DD266841A1 - ARRANGEMENT AND METHOD FOR DETERMINING THE FLIGHTWORK - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der Flugweite von sich auf Flug-, Sprung- oder Wurfbahnen bewegenden Koerpern, insbesondere zur Sprungweitenbestimmung von Skispringern. Es soll ein Verfahren und eine Anordnung geschaffen werden, wobei mittels mobiler Ausruestungen ohne zusaetzliche Vorrichtungen an den bewegten Koerpern eine objektive, nachtraeglich ueberpruefbare Weitenbestimmung erfolgt und dabei gleichzeitig eine hohe Stoersicherheit gewaehrleistet ist. Die Aufgabe loest ein Verfahren, bei dem das lagegetreue mathematische Modell der Landebahn mit hinreichend schnellen Kamerabildfolgen korreliert und daraus die Flugweite bestimmt wird, und eine Anordnung, die aus das Profil des Landebereichs beschreibenden Mitteln, mindestens einer die Landeszene aufnehmenden und Bildfolgen liefernden Kamera, deren Daten der inneren und aeusseren Orientierung bekannt und mit den Positionswerten des Kamerastandpunktes abgespeichert sind, einer Auswerteeinrichtung und einer Anzeigeeinheit besteht. Fig. 1The invention relates to a method and an arrangement for determining the range of moving on flying, jumping or trajectory bodies, in particular for jump determination of ski jumpers. It is a method and an arrangement to be created, wherein by means of mobile equipment without additional devices on the moving bodies an objective, nachtraeglich verifiable width determination is carried out while a high collision safety is gewaehrleistet. The object is achieved by a method in which the true-to-plane mathematical model of the runway is correlated with sufficiently fast camera image sequences and the range determined therefrom, and an arrangement comprising the means describing the profile of the landing area, at least one camera capturing the scene and sequences of images Data of the inner and outer orientation known and stored with the position values of the camera point, an evaluation and a display unit consists. Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft oine Anordnung und ein Verfahren zur Ermittlung der Weite von sich auf Flug-, Sprung- und Wurfbahnen bewegenden Körpern, vorzugsweise der Sprungweite von Skispringern.The invention relates to an arrangement and a method for determining the width of bodies moving on flight, jump and trajectories, preferably the jump distance of ski jumpers.
Charakteristik der bekannten technischen LösungonCharacteristic of the known technical solution
Es ist bekannt, WHtenmessungen z. B. beim Skispringen mit direkten, subjektiven, visuellen Verfahren durchzuführen. Zur Objektivierung v> irde eine Vielzahl Woitenrichter eingesetzt. Aber auch diese konnte kaam zu einer erhöhten Genauigkeit der Weitenbestimmung führen, da die Trägheit des menschlichen Auges damit nicht beseitigt ist. Zur Überwindung dieses Zustandes wurde ein induktives Woitenmeßsystem entwickelt, bei dem quer zur Auisprungbahnlängsochse 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 zuiiimmt. Den Induktionsschleifen ist deshalb ein Komparator mit justierbarer Schwelle nachgeordnet, der in Abhängigkeit von der Schneehöhe und FlugbahnAgeschwindigkeit 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 lagesicheron Verlegung der Induktionsschleifon, die problematische Justierung der Komparatorschwellen und ihre relativ hohe Störanfälligkeit und die Tatsache, daß dio Sprungweite auf das ProfilIt is known WHtenmessungen z. B. to perform ski jumping with direct, subjective, visual procedures. To objectify a variety of Woitenrichter used. But even this could not lead to an increased accuracy of Weitenbestimmung, since the inertia of the human eye is not eliminated. To overcome this condition, an inductive Woitenmeßsystem was developed in which transverse to the Auisprungbahn longsuck before the beginning of winter according to the Sprungweitenstufung formed of parallel wires induction loops were anchored in Aufsprunghang. A permanent magnet located on the ski of the jumper can produce in sufficient proximity to the induction loops in these an evaluable voltage which increases with closer approach. The induction loops is therefore a comparator with adjustable threshold downstream, which is to be adjusted depending on the snow depth and trajectory Ageschwindigkeit so that it only responds when the mounted on the ski magnet has only such a height above the induction loops, that he next induction loop only smoothly traversed. Disadvantages are the high investment costs for the location safe laying of the induction loop, the problematic adjustment of the comparator sleepers and their relatively high susceptibility to interference and the fact that the jump distance on the profile
dor untor dor Schneedecke liegenden Aufsprungbahn unter Annahme einor bestimmten Schneehöhe bezogen wird. Aus ähnlichen Gründen hat sich euch ein Verfahren nicht bowährt, das an Stelle der unter dem Schnee liegoiiden Induktionsschleifon übor dem Schnee aufgobauto Lichtschranken vorwendot, zumal noch die zusätzliche Abhängigkeit von Nebel und Schneefall zu berücksichtigen Ist.lying above the snow cover, assuming a specific snow depth. For similar reasons, you have not bowled to a procedure which, instead of using the induction loop loosely under the snow, raised light barriers above the snow, especially considering the additional dependence on fog and snowfall.
Ein weiteres Verfahren verwendet im Aufsprunghang definiert angeordnete Schallempfänger, bei dem aus der Schallaufzeitdifferenz des beim Aufsprung orzeugten Geräuschos zu diesen Empfängern der Landepunkt und damit die Weite bestimmt wird. Auch hier sind die Investitionskosten hoch, ist die Weitenmüssung auf ein angenommenes Profil bezogen und die Störanfälligkeit gegenüber Umweltbodenschall, den z. B. Zuschauor orzeugen, die sich durch Treten auf der Stelle orwärmon wollen, groß.Another method used in Aufsprunghang defined arranged sound receiver, in which the landing point and thus the width is determined from the Schallaufzeitdifferenz of orzeugten noise generated at the landing to these receivers. Again, the investment costs are high, the Weitenmüssung based on an assumed profile and the susceptibility to environmental sound, the z. B. Audience orzeugen who want to pedal by pedaling on the spot orwärmon large.
Kostengünstiger sind transportable Anlagen, dio koino ortsbozogenon 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 rückstandlos ohne Veränderung der Gleiteigenschaften dor Schneeoberiiäche abgebaut Bein und auch eine sofortige Wiedermarkierung zulasson muß, was bisher nicht gelungen Ist. Ein anderes Verfahren nutzt ebenfalls eine am Ski angebrachte Vorrichtung, die im Landomoment einen auf dein Ski ebenfalls angebrachten Sender einschaltet. Aus der Laufzoltdifferenz zu mehreren in lagemäßig bekannten Standorten aufgestellten Empfängern wird dlo Lage des Landepunktes ermittelt. Es hat daher ebenfalls die Nachteile einer zusätzlich angebrachten Vorrichtung.More cost effective are transportable installations that require locally-based investment. Thus, devices have become known, which are attached to the ski and leave a color mark in the snow at the landing 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 mark in the snow in the time interval to the landing of the next Springer without residue degraded without changing the sliding properties dor Schneeoberiiäche leg and also an immediate Wiedermarkierung zulasson must what has not succeeded so far. Another method also uses a ski-mounted device that turns on a landmoment on your ski also mounted transmitter. The position of the landing point is determined from the difference in running-rounds to several receivers set up in positionally known locations. It therefore also has the disadvantages of an additionally attached device.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Durch die Erfindung sollen eine Anordnung und ein Verfahren geschaffon worden, wodurch eine ojoktive, auch nachträglich überprüfbare, Sprung-, Wurf- und Flugweltenmessung, auch auf nicht ebonon Landeflächen gestattet wird, ohne daß am fliegenden Objekt zusätzliche Vorrichtungen benötigt werden, ausschließlich mit transportablen Goräton gearbeitet und gleichzeitig eino hohe Störsicherheit gewährleistet wird.The invention provides an arrangement and a method have been geschaffon, whereby a ojoktive, even subsequently verifiable, jumping, throwing and Flugweltenmessung, even on non ebonon landing surfaces is allowed without additional objects are needed on the flying object, only with portable Goräton while at the same time ensuring a high level of interference immunity.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zur Bestimmung dor Flugweite von vorzugsweise Flügen, Sprüngen, Würfon 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 an arrangement and a method for determining the range of preferably flights, jumps, dice by means of mobile equipment, without additional devices to the moving bodies and suitable for subsequent testing.
Die Aufgabe löst einmal eine Anordnung mit einem Tachymeter zur geodätischen Profilbestimmung orfindungsgemäß dadurch, daß mindestens eine Kamera und das Tachymeter mit oiner Auswerteeinheit verbunden sind und die Auswerteeinheit mit einer Anzeigeeinheit gekoppelt ist,The object solves once an arrangement with a tachymeter for geodetic profile determination in accordance with the invention in that at least one camera and the total station are connected to an evaluation unit and the evaluation unit is coupled to a display unit,
Dabei kann die Auswerteeinheit zum einen aus einem Bildspeicher für Zeitlupen larstellun^Mid einem Gitternetzgenerator odor zum anderen aus einem Bildspeicher und einam Bildverarbeitungssystem be&tohon.On the one hand, the evaluation unit can be made of an image memory for slow motion larstellun ^ Mid a grid generator odor on the other from an image memory and einam an image processing system be to ton.
Die Aufgabe löst zum anderon ein Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß in einem oder mehreren in ihrer Lage bestimmten Punkten Meßkameras aufgestellt v/erden, für deren Bilder die Daten der inneren und äußerer. Orientierung bekannt sind, die mindestens die Landeszene des bewegten Körpers aufnehmen, die Bilder und die Orientierungsdaten gespeichert werden und nachfolgend oder parallel zur Aufnahme in bezug gesetzt werden zu dem ebenfalls abgespeicherten Profil der aktuellen Landefläche und daraus die Weite bestimmt wird.The problem solves the anderon a method according to the invention in that in one or more points determined in their position measuring cameras v / ground, for their images, the data of the inner and outer. Orientation are known, which record at least the country scene of the moving body, the images and the orientation data are stored and subsequently or parallel to the recording in relation to the also stored profile of the current landing area and from which the width is determined.
Letztores erfolgt entweder, indem man den Bildern der Kamera(s) ein aus Längs- und Weitenlinien gebildetes porspektiv- und lagegetreues Netz, das die Landebahnoberfläche originalgetreu nachbildet und das aus dem aktuell ermittelten Landeprofil unter Verwendung der Daten der inneren und äußeren Orientierung abgeleitet wurde, überlagert und die Weite, die entsprechend dem gegebenen Algorithmus der Weitenbestimmi. ng als Linienfeld im entstandenen Mischbild vorliegt, direkt abliest oder interpoliert, wenn man die aufgenommene Landeszene mit eingepaßtem Gitter-Profil-Raster nachfolgend im Zeitlupenverfahren auswertot.Lasting is done either by the images of the camera (s) a formed from longitudinal and wide lines porspektiv- and true-to-life network that faithfully replicates the runway surface and derived from the currently determined landing profile using the data of the inner and outer orientation, superimposed and the width, which according to the given algorithm of Weitenbestimmi. ng is present as a line field in the resulting mixed image, read or interpolated directly, if the recorded country scene with fitted grid profile grid subsequently evaluated in the slow motion method.
Oder man errechnet aus den Bildkoordinaten des verfolgten Körpers und den Daten der Orientierung der Bilder reale oder virtuelle Bahnkurven der bewegten Körper, wobei der Durchstoßpunkt der realen Bahnkurve durch die Landefläche den Landopunkt und damit die Weite bestimmt bzw. diese durch die Unstetigkeit der virtuellen Bahnkurve auf einor regelmäßigen Landebahn fixiert ist.Or one calculates from the image coordinates of the tracked body and the data of the orientation of the images real or virtual trajectories of the moving body, wherein the puncture point of the real trajectory through the landing area determines the landing point and thus the width or this on the discontinuity of the virtual trajectory fixed on a regular runway.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in Zeichnungen dargestellton Ausführungsbeispielen nähor erläutert.The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments illustrated in drawings.
Fig. 1: zeigt ein Beispiel mit der erfindungsgemäßen Anordnung mit Kamera, oinom Tachymeter, oiner Auswerteeinheit mitFig. 1: shows an example with the inventive arrangement with camera, oinom tachymeter, oiner evaluation with
Bildspeicher und Gittergeneratcr und einer Anzeigeeinheit, Fig. 2: zeigt ein Beispiol mit dar erfindungsgemäßen Anordnung mit Kamera, einem Tachymeter, oiner Auswerteeinhoit mit Bildspeicher und Bildverarbeitiingssystem sowin einer Anzeigeeinheit.Image memory and Gittergeneratcr and a display unit, Fig. 2: shows a Beispiol with inventive arrangement with camera, a total station, oiner evaluation with image memory and Bildverarbeitiingssystem sowin 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 w irden. Aus ihnen berechnet man in einer Ausworteeinheit 5, bestohend aus einem Gitternetzgenerator, \ orzugsweise einom elektronischen Rechner mit entsprechendem Interface, und einem Bildspeicher für Zeitlupendarstellungen, das reale Profil der Aufsprungbahn,In Figure 1, for example, a ski jumping system is shown in the schematic drawing. As a reference point for jump distance determinations the take-off table 1 applies. In the geodetically determined measuring point 2 there is a tachymeter 3, with which a sufficient number of points 4 are recorded geodetically on the surface of the landing runway. From them one calculates, in a selection unit 5, consisting of a grid generator, preferably an electronic computer with a corresponding interface, and an image memory for slow-motion representations, the real profile of the launching track,
die dann in gleiche Längsstreifen und entsprechend dem Woitenalgorithmus ermittelt-), dazu rechtwinklig verlaufende Weitenlinien gegliedert wird. In einem bezüglich seiner Lage zum Schanzentisch 1 geodätisch bekannten Aufnahmepunkt 6, wobei Meßpunkt 2 und Aufnahmepunkt 6 auch identisch sein können, befindet sich oine vorzugsweise elektronische Kamera 8 für dererrBildor die Orientierungsdaten bekannt sind und ebenfalls dom Gitternetzgenorator 5 übermittelt werden, woboi sie konstant aber auch veränderbar sein können. Unter Berücksichtigung dieser Worte bestimmt der Gitternotzgenerator der Auswerteeinheit B ein aus Aufsprungbahnlängs- und Weitenlinien gebildetes Modell, das unter Nutzung einos Vldeogenerators dem Bild der Kamera 8 überlagert und gemeinsam mit ihm vorzugsweise über einen Monitor ausgegeben aber auch parallel dazu abgespoichert wird. Mit der Kamera 8 verfolgt man nun die Landung dos Skispringers bei überlagertem Längs- und Weitonliniennetz. Anschließend wird dio aufgozeichnote Landeszone im Zeitluponvorfahron ornout dargostollt. Im Landemoment erreichen die Ski dabei erstmalig Parallelität zu den Aufsprungsbahnlängslinien. Dadurch ist es zweifelsfrei möglich, den Landepunkt hinreichend exaktzu bestimmen und an den dargestellten Wellenlinien direkt abzulösen odor zu interpolieren. Es ist aber auch möglich, das Profillinionnetz erst bei dor Zoitlupenwiederholung in das Bild oinzublendon. Eine andere mögliche Ausführungsform ist in Figur 2 schematisch dargostollt. Auch hier dient der Schanzentisch 1 als Bezugspunkt für die Woltenmessung. In einem geodätisch bestimmten Meßpunkt 2 werden mit einem Tachymeter 3 Ortskoordinaten von einer hinreichenden Zahl von Punkten 4 auf der Oberfläche der Aufsprungbahn aufgenommen und in einer Ausworteeinheit 5, vorzugsweise einem elektronischen Rechner, daraus das aktuelle Oberflächenprofil der Aufsprungbahn ermittelt und abgespeichert. In vorzugsweise zwei Aufnahmepunkten 6 und 7. Hie zu beiden Seiten der Aufsprungbahn geodätisch bestimmt sind, woboi 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 Skispringor verfolgen. Die Bilder und Orientierungsda'.en 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 Bildkoordinaton des bewegten Körpers, bzw. ein oder mehrere Punkte davon, bestimmt und unter Beachtung der Orientierungsüai^ü der zugehörigen Kamora die Richtung ermittelt, die der (die) Ziolpunkt(e) am bewegten Körper im Zeitpunkt der Aufnahme relativ zum jeweiligen Aufnahmestandpunkt 6 odor 7 hatte. Da zeitsynchron in beiden Aufnahmepunkton Bilder vorliegen, aus denen derartige Richtungsvoktoren zeitgleich abgeleitet worden, laßt sich mittels Auswerteoinheit ο durch Bestimmung des Schnittpunktes dor beiden Richtungsvoktoron ein Bahnpunkt auf dor Flugkurvo des Körpers ermitteln. Aus einor hinreichenden Anzahl derartiger Bahnpunkte, insbesondere aus dem letzten Teil der Flugbahn, läßt sich die aktuelle Flugkurve bestimmen. Wo dieso die Oberfläche dos ermittelten Aufsprungbahnprofils erreicht, ist der Landepunkt. Das Ergebnis wird über Monitor 11 und/oder Anziigeeinheit 10 dargestellt.which then determined in the same longitudinal stripes and according to the Woitenalgorithmus-), perpendicular extending width lines is divided. In a geodetically known with respect to its location to the take-off table 1 receiving point 6, wherein measuring point 2 and pickup point 6 may be identical, there is oine preferably electronic camera 8 dererrBildor the orientation data are known and also dom grids generator 5 are transmitted, while woboi constant but also can be changeable. Taking these words into account, the lattice sweep generator of the evaluation unit B determines a model consisting of landing lane and width lines superimposed on the image of the camera 8 using a deodogenerator and preferably outputting it via a monitor together with it, but also poised parallel thereto. With the camera 8 one follows now the landing of the ski jumper with superimposed longitudinal and Weitonliniennetz. Subsequently, the recording country zone is displayed in the time lunar advance ornout. At landing moment the skis achieve for the first time parallelism to the loading track longitudinal lines. This makes it possible beyond doubt to determine the landing point with sufficient accuracy and to replace or interpolate directly on the wavy lines shown. But it is also possible, the profile line network only at dor Zoitlupenwiederholung in the image oinzublendon. Another possible embodiment is shown schematically in FIG. Here, too, the take-off table 1 serves as a reference point for the Wolten measurement. In a geodetically determined measuring point 2, spatial coordinates of a sufficient number of points 4 on the surface of the landing strip are recorded with a tachymeter 3, and in a selection unit 5, preferably an electronic computer, the current surface profile of the landing sheet is determined and stored therefrom. In preferably two pick-up points 6 and 7. Hie are geodetically determined on both sides of the jump path, woboi one of them may be identical to the measuring point 2, there are measuring cameras 8 and 9, the orientation data, constant or variable, are known, the country scene to track the ski jumper. The images and orientation data of the cameras 8 and 9 are likewise fed to the evaluation unit 5 and stored. Parallel to the recording of the scene of the country, or also subsequently, in the pictures of the cameras, the image coordinate of the moving body, or one or more points thereof, is determined and the orientation determined by the orientation of the associated Kamora is determined ) Ziolpunkt (e) on the moving body at the time of recording relative to the respective recording point 6 odor 7 had. Since there are time-synchronized images in both recording points, from which such directional vectors have been derived at the same time, a location on the flight curve of the body can be determined by evaluation unit ο by determining the point of intersection of the two directional voices. From an adequate number of such track points, in particular from the last part of the trajectory, the current flight curve can be determined. Where this reaches the surface of the ascertained landing runway profile is the landing point. The result is displayed via monitor 11 and / or touch unit 10.
Diese Ausführungsform ermöglicht eine vollautomatische Ermittlung des Landepunktes, ist aber technisch aufwondigor als die erste dargestellte Ausführungsform. Sie kann noch dahingehend modifiziert werden, daß nur auf einer Soite der Aufsprungbahn vorzugsweise eine Kamera steht, ebenfalls ein Richtungsvektor zum bewogten Objektpunkt ermittelt und die Spur dieses Richtungsvektors auf der regelmäßig gestalteten Landefläche verfolgt wird. Sie hat, solange der bewegte Körpp: noch nicht den Landepunkt erreicht hat, bezogen auf dio Oberfläche tier Landebahn Bewegungskomponenten in und quer zur Landorichtung, die vom Landepunkt an nur noch in Landerichtung auftreten. Auf dieso Woise kann auch nur mit einer Kamera der Landepunkt bestimmt werden.This embodiment enables a fully automatic determination of the landing point, but is technically aufwondigor than the first illustrated embodiment. It can still be modified to the effect that only on one Soite the Aufsprungbahn preferably a camera is also determined a direction vector to bewobten object point and the track of this direction vector is tracked on the regularly designed landing area. It has, as long as the moving body: has not yet reached the landing point, relative to the surface of the runway movement components in and across the Landorichtung, which occur from the landing point only in landing direction. On this Woise can be determined only with a camera landing point.
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