DE4106807A1 - Vorrichtung zur automatischen aufzeichnung von optischen signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automa­ tischen Aufzeichnung von optischen Signalen, insbeson­ dere zur Verwendung im Bereich von Einrichtungen zur Verarbeitung und Aufzeichnung von Bildinformationen, die eine Kamera sowie eine Aufzeichnungseinheit auf­ weist.

Derartige Einrichtungen werden in unterschiedlichen Produktionsbetrieben verwendet, um in Prüf- und Labor­ bereichen Funktions- und Reaktionsprüfungen visuell zu überwachen. Die Überwachung kann beispielsweise derart durchgeführt werden, daß stichprobenartig oder nach einem vorgebbaren Zeitraster Informationen gesammelt werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß entweder zwischen einzelnen Untersuchungszeitpunkten abgelaufene Ereignisse nicht dokumentiert werden, oder daß eine erhebliche Anzahl von aufgezeichneten Informationen vorhanden ist, die einer nachfolgenden arbeitsaufwen­ digen Durchsicht bedürfen. Eine derartige Auswertung ist jedoch mit erheblichen wirtschaftlichen Aufwen­ dungen verbunden. Eine optische Dauerüberwachung eines ausgewählten Vorganges kann beispielsweise dadurch er­ folgen, daß im Bereich der zu erwartenden Abläufe eine Videokamera installiert wird, deren Signale im Bereich eines Videorecorders aufgezeichnet werden. Bei einer nachfolgenden Auswertung können die aufgezeichneten Bildinformationen im Bereich eines Bildschirmes über­ püft und relevante Ereignisse gekennzeichnet oder selektiert werden. Diese Vorgehensweise ist jedoch mit dem bereits angeführten erheblichen Personalaufwand verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so zu verbes­ sern, daß eine Auswahl von aufzuzeichnenden Informa­ tionen in Abhängigkeit von einem Informationsinhalt automatisch erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine einen Informationsfluß von der Kamera zur Auf­ zeichnungseinheit koordinierende Steuereinheit vorge­ sehen ist, die einen Bildanalysator aufweist, der bei einer Detektion mindestens einer vorgebbaren Bildinfor­ mation eine Bildaufzeichnung im Bereich der Aufzeich­ nungseinheit einleitet.

Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, eine prozeßorientierte Steuerung der Aufzeichnung der Bildinformationen vorzunehmen. Mit Hilfe des Bild­ analysators ist es möglich, vorgebbare Bildstrukturen oder Veränderungen des Bildinhaltes zu erkennen und nach vorgebbaren Bewertungskriterien eine Aufzeichnung der optischen Signale einzuleiten. Hierdurch erfolgt eine komprimierte Aufzeichnung derjenigen Bildinforma­ tionen die für eine spätere Auswertung relevant sind. Bildinformationen ohne Aussagekraft werden jedoch nicht aufgezeichnet. Hierdurch wird der für eine Auswertung der aufgezeichneten Informationen erforderliche Zeit­ aufwand und damit die hierdurch verursachten Kosten erheblich vermindert.

Zur Ermöglichung einer Steuerung der Vorrichtung ohne Vorabkenntnis über die aufzuzeichnende Bildinforma­ tionen wird vorgeschlagen, daß im Bereich des Bild­ analysators ein Detektor zur Erkennung einer Änderung einer Bildinformation relativ zu einer zeitlich zurück­ liegenden Bildinformation angeordnet ist.

Eine Überprüfung der Bildinformationen auf zu erwarten­ de Bildinhalte, eine Abspeicherung von aufgezeichneten aktuellen Bildinformationen sowie eine strukturierbare Bildverarbeitung wird dadurch ermöglicht, daß min­ destens eine Bildinformation im Bereich eines Bild­ speichers abgelegt ist.

Eine Steuerung der Vorrichtung in Abhängigkeit von zu­ sätzlichen physikalischen Parametern eines zu erfassen­ den Beobachtungsobjektes wird dadurch ermöglicht, daß die Steuereinheit mit einer Meßeinrichtung zur Detektion von physikalischen Parametern eines zu erfas­ senden Beobachtungsobjektes versehen ist.

Eine Reduktion der zu verarbeitenden Bildinhalte auf wesentliche Informationsanteile und damit eine Ver­ ringerung der erforderlichen Arbeitszeit wird dadurch ermöglicht, daß im Bereich des Bildanalysators eine Vorrichtung zur Durchführung von Konturextraktionen und Konturbewertungen angeordnet ist.

Zur Ermöglichung einer preiswerten Fertigung der Vor­ richtung wird vorgeschlagen, daß die Aufzeichnungsein­ heit mindestens bereichsweise als ein Videorecorder ausgebildet ist.

Eine Vereinfachung der Steuerung wird dadurch ermög­ licht, daß die Steuereinheit mit einer Einrichtung zur Vorgabe zeitlich befristeter Aufzeichnungsphasen ver­ sehen ist.

Zur Ermöglichung einer Bildaufzeichnung unabhängig von natürlichen Beleuchtungsverhältnissen wird vorgeschla­ gen, daß im Bereich der Kamera mindestens eine das Be­ obachtungsobjekt anstrahlende Lichtquelle angeordnet ist.

Eine Erhöhung der Flexibilität bei der Bildverarbeitung wird dadurch ermöglicht, daß zum Zweck der Bildüber­ lagerung dienender Overlay-Speicher mit dem Bildanaly­ sator verbunden ist.

Zur Ermöglichung einer Verarbeitung von zweidimen­ sionalen Bildstrukturen mit geringem Zeitaufwand wird vorgeschlagen, daß zur Verarbeitung von Bildinforma­ tionen mindestens ein Bildprozessor vorgesehen ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer Vorrichtung zur visuellen Dokumentation von Langzeitversuchen,

Fig. 2 ein Funktionsschaltbild zur Verdeutlichung der Funktion der verwendeten Komponenten,

Fig. 3 ein Funktionsschaltbild einer anderen An­ ordnung und

Fig. 4 eine Anordnung zur automatischen Dichtigkeits­ überwachung.

Eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von optischen Sig­ nalen besteht im wesentlichen aus einer Kamera (1) und einer Aufzeichnungseinheit (2). Im Bereich der Auf­ zeichnungseinheit (2) ist eine durchzuführende Funktionsabläufe koordinierende Steuereinheit (3) ange­ ordnet, die einen Bildanalysator (4) zur Auswertung von mittels der Kamera (1) erfaßten Bildsignalen aufweist. Bei der Darstellung in Fig. 1 sind die Steuereinheit (3) und der Bildanalysator (4) im Bereich eines Bild­ rechners (5) angeordnet. Der Bildrechner (5) weist zur Erleichterung der Bedienung einen Bildschirm (6) sowie eine Tastatur (7) auf. Zur Aufzeichnung der Bildsignale ist der Bildrechner (5) mit einem Videorecorder (8) verbunden, der mit einem Videoencoder (9) für RGB/PAL-Signale ausgestattet sein kann. Im Bereich des Videorecorders (8) aufgezeichnete Signale können auf einem Monitor (10) ausgewertet werden.

Die Kamera (1) ist einem Beobachtungsobjekt (11) zu­ wendbar, das von Lichtquellen (12) beleuchtet ist. Ins­ besondere ist daran gedacht, die Lichtquellen (12) zum Beobachtungsobjekt (11) anzuordnen. Bei der Verwendung von zwei Lichtquellen (12) ist insbesondere daran ge­ dacht, die Lichtquellen (12) derart anzuordnen, daß sie einen gleichen Winkel zum Beobachtungsobjekt (11) auf­ weisen und die vom Beobachtungsobjekt (11) teilweise reflektierte Lichtenergie in den Bereich der Kamera (1) strahlen. Die Lichtquellen (12) können beispielsweise Weißlicht, UV-Licht, IR-Licht oder gemischte Licht­ komponenten aussenden. Zur Erkennung von Strukturände­ rungen sind insbesondere Kameras (1) geeignet, die monochrome Eigenschaften aufweisen. Zu einem Anschluß einer derartigen Kamera (1) ist die Aufzeichnungsein­ heit (2) mit mindestens einem monochromen Eingang und einem Falschfarbenausgang versehen. Die Steuerleitung des Videorecorders (8) zum Bildrechner (5) kann bei­ spielsweise als eine serielle Schnittstelle (RS232) realisiert sein. Zur Auswertung von Farbinformationen im Bereich des Beobachtungsobjektes (11) können Video- Farbkameras verwendet werden. Zur Beobachtung von thermischen Vorgängen ist es möglich, infrarotempfind­ liche Kameras (1) zu verwenden. Darüber hinaus ist es auch möglich, als Lichtquellen (12) Infrarot- oder Laserbeleuchtung zu verwenden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Kamera (1) über einen Eingangsmultiplexer (13) mit einem Analog-Digital-Wandler (14) verbunden. Der Analog-Digi­ tal-Wandler (14) steht über einen Bildbus (15) mit einem Bildspeicher (16) und einem Digital-Analog-Wand­ ler (17) in Verbindung. An den Bildbus (15) kann darüber hinaus ein Bildprozessor (18) sowie ein Overlay- Speicher (19) angeschlossen sein. Der Bildprozessor (18) und der Overlay-Speicher (19) sind über einen Rechnerbus (20) mit dem Bildrechner (5) verbunden. Der Bildschirm (6) und die Tastatur (7) sind zu einem Systemterminal (21) zusammengefaßt. Der Videorecoder (9) ist an den Digital-Analog-Wandler (17) angeschlos­ sen. Der Videorecorder (8) empfängt entweder über den Videorecorder (9) oder direkt vom Digital-Analog-Wand­ ler (17) das Videosignal. Vom Bildrechner (5) ange­ steuert erfolgt der Steuerdialog.

Als Bildprozessor (18) können Arrayprozessoren, Pipe­ lineprozessoren oder Riskprozessoren derart eingesetzt werden. Zunächst werden über auf dem Bildschirm (6) und Monitor (10) angezeigte Menüfunktionen die Steuerein­ heit (3) versuchsspezifisch eingestellt und insbeson­ dere zu analysierende und zu dokumentierende Bildbe­ reiche definiert. Danach übernimmt der Bildprozessor die schnelle Bewertung der Bildinformation.

Fig. 3 zeigt eine rekursive Verknüpfung vom Videore­ corder zum Eingang des Bildrechners (9a), dient dabei ähnlich wie (9) zur Signalumsteuerung.

Für eine Dichtigkeitsprüfung (Fig. 4) ist es aus­ reichend, mit Hilfe des Bildrechners (5) eine automa­ tische Konturextraktion und Bewertung durchzuführen, da eine Änderung im Bereich der Bildinformationen einen Hinweis auf eine auftretende Undichtigkeit liefert. Die Dichtigkeitsprüfung kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß in einen zu überprüfenden Behälter (22) eine fluoreszierende Flüssigkeit eingefüllt und vom System überwacht wird, ob im Bereich (23) des Beob­ achtungsobjektes (22) Fluoreszenserscheinungen auf­ treten. Hier wurde eine schaltbare Kombination aus Weiß- (25) und UV-Licht (24) eingesetzt. Die Aufzeich­ nung wird in dem Moment gestartet, in dem eine ent­ sprechende Bildveränderung detektiert wurde und nach einer Beendigung von Änderungen des Bildinhaltes wird die Aufzeichnung wieder gestoppt, da kein relevanter Bildsignalinhalt zu erwarten ist. Neben einer derar­ tigen ereignisorientierten Aufzeichnung ist es auch möglich, eine Steuerung durch zeitliche Vorgabe einer maximalen Aufzeichnungsdauer nach Eintreten einer vor­ gebbaren Bildsignaländerung durchzuführen. Zur Ermög­ lichung einer komfortablen Aufzeichnung der Bildsignale sind sämtliche wesentliche Funktionen handelsüblicher Videorecorder, beispielsweise Aufnahme, Standbild, Stop und Videobandmarkierung, vom Bildrechner aus aktivier­ bar.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur automatischen Aufzeichnung von optischen Signalen, insbesondere zur Verwendung im Bereich von Einrichtungen zur Verarbeitung und Auf­ zeichnung von Bildinformationen, die eine Kamera sowie eine Aufzeichnungseinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Informationsfluß von der Kamera (1) zur Aufzeichnungseinheit (2) koordinierende Steuereinheit (3) vorgesehen ist, die einen Bildanalysator (4) aufweist, der bei einer Detektion mindestens einer vorgebbaren Bild­ information eine Bildaufzeichnung im Bereich der Aufzeichnungseinheit (2) einleitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich des Bildanalysators (4) ein Detektor zur Erkennung einer Änderung einer Bildin­ formation relativ zu einer zeitlich zurückliegenden Bildinformation angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Bildinformation im Bereich eines Bildspeichers (16) abgelegt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (3) mit einer Meßeinrichtung zur Detektion von physika­ lischen Parametern eines zu erfassenden Beob­ achtungsobjektes (11) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bildanaly­ sators (4) eine Vorrichtung zur Durchführung von Merkmalsextraktionen und Merkmalsbewertungen ange­ ordnet ist, z. B. basierend auf Konturverläufen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinheit (2) mindestens bereichsweise als ein rechnerge­ steuerter Videorecorder (8) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (3) mit einer Einrichtung zur Vorgabe zeitlich befristeter Aufzeichnungsphasen versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kamera (1) mindestens eine das Beobachtungsobjekt (11) an­ strahlende Lichtquelle (12) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß zu Bildüberlagerungs­ zwecken ein Overlay-Speicher (19) mit dem Bild­ analysator (4) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Verarbeitung von Bildinformationen ein Bildrechner herangezogen bzw. mindestens ein Bildprozessor (18) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinheit (2) mit einer schreib-/lesebaren, rechnersteuer­ baren Videodisk versehen ist.