchgeführt wird, dass anschließend das Ergebnis der Merkmalserkennung auf Brauchbarkeit für die Objektidentifizierung geprüft wird, indem aus dem Ergebnis ein Brauchbarkeitswert abgeleitet wird, und dass bei Unterschreitung eines Brauchbarkeitsschwellwertes durch den Brauchbarkeitswert eine zweite Merkmalserkennung an dem zugeführten VIS-Bild durchgeführt wird, wobei das Ergebnis der zweiten Merkmalserkennung oder beider Merkmalserkennungen im vierten Schritt als Ergebnis der Merkmalserkennung verarbeitet wird.
Von Vorteil ist dabei, dass dadurch ein selbstadaptives Verfahren bereitgestellt ist, bei welchem der visuelle Bildkanal, also das VIS-Bild, nur dann ausgewertet wird, wenn die Merkmalserkennung für das IR-Bild nicht zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Auf diese Weise kann Rechenzeit eingespart werden.
Besonders gute Ergebnisse können hierbei erreicht werden, wenn im dritten Schritt die zweite Merkmalserkennung in Abhängigkeit von dem abgeleiteten Brauchbarkeitswert angesteuert wird. Dies kann beispielsweise durch die Vorgabe von Parametern erfolgen.
In jedem Fall hat es sich als günstig erwiesen, wenn zur Korrelation der IR-Bilder mit den VIS-Bildern eine Kalibrierung durchgeführt wird, wodurch der Versatz der beiden optischen Achsen der Bildaufnahmesysteme – also einer IR-Detektoreinheit einerseits und einer VIS-Detektoreinheit andererseits, gegebenenfalls mit zugehörigen Optiken – sowie die Verzeichnung der jeweiligen Optiken kompensiert werden.
Auf diese Weise ist es einfach möglich, Ortsinformationen zu einem im VIS-Bild zuverlässig identifizierten Objekt mit dem IR-Bild zu korrelieren und somit die Position des interessierenden Objekts im IR-Bild zu erhalten.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist bei einer Wärmebildkamera der eingangs genannten Art vorgesehen, dass mit der Datenverarbeitungseinrichtung eine Merkmalserkennungseinrichtung realisiert ist und dass die Datenverarbeitungsrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Somit ist eine kompakte Vorrichtung geschaffen, welche auf einfache Weise das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Hierbei kann die Einrichtung der Datenverarbeitungseinrichtung durch geeignete Programmierung erfolgen, es können jedoch auch einzelne oder alle Verfahrensschritte durch feste elektronische Verschaltung diskreter Bauelemente verwirklicht sein.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination von einzelnen und/oder mehreren Merkmalen des Ausführungsbeispiels untereinander und/oder mit einzelnen und/oder mehreren Merkmalen der Patentansprüche.
Es zeigt:
1: eine erfindungsgemäße Wärmebildkamera in einer Ansicht von vorn,
2: eine erfindungsgemäße Wärmebildkamera in einer Ansicht von hinten und
3: ein schematisches Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt in einer dreidimensionalen Schrägansicht eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Wärmebildkamera in einer Ansicht von vorne. 2 zeigt die Wärmebildkamera 1 in einer dreidimensionalen Schrägansicht von hinten.
Die Wärmebildkamera 1 weist in an sich bekannter Weise eine IR-Detektoreinheit 2 mit einem nicht weiter dargestellten Sensorfeld von Bolometern und einer vorgeschalteten IR-Optik, welche die optische Achse für die Aufnahme von IR-Bildern definiert, auf.
Die Wärmebildkamera 1 weist ferner eine VIS-Detektoreinheit 3 auf, welche als Digitalkamera mit einer Optik zur Aufnahme von VIS-Bildern ausgebildet und eingerichtet ist. Diese Optik definiert ebenfalls eine optische Achse.
Im Inneren der Wärmebildkamera 1 ist eine nicht weiter dargestellte Datenverarbeitungseinrichtung 4 angeordnet. Zur Ausgabe und Darstellung von aufgenommenen IR-Bildern und/oder VIS-Bildern beziehungsweise daraus abgeleiteten aufbereiteten Bildern ist eine Ausgabeeinheit 5 in Form eines Displays an der Rückseite der Wärmebildkamera 1 ausgebildet.
Die Wärmebildkamera 1 kann als weitere Ausgabeeinheit Datenübertragungsmittel zur berührungslosen und/oder leitungsgebundenen Datenkommunikation mit einer externen Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise einem PC oder dergleichen, aufweisen.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 4 der Wärmebildkamera 1 ist durch Programmierung eines programmierbaren Logik-Bausteins und/oder durch elektronische Verschaltung diskreter Bauelemente so eingerichtet, dass das im Folgenden beschriebene Verfahren in der Wärmebildkamera 1 ausgeführt werden kann.
Insbesondere realisiert die Datenverarbeitungseinrichtung 4 durch ihre Verschaltung/Programmierung eine Merkmalserkennungseinrichtung 6.
Die zum Betrieb notwendige Energie bezieht die Wärmebildkamera 1 aus einem in ihrem Griff 7 angeordneten Energiespeicher 8, einem Akku oder dergleichen.
In der Wärmebildkamera 1 läuft erfindungsgemäß das in 3 schematisch dargestellte Verfahren ab.
In einem ersten Schritt 14 erfolgt zunächst die Bild-Erzeugung 9 eines IR-Bildes 10. Dies erfolgt mit der IR-Detektoreinheit 2. Gleichzeitig oder in enger zeitlicher Nähe hierzu erfolgt die Bild-Erzeugung 11 eines VIS-Bildes 12 mit der VIS-Detektoreinheit 3.
Durch die Ausrichtung der optischen Achsen der IR-Detektoreinheit 2 und der VIS-Detektoreinheit 3 sowie die enge zeitliche Nähe der Bild-Erzeugungen 9, 11 zeigen das IR-Bild 10 und das VIS-Bild 12 unterschiedliche Abbildungen desselben Objekts 13, im Beispiel einer menschlichen Hand.
Bild-Erzeugung 9 und Bild-Erzeugung 11 bilden somit den ersten Schritt 14 des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem zweiten Schritt 15 werden das wenigstens eine IR-Bild 10 sowie das wenigstens eine VIS-Bild 12 einer Merkmalserkennungseinrichtung 6 zugeführt.
Hierbei kann diese Zuführung derart geschehen, dass zunächst aus dem wenigstens einen IR-Bild 10 und aus dem wenigstens einen VIS-Bild 12 ein gemeinsames Bild berechnet wird. Dieses gemeinsame Bild enthält dann Bildinformationen sowohl des IR-Bildes 10 als auch des VIS-Bildes 12. Beispielsweise kann die Temperaturinformation in Form des Farbanteils des IR-Bildes 10 und die Kontrastinformation in Form des Helligkeitsanteils des VIS-Bildes 12 in dem gemeinsamen Bild zusammengeführt sein.
Alternativ ist vorgesehen, dass das IR-Bild 10 und das VIS-Bild 12 der Merkmalserkennungseinrichtung 6 getrennt zugeführt und in dieser getrennt verarbeitet werden.
In der Merkmalserkennungseinrichtung wird wenigstens eine Merkmalserkennung 16 durchgeführt. Bei dieser Merkmalserkennung wird wenigstens ein vorgegebenes Merkmal extrahiert.
In 3 ist beispielhaft das Ergebnis einer solchen Merkmalserkennung 16, also das extrahierte Merkmal, als Konturlinie 17 der Hand 13 dargestellt. Es können mit der Merkmalserkennung 16 auch andere, aus der digitalen Bildverarbeitung bekannte Merkmale, auch mehrdimensionale Merkmale, beziehungsweise Merkmalsdeskriptoren verwendet werden, die in dem jeweils konkreten Anwendungsfall besser geeignet sind.
In einem vierten Schritt 18, einer Objektidentifizierung, wird mit dem Ergebnis der wenigstens einen Merkmalserkennung 16 das Objekt 13 identifiziert.
Dies geschieht durch Rückgriff auf eine in der Wärmebildkamera 1 hinterlegte Objektdefinition 19, in welcher zum Merkmalsvergleich Merkmalstabellen 20 gespeichert und bereitgestellt sind.
In einem fünften Schritt 21 wird schließlich ein aufbereitetes Bild 22 erstellt und auf der beziehungsweise über die Anzeigeeinheit 5 ausgegeben.
Das aufbereitete Bild 22 enthält eine Darstellung des Objektes 13, welche aus der Darstellung des IR-Bildes 10 durch Zufügung von Bilddaten des VIS-Bildes 12 erzeugt wurde.
Beispielhaft und für viele praktische Anwendungen ausreichend wird in 3 schematisiert ein aufbereitetes Bild 22 gezeigt, welches aus der Konturlinie 17, die aus dem VIS-Bild 12 extrahiert wurde, und aus der Falschfarbendarstellung 23 aus dem IR-Bild 10 zusammengesetzt wurde.
Die Wärmebildkamera 1 kann auch zur Ausgabe von anderen Mischformen oder Überlagerungen der Bilder 10, 12 ausgebildet sein.
In Bezug auf die extrahierte und identifizierte Konturlinie 17 oder allgemein das extrahierte Merkmal ist in der Wärmebildkamera 1 eine Relativposition hinterlegt, durch welche der jeweils gewünschte Messfleck 24 definiert ist.
Durch Auswertung des IR-Bildes 10 kann somit aus dem aufbereiteten Bild 22 oder direkt aus dem IR-Bild 10 ein Temperaturwert 25 zu dem Messfleck 24 abgeleitet werden.
Dieser Temperaturwert 25 wird in 3 beispielhaft durch Einblendung des Zahlenwerts in das aufbereitete Bild 22 ausgegeben.
Auch andere Möglichkeiten der Temperaturwertausgabe können eingerichtet sein.
In der Merkmalserkennungseinrichtung 6 können für das IR-Bild 10 und das VIS-Bild 12 jeweils unterschiedliche Merkmalserkennungen durchgeführt werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Ergebnis der Merkmalserkennung 16 für das IR-Bild 10 daraufhin ausgewertet wird, ob die Durchführung einer Merkmalserkennung für das VIS-Bild 12 überhaupt erforderlich ist, oder ob die bereits vorliegenden Ergebnisse für eine zuverlässige weitere Ausführung des Verfahrens ausreichend sind.
Für den Fall einer getrennten Merkmalserkennung 16 werden die Ergebnisse in ein gemeinsames Datenfeld geschrieben, in dem die Einzelergebnisse pixelweise addiert, subtrahiert und/oder multipliziert werden.
Das so erhaltene Endergebnis wird nun in der Objektidentifizierung im vierten Schritt 18 weiterverarbeitet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass vor der Merkmalserkennung 16 aus dem IR-Bild 10 und dem VIS-Bild 12 ein gemeinsames Bild durch Überblendung beziehungsweise Überlagerung erstellt wird.
Für die Zusammenführung von IR-Bild 10 und VIS-Bild 12 vor oder nach der Merkmalserkennung 16 sind hierbei in der Wärmebildkamera 1 Korrelationsdaten aus einer Kalibrierung hinterlegt, mit denen ein Versatz der optischen Achsen der IR-Detektoreinheit 2 und der VIS-Detektoreinheit 3 gegeneinander und/oder Abbildungsfehler der zugehörigen Optiken kompensiert werden können.
In einem in 3 nicht weiter dargestellten Schritt ist vorgesehen, dass der abgeleitete Temperaturwert 25 in einer Überwachungseinrichtung weiterverarbeitet wird, wobei gemäß einer Vorgabe bei Schwellwertüber- beziehungsweise -unterschreitung ein Steuersignal, beispielsweise ein Alarmsignal, generiert wird.
Die Wärmebildkamera 1 kann im kontinuierlichen Betrieb IR-Bildsequenzen von IR-Bildern 10 und VIS-Bildsequenzen von VIS-Bildern 12 erzeugen.
Wird die Objektidentifizierung im vierten Schritt 18 so angesteuert, dass in dem jeweils bearbeiteten IR-Bild 10 ein Objekt 13 identifiziert wird, welches zuvor in einem in der IR-Bildsequenz vorangehenden IR-Bild 10 bereits identifiziert wurde, so kann ein „Oject-Tracking” beziehungsweise eine Erfassung der zeitlichen Veränderung des Objektes 13 realisiert werden.
Bei dem Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Temperatur eines Objektes 13 ist vorgesehen, mit einer IR-Detektoreinheit 2 und mit einer VIS-Detektoreinheit 3 einer Wärmebildkamera 1 wenigstens ein IR-Bild 10 und wenigstens ein VIS-Bild 12 des Objektes 13 zu erzeugen, auf das IR-Bild 10 und/oder das VIS-Bild 12 eine Merkmalserkennung 16 anzuwenden, wodurch Merkmale 17 extrahiert werden, aus den als Ergebnis der Merkmalserkennung 16 vorliegenden, extrahierten Merkmalen 17 das Objekt 13 zu identifizieren und aus dem IR-Bild 10 wenigstens einen Temperaturwert 25 des Objektes 13 abzuleiten und auszugeben.

Claims

Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Temperatur eines Objektes (13), wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: – in einem ersten Schritt (14) werden wenigstens ein IR-Bild (10) und wenigstens ein VIS-Bild (12) des Objektes (13) erzeugt, – in einem zweiten Schritt (15) werden das wenigstens eine IR-Bild (10) und das wenigstens eine VIS-Bild (12) einer Merkmalserkennungseinrichtung (6) zugeführt, – in einem dritten Schritt (26) führt die Merkmalserkennungseinrichtung (6) an den zugeführten Bildern (10, 12) wenigstens eine Merkmalserkennung (16) durch, wobei für die Merkmalserkennung (16) Merkmalsdeskriptoren aus der digitalen Bildverarbeitung verwendet werden und für die Merkmalserkennung (16) Merkmalstabellen (20) vorgegeben werden, mit welchen das Objekt (13) identifiziert werden kann, und wobei bei der Merkmalserkennung (16) wenigstens ein vorgegebenes Merkmal extrahiert wird, – in einem vierten Schritt (18) wird mit dem Ergebnis (17) der wenigstens einen Merkmalserkennung (16) in einer Objektidentifizierung das Objekt (13) identifiziert, wobei die Objektidentifizierung durch Rückgriff auf eine in einer Wärmebildkamera (1) hinterlegte Objektdefinition (19) geschieht, in welcher zum Merkmalsvergleich die Merkmalstabellen (20) gespeichert und bereitgestellt sind, und – in einem fünften Schritt (21) wird aus dem wenigstens einen IR-Bild (10) wenigstens ein Temperaturwert (25) des identifizierten Objektes (13) abgeleitet und ausgegeben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine IR-Bild (10) und das wenigstens eine VIS-Bild (12) im zweiten Schritt (15) der Merkmalserkennungseinrichtung (6) zugeführt werden, indem aus dem wenigstens einen IR-Bild (10) und aus dem wenigstens einen VIS-Bild (12) ein gemeinsames Bild berechnet wird, welches gemeinsame Bildinformationen sowohl des IR-Bildes (10) als auch des VIS-Bildes (12) enthält, wobei die wenigstens eine Merkmalserkennung (16) im dritten Schritt (26) an dem gemeinsamen Bild durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt (26) in der Merkmalserkennungseinrichtung (6) an dem wenigstens einen IR-Bild (10) eine erste Merkmalserkennung (16) und an dem wenigstens einen VIS-Bild (12) eine zweite Merkmalserkennung (16) durchgeführt wird, wobei aus den jeweiligen Ergebnissen (17) der Merkmalserkennungen (16) pixelweise ein gemeinsames Datenfeld abgeleitet wird, welches im vierten Schritt (18) zur Identifizierung des Objektes (13) als Ergebnis der wenigstens einen Merkmalserkennung (16) verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Datenfeld durch pixelweise Werteaddition, Wertesubtraktion oder Wertemultiplikation von einem Datenfeld des Ergebnisses (17) der ersten Merkmalserkennung (16) mit einem Datenfeld des Ergebnisses der zweiten Merkmalserkennung (16) abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine IR-Bild (10) ein Element einer IR-Bildsequenz von IR-Bildern (10) ist und dass die Objektidentifizierung (18) so angesteuert wird, dass in dem IR-Bild (10) ein Objekt (13) identifiziert wird, welches zuvor in einem in der IR-Bildsequenz vorangehenden IR-Bild (10) identifiziert wurde.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Bild im zweiten Schritt (15) als Mischbild mit konstantem oder bildpositionsabhängigem Mischfaktor berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Merkmalserkennung (16) im dritten Schritt (26) mit der Objektidentifizierung im vierten Schritt (18) einen Harris-Corner-Detektor realisiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt (26) zunächst die Merkmalserkennung (16) an dem zugeführten IR-Bild (10) durchgeführt wird, dass anschließend das Ergebnis (17) der Merkmalserkennung (16) auf Brauchbarkeit für die Objektidentifizierung (18) geprüft wird, indem aus dem Ergebnis (17) ein Brauchbarkeitswert abgeleitet wird, und dass bei Unterschreitung eines Brauchbarkeitsschwellwertes durch den Brauchbarkeitswert eine zweite Merkmalserkennung (16) an dem zugeführten VIS-Bild (12) durchgeführt wird, wobei das Ergebnis (17) der zweiten Merkmalserkennung (16) oder beider Merkmalserkennungen (16) im vierten Schritt (18) als Ergebnis (17) der Merkmalserkennung (16) verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt (26) die zweite Merkmalserkennung (16) in Abhängigkeit von dem abgeleiteten Brauchbarkeitswert angesteuert wird.
Wärmebildkamera (1) mit einer IR-Detektoreinheit (2), welche zur Aufnahme eines IR-Bildes (10) eingerichtet ist, mit einer VIS-Detektoreinheit (3), welche zur Aufnahme eines VIS-Bildes (12) eingerichtet ist, mit einer Datenverarbeitungseinrichtung (4) und mit einer Ausgabeeinheit (5), welche an die Datenverarbeitungseinrichtung (4) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Datenverarbeitungseinrichtung (4) eine Merkmalserkennungseinrichtung (6) realisiert ist und dass die Datenverarbeitungseinrichtung (4) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist.