CH670699A5

CH670699A5 -

Info

Publication number: CH670699A5
Application number: CH208587A
Authority: CH
Inventors: Dehn Heinrich-Rotfelser Von; Harald Barnekow; Stefan Suess
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1989-06-30
Also published as: JPS62298715A; AT395660B; FR2628200A1; DD266841B1; ATA42488A; FR2628200B1; DD266841A1; JPH0559365B2; DE3805450A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 5. DESCRIPTION The invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 and an arrangement according to the preamble of patent claim 5.

Es ist bekannt Weitenmessungen, z. B. beim Skispringen, mit direkten, subjektiven, visuellen Verfahren durchzuführen. Zur Objektivierung wurde eine Vielzahl Weitenrichter eingesetzt. Aber auch diese konnte kaum zu einer erhöhten Genauigkeit der Weitenbestimmung führen, da die Trägheit des menschlichen Auges damit nicht beseitigt ist. Width measurements are known, e.g. B. in ski jumping, with direct, subjective, visual procedures. A large number of adjusters were used for objectification. But even this could hardly lead to an increased accuracy of the width determination, since it does not eliminate the sluggishness of the human eye.

Zur Überwindung dieses Zustandes wurde ein induktives Weitenmesssystem entwickelt, bei dem quer zur Aufsprungbahnlängsachse vor Beginn des Winters entsprechend der Sprungweitenstufung aus parallelen Drähten gebildete Induktionsschleifen im Aufsprunghang verankert wurden. Ein auf dem Ski des Springers befindlicher Dauermagnet kann in hinreichender Nähe zu den Induktionsschleifen in diesen eine auswertbare Spannung erzeugen, die mit weiterer Annäherung zunimmt. Den Induktionsschleifen ist deshalb ein Komparator mit justierbarer Schwelle nachgeordnet, der in Abhängigkeit von der Schneehöhe und Flugbahn/-geschwindigkeit so zu justieren ist, dass er nur dann anspricht, wenn der auf dem Ski montierte Magnet nur noch eine derartige Höhe über den Induktionsschleifen hat, dass er die nächste Induktionsschleife nur noch gleitend überquert. Nachteilig sind die hohen Investitionskosten zur lagesicheren Verlegung der Induktionsschleifen, die problematische Justierung der Komparatorschwellen und ihre relativ hohe Störanfälligkeit und die Tatsache, dass die Sprungweite auf das Profil der unter der Schneedecke liegenden Aufsprungbahn unter Annahme einer bestimmten Schneehöhe bezogen wird. To overcome this situation, an inductive distance measuring system was developed, in which induction loops formed from parallel wires were anchored in the landing slope transversely to the longitudinal axis of the landing strip before the beginning of winter, in accordance with the step width gradation. A permanent magnet on the ski of the jumper can produce an evaluable voltage in sufficient proximity to the induction loops, which voltage increases with further approach. The induction loops are therefore followed by a comparator with an adjustable threshold, which depending on the snow depth and trajectory / speed must be adjusted so that it only responds when the magnet mounted on the ski only has such a height above the induction loops. that it only crosses the next induction loop smoothly. Disadvantages are the high investment costs for the secure laying of the induction loops, the problematic adjustment of the comparator thresholds and their relatively high susceptibility to faults, and the fact that the jump distance is based on the profile of the landing track under the snow cover, assuming a certain snow depth.

Aus ähnlichen Gründen hat sich auch ein Verfahren nicht bewährt, das an Stelle der unter dem Schnee liegenden Induktionsschleifen über dem Schnee aufgebaute Lichtschranken verwendet, zumal noch die zusätzliche Abhängigkeit von Nebel und Schneefall zu berücksichtigen ist. For similar reasons, a method that uses light barriers built above the snow instead of the induction loops lying under the snow has also not proven itself, especially since the additional dependence on fog and snowfall must also be taken into account.

Ein weiteres Verfahren verwendet im Aufsprunghang definiert angeordnete Schallempfänger, bei dem aus der Schall-aufzeitdifferen des beim Aufsprung erzeugten Geräusches zu diesen Empfängern der Landepunkt und damit die Weite bestimmt wird. Auch hier sind die Investitionskosten hoch, ist die Weitenmessung auf ein angenommenes Profil bezogen unddie Störanfälligkeit gegenüber Umweltbodenschall, den z.B. Zuschauer erzeugen, die sich durch Treten auf der Stelle erwärmen wollen, gross. Another method uses sound receivers arranged in a defined manner on the landing slope, in which the landing point and thus the distance is determined from the sound propagation time differences of the noise generated during the landing on these receivers. The investment costs are also high here, the distance measurement is based on an assumed profile and the susceptibility to environmental floor noise, e.g. Generate viewers who want to warm up by kicking on the spot, big.

Kostengünstiger sind transportable Anlagen, die keine ortsbezogenen Investitionen erfordern. So sind Vorrichtungen bekannt geworden, die am Ski befestigt sind und am Landeort des Ski eine Farbmarkierung im Schnee hinterlassen. Abgesehen davon, dass eine derartige Vorrichtung am Ski für den Springer nachteilig ist, muss erwartet werden, dass die Markierung im Schnee im Zeitintervall bis zur Landung des nächsten Springers rückstandslos ohne Veränderung der Gleiteigenschaften der Schneeoberfläche abgebaut sein und auch eine sofortige Wiedermarkierung zulassen muss, was bisher nicht gelungen ist. Transportable systems that do not require location-based investments are cheaper. Devices have thus become known which are attached to the ski and leave a color marking in the snow at the landing site of the ski. Apart from the fact that such a device on the ski is disadvantageous for the jumper, it must be expected that the marking in the snow in the time interval until the landing of the next jumper will be completely removed without changing the sliding properties of the snow surface and must also allow immediate re-marking, which is what has so far not succeeded.

Ein anderes Verfahren nutzt ebenfalls eine am Ski angebrachte Vorrichtung,die im Landemoment einen auf dem Ski ebenfalls angebrachten Sender einschaltet. Aus der Laufzeitdifferenz zu mehreren in lagemässig bekannten Standorten aufgestellten Empfängern wird die Lage des Landepunktes ermittelt. Es hat daher ebenfalls die Nachteile einer zusätzlich angebrachten Vorrichtung. Another method also uses a device attached to the ski, which switches on a transmitter also attached to the ski at the moment of landing. The location of the landing point is determined from the time difference to several receivers located in known locations. It therefore also has the disadvantages of an additionally attached device.

Durch die Erfindung sollen eine Anordnung und ein Verfahren geschaffen werden, wodurch eine objektive, auch nachträglich überprüfbare, Sprung-, Wurf- und Flugweitenmessung, auch auf nicht ebenen Landeflächen gestattet wird, ohne dass am fügenden Objekt zusätzliche Vorrichtungen benötigt werden, ausschliesslich mit transportablen Geräten gearbeitet und gleichzeitig eine hohe Störsicherheit gewährleistet wird. The invention is intended to provide an arrangement and a method whereby an objective, also subsequently checkable, jump, throw and flight distance measurement is permitted, even on non-flat landing surfaces, without additional devices being required on the joining object, exclusively with portable devices worked and at the same time a high level of interference immunity is guaranteed.

2 2nd

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10 10th

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der Flugweite von vorzugsweise Flügen, Sprüngen, Würfen mittels mobiler Ausrüstungen, ohne zusätzliche Vorrichtungen an den bewegten Körpern und zur nachträglichen Prüfung geeignet, zu schaffen. The object of the invention is to provide a method and an arrangement for determining the flight distance of preferably flights, jumps, throws by means of mobile equipment, without additional devices on the moving bodies and suitable for subsequent testing.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 5 angeführten Merkmale gelöst. This object is achieved according to the invention by the features stated in the characterizing part of patent claims 1 and 5.

Letzteres erfolgt vorzugsweise entweder, indem man den Bildern der Kamera(s) ein aus Längs- und Flugweitenlinien gebildetes perspektiv- und lagegetreues Netz, das die Landefläche originaltreu nachbildet und das aus dem aktuell ermittelten Profil der Landefläche unter Verwendung der Daten der inneren und äusseren Orientierung abgeleitet wurde, überlagert und die Flugweite, die entsprechend dem gegebenen Algorithmus der Flugweitenbestimmung als Linienfeld im entstandenen Mischbild vorliegt, direkt abliest oder interpoliert, wenn man die aufgenommene Landeszene mit eingepasstem Gitter-Profil-Raster nachfolgend im Zeitlupenverfahren auswertet. The latter is preferably done either by using the images of the camera (s), a perspective and position-accurate network formed from longitudinal and flight distance lines, which simulates the landing area true to the original and from the currently determined profile of the landing area using the data of the inner and outer orientation was derived, superimposed and the flight distance, which is present as a line field in the resulting mixed image according to the given algorithm for determining the flight distance, can be read off or interpolated if the recorded country scene with a fitted grid profile grid is subsequently evaluated in slow motion.

Man kann vorzugsweise aus den Bildkoordinaten des verfolgten Körpers und den Daten der Orientierung der Bilder reale oder virtuelle Flugbahnen des bewegten Körpers berechnen, wobei der Durchstosspunkt der realen Flugbahn durch die Landefläche den Landepunkt und damit die Flugweite bestimmt bzw. diese durch die Unstetigkeit der virtuellen Flugbahn auf der regelmässigen Landefläche fixiert ist. Real or virtual trajectories of the moving body can preferably be calculated from the image coordinates of the tracked body and the data of the orientation of the images, the point of penetration of the real trajectory through the landing surface determining the landing point and thus the flight distance, or this by the discontinuity of the virtual trajectory is fixed on the regular landing area.

Die Auswerteeinheit kann zum einen aus einem Bildspeicher für Zeitlupendarstellung und einem Gitternetzgenerator oder zum anderen aus einem Bildspeicher und einem Bildverarbeitungssystem bestehen. The evaluation unit can consist on the one hand of an image memory for slow motion display and a grid generator or on the other hand of an image memory and an image processing system.

Der Bildspeicher sollte eine Speicherkapazität von mindestens 50 Bildern pro Sekunde aufweisen. The image memory should have a storage capacity of at least 50 images per second.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel mit der erfindungsgemässen Anordnung mit Kamera, einen Tachymeter, einer Auswerteeinheit mit Bildspeicher und Gittergenerator und einer Anzeigeeinheit und 1 shows an example with the arrangement according to the invention with a camera, a tachymeter, an evaluation unit with image memory and grid generator and a display unit and

Fig. 2 zeigt ein Beispiel mit der erfindungsgemässen Anordnung mit Kamera, einem Tachymeter, einer Auswerte-einheit mit Bildspeicher und Bildverarbeitungssystem sowie einer Anzeigeeinheit. 2 shows an example with the arrangement according to the invention with a camera, a tachymeter, an evaluation unit with image memory and image processing system and a display unit.

In Figur 1 ist in der schematischen Zeichnung beispielsweise eine Skisprunganlage dargestellt. Als Bezugspunkt für Sprungweitenermittlungen gilt der Schanzentisch 1. Im geodätisch bestimmten Messpunkt 2 befindet sich ein Tachymeter 3, mit dem eine hinreichende Anzahl von Punkten 4 auf der Oberfläche der Aufsprungbahn geodätisch aufgenommen werden. Aus ihnen berechnet man in einer Auswerteeinheit 5, bestehend aus einem Gitternetzgenerator, vorzugsweise einem elektronischen Rechner mit entsprechendem Interface, und einem Bildspeicher für Zeitlupendarstellungen, das reale Profil der Aufsprungfläche, die dann in gleiche Längsstreifen und entsprechend dem Weitenalgorithmus ermittelte, dazu rechtwinklig verlaufende Weitenlinien gegliedert wird. In einem bezüglich seiner Lage zum Schanzentisch 1 geodätisch bekannten Auf nahmepunkt 6, wobei Messpunkt 2 und Aufnahmepunkt 6 auch identisch sein können, befindet sich eine vorzugsweise elektronische Kamera 8 für deren Bilder die Orientierungsdaten bekannt sind und ebenfalls dem Gitternetzgenerator 5 übermittelt werden, wobei sie konstant aber auch veränderbar sein In Figure 1, for example, a ski jumping facility is shown in the schematic drawing. The hill table 1 is the reference point for determining the jump distance. In the geodetically determined measuring point 2 there is a tachymeter 3 with which a sufficient number of points 4 are geodetically recorded on the surface of the landing runway. From them, in an evaluation unit 5, consisting of a grid generator, preferably an electronic computer with a corresponding interface, and an image memory for slow-motion displays, the real profile of the landing surface, which was then determined in the same longitudinal stripes and according to the width algorithm, was broken down into perpendicular lines becomes. In a geodetically known with regard to its position to the ski-jumping hill 1, recording point 6, measuring point 2 and recording point 6 can also be identical, there is preferably an electronic camera 8 for whose images the orientation data are known and are likewise transmitted to the grid generator 5, whereby they are constant but also be changeable

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können. Unter Berücksichtigung dieser Werte bestimmt der Gitternetzgenerator der Auswerteeinheit 5 ein aus Aufsprungsflächen längs- und Weitenlinien gebildetes Modell, das unter Nutzung eines Videogenerators dem Bild der Kamera 8 überlagert und gemeinsam mit ihm vorzugsweise über einen Monitor ausgegeben aber auch parallel dazu abgespeichert wird. Mit der Kamera 8 verfolgt man nun die Landung des Skispringers bei überlagertem Längs- und Weitenliniennetz. Anschliessend wird die aufgezeichnete Landeszene im Zeitlupenverfahren erneut dargestellt. Im Landemoment erreichen die Ski dabei erstmalig Parallelität zu den Auf-sprungsbahnlängslinien. Dadurch ist es zweifelsfrei möglich, den Landepunkt hinreichend exakt zu bestimmen und an den dargestellten Weitenlinien direkt abzulesen oder zu interpolieren. Es ist aber auch möglich, das Profilliniennetz erst bei der Zeitlupenwiederholung in das Bild einzublenden. can. Taking these values into account, the grid generator of the evaluation unit 5 determines a model formed from landing areas along longitudinal and wide lines, which is superimposed on the image of the camera 8 using a video generator and is output together with it, preferably via a monitor, but is also stored in parallel therewith. The camera 8 is now used to track the landing of the ski jumper with a superimposed longitudinal and wide line network. The recorded country scene is then displayed again in slow motion. When landing, the skis are parallel to the longitudinal runway lines for the first time. This makes it possible without a doubt to determine the landing point with sufficient accuracy and to read or interpolate directly on the wide lines shown. However, it is also possible to show the profile line network in the picture only when the slow motion is repeated.

Eine andere mögliche Ausführungsform ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Auch hier dient der Schanzentisch 1 als Bezugspunkt für die Weitenmessung. In einem geodätisch bestimmten Messpunkt 2 werden mit einem Tachymeter 3 Ortskoordinaten von einer hinreichenden Zahl von Punkten 4 auf der Oberfläche der Aufsprungsbahn aufgenommen und in einer Auswerteeinheit 5, vorzugsweise einem elektronischen Rechner, daraus das aktuelle Oberflächenprofil der Aufsprungfläche ermittelt und abgespeichert. In vorzugsweise zwei Aufnahmepunkten 6 und 7, die zu beiden Seiten der Aufsprungfläche geodätisch bestimmt sind, wobei einer von ihnen mit dem Messpunkt 2 identisch sein kann, befinden sich Messkameras 8 und 9, deren Orientierungsdaten, konstant oder variabel, bekannt sind, die die Landeszene der Skispringer verfolgen. Die Bilder und Orientierungsdaten der Kameras 8 und 9 werden ebenfalls der Auswerteeinheit 5 zugeführt und abgespeichert. Parallel zur Aufnahme der Landeszene, oder aber auch nachfolgend, werden in den Bildern der Kameras die Bildkoordinanten des bewegten Körpers, bzw. ein oder mehrere Punkte davon, bestimmt und unter Beachtung der Orientierungsdaten der zugehörigen Kamera die Richtung ermittelt, die der (die) Zeitpunkt(e) am bewegten Körper im Zeitpunkt der Aufnahme relativ zum jeweiligen Aufnahmestandpunkt 6 oder 7 hatte. Da zeitsynchron in beiden Aufnahmepunkten Bilder vorliegen, aus denen derartige Richtunsvektoren zeitgleich abgeleitet werden, lässt sich mittels Auswerteeinheit 5 durch Bestimmung des Schnittpunktes der beiden Richtungsvektoren ein Bahnpunkt auf der Flugbahn des Körpers ermitteln. Aus einer hinreichenden Anzahl derartiger Bahnpunkte, insbesondere aus dem letzten Teil der Flugbahn, lässt sich die aktuelle Flugbahn bestimmen. Wo diese die Oberfläche des ermittelten Aufsprungflächenprofils erreicht, ist der Landepunkt. Das Ergebnis wird über Monitor 11 und/ oder Anzeigeeinheit 10 dargestellt. Another possible embodiment is shown schematically in FIG. 2. Here too, the hill table 1 serves as a reference point for the distance measurement. In a geodetically determined measuring point 2, a tachymeter 3 records location coordinates of a sufficient number of points 4 on the surface of the landing track and determines and stores the current surface profile of the landing area in an evaluation unit 5, preferably an electronic computer. In preferably two recording points 6 and 7, which are geodetically determined on both sides of the landing surface, one of which can be identical to the measuring point 2, there are measuring cameras 8 and 9, the orientation data of which are known, constant or variable, which are known from the national scene pursue the ski jumper. The images and orientation data from the cameras 8 and 9 are likewise fed to the evaluation unit 5 and stored. Parallel to the recording of the state scene, or also subsequently, the image coordinates of the moving body, or one or more points thereof, are determined in the images of the cameras and, taking into account the orientation data of the associated camera, the direction determined at the time (s) (e) had 6 or 7 on the moving body at the time of admission relative to the respective admission point. Since images are synchronous at both recording points, from which such direction vectors are derived at the same time, a path point on the trajectory of the body can be determined by means of evaluation unit 5 by determining the intersection of the two direction vectors. The current trajectory can be determined from a sufficient number of such trajectory points, in particular from the last part of the trajectory. The landing point is where this reaches the surface of the determined landing surface profile. The result is displayed on monitor 11 and / or display unit 10.

Diese Ausführungsform ermöglicht eine vollautomatische Ermittlung des Landepunktes, ist aber technisch aufwendiger als die erste dargestellte Ausführungsform. Sie kann noch dahingehend modifiziert werden, dass nur auf einer Seite der Aufsprungfläche vorzugsweise eine Kamera steht, ebenfalls ein Richtungsvektor zum bewegten Objektpunkt ermittelt und die Spur dieses Richtungsvektors auf der regelmässig gestalteten Landefläche verfolgt wird. Sie hat, solange der bewegte Körper noch nicht den Landepunkt erreicht hat, bezogen auf die Landefläche Bewegungskomponenten in und quer zur Landerichtung, die vom Landepunkt an nur noch in Landerichtung auftreten. Auf diese Weise kann auch nur mit einer Kamera der Landepunkt bestimmt werden. This embodiment enables a fully automatic determination of the landing point, but is technically more complex than the first embodiment shown. It can also be modified in such a way that a camera is preferably only on one side of the landing surface, a direction vector to the moving object point is also determined and the track of this direction vector is tracked on the regularly designed landing area. As long as the moving body has not yet reached the landing point, it has movement components in and across the landing direction that only occur in the landing direction from the landing point. In this way, the landing point can be determined with only one camera.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

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B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

670 699 PATENT CLAIMS

1. A method for determining the flight distance of a body over a landing area, by means of a tachymeter for geodetic profile determination, characterized in that the profile of the landing area before performing the flight distance determination by geodetic recording of a sufficient number of surface points from at least one in its position to the starting point of the body Known measuring points from recorded and saved, the mathematical profile function is derived from these values and the flight distance determination is based on the fact that the landing of the moving body on the landing surface is tracked and stored by means of a camera from a location known in its position to the starting point of the flight, jump or throw , the values of the elements of the inner and outer orientation of the recorded images are ascertained and stored and the correlation of trajectory and the profile of the lan determined and likewise stored before execution of the flight distance determination surface is determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that preferably a camera is used, the images of which cover the landing area network of projected flight path and flight path lines running at right angles thereto, the latter being calculated in accordance with the flight distance determination algorithm, taking into account the inner and outer image orientation in perspective. and is superimposed true to position and the flight distance is read or interpolated directly on the flight distance lines, whereby the state scene is considered for evaluation in slow motion.

3. The method according to claim 1, characterized in that preferably two cameras are used which track the moving body in the forward incision, that the trajectory of the moving body is determined from the image coordinates of the body and the orientation data of the images and the point of penetration of the trajectory through the landing area , and thus the flight distance, is determined.

4. The method according to claim 1, characterized in that a camera is preferably used only on one side of the landing area, which tracks the moving body, that determines a virtual trajectory on the regularly shaped landing area from the image coordinates of the body and the orientation data of the images the landing point and thus the flight distance is determined from the discontinuity of this virtual trajectory.

5. Arrangement for performing the method according to claim 1, with a tachymeter (3) for geodetic profile determination, characterized in that at least one camera (8) and the tachymeter (3) are connected to an evaluation unit (5) and the evaluation unit with a Display unit (10) is coupled.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the evaluation unit (5) contains an image memory for a slow motion display with a storage frequency with at least 50 images per second and a grid generator.

7. Arrangement according to claim 5, characterized in that the evaluation unit comprises an image memory and an image processing system.