DE10024718C2 - Process for the digital recording of surfaces of flat roofs - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur digitalen Erfassung von Oberflächen von Flachdächern durch Aufnahme der Szene aus einer oder mehreren unterschiedlichen Richtungen oder Positionen zum Erhalt einer oder mehrerer Ansichten der Szene und Erstellen digitaler Bilddatensätze sowie Bestimmung von natürlichen und künstlichen Verknüpfungselementen auf der Basis der digitalen Bilddatensätze mittels eines Bildverarbeitungssystems gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for the digital detection of surfaces of Flat roofs by recording the scene from one or more different ones Directions or positions for obtaining one or more views of the scene and Creation of digital image data sets and determination of natural and artificial Linking elements based on the digital image data sets by means of a Image processing system according to the preamble of claim 1.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 477 404 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Anlagendokumentation vorbekannt. Dort wird mit Hilfe eines han delsüblichen Fotoapparates, der zusätzlich mit einer an sich bekannten Meßgit terplatte versehen ist, das Anfertigen von Aufnahmen vorgenommen. Die derartig gewonnenen Fotografien werden im Anschluß digitalisiert und mit Hilfe einer CAD- Methode ausgewertet.From the European patent application EP 0 477 404 A1 a method and a Facility for facility documentation known. There is a han conventional camera, which also with a known measuring grid terplatte is provided, the making of recordings. The such Photographs obtained are then digitized and with the help of a CAD Method evaluated.
Zur räumlichen Darstellung einer Industrieanlage, z. B. eines Rohrleitungssystems, werden für einzelne Anlagenteile Mittellinien bestimmt und es wird aus dem Verlauf der Mittellinien über das CAD-Verfahren ein räumliches Bild der Anlage erstellt. Da durch, daß die Mittellinie von Anlagenteilen bewertet wird, soll erreicht werden, daß äußere Unebenheiten der betreffenden Teile, z. B. Isolierungen, die gewünschte Dokumentation nicht nachteilig beeinflussen. Zusätzlich wird auf bestimmten Anlage teilen eine Markierungseinrichtung angebracht. Durch diese Markierung soll eine Richtungszuordnung von Fotografien, die aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufge nommen wurden, möglich werden.For the spatial representation of an industrial plant, e.g. B. a piping system, Center lines are determined for individual system parts and it becomes from the course the center lines created a spatial image of the system using the CAD process. because by evaluating the center line of plant parts, it should be achieved that external unevenness of the parts concerned, e.g. B. insulation, the desired Do not adversely affect documentation. In addition, on certain plant share a marker attached. Through this marking one Directional assignment of photographs taken from different angles were taken, become possible.
Weiterhin zeigt die DE 197 35 175 A1 ein Verfahren zur digitalen Erfassung räumli cher Szenen sowie zur Bestimmung von Objektkoordinaten. Hierbei wird zunächst ein Aufnehmen der Szene aus einer oder mehreren Positionen und/oder unterschied lichen Richtungen zum Erhalt von einer oder mehreren Ansichten der Szene sowie Erstellen digitaler Datensätze, die den aufgenommenen Bildern entsprechen, reali siert. Im Anschluß daran wird ein Bestimmen von natürlichen oder künstlichen, in der Szene vorhandenen Verknüpfungselementen auf der Basis der digitalisierten Datenmenge der Ansichten bzw. Bilder der Szene vorgenommen, wobei ein Daten verarbeitungssystem eine automatische Bestimmung der Verknüpfungselemente möglich macht. Ergänzend können Verknüpfungselemente durch interaktive Eingriffe vorgegeben oder selektiert werden. Durch Zuordnung der Verknüpfungselemente aus verschiedenen Bildern und Ableiten von Gleichungen für die Bestimmung der räumlichen Geometrie im System der Verknüpfungselemente, wird die Voraussetzung zur eigentlichen Geometrieermittlung des Systems der Verknüpfungselemente, gege benenfalls unter Rückgriff auf externe Koordinaten oder Paßpunkte geschaffen. Anhand des derart erstellten räumlichen, dreidimensionalen Modells, werden die zweidimensionalen Merkmale aus den Einzelaufnahmen in ein dreidimensionales Modell transferiert, um so eine vollständige dreidimensionale digitale Beschreibung der Szene bzw. des Objektes zu erreichen. Das nach DE 197 35 175 A1 recht auf wendige, mittels Parallelrechnersysteme zu realisierende, Verfahren soll es ermögli chen, beliebige natürliche Szenen durch Einzelpositionsaufnahmen zu erfassen, ohne daß von vornherein Paßpunkte oder ein einheitliches Koordinatensystem vorgegeben werden muß, was jedoch bei Flachdächern die dokumentationsseitig beschreibbar sind, nicht erforderlich ist.Furthermore, DE 197 35 175 A1 shows a method for digital acquisition spatially cher scenes as well as for the determination of object coordinates. This will start with recording the scene from one or more positions and / or differences directions for obtaining one or more views of the scene as well Creation of digital data records that correspond to the captured images, reali Siert. Subsequently, a determination of natural or artificial, in linking elements of the scene based on the digitized Data amount of the views or images of the scene made, one data processing system an automatic determination of the link elements makes possible. Linking elements can be supplemented by interactive interventions be specified or selected. By assigning the link elements from different images and deriving equations for determining the spatial geometry in the system of linking elements becomes the prerequisite for the actual determination of the geometry of the system of the linking elements, also created using external coordinates or control points. Using the spatial, three-dimensional model created in this way, the two-dimensional features from the individual images into a three-dimensional Model transferred to complete a three-dimensional digital description to reach the scene or object. According to DE 197 35 175 A1 right it should enable manoeuvrable processes that can be implemented using parallel computer systems to capture any natural scene by taking individual positions without that given from the start, control points or a uniform coordinate system must be, however, what can be described on the documentation side for flat roofs are not required.
Letztendlich ist aus der DE 43 38 280 C1 ein Verfahren zur bildgestützten Lageerfas sung und Kartierung unterirdischer, oberflächennaher Objekte mit einem optischen Meßgerät sowie geophysikalischen Sensoren zur Erfassung, Auswertung und Inter pretation geophysikalischer Daten bekannt. Mit einer hochgenauen Peilvorrichtung im Verbund mit einer Orientierungsplattform wird eine kontinuierliche, plangenaue und dreidimensionale oberirdische Lagebestimmung durchgeführt, wobei die relative Lage der Koordinatensysteme mit hoher Genauigkeit erfaßt werden müssen. Oberir dische und unterirdische Objektdaten werden dann in einen Zentralrechner eingege ben und nachträglich auf ein für digitale Kartensysteme entsprechendes Format übertragen und zur Ansicht gebracht. Die dort notwendige Sensorik sowie die ge naue Lage, respektive Koordinatenzuordnung, führen jedoch zu einem erheblichen Aufwand, so daß das Anwendungsgebiet der Lehre nach DE 43 38 280 C1 sehr eingeschränkt ist.Ultimately, DE 43 38 280 C1 describes a method for image-based location detection Solution and mapping of underground, near-surface objects with an optical Measuring device and geophysical sensors for acquisition, evaluation and inter pretation of geophysical data known. With a highly precise direction finder in conjunction with an orientation platform, a continuous, accurate plan and three-dimensional above-ground orientation determination, the relative Location of the coordinate systems must be detected with high accuracy. Oberir Indian and underground object data are then entered into a central computer and subsequently to a format appropriate for digital card systems transferred and brought to view. The sensors required there as well as the ge However, the exact location or coordinate assignment lead to a considerable amount Effort, so that the field of application of the teaching according to DE 43 38 280 C1 is very is restricted.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Havariemanagement in oder an Bauwerken, zum Facility-Management und zur Gebäude-Automatisierung mittels faseroptischer Sensoren wurde in der DE 197 02 126 A1 vorgeschlagen. Dort erfolgt eine laufende Messung und Bestimmung der zeitlichen Änderungen des jeweiligen linearen, flächi gen oder räumlichen Temperaturfeldes. Die Meßdaten werden in ein beliebiges, den Bedingungen und Aufgabenstellungen angepaßtes Modellkoordinatensystem des Gebäudes oder einzelner Raumzonen transformiert. Ein rechnergestützter Vergleich der erhaltenen Meßwerte mit einem oder mehreren Referenzmodellen dient dem Erstellen und Ermitteln von Anomalie- oder Havariewerten mittels der den Meßorten zugeordneten Darstellungen der zeitlichen Änderungen des oder der erfaßten Tem peraturfelder. Aufgrund dieser Werte wird dann ein Auslösen von Maßnahmen zur Beseitigung von Anomaliewerten oder zur Havariebekämpfung vorgenommen. Zur Überwachung von Dächern ist jedoch das Verfahren nach DE 197 02 126 A1 nicht oder nur beschränkt geeignet, da dies voraussetzt, daß bereits bauseitig die entsprechenden faseroptischen Sensoren bei der Verlegung des Daches eingebracht werden müssen.A method and a device for accident management in or on buildings, for facility management and building automation using fiber optic Sensors have been proposed in DE 197 02 126 A1. There is an ongoing one Measurement and determination of the temporal changes of the respective linear, flat gen or spatial temperature field. The measurement data are in any, the The model coordinate system of the Building or individual room zones transformed. A computer-aided comparison the measured values obtained with one or more reference models serves the purpose Creation and determination of anomaly or accident values using the measurement locations assigned representations of the changes over time of the recorded tem peraturfelder. Based on these values, measures are then triggered Elimination of anomaly values or to combat accidents. For monitoring roofs, however, is the method according to DE 197 02 126 A1 not suitable or only suitable to a limited extent, since this presupposes that the appropriate fiber-optic sensors introduced when laying the roof Need to become.
Aus der JP 09061164 A ist ein photogrammetrisches Verfahren zur Feststellung von Änderungen in der Nutzung eines Geländes und von Änderungen der Gestalt von Gebäuden vorbekannt, wobei die Änderungen in Jahresperioden erfasst werden.JP 09061164 A describes a photogrammetric method for the determination of Changes in the use of a site and changes in the shape of Buildings previously known, the changes are recorded in annual periods.
Die DE 198 21 690 C1 zeigt ein Überwachungssystem für externe Baustellen, bei dem standortseitig installierte Aufnahmeinrichtungen Bilddaten eines entstehenden Gebäudes erfassen und Einrichtungen zur Informationsübertragung und eine Emp fängerstation und empfängerseitig Einrichtungen zur automatischen Informations auswertung vorhanden sind. Mithilfe der dortigen Lösung können Baustellen ohne Begehungen durch Leitungspersonal von einer zentralen Stelle aus kontrolliert wer den.DE 198 21 690 C1 shows a monitoring system for external construction sites, at the site-installed recording equipment image data of an emerging Building and establish information transmission facilities and an emp catcher station and receiver side devices for automatic information evaluation are available. With the solution there, construction sites can be built without Inspections by management personnel are controlled from a central point the.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur digi talen Erfassung von Oberflächen von Flachdächern, durch Aufnehmen der Szene aus einer oder mehreren unterschiedlichen Richtungen oder Positionen zum Erhalt einer oder mehrerer Ansichten anzugeben, das es gestattet, in einfacher Weise den Dach status auch ohne Vornahme baulicher Eingriffe zu erfassen.From the above, it is therefore an object of the invention to provide a method for digi tal detection of surfaces from flat roofs by recording the scene one or more different directions or positions to obtain one or multiple views that allow you to easily see the roof status can be recorded even without structural interventions.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Aus gestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved with a method according to the Features according to claim 1, wherein the dependent claims expedient designs and further training include.
Erfindungsgemäß werden Oberflächenszenen von Flachdächern zu unterschiedlichen Zeitpunkten, insbesondere in größeren zeitlichen Abständen, zu unterschiedlichen Jahreszeiten oder Witterungsbedingungen und/oder während und nach Niederschlä gen aufgenommen, wobei durch Zuordnen der jeweiligen Verknüpfungselemente, welche beispielsweise durch vorhandene Dachaufbauten, Entlüftungsrohre, Licht kuppeln, Dachaufstiege oder dergleichen gebildet werden, ein Dachzustandsmodell erstellbar ist, anhand dessen Schäden festgestellt werden können und das zur Ab schätzung und Bestimmung von Sanierungsmaßnahmen dient.According to the invention, surface scenes of flat roofs become different At different times, especially in larger time intervals Seasons or weather conditions and / or during and after rainfall gene added, whereby by assigning the respective linking elements, which, for example, through existing roof structures, ventilation pipes, light domes, roof steps or the like are formed, a roof state model can be created, on the basis of which damage can be determined and that for Ab estimation and determination of remedial measures.
Bevorzugt wird zur Szenenerfassung eine mobile oder stationäre Kamera eingesetzt, wobei die Kamera für Strahlung im sichtbaren Bereich aber auch im Infrarot-Bereich selektiv ist, um Dachuntergrundstrukturen und mögliche Undichtigkeiten, insbeson dere während und nach Niederschlägen erfassen zu können. Mit Hilfe vorstehend beschriebener Maßnahme kann auch bei Entwässerungseinrichtungen am Dach der Zustand dieser, d. h. die Ablaufeigenschaften und mögliche Verstopfungen festge stellt werden, was zum Einleiten von Sofortmaßnahmen zur Verhinderung des Ein dringens von Wasser in das Gebäudeinnere von Vorteil ist.A mobile or stationary camera is preferably used for scene detection, the camera for radiation in the visible range but also in the infrared range is selective to roof structure and possible leaks, in particular to be able to record them during and after precipitation. With the help above The measure described can also be used for drainage systems on the roof of the Condition of this, d. H. the drainage properties and possible blockages represents what to take immediate measures to prevent the on penetration of water into the interior of the building is an advantage.
Aus den Szenenaufnahmen kann eine Bildreihe zur visuellen Beurteilung und Zu standsanalyse auch in Anwesenheit des potentiellen Kunden erstellt werden, wobei anhand der Verknüpfungselemente eine automatische Bildformatanpassung erfolgt, so daß durch quasi Übereinanderlegen eine Veränderung von Teilbereichen oder Eigenschaften der äußeren Dachhaut deutlich gemacht werden kann.A series of images can be made from the scene recordings for visual assessment and closing status analysis can also be carried out in the presence of the potential customer, whereby the picture elements are automatically adjusted based on the link elements, so that a change of partial areas or Properties of the outer roof skin can be made clear.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch Online-Bildübertragung und z. B. Nutzung einer Webcam über das Internet oder ein Intranet die gewonnenen Daten zu über tragen, so daß quasi als Serviceleistung von einem Dritten eine laufende Dachüber wachung möglich ist. Die eigentliche Zustandsanalyse kann anhand eines automati sierten Bilddatenvergleiches durchgeführt werden, wobei die Bilddaten der aktuellen Aufnahme mit Bilddaten einer Datenbank in Bezug gesetzt werden, wobei letztere typische Schadensfälle und Schadensereignisse beinhalten.There is also the possibility of online image transmission and z. B. Use to a webcam over the Internet or an intranet wear, so that as a service from a third party a running roof is possible. The actual condition analysis can be carried out using an automatic based image data comparison are carried out, the image data of the current Recording can be related to image data from a database, the latter include typical damage events and damage events.
Wie bereits erwähnt, können die Verknüpfungselemente vorhandene Dachaufbauten, Entlüftungsrohre, Lichtkuppeln, Dachausstiege oder dergleichen Einrichtungen sein, wobei aber auch zusätzlich die Möglichkeit besteht, auf dem Dach an- oder aufge brachte Markierungen zu nutzen.As already mentioned, the linking elements can be used for existing roof structures, Ventilation pipes, domelights, roof hatches or similar devices, but it is also possible to put on or open the roof brought to use markings.
Für den Fall, daß Zugang zu den Bauzeichnungssätzen hinsichtlich des Dachaufbaus und der Dachstruktur besteht, können diese in digitale Datensätze transformiert und für das erfindungsgemäße Verfahren nutzbar gemacht werden. Hier besteht die Mög lichkeit, die erwähnten bauseitigen Elemente, z. B. Entlüftungsrohre, Lichtkuppeln, Dachausstiege oder dergleichen, in besonders günstiger Weise als Verknüpfungs elemente zu verwenden, so daß sich die Bilddatenauswertung mit Hilfe des Verfah rens gemäß eingesetztem Bildverarbeitungssystems vereinfacht.In the event that access to the construction drawing sets regarding the roof structure and the roof structure, they can be transformed into digital data records and be made usable for the method according to the invention. Here is the possibility Lichity, the on-site elements mentioned, z. B. ventilation pipes, domelights, Roof hatches or the like, in a particularly favorable manner as a link to use elements so that the image data evaluation with the help of the process rens simplified according to the image processing system used.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist insbesondere bei einer mobilen Ka mera ein Magnetkompaß integriert, um eine eindeutige Lagezuordnung der gewon nenen Bilddaten zur leichteren Verarbeitung zu ermöglichen. Ebenfalls kann zur Groborientierung der Lage, insbesondere bei Flachdächern großer Ausdehnungen, die Kamera mit einem GPS-System (Global Positioning System) verbunden sein.In a further preferred embodiment, in particular in the case of a mobile Ka mera integrated a magnetic compass to clearly assign the location of the won to enable named image data for easier processing. Can also be used Rough orientation of the situation, especially with flat roofs of large dimensions, the camera is connected to a GPS (Global Positioning System) system.
Für jedes zu analysierende oder zu überwachende Flachdach wird im Rechner des Bildverarbeitungssystems ein internes Modell geschaffen, wobei über den zeitlichen Verlauf auftretende Veränderungen gegenüber dem Ausgangszustand durch Ver gleich mit den ursprünglichen Modelldaten feststellbar sind. Bei der Aktualisierung der dachspezifischen Datenbank werden dann nur Änderungsdaten, bezogen auf das Ursprungsmodell, abgespeichert, so daß sich der hardwareseitige Aufwand in Gren zen hält. For each flat roof to be analyzed or monitored, the Image processing system created an internal model, whereby the temporal Changes occurring compared to the initial state by Ver are immediately identifiable with the original model data. When updating The roof-specific database will then only contain change data related to the Original model, saved, so that the hardware expenditure in sizes zen holds.
Erfindungsgemäß können die durch das vorgestellte Verfahren gewonnenen Daten und Analysen zum Dachzustand zur Erstellung von Leistungsverzeichnissen und/oder zur Kalkulation von Sanierungsmaßnahmen verwendet werden.According to the invention, the data obtained by the method presented can and analyzes of the roof condition to create service specifications and / or be used to calculate remedial measures.
Zusammenfassend gelingt es also mit Hilfe des vorgestellten Verfahrens, unter Nut zung einer vorzugsweise digitalen Dachkamera, die mobil oder stationär angebracht ist, den Dachstatus, insbesondere die Oberfläche über größere Abschnitte oder im Detail visuell digital festzuhalten, um hierauf gestützt eine Bildverarbeitung zur komplexen Zustandsanalyse zu erreichen.In summary, it succeeds with the help of the presented method, under groove tongue of a preferably digital roof camera, which is attached mobile or stationary is the roof status, especially the surface over large sections or in Capture detail visually and digitally in order to base image processing on it to achieve complex status analysis.
Wie erwähnt, werden die Bilddaten oder -datensätze in einer Bilddatenbank fest gehalten und es wird mit einer Mustererkennungs-Software die Zustandsanalyse durchgeführt, welche Rückschlüsse auf das Alter, den generellen Zustand der Dach bahn und daraus abgeleitet Sanierungsvorschläge angibt. Durch die Möglichkeit eine visuelle Zeitreihe von Bildern zu erstellen, können drohende Dachschäden frühzeitig erkannt werden, so daß entsprechende Maßnahmen zur Schadensverhinderung ein leitbar sind.As mentioned, the image data or data sets are fixed in an image database held and the condition analysis is carried out with a pattern recognition software carried out what conclusions about the age, the general condition of the roof railway and derived remediation proposals. By the possibility of one Creating visual time series of images can threaten roof damage early be recognized, so that appropriate measures to prevent damage are conductive.
Weiterhin liegt es im Sinne der Erfindung, als Ergebnis des Verfahrens eine bebil derte Dachanalyse bereitzustellen, die im Rahmen technischer Gutachten, eines Leistungsverzeichnisses oder einer Ausschreibung als Bestandteil integrierbar ist.Furthermore, it is within the meaning of the invention to provide a result of the method provide roof analysis, which is part of technical reports, one Specifications or an invitation to tender can be integrated as a component.
Durch das vorgestellte Verfahren ist es nicht mehr notwendig, daß eine Fachkraft, z. B. ein Gutachter oder Techniker, im Rahmen eines Ortstermins zur Dachbegehung den Dachstatus durch Inaugenscheinnahme analysiert. Es hat sich nämlich gezeigt, daß derartige Analysen sehr unterschiedlich ausfallen und daß die Beschreibung des Zustandes ebenfalls stark von individuellen Ansichten und Bewertungen abhängt. Auch ist es nicht mehr erforderlich, zum Erstellen von Zeitreihen, in fest definierten Zeitabschnitten dasselbe Objekt mehrmals aufzusuchen, wodurch insgesamt eine Kostenreduzierung erreichbar ist.Due to the method presented, it is no longer necessary for a specialist, for. B. an appraiser or technician, during an on-site visit to the roof inspection analyzed the roof status by inspection. It has been shown that such analyzes are very different and that the description of the Condition also strongly depends on individual views and ratings. Also, it is no longer necessary to create time series in fixed defined Periods of time to visit the same object several times, resulting in a total Cost reduction is achievable.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Möglichkeit einer Ferndiagnose über das Internet oder ein Intranet, so daß letztendlich im Rahmen des Facility-Management eine Dachüberwachung vorgenommen werden kann. Mögliche Wasseransammlungen durch verstopfte Gullys, Fremdkörper o. ä. können rechtzeitig erkannt werden. Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnene Bildmaterial und die abgeleitete Zustandsanalyse können direkt in ein Leistungsverzeichnis eingehen, um eine Effektivierung der Ausschreibungsarbeit zu erreichen. Insbesondere bei räum lich getrennten Gebäudeobjekten, die nicht oder nur sehr selten von Personen auf gesucht werden, und die von einer Zentrale aus zu verwalten sind, erweist sich die vorgeschlagene Möglichkeit der Ferndiagnose als Vorteil.Another advantage is the possibility of remote diagnosis via the Internet or an intranet, so that ultimately in the context of facility management roof monitoring can be carried out. Possible water accumulation clogged gullies, foreign objects or similar can be recognized in good time. The image material obtained by means of the method according to the invention and the derived status analysis can go directly into a specification to to make the tendering work more effective. Especially with space Lich separate building objects that are not or only very rarely used by people are sought, and which are to be managed from a central office, proves to be proposed possibility of remote diagnosis as an advantage.
Claims (9)
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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R071 | Expiry of right |