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DE102019120008B4 - Method for operating a cooking appliance and cooking appliance - Google Patents

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DE102019120008B4
DE102019120008B4 DE102019120008.3A DE102019120008A DE102019120008B4 DE 102019120008 B4 DE102019120008 B4 DE 102019120008B4 DE 102019120008 A DE102019120008 A DE 102019120008A DE 102019120008 B4 DE102019120008 B4 DE 102019120008B4
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cooking
fluctuations
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food
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Ulrich Sillmen
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Miele und Cie KG
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Miele und Cie KG
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts (1) mit einem Garbereich (11) zur Zubereitung von Gargut mittels einer Behandlungseinrichtung (2). Das Gargut wird im Garbereich (11) während des Garprozesses überwacht. Dazu werden mittels einer Kameraeinrichtung (3) über die Zeit Bilder der Gargutoberfläche erfasst. Die Bilder bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen und werden mittels wenigstens einer Verarbeitungseinrichtung (4) ausgewertet. Dabei wird wenigstens ein Maß für kürzerfristige Fluktuationen (5) eines Bildparameters um einen durch eine zunehmende Garung des Garguts bedingten längerfristigen Trend (6) bestimmt. Abhängig von dem Maß für die Fluktuationen (5) wird ein innerer Garzustand des Garguts abgeleitet.Method for operating a cooking appliance (1) with a cooking area (11) for preparing food by means of a treatment device (2). The food is monitored in the cooking area (11) during the cooking process. For this purpose, images of the surface of the food to be cooked are recorded over time by means of a camera device (3). The images each consist of a large number of picture elements and are evaluated by means of at least one processing device (4). At least one measure for shorter-term fluctuations (5) of an image parameter around a longer-term trend (6) caused by increasing cooking of the food is determined. An internal cooking state of the food to be cooked is derived as a function of the measure for the fluctuations (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts mit wenigstens einem Garbereich und mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung zur Zubereitung von Gargut in dem Garbereich. Zur Überwachung des Garguts im Garbereich während des Garprozesses werden mittels wenigstens einer Kameraeinrichtung über die Zeit Bilder wenigstens eines Teils der Gargutoberfläche erfasst.The present invention relates to a method for operating a cooking appliance with at least one cooking area and with at least one treatment device for preparing food to be cooked in the cooking area. To monitor the food to be cooked in the cooking area during the cooking process, images of at least part of the surface of the food to be cooked are recorded over time by means of at least one camera device.

Für ein optimales Garergebnis ist es in der Regel entscheidend, bestimmte Eigenschaften des Garguts zu berücksichtigen. Solche Informationen über das Gargut sind besonders wichtig für einen zuverlässigen Ablauf von Automatikprogrammen. Beispielsweise sollte für die Zubereitung unter Verwendung einer Automatikfunktion berücksichtigt werden, in welchem Gar- bzw. Backzustand sich das Lebensmittel befindet. Besonders komfortabel ist es, wenn bestimmte Eigenschaften des Garguts während des Garprozesses und zudem auch selbstständig vom Gargerät erfasst und berücksichtigt werden können.In order to achieve the best possible cooking result, it is usually crucial to take certain properties of the food into account. Such information about the food to be cooked is particularly important for the reliable running of automatic programs. For example, for the preparation using an automatic function, it should be taken into account in which cooking or baking state the food is. It is particularly convenient if certain properties of the food can be recorded and taken into account by the cooking device during the cooking process and also independently.

Daher sind Gargeräte bekannt geworden, welche das Gargut mit einer Kamera überwachen. Allerdings ist der Gewinn von Informationen aus den aufgenommenen Bildern oft nicht zufriedenstellend. Beispielsweise unterliegen die Aufnahmen unter Garraumbedingungen sehr vielen Störeffekten, gegen die im Falle eines Gargerätes nicht ausreichend kalibriert bzw. abgegrenzt werden kann. Zudem kann aus den Bildern in der Regel nicht zuverlässig genug auf den inneren Garzustand geschlossen werden.Cooking devices have therefore become known which monitor the food to be cooked with a camera. However, the extraction of information from the recorded images is often unsatisfactory. For example, the recordings are subject to a large number of disruptive effects under cooking chamber conditions, which cannot be adequately calibrated or delimited in the case of a cooking appliance. In addition, the images usually cannot be used to infer the internal cooking state with sufficient reliability.

Aus der DE 102014114901 A1 sind ein Gargerät und ein Verfahren zur Erfassung eines Garprozesses, der in einem Gargerät abläuft, bekannt. Es werden mittels eines Sensors, insbesondere mittels einer Kamera, variable Parameter des Garguts erfasst und hinsichtlich ihrer Änderungen über die Zeit ausgewertet. Die Änderungen sind insbesondere Änderungen des Farbkontrastes.From the DE 102014114901 A1 a cooking device and a method for detecting a cooking process that takes place in a cooking device are known. Variable parameters of the food to be cooked are recorded by means of a sensor, in particular by means of a camera, and their changes over time are evaluated. The changes are in particular changes in the color contrast.

Die DE 102016215550 A1 beschreibt ein Verfahren zum Feststellen eines Bräunungsgrads von Gargut, bei dem zunächst ein Referenzbild vom Gargut aufgenommen wird, dann zwei weitere Messbilder bei unterschiedlichen Helligkeiten im Garraum. Aus den Messbildern wird ein Differenzbild erzeugt und mit dem Referenzbild verglichen.The DE 102016215550 A1 describes a method for determining the degree of browning of the food to be cooked, in which a reference image is first recorded of the food to be cooked, then two further measurement images at different brightnesses in the cooking space. A difference image is generated from the measurement images and compared with the reference image.

In der DE 102014113664 A1 ist ein Gargerät offenbart, bei dem das Gargut mittels einer Strahlungsquelle gegart wird, wobei ein Sensor Parameter des Garguts erfasst und eine Steuerung die Leistung der Strahlungsquelle in Abhängigkeit der erfassten Parameter so steuert, dass das Gargut einen Wunschzustand erhält. Es ist außerdem ein Verfahren zum Garen von Gargut offenbart, bei dem der Sensor Parameter in einem lokalen Bereich des Garguts erfasst, und bei dem eine Steuerung aus den erfassten Parametern einen Zustand des Garguts auf dessen anderer Seite ermittelt.In the DE 102014113664 A1 a cooking device is disclosed in which the food is cooked by means of a radiation source, a sensor detecting parameters of the food and a controller controls the power of the radiation source as a function of the parameters detected so that the food is in a desired state. A method for cooking food is also disclosed, in which the sensor detects parameters in a local area of the food, and in which a control determines a state of the food on the other side from the recorded parameters.

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts gemäß der DE 102017206056 A1 wird ein Garraum mit Licht verschiedener Wellenlängen bestrahlt, in dem Garraum reflektiertes Licht gemessen, die Messergebnisse spektroskopisch ausgewertet und davon abhängig der Betrieb des Gargeräts geändert. Das reflektierte Licht wird mittels einer Kamera bildpunktartig aufgenommen.In a method for operating a cooking appliance according to FIG DE 102017206056 A1 a cooking chamber is irradiated with light of different wavelengths, light reflected in the cooking chamber is measured, the measurement results are evaluated spectroscopically and the operation of the cooking appliance is changed as a function of this. The reflected light is recorded like a pixel by means of a camera.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Überwachung und Charakterisierung eines Garguts in einem Garraum während eines Garprozesses mit einer Kameraeinrichtung zu ermöglichen. Insbesondere soll die Überwachung besonders zuverlässig und vorzugsweise auch kostenoptimiert erfolgen.It is therefore the object of the present invention to enable an improved monitoring and characterization of a product to be cooked in a cooking chamber during a cooking process with a camera device. In particular, the monitoring should take place particularly reliably and preferably also in a cost-optimized manner.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a cooking appliance with the features of claim 15. Preferred features are the subject matter of the subclaims. Further advantages and features emerge from the general description of the invention and the description of the exemplary embodiments.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Gargeräts mit wenigstens einem Garbereich zur Zubereitung von Gargut mittels wenigstens einer Behandlungseinrichtung. Das Gargut wird im Garbereich während des Garprozesses überwacht. Dazu werden mittels wenigstens einer Kameraeinrichtung über die Zeit Bilder wenigstens eines Teils der Gargutoberfläche erfasst. Die Bilder bestehen insbesondere jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen. Die Bilder werden mittels wenigstens einer Verarbeitungseinrichtung ausgewertet. Dabei wird wenigstens ein Maß für kürzerfristige Fluktuationen wenigstens eines Bildparameters um wenigstens einen durch eine zunehmende Garung des Garguts bedingten längerfristigen Trend bestimmt. Abhängig von dem Maß für die Fluktuationen wird wenigstens ein innerer Garzustand des Garguts abgeleitet. Möglich und bevorzugt ist, dass abhängig von dem Maß für die Fluktuationen wenigstens eine andere Gargutkenngröße abgeleitet wird.The method according to the invention is used to operate a cooking appliance with at least one cooking area for the preparation of food by means of at least one treatment device. The food is monitored in the cooking area during the cooking process. For this purpose, images of at least part of the surface of the food to be cooked are recorded over time by means of at least one camera device. In particular, the images each consist of a multiplicity of image elements. The images are evaluated by means of at least one processing device. In this case, at least one measure is determined for shorter-term fluctuations of at least one image parameter by at least one longer-term trend caused by increasing cooking of the item to be cooked. At least one internal cooking state of the food to be cooked is derived as a function of the measure for the fluctuations. It is possible and preferred that at least one other cooking product parameter is derived as a function of the measure for the fluctuations.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Betrachtung der kürzerfristigen Fluktuationen und die Bestimmung des inneren Garzustands aus dem Maß für die Fluktuationen. So kann aus Bildern der Oberfläche eine besonders zuverlässige und reproduzierbare Aussage über den Zustand im Inneren des Garguts gemacht werden. Da die Betrachtung der Oberfläche ausreichend ist, um Aussagen über das Innere des Garguts zu treffen, kann bei der Erfindung auf aufwendige und kostenintensive Kameratechnik bzw. Messtechnik verzichtet werden. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren erheblich zuverlässiger und weniger störanfällig als zum Beispiel Verfahren, welche den Garzustand aus absoluten Messdaten und z. B. Farbveränderungen ableiten oder Schwellenwertkonzepte nutzen. Dadurch kann die Erfindung auch bei besonders vielen Arten von Lebensmitteln und Zubereitungsarten vorteilhaft eingesetzt werden.The method according to the invention offers many advantages. The consideration of the short-term fluctuations and the determination of the internal cooking state from the measure for the fluctuations offers a considerable advantage. A particularly reliable and reproducible statement about the condition inside the food can be made from images of the surface. Since the observation of the surface is sufficient to make statements about the interior of the item to be cooked, complex and cost-intensive camera technology or measuring technology can be dispensed with in the invention. In addition, the method according to the invention is considerably more reliable and less prone to failure than, for example, methods which determine the cooking state from absolute measurement data and z. B. Derive color changes or use threshold value concepts. As a result, the invention can also be used advantageously with a particularly large number of types of food and preparation types.

Die Fluktuationen sind insbesondere durch Bewegungen im Inneren und/oder an der Oberfläche des Garguts bedingt. Die Fluktuationen betreffen insbesondere Bewegungen des Garguts bzw. von dessen Bestandteilen. Beispielsweise betreffen die Fluktuationen Teigbewegungen und insbesondere einen Teigaufgang oder eine Krustenbildung, z. B. ein Aufplatzen der Kruste, oder dergleichen. Vorzugsweise betreffen die Fluktuationen Bewegungen, welche durch eine zunehmende Bräunung und/oder Krustenbildung auftreten. Die Bewegungen können auch durch das Sieden von Flüssigkeiten im Inneren des Garguts und/oder durch deren Austreten aus dem Inneren des Garguts bedingt sein. Solche Bewegungen sind besonders charakteristisch für den inneren Garzustand.The fluctuations are caused in particular by movements inside and / or on the surface of the item to be cooked. The fluctuations relate in particular to movements of the item to be cooked or of its components. For example, the fluctuations relate to dough movements and in particular a dough rise or crust formation, e.g. B. cracking of the crust, or the like. The fluctuations preferably relate to movements which occur as a result of increasing browning and / or crust formation. The movements can also be caused by the boiling of liquids in the interior of the item to be cooked and / or by their exit from the interior of the item to be cooked. Such movements are particularly characteristic of the internal cooking state.

Das Maß für die Fluktuationen beschreibt vorzugsweise ein zeitliches Auftreten von Extremwerten in einem zeitlichen Verlauf des Bildparameters. Insbesondere wird das Maß für die Fluktuationen aus einem zeitlichen Auftreten solcher Extremwerte bestimmt. Eine solche Ausgestaltung macht das erfindungsgemäße Verfahren besonders unempfindlich gegenüber Störungen. Vorzugsweise beschreibt der Trend einen insbesondere statistisch geglätteten zeitlichen Verlauf des Bildparameters oder wird aus einem solchen bestimmt. Das Maß für die Fluktuationen beschreibt insbesondere Fluktuationen um einen zeitlichen Mittelwert über die Garzeit. Die Fluktuationen können durch wenigstens ein statistisches Maß und beispielsweise eine Standardabweichung vom zeitlichen Verlauf des Trends beschrieben werden. Es ist möglich, dass die Fluktuationen durch Zuhilfenahme einer Fuzzy Logik und beispielsweise des Fuzzy Index und/oder des Fuji-Index und/oder eines Modells zum maschinellen Lernen (Künstliche Intelligenz) und/oder eines vergleichbaren Algorithmus berechnet werden.The measure for the fluctuations preferably describes a temporal occurrence of extreme values in a temporal course of the image parameter. In particular, the measure for the fluctuations is determined from the occurrence of such extreme values over time. Such a configuration makes the method according to the invention particularly insensitive to interference. The trend preferably describes, in particular, a statistically smoothed temporal curve of the image parameter or is determined from such a curve. The measure for the fluctuations describes in particular fluctuations around a time average value over the cooking time. The fluctuations can be described by at least one statistical measure and, for example, a standard deviation from the time course of the trend. It is possible for the fluctuations to be calculated with the aid of fuzzy logic and, for example, the fuzzy index and / or the Fuji index and / or a model for machine learning (artificial intelligence) and / or a comparable algorithm.

Die Fluktuationen weisen insbesondere eine um ein Vielfaches größere Zahl an Vorzeichenwechseln auf als der Trend. Insbesondere weisen die Fluktuationen zufällige Vorzeichenwechsel auf. Das ermöglicht eine besonders zuverlässige und unaufwendige Identifizierung der Fluktuationen aus den Bilddaten. Die Fluktuationen sind insbesondere zufällig. Die Fluktuationen sind insbesondere Schwankungen mit unterschiedlichen Vorzeichen um den Trend. Die Fluktuationen weisen sowohl Schwankungen in Richtung des Trends als auch entgegen des Trends auf. Zum Beispiel werden bei einem Trend zu einer zunehmenden Bräunung Fluktuationen sowohl zu helleren als auch zu dunkleren Farbwerten betrachtet.In particular, the fluctuations have a number of sign changes that are many times greater than the trend. In particular, the fluctuations have random changes in sign. This enables a particularly reliable and inexpensive identification of the fluctuations from the image data. In particular, the fluctuations are random. The fluctuations are in particular fluctuations with different signs around the trend. The fluctuations show fluctuations in the direction of the trend as well as against the trend. For example, in the case of a trend towards increasing browning, fluctuations towards both lighter and darker color values are considered.

Solche Wechsel sind besonders charakteristisch für innere Zustandsänderungen und treten beispielsweise durch Oberflächenbewegungen und dadurch bedingte Reflexionswinkeländerungen auf.Such changes are particularly characteristic of internal changes in state and occur, for example, as a result of surface movements and the resulting changes in the angle of reflection.

Insbesondere wird das Maß für die Fluktuationen für jeweils ein einzelnes Bildelement des Bildes bestimmt bzw. aus jeweils einem einzelnen Bildelement des Bildes berechnet. Dadurch sind die Fluktuationen besonders deutlich zu erkennen und gehen nicht in dem längerfristigen Trend unter. Möglich ist auch, dass das Maß für die Fluktuationen für jeweils wenigstens eine Gruppe von Bildelementen, beispielsweise Zeilen eines Bildsensors, bestimmt wird bzw. daraus berechnet wird. Insbesondere wird das Maß für die Fluktuationen für jeweils eine geringere Anzahl von Bildelementen als der Trend bestimmt. Insbesondere wird der Trend für das gesamte Bild oder wenigstens eine dem Gargut zugeordnete Fläche des Bildes bestimmt.In particular, the measure for the fluctuations is determined for each individual picture element of the image or is calculated from each individual picture element of the image. As a result, the fluctuations can be seen particularly clearly and do not get lost in the longer-term trend. It is also possible that the measure for the fluctuations is determined for at least one group of image elements, for example lines of an image sensor, or is calculated therefrom. In particular, the measure for the fluctuations is determined for a smaller number of picture elements than the trend. In particular, the trend is determined for the entire image or at least one area of the image assigned to the item to be cooked.

Zur Bestimmung des Maßes für die Fluktuationen werden vorzugsweise Veränderungen wenigstens eines Bildparameters zwischen wenigstens zwei zeitversetzten Bildern ausgewertet. Insbesondere weisen die Bilder einen Zeitversatz von nicht mehr als 5 Minuten und vorzugsweise von weniger als 1 Minute und besonders bevorzugt von weniger als 30 Sekunden auf. Dadurch sind die zufälligen Schwankungen bzw. Fluktuationen besonders zuverlässig zu erfassen. Für die Bestimmung des Trends bzw. für eine herkömmliche Auswertung von Bildern zur Erkennung von Garzustandsänderungen sind in der Regel erheblich weniger Bilder ausreichend, da es sich dabei um langfristige Änderungen handelt. Möglich ist auch, dass die Bilder einen Zeitversatz von weniger als 10 Sekunden oder weniger als 5 Sekunden aufweisen. Möglich ist auch ein Zeitversatz von maximal 1 Sekunde oder weniger. Insbesondere werden zeitlich aufeinanderfolgende Bilder ausgewertet.To determine the measure for the fluctuations, changes in at least one image parameter between at least two time-shifted images are preferably evaluated. In particular, the images have a time offset of not more than 5 minutes and preferably of less than 1 minute and particularly preferably of less than 30 seconds. As a result, the random fluctuations or fluctuations can be recorded particularly reliably. For the determination of the trend or for a conventional evaluation of images to detect changes in the cooking state, there are generally considerably fewer images sufficient as these are long-term changes. It is also possible that the images have a time offset of less than 10 seconds or less than 5 seconds. A time offset of a maximum of 1 second or less is also possible. In particular, images that follow one another in time are evaluated.

Insbesondere werden zur Bestimmung des Maßes für die Fluktuationen die im Bild ortsgleichen Bildelemente von jeweils wenigstens zwei zeitversetzt aufgenommenen Bildern miteinander verglichen. Insbesondere erfolgt ein pixelweiser Vergleich der Bilder. Insbesondere sind die Bildelemente ortsgleich, welche von derselben Position eines Bildsensors der Kameraeinrichtung und beispielsweise vom gleichen Sensorpixel erfasst wurden. Möglich ist auch ein Vergleich von einer Mehrzahl und beispielsweise einer Zeile ortsgleicher Bildelemente aus wenigstens zwei zeitversetzten Bildern.In particular, in order to determine the degree for the fluctuations, the image elements of the same location in the image of at least two images recorded with a time offset are compared with one another. In particular, the images are compared pixel by pixel. In particular, the image elements are at the same location, which were captured by the same position of an image sensor of the camera device and, for example, by the same sensor pixel. A comparison of a plurality and, for example, one line of image elements at the same location from at least two time-shifted images is also possible.

Der Trend ist vorzugsweise ein zeitlicher Verlauf eines Mittelwerts des wenigstens einen Bildparameter oder kann durch diesen abgebildet werden. Dabei ist der Trend insbesondere ein zeitlicher Verlauf über die Zeit des Garprozesses. Insbesondere ist ein zeitlicher Verlauf eines gleitenden Mittelwertes vorgesehen. Zur Beschreibung des Trends erfolgt insbesondere eine Mittelwertbildung über ein Zeitintervall. Möglich ist auch, dass der Trend ein zeitlicher Verlauf eines anderen geeigneten statistischen Wertes ist. Möglich und bevorzugt ist, dass der Trend durch wenigstens eine andere mathematische Methode zur Trendberechnung bestimmt wird. Beispielsweise erfolgt die Trendberechnung durch Fitten wenigstens einer Funktion insbesondere linear und/oder polynomisch. Die Trendberechnung kann auch die Bestimmung einer Regression im zeitlichen Verlauf des wenigstens einen Bildparameters umfassen.The trend is preferably a time curve of a mean value of the at least one image parameter or can be mapped by this. The trend here is in particular a time profile over the time of the cooking process. In particular, a time course of a moving average is provided. In order to describe the trend, in particular, a mean value is formed over a time interval. It is also possible that the trend is a time course of another suitable statistical value. It is possible and preferred that the trend is determined by at least one other mathematical method for calculating the trend. For example, the trend is calculated by fitting at least one function, in particular linear and / or polynomial. The trend calculation can also include the determination of a regression in the course of the at least one image parameter over time.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Trend eine zeitliche Farbwertveränderung, welche durch einen zunehmenden Garfortschritt und insbesondere durch einen zunehmenden Bräunungsprozess des Garguts bedingt ist. Die Fluktuationen entsprechen dabei vorzugsweise Farbwertänderungen und insbesondere zufälligen Farbwertänderungen um diesen Trend herum. Alternativ oder zusätzlich kann der Trend auch eine zeitliche Veränderung eines Helligkeitswerts und/oder Kontrastwertes und/oder Intensitätswertes oder eines anderen Wertes der Bildverarbeitung sein. Der Trend kann auch eine zeitliche Veränderung eines anderen Bildparameters sein, welche durch die zunehmende Garung des Garguts bedingt ist. Die Fluktuationen sind dann insbesondere zufällige Wertänderungen um einen solchen Trend herum.In an advantageous embodiment, the trend is a change in color value over time, which is caused by increasing cooking progress and in particular by an increasing browning process of the food to be cooked. The fluctuations here preferably correspond to color value changes and in particular to random color value changes around this trend. Alternatively or additionally, the trend can also be a change over time in a brightness value and / or contrast value and / or intensity value or another value of the image processing. The trend can also be a change in another image parameter over time, which is due to the increasing cooking of the item to be cooked. The fluctuations are then in particular random changes in value around such a trend.

In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung ist der Trend eine zeitliche Abstandswertveränderung und/oder Temperaturwertveränderung, welche durch den zunehmenden Garfortschritt des Garguts bedingt ist. Die Fluktuationen entsprechen dabei insbesondere Abstandswertveränderungen und/oder Temperaturwertveränderungen um diesen Trend herum. Die Abstandswertveränderungen und/oder Temperaturwertveränderungen können zufällig sein. Zur Erfassung der Abstandswertveränderungen ist die Kamera insbesondere als eine Kamera zur Erfassung dreidimensionaler Objektinformationen ausgebildet, zum Beispiel als eine 3D-Kamera oder Stereokamera. Zur Erfassung von Temperaturwertveränderungen ist die Kameraeinrichtung insbesondere als eine Wärmebildkamera bzw. Infrarotkamera und/oder als ein Wärmestrahlungssensor oder dergleichen ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Solche Temperaturänderungen und Abstandsänderungen beschreiben die Gargutbewegungen besonders charakteristisch und können daher besonders zuverlässig zu Erkennung von Fluktuationen herangezogen werden.In a likewise advantageous embodiment, the trend is a change in the distance value over time and / or a change in temperature value, which is caused by the increasing cooking progress of the item to be cooked. The fluctuations correspond in particular to changes in distance values and / or changes in temperature values around this trend. The changes in distance values and / or changes in temperature values can be random. In order to record the changes in distance values, the camera is designed in particular as a camera for recording three-dimensional object information, for example as a 3D camera or stereo camera. In order to detect changes in temperature values, the camera device is designed in particular as a thermal imaging camera or infrared camera and / or as a thermal radiation sensor or the like or comprises at least one such. Such temperature changes and changes in distance describe the movements of the food to be cooked in a particularly characteristic manner and can therefore be used particularly reliably to detect fluctuations.

In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass wenigstens ein zeitlicher Verlauf des Bildparameters registriert wird. Vorzugsweise werden die Fluktuationen im zeitlichen Verlauf des Bildparameters rechnerisch von dem Trend im zeitlichen Verlauf des Bildparameters bereinigt und beispielsweise subtrahiert. So können die Fluktuationen isoliert vom Trend noch gezielter analysiert werden.In all of the refinements, it is particularly preferred that at least one course of the image parameter over time is registered. The fluctuations in the course of the image parameter over time are preferably corrected computationally from the trend in the course of the image parameter over time and, for example, subtracted. In this way, the fluctuations can be analyzed even more specifically isolated from the trend.

Es ist bevorzugt, dass ein innerer Garzustand mit einer mittleren Durchgarung und/oder ein Fertigzeitpunkt angenommen wird, wenn ein zeitlicher Verlauf des Maßes für die Fluktuationen nach einem Maximum wieder ein Minimum erreicht. Eine solche Bestimmung des inneren Garzustands wird insbesondere dann vorgenommen, wenn Teigwaren bzw. Backwaren als Gargut eingesetzt werden. Möglich ist aber auch die Verwendung bei der Zubereitung von Fleisch, Fisch, Gemüse und/oder Obst oder anderen Arten von Lebensmitteln. Zur Erkennung von Garzuständen zeitlich vor oder hinter der mittleren Durchgarung werden insbesondere zeitliche Ableitungen des zeitlichen Verlaufs des Maßes für die Fluktuationen herangezogen. Beispielsweise werden zur Erkennung von Garzuständen zeitlich vor oder hinter einer mittleren Durchgarung die Extremwerte und/oder Nulldurchgänge solcher Ableitungen betrachtet. Der innere Garzustand kann beispielsweise den Kernzustand bzw. einen Gargrad des Kerns betreffen und kann auch als Krumenzustand bzw. Gargrad der Krume bezeichnet werden. Der innere Garzustand kann eine mittlere innere Durchgarung und/oder wenigstens eine andere Kenngröße für den Garzustand im Inneren betreffen.It is preferred that an internal cooking state with an average through-cooking and / or a ready time is assumed when a time course of the measure for the fluctuations reaches a minimum again after a maximum. Such a determination of the internal cooking state is carried out in particular when pasta or baked goods are used as the food to be cooked. However, it can also be used in the preparation of meat, fish, vegetables and / or fruit or other types of food. In order to identify cooking states before or after the mean thorough cooking, in particular temporal derivatives of the temporal course of the measure for the fluctuations are used. For example, the extreme values and / or zero crossings of such derivations are considered in time before or after a mean thorough cooking in order to identify cooking states. The internal cooking state can relate, for example, to the core state or a degree of cooking of the core and can also be referred to as the crumb state or degree of cooking of the crumb. The internal cooking state can relate to a mean internal thorough cooking and / or at least one other parameter for the internal cooking state.

Es ist möglich, dass wenigstens ein Zeitraum hinterlegt ist oder bestimmt werden kann, in denen das Gargut nach Erreichen der mittleren Durchgarung noch weiter gegart wird. Beispielsweise ist ein solcher Zeitraum in einem Automatikprogramm hinterlegt. Es ist möglich, dass eine Zuordnung des Zeitraums zu einer Art des Garguts hinterlegt ist. So kann beispielsweise ein Braten nach Erreichen der mittleren Durchgarung noch einige Minuten weiter gegart werden, um eine optimale Zubereitung zu erzielen. Insbesondere werden durch Analyse der Fluktuationen die Teigbewegungen beobachtet und ihr Maximum beobachtet und anschließend abgewartet, bis die Bewegung wieder fast bei null ist. Nachdem die Fluktuationen durch die Teigbewegungen zum Stehen gekommen sind, kann der Garprozess beendet werden oder durch einen hinterlegten Zeitraum verlängert werden.It is possible that at least one period of time is stored or can be determined in which the food to be cooked is further cooked after reaching the medium through-cooking. For example, such a period is stored in an automatic program. It is possible that an assignment of the period to a type of food is stored. For example, a roast can be cooked for a few minutes after reaching medium through-cooking in order to achieve optimal preparation. In particular, by analyzing the fluctuations, the movements of the dough are observed and their maximum observed and then it is waited until the movement is again almost at zero. After the fluctuations have come to a standstill due to the movement of the dough, the cooking process can be ended or extended by a defined period of time.

In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt eine Ansteuerung der Behandlungseinrichtung abhängig von dem ermittelten inneren Garzustand. Möglich ist auch, dass abhängig von dem ermittelten inneren Garzustand wenigstens eine Anpassung eines Automatikprogramms vorgenommen wird. Beispielsweise kann eine im Automatikprogramm hinterlegte Garzeit verkürzt und/oder verlängert werden oder es werden Heizquellen zugeschaltet oder abgeschaltet. Es ist möglich, dass mittels der Behandlungseinrichtung bei Erreichen des Fertigzeitpunkts ein Schnellabkühlen und/oder Warmhalten erfolgt.In an advantageous further development, the treatment device is activated as a function of the determined internal cooking state. It is also possible that at least one adaptation of an automatic program is carried out as a function of the determined internal cooking state. For example, a cooking time stored in the automatic program can be shortened and / or lengthened or heating sources can be switched on or off. It is possible for rapid cooling and / or keeping warm by means of the treatment device when the finishing time is reached.

Der Bildparameter ist vorzugsweise aus der Gruppe der folgenden Bildparameter entnommen oder beschreibt wenigstens einen solchen: Farbwert, Grauwert, Helligkeitswert, Intensitätswert, Kontrastwert, Temperaturwert einer Wärmebildkamera, Abstandwert einer 3D-Kamera bzw. einer Kamera zur Erfassung dreidimensionaler Objektinformationen. Beispielsweise kann der Bildparameter ein Rotwert und/oder Grünwert und/oder Blauwert sein oder beschreibt wenigstens einen solchen. Möglich und bevorzugt ist auch, dass der Bildparameter wenigstens ein anderer Parameter der Bildverarbeitung ist oder einen solchen beschreibt. Der Bildparameter kann auch rechnerisch aus einem solchen Parameter hergeleitet sein.The image parameter is preferably taken from the group of the following image parameters or describes at least one such: color value, gray value, brightness value, intensity value, contrast value, temperature value of a thermal imaging camera, distance value of a 3D camera or a camera for capturing three-dimensional object information. For example, the image parameter can be a red value and / or green value and / or blue value or describes at least one such. It is also possible and preferred that the image parameter is or describes at least one other parameter of the image processing. The image parameter can also be derived arithmetically from such a parameter.

Die Bildelemente stellen insbesondere ortsaufgelöste Bildinformationen aus dem Garbereich zur Verfügung. Die Kameraeinrichtung umfasst insbesondere eine Vielzahl von Sensorsegmenten. Dabei ist vorzugsweise mit jeweils wenigstens einem Sensorsegment jeweils wenigstens ein Bildelement aus dem Garbereich ortsaufgelöst erfassbar. Ein Bildelement ist insbesondere jeweils wenigstens einem Sensorsegment eines Bildsensors der Kameraeinrichtung zugeordnet bzw. in wenigstens einem Sensorsegment abbildbar. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können Bildelement und Pixel synonym verwendet werden. Es ist möglich, dass für die Bildelemente jeweils wenigstens ein Bildparameter ausgewertet wird.In particular, the image elements provide spatially resolved image information from the cooking area. The camera device comprises, in particular, a multiplicity of sensor segments. In this case, at least one image element from the cooking area can be detected in a spatially resolved manner with at least one sensor segment in each case. An image element is in particular assigned to at least one sensor segment of an image sensor of the camera device or can be mapped in at least one sensor segment. In the context of the present invention, picture element and pixel can be used synonymously. It is possible for at least one image parameter to be evaluated for each of the image elements.

Das erfindungsgemäße Gargerät ist dazu geeignet und ausgebildet, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben zu werden. Insbesondere umfasst das Gargerät wenigstens einen verschließbaren und vorzugsweise auch beheizbaren Garraum. Insbesondere wird der Garbereich durch den Garraum bereitgestellt. Insbesondere umfasst das Gargerät die zuvor beschriebenen Komponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren so ausgebildet, dass das erfindungsgemäße Gargerät damit betrieben werden kann. Ein solches Gargerät bietet viele Vorteile und ermöglicht eine besonders komfortable und zugleich besonders zuverlässige automatisierte Zubereitung unterschiedlichster Lebensmittel.The cooking appliance according to the invention is suitable and designed to be operated according to the method according to the invention. In particular, the cooking appliance comprises at least one lockable and preferably also heatable cooking space. In particular, the cooking area is provided by the cooking space. In particular, the cooking appliance comprises the components described above for carrying out the method according to the invention. The method according to the invention is preferably designed in such a way that the cooking device according to the invention can be operated with it. Such a cooking device offers many advantages and enables a particularly convenient and at the same time particularly reliable automated preparation of a wide variety of foods.

Unter einem langfristigen Trend wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Trend über die gesamte Garzeit verstanden. Unter kurzfristigen Fluktuationen werden insbesondere solche Fluktuationen verstanden, welche während eines Bruchteils und zum Beispiel eines Zehntels oder Hundertstels oder Tausendstel der Garzeit auftreten. Insbesondere weisen die Fluktuationen eine um ein Vielfaches größere Frequenz bzw. Änderungsrate auf, als der Trend.In the context of the present invention, a long-term trend is understood to mean, in particular, a trend over the entire cooking time. Short-term fluctuations are understood to mean, in particular, those fluctuations which occur during a fraction and, for example, a tenth or a hundredth or a thousandth of the cooking time. In particular, the fluctuations have a frequency or rate of change that is many times greater than the trend.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.Further advantages and features of the present invention emerge from the exemplary embodiments, which are explained below with reference to the accompanying figures.

In den Figuren zeigen:

  • 1 eine rein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargerätes in einer Vorderansicht;
  • 2 eine rein schematische Auftragung eines zeitlichen Verlaufs eines Farbwerts;
  • 3 eine rein schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines Trends;
  • 4 eine rein schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs von Fluktuationen; und
  • 5 eine Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Fluktuationen aus der 4.
In the figures show:
  • 1 a purely schematic representation of a cooking device according to the invention in a front view;
  • 2 a purely schematic plot of a time course of a color value;
  • 3 a purely schematic representation of a time course of a trend;
  • 4th a purely schematic representation of a temporal course of fluctuations; and
  • 5 an evaluation of the fluctuations over time from the 4th .

Die 1 zeigt ein als Backofen 100 bzw. Kombigerät ausgebildetes erfindungsgemäßes Gargerät 1. Als Garbereich 11 ist hier ein beheizbarer und durch eine Garraumtür 31 verschließbarer Garraum 21 vorgesehen. Das Gargerät 1 ist hier als ein Einbaugerät vorgesehen. Es kann auch als ein Standgerät ausgebildet sein. Das Gargerät 1 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben.The 1 shows one as an oven 100 or combination device designed according to the invention cooking device 1 . As a cooking area 11 here is a heatable and through a cooking chamber door 31 lockable cooking space 21 intended. The cooking appliance 1 is intended here as a built-in device. It can also be designed as a stand-alone device. The cooking appliance 1 is operated according to the method according to the invention.

Zur Zubereitung von Gargut ist eine Behandlungseinrichtung 2 vorgesehen, die in der hier dargestellten Ansicht nicht sichtbar im Garraum 21 bzw. hinter der Tür 31 angeordnet ist. Die Behandlungseinrichtung 2 umfasst z. B. eine thermische Heizeinrichtung mit mehreren Heizquellen zur Beheizung des Garraums 21. Als Heizquellen können beispielsweise eine Oberhitze, eine Unterhitze, eine Heißluftheizquelle und/oder eine Grillheizquelle vorgesehen sein. Das Gargerät 1 kann mit einer Dampfgarfunktion ausgestattet sein. Die Behandlungseinrichtung 2 kann einen Hochfrequenzerzeuger zum Aussenden von Hochfrequenzstrahlung in den Garraum 21 für die Zubereitung von Gargut aufweisen.A treatment device is used to prepare food 2 provided, which in the view shown here is not visible in the cooking space 21 or behind the door 31 is arranged. The treatment facility 2 includes e.g. B. a thermal heating device with several heat sources for heating the cooking space 21 . For example, an upper heat, a lower heat, a hot air heating source and / or a grill heating source can be provided as heating sources. The cooking appliance 1 can be equipped with a steam function. The treatment facility 2 can use a high-frequency generator to emit high-frequency radiation into the cooking chamber 21 for the preparation of food.

Das Gargerät 1 umfasst hier eine Steuereinrichtung 12 zur Steuerung bzw. Regelung von Gerätefunktionen und Betriebszuständen. Über die Steuereinrichtung 12 sind vorwählbare Betriebseinstellungen und vorzugsweise auch verschiedene Automatikprogramme bzw. Programmbetriebsarten und andere Automatikfunktionen ausführbar. Die Steuereinrichtung 12 steuert dazu die Behandlungseinrichtung 2 in Abhängigkeit eines vorgewählten Automatikprogramms entsprechend an.The cooking appliance 1 here includes a control device 12th for controlling or regulating device functions and operating states. Via the control device 12th preselectable operating settings and preferably also various automatic programs or program operating modes and other automatic functions can be executed. The control device 12th controls the treatment facility for this purpose 2 depending on a preselected automatic program.

Zur Bedienung des Gargerätes 1 ist eine Bedieneinrichtung 101 vorgesehen. Beispielsweise können darüber eine Betriebsart oder ein Automatikprogramm bzw. eine Programmbetriebsart oder andere Automatikfunktionen ausgewählt und eingestellt werden. Über die Bedieneinrichtung 101 können auch weitere Benutzereingaben vorgenommen werden und zum Beispiel eine Menüsteuerung vorgenommen werden. Die Bedieneinrichtung 101 umfasst auch eine Anzeigeeinrichtung 102, über die Benutzerhinweise und z. B. Eingabeaufforderungen angezeigt werden können. Die Bedieneinrichtung 101 kann Bedienelemente und/oder eine berührungsempfindliche Anzeigeeinrichtung 102 bzw. einen Touchscreen umfassen.For operating the cooking appliance 1 is an operating device 101 intended. For example, an operating mode or an automatic program or a program operating mode or other automatic functions can be selected and set via this. Via the operating device 101 Further user entries can also be made and, for example, menu control can be carried out. The operating device 101 also includes a display device 102 , via the user instructions and z. B. Prompts can be displayed. The operating device 101 can control elements and / or a touch-sensitive display device 102 or include a touchscreen.

Das Gargerät 1 ist mit einer im Garraum 21 angeordneten Kameraeinrichtung 3 mit einem digitalen Bildsensor zur Erfassung von Bildinformationen eines im Garraum 21 befindlichen Lebensmittels ausgestattet. Der Bildsensor hat z. B. eine Auflösung von 10 oder 20 oder 50 oder mehr Megapixeln. Ein Pixel entspricht dabei einem Bildelement. Die Kameraeinrichtung 3 ist hier nicht sichtbar an einer Oberseite des Garraums 21 angeordnet. Der von der Kameraeinrichtung 3 erfasste Garbereich 11 kann aber auch auf einem Kochfeld oder auf einem Arbeitsbereich bzw. auf einer Arbeitsplatte liegen. Dann ist die Kameraeinrichtung 3 beispielsweise oberhalb des Kochfeldes bzw. der Arbeitsplatte angeordnet, beispielsweise an einem Oberschrank oder einer Dunstabzugshaube.The cooking appliance 1 is with one in the oven 21 arranged camera device 3 with a digital image sensor for capturing image information in the cooking space 21 located food. The image sensor has z. B. a resolution of 10 or 20 or 50 or more megapixels. One pixel corresponds to one picture element. The camera setup 3 is not visible here on the top of the cooking space 21 arranged. The one from the camera setup 3 recorded cooking area 11 but can also be on a hob or on a work area or on a worktop. Then is the camera setup 3 for example arranged above the hob or the worktop, for example on a wall cabinet or an extractor hood.

Die Kameraeinrichtung 3 wird dazu eingesetzt, das Gargut im Garraum 21 während des Garvorgangs zu überwachen. Dazu werden über die Zeit des Garvorgangs Bilder von der Gargutoberfläche erfasst. Die Bilder werden mittels einer Verarbeitungseinrichtung 4 ausgewertet, um den inneren Garzustand des Garguts zu bestimmen. Aus dem inneren Garzustand kann dann z. B. abgeleitet werden, wann das Gargut wie vom Benutzer gewünscht bzw. wie im Automatikprogramm vorgesehen durchgegart ist. Wenn der gewünschte Gargrad erreicht ist, wird der Garvorgang beendet und es kann ein Schnellabkühlen und/oder Warmhalten erfolgen.The camera setup 3 is used to place the food in the oven 21 monitor during the cooking process. For this purpose, images of the surface of the food are recorded over the time of the cooking process. The images are processed by means of a processing device 4th evaluated to determine the internal doneness of the food. From the inner boiling state, z. B. can be derived when the food is cooked as desired by the user or as provided in the automatic program. When the desired degree of cooking has been reached, the cooking process is ended and rapid cooling and / or keeping warm can take place.

Zur Bestimmung des inneren Garzustands wird ein Maß für kürzerfristige Fluktuationen eines Bildparameters und beispielsweise eines Farbwerts um einen längerfristigen Trend bestimmt. Der längerfristige Trend ist zum Beispiel ein zeitlicher Verlauf eines gleitenden Mittelwerts des Bildparameters. Aus dem Maß für die Fluktuationen wird dann der innere Garzustand bestimmt. So bietet die Erfindung eine Kernzustandserkennung anhand von Bildern der Oberfläche und ohne dass eine absolute Messung oder Kalibrierung notwendig wäre, denn es werden z. B. Extremwerte aus einer Kurvendiskussion zeitlich bestimmt.To determine the internal cooking state, a measure for shorter-term fluctuations of an image parameter and, for example, a color value around a longer-term trend is determined. The longer-term trend is, for example, a time course of a moving average of the image parameter. The internal cooking state is then determined from the measure of the fluctuations. Thus, the invention offers a core state detection based on images of the surface and without an absolute measurement or calibration being necessary, because z. B. Time-determined extreme values from a curve discussion.

Mit Bezug zu den 2 bis 5 wird nun eine beispielhafte Bestimmung des inneren Garzustands nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben. Dazu ist in der 2 ein Bildparameter, hier beispielhaft ein Farbwert 200, über die Zeit 201 aufgetragen. Der dünner eingezeichnete Verlauf entspricht hier den Rohdaten der gemessenen Farbwerte 200. Der Farbwert 200 wurde im Rahmen einer Bildanalyse aus den über die Zeit erfassten Bildern der Gargutoberfläche entnommen.With reference to the 2 to 5 an exemplary determination of the internal cooking state according to the method according to the invention will now be described. This is in the 2 an image parameter, here a color value as an example 200 , over time 201 applied. The thinner curve here corresponds to the raw data of the measured color values 200 . The color value 200 was taken from the images of the food surface recorded over time as part of an image analysis.

Anschließend wird aus den Rohdaten ein längerfristiger Trend und beispielsweise ein zeitlicher Verlauf eines gleitendenden Mittelwerts der Farbwerte 200 berechnet, welcher hier fett eingezeichnet ist. Der Farbwert 200 schwankt um den längerfristigen Trend. Durch die hohe Frequenz der der Bilderfassung sind hier kurzfristige Fluktuationen des Farbwerts 200 besonders gut zu erkennen.A longer-term trend and, for example, a time course of a moving average of the color values are then derived from the raw data 200 calculated, which is shown here in bold. The color value 200 fluctuates around the longer-term trend. Due to the high frequency of the image acquisition, there are short-term fluctuations in the color value 200 particularly easy to see.

In der 3 ist eine zeitliche Auftragung des von den Fluktuationen bereinigten Trends 6 dargestellt. Der Trendverlauf der Farbwerte 200 gibt zum Beispiel eine hilfreiche Information über die Bräunung der Gargutoberfläche, sodass zusätzlich zum inneren Garzustand auch die Bräunung ermittelt werden kann.In the 3 is a time plot of the trend adjusted for fluctuations 6th shown. The trend of the color values 200 provides helpful information about the browning of the surface of the food, for example, so that the browning can also be determined in addition to the internal cooking state.

Die 4 zeigt eine isolierte Darstellung der Fluktuationen 5 über die Zeit 201. Dazu wird durch geeignete mathematische Operationen aus den Rohdaten die zeitliche Fluktuation der Messdaten von den Trendwerten (Bräunung, Abstand, Strahlungstemperatur oder andere) separiert. Beispielsweise erfolgt dies durch Subtraktion des Trends 6 von den Rohdaten.The 4th shows an isolated representation of the fluctuations 5 over time 201 . For this purpose, the temporal fluctuation of the measurement data is separated from the trend values (browning, distance, radiation temperature or others) from the raw data using suitable mathematical operations. For example, this is done by subtracting the trend 6th from the raw data.

In der 5 ist ein Maß für die Fluktuationen 5 über die Zeit 201 dargestellt. Dazu wird zum Beispiel mit geeigneten mathematischen Verfahren die Stärke und/oder Geschwindigkeit der Oszillationen für die Fluktuationen für ein über die Zeitachse gleitendes Zeitintervall berechnet. Beispielsweise wird dazu die Standardabweichung der Fluktuation 5 in diesem Zeitintervall bestimmt.In the 5 is a measure of the fluctuations 5 over time 201 shown. For this purpose, using suitable mathematical methods, for example, the strength and / or speed of the oscillations for the fluctuations is calculated for a time interval sliding over the time axis. For example, the standard deviation of the fluctuation is used for this purpose 5 determined in this time interval.

Zudem ist hier der Zeitpunkt markiert, an dem das Maß für die Fluktuation 5 ein Maximum erreicht (hier mit 100 % bezeichnet). Dieser Zeitpunkt entspricht beispielsweise einem Maximum der Bewegung im Gargut und beispielsweise im Teig. Zu Beginn des Garprozesses ist die Fluktuation gering, weil die Teigbewegung noch nicht in Gang gekommen ist. Nach dem Maximum fällt die Fluktuation danach unter einen Bruchteil der Maximumsfluktuation (hier mit x % bezeichnet, beispielsweise 10 %). Dann ist das Gargut im Volumen bzw. im Kern mittel durchgebacken. Es ist möglich, dass eine für verschiedene Gargüter und Gargrade experimentell bestimmte Tabelle hinterlegt ist, sodass die Schwelle für x je nach Gargut und gewünschtem Gargrad optimal gesetzt kann. Es kann auch durch ein geeignetes mathematisches Verfahren bestimmt werden, wann die Fluktuation nach Erreichen ihres Maximums wieder nahe bei null ist. Dort ist das Volumen des Garguts dann mittel durchgebacken.In addition, the point in time at which the degree of fluctuation is marked is marked here 5 reached a maximum (here denoted 100%). This point in time corresponds, for example, to a maximum movement in the food and, for example, in the dough. At the beginning of the cooking process, fluctuation is low because the dough movement has not yet started. After the maximum, the fluctuation then falls below a fraction of the maximum fluctuation (here denoted by x%, for example 10%). Then the food is baked through in volume or in the core. It is possible that a table which has been experimentally determined for different foodstuffs and degrees of cooking is stored so that the threshold for x can be set optimally depending on the food to be cooked and the degree of cooking desired. A suitable mathematical method can also be used to determine when the fluctuation is again close to zero after reaching its maximum. The volume of the food is then medium through-baked there.

In einem nachfolgend beschriebenen, rein beispielhaften Verfahrensablauf erfasst die Kameraeinrichtung 3 hier zu jedem Messzeitpunkt tj ein Kamerabild mit ihren m x n pixelweisen Rohdaten für die Farbwerte in m Zeilen und n Spalten. Alternativ zum Farbwert können auch andere Messdaten einer 2D-, 3D- oder IR-Kamera herangezogen werden. Es kann es sich also z. B. auch um Abstandswert (3D) oder Strahlungstemperatur (IR) handeln. Farbwert (2D) besteht in der Regel aus mehreren Informationen, wobei eine z. B. die Helligkeit oder Intensität ist. Nachfolgend werden nur eine oder mehrere der Farbwert Informationen verwendet. S 11 ( t j ) S 12 ( t j )   S 13 ( t j )    ... S 1 n ( t j ) ( S mn ( t j ) )  =  S 21 ( t j ) S 22 ( t j ) S 23 ( t j ) ... S 2 n ( t j ) ... S m 1 ( t j ) S m 2 ( t j ) S m 3 ( t j ) ... S mn ( t j )

Figure DE102019120008B4_0001
The camera device records in a purely exemplary method sequence described below 3 here at each measurement time t j a camera image with its mxn pixel-by-pixel raw data for the color values in m rows and n columns. As an alternative to the color value, other measurement data from a 2D, 3D or IR camera can also be used. It can be z. B. also be a distance value (3D) or radiation temperature (IR). Color value (2D) usually consists of several pieces of information. B. the brightness or intensity. In the following, only one or more of the color value information is used. S. 11 ( t j ) S. 12th ( t j ) S. 13th ( t j ) ... S. 1 n ( t j ) ( S. mn ( t j ) ) = S. 21 ( t j ) S. 22nd ( t j ) S. 23 ( t j ) ... S. 2 n ( t j ) ... S. m 1 ( t j ) S. m 2 ( t j ) S. m 3 ( t j ) ... S. mn ( t j )
Figure DE102019120008B4_0001

Die Indizes m und n beschreiben die Positionen der Farbwerte auf dem Bildsensor bzw. auf dem abgebildeten Objekt. tj steht für die verschiedenen Messzeitpunkte innerhalb einer Messsequenz vom Start bis zum Ende der Sequenz. Über den Garvorgang erfolgen zu verschiedenen Zeiten τ Messsequenzen mit der internen Zeitskala von t1 bis tN. Es gibt auch den Spezialfall N=1. Dann besteht die Sequenz nur aus einer Messung. Es handelt sich dann um Einzelmessungen zu den Zeiten τ während des Garvorgangs. Zu jedem Zeitpunkt tj einer Sequenz werden also m x n Farbwerte gemessen. Die Messwerte der Bildmatrix werden nun entsprechend weiterverarbeitet.The indices m and n describe the positions of the color values on the image sensor or on the imaged object. t j stands for the different measurement times within a measurement sequence from the start to the end of the sequence. During the cooking process, measurement sequences with the internal time scale from t 1 to t N take place at different times. There is also the special case N = 1. Then the sequence consists of only one measurement. These are then individual measurements at times τ during the cooking process. At each point in time t j of a sequence, m × n color values are therefore measured. The measured values of the image matrix are now processed accordingly.

Zu jedem Zeitpunkt tj werden über ein Zeitintervall [tj - Δt, tj] gleitende Mittelwerte für jeden Pixel Farbwert Smn(tj) für einen festen, (aber variablen) Ort m x n auf der Objektoberfläche berechnet. Δt liegt liegt typisch im Bereich von Sekunden oder wenigen Minuten. Die Mittelwerte sind also zeitliche Mittelwerte über das vor dem Messzeitpunkt tj liegende Zeitintervall der Länge Δt, individuell für jeden Pixel Farbwert an einer der m x n räumlichen Positionen. Die über Δt zeitlich gemittelten Mittelwerte werden mit Mmn(tj)|Δt bezeichnet.At each point in time t j , moving average values for each pixel color value S mn (t j ) for a fixed (but variable) location mxn on the object surface are calculated over a time interval [t j − Δt, t j]. Δt is typically in the range of seconds or a few minutes. The mean values are thus temporal mean values over the time interval of length Δt lying before the measurement time t j , individually for each pixel color value at one of the m × n spatial positions. The mean values averaged over time over Δt are given by M mn (t j ) | Δt denotes.

Der zeitliche Verlauf eines Mittelwertes für ein Pixel beschreibt den Trend des Farbwertes in diesem Pixel. Die Differenzen Smn(tj) - Mmn(tj)|Δt beschreiben die Streuung der Farbwerte im Pixel mn um ihren zeitlichen Mittelwert über das Intervall [tj - Δt, tj]. Bei sehr geringer Streuung der nicht gemittelten Farbwerte Smn(tj) um ihr zeitliches Mittel, sind die Differenzen sehr klein, bei starker Streuung entsprechend groß. Zu jedem Messzeitpunkt tj gehört ein anderes davorliegendes Zeitintervall der Länge Δt und ein anderer dazugehöriger Mittelwert Mmn(tj)|Δ. Der zeitliche Verlauf des Mittelwertes kann in seiner verallgemeinerten Form Trend genannt werden. Der Trend entsteht in seiner allgemeinen Form nicht nur durch Mittelwertbildung über ein Zeitintervall. Es sind auch andere mathematische Methoden zur Trendberechnung möglich (z. B. Fit einer mathematischen Funktion linear, polynomisch usw.).The time course of a mean value for a pixel describes the trend of the color value in this pixel. The differences S mn (t j ) - M mn (t j ) | Δt describe the scattering of the color values in the pixel mn around their mean value over time over the interval [t j - Δt, t j ]. If the scatter of the non-averaged color values S mn (t j ) around their time average is very small, the differences are very small, and if there is a strong scatter, they are correspondingly large. A different preceding time interval of length Δt and a different associated mean value M mn (t j ) | belong to each measurement time t j Δ . The time course of the mean value can be called trend in its generalized form will. In its general form, the trend arises not only through averaging over a time interval. Other mathematical methods for calculating trends are also possible (e.g. fit of a mathematical function linear, polynomial, etc.).

Mit Fluktuation ist in allen Fällen eine über die Zeit mögliche Änderung der Variablen in beide Richtungen z. B. von hell nach dunkel sowie von dunkel nach hell, von kleinem zum großen Abstand und wieder zurück, von hoher Oberflächentemperatur zu geringer und anders herum, alles im ständigen zeitigen Wechsel, alles überlagert von einem generellen Trend in Richtung brauner (dunkler, roter), höher (Aufgang Backwaren) oder flacher (Schrumpfung Fleisch) oder heißer (Oberflächentemperatur).With fluctuation, a possible change in the variables in both directions over time is in all cases. B. from light to dark and from dark to light, from small to large distance and back again, from high surface temperature to lower and vice versa, everything in constant and early change, everything superimposed by a general trend towards brown (darker, red) , higher (rise baked goods) or flatter (shrinkage meat) or hotter (surface temperature).

Die Differenz Smn-Mmn ist ein Maß für die zeitliche Fluktuation der Farbwerte Smn. Der Fluktuation liegt ein echter physikalischer Effekt zugrunde. Das ist bei Backwaren aus Teigen der Aufgang und die damit wälzende, quellende und Risse bildende Bewegung im Teig und in seiner Oberfläche. Durch die Veränderung der lokalen Geometrie an der Teigoberfläche verändern sich Auftreff- und Reflexionswinkel/-ort des Lichts von der Garraumbeleuchtung. Helle und Schattenbereiche werden durch die Teigbewegung verschoben. Auch ohne dass die Bräunung der Gargutoberfläche dabei zunehmen müsste, verändern sich dadurch Helligkeit und Farbwert in den Pixeln fluktuierend von hell nach dunkel und umgekehrt mit dem Ausmaß der Bewegung der Teigoberfläche.The difference Smn-Mmn is a measure of the temporal fluctuation of the color values Smn. The fluctuation is based on a real physical effect. In the case of baked goods made from dough, this is the rise and the resulting rolling, swelling and cracking movement in the dough and its surface. By changing the local geometry on the surface of the dough, the angle of incidence and reflection of the light from the oven lighting change. Light and shadow areas are shifted by the movement of the dough. Even without the browning of the surface of the food to be cooked having to increase, the brightness and color value in the pixels fluctuate from light to dark and vice versa with the extent of the movement of the dough surface.

Die Bewegung der Teigoberfläche ist auf der anderen Seite mit dem Garen des Teiges im Volumen verbunden. Zu Beginn des Backens ist der Teig noch kalt und die Bewegung an der Teigoberfläche ist sehr gering. Sie läuft dann auf ein Maximum zu und kommt zum Ende des Backens im Volumen wieder zum Stehen. Der Gargrad ist dann gerade mittel durchgebacken. Vorteilhaft ist es daher, die Teigbewegung zu beobachten, ihr Maximum abzuwarten und zu erkennen, wann die Bewegung wieder fast bei null ist.The movement of the dough surface, on the other hand, is linked to the cooking of the dough in volume. At the beginning of the baking, the dough is still cold and there is very little movement on the surface of the dough. It then runs to a maximum and comes to a standstill again at the end of the baking in volume. The degree of doneness is then just medium baked. It is therefore advantageous to observe the movement of the dough, wait for its maximum and recognize when the movement is again almost at zero.

Nach dem Zum-Stehen-Kommen der fluktuierenden Teigbewegung wird zusätzlich eine geringe Volumenschrumpfung beobachtet. D. h., das eher statistische Quellen der Teigoberfläche ist dann in ein Schrumpfen einer festen Oberflächenstruktur übergegangen. Die Schrumpfbewegung einer festen Kruste ist von einer statistischen Teigbewegung messtechnisch unterscheidbar. Zur Beschreibung der fluktuierenden Teigbewegung kann eines der mathematischen Standardverfahren verwendet werden. Ein erster Schritt dabei ist, die Farbwertveränderung durch den kontinuierlichen Bräunungsprozess (Trendlinie) und die Fluktuation der Farbwerte in den Pixeln des Garguts durch Teigbewegung und Veränderung der Oberflächengeometrie voneinander zu separieren (z. B. wie nachfolgend beschrieben).After the fluctuating movement of the dough has come to a standstill, a slight shrinkage in volume is also observed. This means that the rather statistical swelling of the dough surface has then changed into a shrinkage of a solid surface structure. The shrinkage movement of a solid crust can be differentiated from a statistical movement of the dough. One of the standard mathematical methods can be used to describe the fluctuating dough movement. A first step is to separate the change in color value due to the continuous browning process (trend line) and the fluctuation of the color values in the pixels of the food due to movement of the dough and change in the surface geometry (e.g. as described below).

Zum Beispiel ist beim Backen die Intensität der Bewegung im Teigvolumen und an seiner Oberfläche anfangs gering. Solange das Teigvolumen noch nicht durchgebacken ist, brodelt die Teigoberfläche langsam. Das führt zu lokalen Fluktuationen sowohl bei den pixelweisen Farbwerten(2D), Abständen (3D) als auch Strahlungstemperaturen (IR). Helligkeits- oder Farbwert Fluktuationen (in den Pixeln des Kamerabildes) aufgrund von wechselnder Reflexion des Garraumlichtes durch wechselnden Schattenwurf, durch eine sich ändernde Geometrie der Teigoberfläche während des Teigbackens im Volumen. Zum Start und zum Ende des Backens ist die Bewegung im Teig und an seiner Oberfläche sehr gering.For example, when baking, the intensity of the movement in the dough volume and on its surface is initially low. As long as the dough has not yet baked through, the surface of the dough will simmer slowly. This leads to local fluctuations in the pixel-by-pixel color values (2D), distances (3D) and radiation temperatures (IR). Brightness or color value fluctuations (in the pixels of the camera image) due to the changing reflection of the cooking space light due to changing shadows, due to a changing geometry of the dough surface during dough baking At the start and end of baking, there is very little movement in the dough and on its surface.

Eine Trennung von Trend und Fluktuation kann wie folgt durchgeführt werden: ( Smn ) ( t ) ( Trendmn ) ( t )

Figure DE102019120008B4_0002
A separation of trend and fluctuation can be carried out as follows: ( Smn ) ( t ) - ( Trend mn ) ( t )
Figure DE102019120008B4_0002

Trend mn(t) ist der Trend des Farbwertes Smn (t) für die Stelle mn der Bildmatrix, verlängert bis zum Messzeitpunkt t, ermittelt aus dem zeitlichen Verlauf des Farbwertes Smn (t) in der Vergangenheit, mit einem bekannten üblichen Verfahren, t ist der aktuelle Messzeitpunkt. Smn (t) ist der Farbwert in der Bildmatrix an der Stelle Zeile m (zwischen 1 und m) und Spalte n (zwischen 1 und n) zur aktuellen Messzeit. Trendmn (t) ist der zur Position mn zugehörige Trendwert, berechnet aus den Messwerten von Smn (t) über ein zurückliegendes und idR bis an t angrenzendes Zeitintervall.Trend mn (t) is the trend of the color value Smn (t) for the point mn of the image matrix, extended to the measurement time t, determined from the time course of the color value Smn (t) in the past, using a known, customary method, t ist the current measurement time. Smn (t) is the color value in the image matrix at row m (between 1 and m) and column n (between 1 and n) at the current measurement time. Trendmn (t) is the trend value associated with position mn, calculated from the measured values of Smn (t) over a previous time interval and usually up to t.

Der Trend kann für jedes Pixel der Bildmatrix als Trend mn (t) berechnet werden. ( Smn ) ( t ) ( Trendmn ) ( t )

Figure DE102019120008B4_0003
The trend can be calculated as trend mn (t) for each pixel of the image matrix. ( Smn ) ( t ) - ( Trend mn ) ( t )
Figure DE102019120008B4_0003

Es kann aber auch eine größere Pixelanzahl zum selben Zeitpunkt t verwendet werden, z. B. eine Zeile der Bildmatrix, um daraus den Trend zu berechnen. Dann schrumpft die Trendmatrix auf eine Spalte mit m Zeilen und fluktuiert weniger. Die Korrektur ist dafür nicht optimal auf Pixel mn abgestimmt. ( Smn ) ( t ) ( Trendmn ) ( t )

Figure DE102019120008B4_0004
However, a larger number of pixels can also be used at the same point in time t, e.g. B. one line of the image matrix in order to calculate the trend from it. Then the trend matrix shrinks to a column with m rows and fluctuates less. For this, the correction is not optimally matched to pixel mn. ( Smn ) ( t ) - ( Trend mn ) ( t )
Figure DE102019120008B4_0004

Es kann auch alternativ die größere Pixelanzahl für die Trendberechnung dadurch erzeugt werden, dass eine Spalte der Bildmatrix zusammengefasst wird. Dann schrumpft die Trendmatrix auf eine Zeile mit n Spalten. ( Smn ) ( t ) ( Trendmn ) ( t )

Figure DE102019120008B4_0005
Alternatively, the larger number of pixels for the trend calculation can also be generated by combining a column of the image matrix. Then the trend matrix shrinks to a row with n columns. ( Smn ) ( t ) - ( Trend mn ) ( t )
Figure DE102019120008B4_0005

Noch extremer ist es, z. B. die ganze Bildmatrix zu einem Zeitpunkt zur Trendberechnung zu verwenden. Die Trendmatrix besteht dann nur aus einem Wert, der auf die Farbwerte aller Pixel anzuwenden ist. ( Smn ) ( t ) ( Trendmn ) ( t )

Figure DE102019120008B4_0006
It is even more extreme, e.g. B. to use the entire image matrix at one point in time for trend calculation. The trend matrix then only consists of one value that is to be applied to the color values of all pixels. ( Smn ) ( t ) - ( Trend mn ) ( t )
Figure DE102019120008B4_0006

Trend mn(t) ist der Trend des Farbwertes Smn (t) für die Stelle mn der Bildmatrix, verlängert bis zum Messzeitpunkt t, ermittelt aus dem zeitlichen Verlauf des Farbwertes Smn (t) in der Vergangenheit.Trend mn (t) is the trend of the color value Smn (t) for the point mn of the image matrix, extended to the measurement time t, determined from the time course of the color value Smn (t) in the past.

Für eine pixelweise Trennung von Trend und Fluktuation wird Mittelwert des Pixelwertes an der Stelle mn über ein zurückliegendes, in k Schritten durchschrittenes Zeitintervall Δt bestimmt. Mmn ( t ) : = Mittelwertt ( Smn ( t Δ t ) ) ,  Smn ( t Δ t + Δ t/k ) ,...,  Smn ( t Δ t + k Δ t/k )

Figure DE102019120008B4_0007
t ist der aktuelle Messzeitpunkt. Smn (t) ist der Farbwert in der Bildmatrix an der Stelle Zeile m (zwischen 1 und m) und Spalte n (zwischen 1 und n) zur aktuellen Messzeit. Der Mittelwert ist der zu Position mn zugehörige Mittelwert über das vom Messzeitpunkt um Δt zurückliegende und an t angrenzende Zeitintervall.For a pixel-by-pixel separation of trend and fluctuation, the mean value of the pixel value at the point mn is determined over a previous time interval Δt passed through in k steps. Mmn ( t ) : = Mean values ( Smn ( t - Δ t ) ) , Smn ( t - Δ t + Δ t / k ) , ..., Smn ( t - Δ t + k Δ t / k )
Figure DE102019120008B4_0007
t is the current measurement time. Smn (t) is the color value in the image matrix at row m (between 1 and m) and column n (between 1 and n) at the current measurement time. The mean value is the mean value associated with position mn over the time interval that was Δt back from the measurement time and is adjacent to t.

Trendbereinigte Farbwert Matrix: ( Smn ) ( t ) ( Mmn ) ( t )

Figure DE102019120008B4_0008
Trend-adjusted color value matrix: ( Smn ) ( t ) - ( Mmn ) ( t )
Figure DE102019120008B4_0008

Möglich ist auch eine zeilenweise oder spaltenweise Trennung von Trend und Fluktuation.A line-by-line or column-wise separation of trend and fluctuation is also possible.

Dabei werden insbesondere die Zeilen bzw. Spalten der Bildelemente des Bildes bzw. des Bildsensors betrachtet. Ein kann auch ein globaler Mittelwert über die Farbwerte aller Pixel der Bildmatrix zum Zeitpunkt t als Trend zum Zeitpunkt t bestimmt werden. Dann erfolgt ein globales Bereinigen vom Trend zu jedem Zeitpunkt t erneut.In particular, the rows or columns of the picture elements of the image or of the image sensor are considered. A global mean value over the color values of all pixels of the image matrix at time t can also be determined as a trend at time t. A global clearing of the trend then takes place again at each point in time t.

Zur Erfassung der Rohdaten (z. B. wie mit Bezug zu der 2 beschrieben) werden zu jedem Zeitpunkt t mn Farbwerte gemessen. Es wird in Zeitabständen Δτ gemessen (grobe Zeitskala). Die mn (gleichzeitig bestimmten) Farbwerte werden zur Auswertung auf der Zeitachse im Abstand Δτ/mn zwischen t und t + Δτ verteilt. Daran schließen die nächsten mn, bei t + Δτ gemessenen, Farbwerte in gleicher Weise an. Nach einem bekannten Verfahren wird dann aus den Rohdaten der Trend (t) isoliert und das Maß für die Fluktuationen bestimmt (wie mit Bezug zu den 3 bis 5 beschrieben).To capture the raw data (e.g. how with reference to the 2 described) color values are measured at each point in time t mn. It is measured at time intervals Δτ (rough time scale). The mn (simultaneously determined) color values are distributed for evaluation on the time axis at a distance Δτ / mn between t and t + Δτ. This is followed by the next mn color values measured at t + Δτ in the same way. According to a known method, the trend (t) is then isolated from the raw data and the measure for the fluctuations is determined (as with reference to the 3 to 5 described).

Trend und Fluktuation können durch eine Filterung (z. B. Hoch-, Tief- oder Bandpass) separiert werden. Der Trend ändert sich nur langsam im Vergleich zur Fluktuation. Störungen, die im Vergleich zur Teigfluktuation sehr schnell sind, können ebenfalls herausgefiltert werden (Licht Ein-/Aus- Schalten, Schattenwurf durch Vor-die-Ofentür-Stellen usw). Ein ähnliches Verfahren ist die digitale Filterung, z. B. durch FFT (Fourier) der Farbwerte(t) in den Frequenz. B.ereich, Beschneidung auf das zulässige Band (für die Fluktuationen) und FFT-1.Trend and fluctuation can be separated by filtering (e.g. high, low or band pass). The trend changes only slowly compared to the fluctuation. Disturbances that are very fast compared to the dough fluctuation can also be filtered out (switching light on / off, shadows cast by places in front of the oven door, etc.). A similar technique is digital filtering, e.g. B. by FFT (Fourier) of the color values (t) in the frequency. E.g. range, clipping to the permissible band (for the fluctuations) and FFT -1 .

Zu jedem Referenz Zeitpunkt t0 können mn Farbwerte gemessen werden, die die Referenz Farbwert Matrix bilden. Sie wird in (größeren) Zeitabständen der Länge Δτ jeweils neu gemessen. Gleichzeitig wird mit jeder Referenzmessung in einem davorliegenden Zeitintervall der Länge Δt eine Sequenz von Bildern aufgenommen. Wenn die Sequenz N Bilder enthält, ist der zeitliche Abstand der Bilder in der Sequenz gleich Δt/N.At each reference point in time t 0 , mn color values can be measured, which form the reference color value matrix. It is measured anew at (larger) time intervals of length Δτ. At the same time, with each reference measurement, a sequence of images is created in a preceding time interval of length Δt recorded. If the sequence contains N pictures, the time interval between the pictures in the sequence is equal to Δt / N.

Die Bilder der Sequenz werden, jedes einzeln, mit der Referenz verglichen. Autokorrelation, Kovarianz und Varianzen bestimmen die Ähnlichkeit der jeweils zwei Farbwert Matrizen. Aus dem zeitlichen Verlauf der Ähnlichkeit, wenn sich t von der Referenzzeit t0 entfernt, wird bewertet, wie viel Bewegung die Bilder einer jeden Sequenz enthalten. Die Bewertung einer Sequenz ist das Ergebnis der Autokorrelation, eine Zahl aus (0,1) für jedes der N Bilder der Sequenz. Als Funktion der Zeit ist sie ein Maß dafür, wie stark sich das Bild durch die Bewegung in der Teigoberfläche innerhalb der Sequenzdauer unähnlich wird. Der abfallende Verlauf kann mit einer Zeitkonstanten beschrieben werden.The images of the sequence are compared, each individually, with the reference. Autocorrelation, covariance and variances determine the similarity of the two color value matrices. From the temporal course of the similarity, when t moves away from the reference time t 0 , an assessment is made of how much movement the images of each sequence contain. The score of a sequence is the result of the autocorrelation, a number from (0.1) for each of the N images of the sequence. As a function of time, it is a measure of how much the image becomes dissimilar due to the movement in the dough surface within the duration of the sequence. The falling course can be described with a time constant.

Zu jeder aktuellen Zeit t0 können die Messwerte aus dem aktuellen Bild Smn(t0) pixelweise mit den Messwerten eines zeitlich davorliegenden Bildes Smn(t) zum Zeitpunkt t multipliziert werden. Das ist ein paarweiser Vergleich zweier Bilder, in dem die Ähnlichkeit der zwei Bilder durch die mathematische Operation gemessen wird. t ist bei diskreten Messzeiten ein Element aus (t1, t2, ..., tN). Die t sind Messzeitpunkte innerhalb einer Sequenz der Gesamtdauer Δt. In dem gezeigten Beispiel hat die Sequenz N Messzeitpunkte in Δt. t1 ist zu t0 benachbart. Je höher der Index j von tj wird, umso weiter ist das Bild zur Referenz bei t0.At each current time t 0 , the measured values from the current image S mn (t 0 ) can be multiplied pixel-by-pixel with the measured values of an image S mn (t) at the point in time t. This is a pairwise comparison of two images in which the similarity of the two images is measured by the mathematical operation. For discrete measurement times, t is an element from (t 1 , t 2 , ..., t N ). The t are measurement times within a sequence of the total duration Δt. In the example shown, the sequence has N measurement times in Δt. t 1 is adjacent to t 0. The higher the index j of t j , the further the image is for reference at t 0 .

Während einer Sequenz erfolgt die Bestimmung, wie schnell sich ein Bild mit zeitlich größer werdendem Abstand selbst unähnlicher wird, ein Maß für die Bewegung und Veränderung im Bild über die Dauer der Sequenz. Über einen Garvorgang wird in zeitlichen Abständen immer wieder eine neue Sequenz von Gargutbildern gemessen und ausgewertet, um zu beobachten, wie die Geschwindigkeit der Veränderung der Teigoberfläche über die Gardauer variiert (gering -> hoch -> gering = mittel durchgebacken). t 0 = t 0 0 Δ t / N = t 0

Figure DE102019120008B4_0009
t 1 = t 0 1 Δ t/N
Figure DE102019120008B4_0010
t 2 = t 0 2 Δ t/N ...,
Figure DE102019120008B4_0011
t N = t 0 N Δ t/N=t 0 Δ t
Figure DE102019120008B4_0012
During a sequence, it is determined how quickly an image itself becomes more dissimilar as the distance increases, a measure of the movement and change in the image over the duration of the sequence. A new sequence of food images is measured and evaluated over and over again during a cooking process in order to observe how the speed of change in the dough surface varies over the cooking time (low -> high -> low = medium baked through). t 0 = t 0 - 0 Δ t / N = t 0
Figure DE102019120008B4_0009
t 1 = t 0 - 1 Δ t / N
Figure DE102019120008B4_0010
t 2 = t 0 - 2 Δ t / N , ...,
Figure DE102019120008B4_0011
t N = t 0 - N Δ t / N = t 0 - Δ t
Figure DE102019120008B4_0012

Alle Pixel Messwerte aus dem aktuellen Bild Smn(t0) zur aktuellen Referenzzeit t0 werden mit den entsprechenden Pixel Messwerten eines zeitlich davorliegenden Bildes Smn(t) zum Zeitpunkt t multipliziert. Alle so gebildeten Produkte werden addiert.All pixel measured values from the current image S mn (t 0 ) at the current reference time t 0 are multiplied by the corresponding pixel measured values of an image S mn (t) located earlier in time at time t. All products thus formed are added up.

Die Summe wird auf die Wurzel aus dem Produkt der Varianz der Messwerte zur Zeit t und der Varianz der Messwerte zur Zeit t0 normiert.The sum is normalized to the square root of the product of the variance of the measured values at time t and the variance of the measured values at time t 0.

Die dahinterliegende mathematische Operation heißt Autokorrelation Cor [(Smn(t0)), (Smn(t))].The underlying mathematical operation is called the autocorrelation Cor [(S mn (t 0 )), (S mn (t))].

Sie ist die Kovarianz Cov [(Smn(t0)), (Smn(t))] von den Bildmatrizen (Smn(t0)) und (Smn(t)), bezogen auf das Produkt der Standardabweichungen über alle Elemente von (Smn(t0)) und getrennt davon über alle Elemente von (Smn(t)). Cor [ ( S mn ( t 0 ) ) , ( S mn ( t ) ) ] = Cov [ ( S mn ( t 0 ) ) , ( S mn ( t ) ) ] / [ σ ( ( S mn ( t 0 ) ) ) * σ ( ( S mn ( t ) ) ) ] ,

Figure DE102019120008B4_0013
It is the covariance Cov [(S mn (t 0 )), (S mn (t))] of the image matrices (S mn (t 0 )) and (S mn (t)), based on the product of the standard deviations over all elements of (S mn (t 0 )) and separately over all elements of (S mn (t)). Cor [ ( S. mn ( t 0 ) ) , ( S. mn ( t ) ) ] = Cov [ ( S. mn ( t 0 ) ) , ( S. mn ( t ) ) ] / [ σ ( ( S. mn ( t 0 ) ) ) * σ ( ( S. mn ( t ) ) ) ] ,
Figure DE102019120008B4_0013

Die Autokorrelation wird in der Literatur häufig auch als g2(t) bezeichnet. t ist dabei die Zeit auf einer Skala innerhalb der Sequenz und beschreibt den Abstand von der Referenzzeit.The autocorrelation is often referred to in the literature as g 2 (t). t is the time on a scale within the sequence and describes the distance from the reference time.

Sie beschreibt, wie schnell sich die Messwerte der Bilder ändern, wenn sich t vom Referenzzeitpunkt t0 entfernt. Die Werte von g2(t) liegen im Intervall [0,1] und g2 = 1, wenn die Bilder identisch sind, g2 = 0, wenn die Bilder keine Ähnlichkeit haben.It describes how quickly the measured values of the images change when t moves away from the reference time t 0. The values of g2 (t) lie in the interval [0.1] and g 2 = 1 if the images are identical, g 2 = 0 if the images are not similar.

Die Beobachtung ist, dass sich die Gargutoberfläche direkt nach Start des Garens zunächst nur wenig verändert, weil sich das Gargut erst einmal erwärmen muss. Die Auswertung der Autokorrelation g2(t) zu diesem frühen Zeitpunkt τ im Backprozess führt zu einer großen Zeitkonstanten, d. h. Änderungen laufen auf einer großen Zeitskala ab. g2 kann auch als g2(x,t) geschrieben werden, wobei τ die Referenzzeit auf einer „äußeren“ Zeitskala und t die innere Zeit innerhalb der Sequenz zu dieser Referenzzeit beschreibt. Die Werte von g2(t) liegen zwischen [0,1] und beginnen bei 1. Je nachdem, wie stark der Anfangswert in dem betrachteten Sequenz Zeitintervall in Richtung 0 abfällt, umso stärker ist die Veränderung. Die Veränderung ist hier gering.The observation is that the surface of the food to be cooked changes only slightly immediately after the start of cooking, because the food has to be heated up first. The evaluation of the autocorrelation g2 (t) at this early point in time τ in the baking process leads to a large time constant, ie changes take place on a large time scale. g 2 can also be written as g 2 (x, t), where τ describes the reference time on an “outer” time scale and t the inner time within the sequence at this reference time. The values of g2 (t) lie between [0.1] and start at 1. Depending on how much the starting value falls in the observed sequence time interval in the direction of 0, the greater the change. The change is small here.

Sobald der Garvorgang das Gargut stärker beeinflusst, kommt mehr Bewegung in die Gargutoberfläche. In gleichlangen Sequenz Zeitintervallen wird die Veränderung der Gargutoberfläche von Bild zu Bild stärker, bis zu einem Maximum. Die aus der Autokorrelation bestimmte Zeitkonstante verkleinert sich, d. h. Veränderung in kürzerer Zeit. Die Autokorrelation fällt in dem betrachteten Intervall auf einen geringeren Wert ab, d. h., die Veränderung ist im betrachteten Intervall auch größer. Danach wird die Veränderung der Oberfläche wieder langsamer und kommt in der Nähe des Garzustands im Volumen mittel duchgebacken zum Stehen. Die Zeitkonstante aus der Autokorrelation vergrößert sich wieder. Der augenblickliche Zustand des Volumenbackens kann durch Kurvendiskussion z. B. des zeitlichen Verlaufs der Zeitkonstanten aus der Autokorrelation erkannt werden.As soon as the cooking process affects the food more, there is more movement in the surface of the food. In equally long sequence time intervals, the change in the surface of the food to be cooked increases from picture to picture, up to a maximum. The time constant determined from the autocorrelation decreases, i. H. Change in less time. The autocorrelation drops to a lower value in the observed interval, i. In other words, the change is also greater in the observed interval. After that, the change in the surface slows down again and comes to a standstill in the medium-baked volume near the cooking state. The time constant from the autocorrelation increases again. The current state of volume baking can be determined by discussion of curves, e.g. B. the temporal course of the time constants can be recognized from the autocorrelation.

Zu Beginn des Backens ändern sich die Bilder kaum, in der Mitte der Backzeit für das Volumenbacken ändern sich die Bilder stark und schnell, zum Garzustand „im Volumen mittel durch gebacken“ geht die Änderung wieder gegen Null, bis auf den kontinuierlichen Bräunungsvorgang.At the beginning of baking, the images hardly change, in the middle of the baking time for volume baking, the images change strongly and quickly, when the cooking state is “medium-volume baked”, the change goes back to zero, except for the continuous browning process.

Die Berechnung der Ähnlichkeit von zeitversetzten Datensätze einer Sequenz im Vergleich zum Referenz-Datensatz kann mit multivariaten Verfahren der Mustererkennung wie z. B. Streudiagramm oder Streudiagramm Matrix erfolgen. Darstellung der Beschreiber als Funktion des Zeitversatzes zur Referenz.The calculation of the similarity of time-shifted data records of a sequence in comparison to the reference data record can be carried out with multivariate methods of pattern recognition such as e.g. B. Scatterplot or Scatterplot Matrix. Representation of the descriptor as a function of the time offset to the reference.

Zur Berechnung von Bewegung im Kamerabild kann der Fuzzy-Index ermittelt werden. Für jedes Pixel des Farbwertbildes an der Position mn mit „Smn = Farbwert an der Position mn“ wird der Absolutbetrag der Farbwert Differenz zum Zeitpunkt tj und tj+1 berechnet und auf deren Summe normiert. Das wird paarweise für alle Bilder einer Sequenz gemacht. Hier ist für den Fuzzy-Index τ ist der Auswerte Zeitpunkt nach Aufnahme der N+1 Bilder der Sequenz. Die τ-Zeitachse ist großskaliger als die t-Zeitachse. nm ist die Pixel Position in der Bildmatrix. tj+1 - tj ist der zeitliche Abstand der Bilder in einer Sequenz. Die t-Zeitachse beschreibt kleine Zeitabstände. Der Farbwert S kann z. B. die Helligkeit (L* im L*a*b* System) sein.The fuzzy index can be determined to calculate movement in the camera image. For each pixel of the color value image at position mn with “Smn = color value at position mn”, the absolute amount of the color value difference at time tj and tj + 1 is calculated and normalized to their sum. This is done in pairs for all images in a sequence. Here, for the fuzzy index, τ is the evaluation point in time after recording the N + 1 images of the sequence. The τ time axis is larger than the t time axis. nm is the pixel position in the image matrix. t j + 1 - t j is the time interval between the images in a sequence. The t-time axis describes small time intervals. The color value S can e.g. B. the brightness (L * in the L * a * b * system).

Der Zähler des Index beschreibt also, wie stark der Farbwert von Bild zu Bild innerhalb einer Sequenz fluktuiert. Fmn(t) beschreibt die Fluktuation für Pixel mn zur Zeit τ und liefert eine ortsaufgelöste Information. Summiert man zusätzlich über alle Pixel, geht die Ortsinformation verloren und erhält einen Wert, der die gesamte beobachtete Gargutoberfläche beschreibt.The numerator of the index describes how strongly the color value fluctuates from image to image within a sequence. F mn (t) describes the fluctuation for pixel mn at time τ and supplies spatially resolved information. If you also add up over all pixels, the location information is lost and a value is obtained that describes the entire surface of the food being cooked.

Die Summe der normierten Beträge der Bild-Zu-Bild Änderungen über die N Bilder der Sequenz für ein einzelnes Pixel mn wird über alle Pixel des Bildes aufsummiert und ist ein Maß für die Fluktuation im Bild zum Zeitpunkt τ. Wenn die Farbwerte von Bild zu Bild stark fluktuieren, ist der Index F(τ) groß. Der Index ist ein Maß für die Fluktuationsgeschwindigkeit der Farbwerte. Der Index F(τ), wird über die Zeit τ beobachtet und hat eine eindeutige und globale Maximumstruktur: zu Beginn des Backens ist F(τ) klein, etwa in der Mitte der Backzeit groß, beim Zustand des Volumenbackens „mittel durchgegart“ wieder fast Null. Andere Zustände des Volumenbackens, vor und hinter dem mittleren Durchbacken, ergeben sich aus der mathematischen Analyse der zeitlichen Ableitungen des Index F(τ), z. B. durch Kurvendiskussion. So liefert die Messung des Index die Information über den Kernzustand beim Backen.The sum of the normalized amounts of the picture-to-picture changes over the N pictures of the sequence for a single pixel mn is added up over all pixels of the picture and is a measure of the fluctuation in the picture at time τ. If the color values fluctuate greatly from picture to picture, the index F (τ) is large. The index is a measure of the rate of fluctuation of the color values. The index F (τ) is observed over the time τ and has a clear and global maximum structure: at the beginning of baking, F (τ) is small, approximately in the middle of the baking time, and almost again when it is “medium cooked” in volume baking Zero. Other states of volume baking, before and after the middle baking, result from the mathematical analysis of the time derivatives of the index F (τ), e.g. B. by discussion of curves. Measuring the index provides information about the core condition during baking.

Zu jedem (Referenz) Zeitpunkt t0 gibt es eine Sequenz mit N zeitlich benachbarten Kamerabildern, die zu den Zeitpunkten t1, t2, ... , tN aufgenommen wurden. Die Zeit schreitet dabei von tN über t1 bis t0 an. tN liegt am weitesten in der Vergangenheit, t0 ist der aktuelle Zeitpunkt. Für die zum Zeitpunkt t0 gesuchte Information wird das Kamerabild zum Zeitpunkt t0 jeweils mit den zeitlich zurückliegenden Bildern von t1 bis tN verglichen, mit größer werdendem zeitlichen Abstand. Es wird mathematisch ein Zahlenwert für das Ausmaß bestimmt, in dem die Struktur der Bilder von tN über t1 bis t0 überwiegend durch Schrumpfung bei Strukturerhalt entstehen. D. h., im pixelweisen Vergleich der zwei jeweils zu vergleichenden Kamera Bilder bleibt eine Korrelation.At each (reference) point in time t0 there is a sequence with N temporally adjacent camera images that were recorded at points in time t1, t2, ..., tN. The time increases from tN through t1 to t0. tN is furthest in the past, t0 is the current point in time. For the information sought at time t0, the camera image at time t0 is compared with the previous images from t1 to tN, with an increasing time interval. A numerical value is mathematically determined for the extent to which the structure of the images from tN through t1 to t0 is mainly caused by shrinkage when the structure is retained. That is, in the pixel-by-pixel comparison of the two camera images to be compared, a correlation remains.

Die Korrelation nimmt durch eine über alle Pixel zu beobachtende (globale) Änderung der gemessenen Eigenschaft (z. B. der mittleren Helligkeit (nimmt beim Garen ab), des mittleren Rot-Grün-Wertes (nimmt zu), der Gargut Höhe (Abstand von der Kamera), der mittleren Oberflächentemperatur o.a. ab. Und sie nimmt zusätzlich dadurch ab, dass in einer Phase des Garens das Bild der Gargut Oberfläche schrumpft.The correlation increases due to a (global) change in the measured property that can be observed across all pixels (e.g. the average brightness (decreases during cooking), the average red-green value (increases), the height of the food (distance from the camera), the average surface temperature, etc. And it also decreases because the image of the surface of the food to be cooked shrinks during a cooking phase.

Zur Korrektur gegen den ersten Effekt wird der Pixelinhalt eines Kamerabildes jeweils auf den Mittelwert über alle Pixel normiert. Zur Korrektur gegen den zweiten Effekt, wird das neuere Kamera Bild jeweils soweit vergrößert, bis die Korrelation mit dem älteren Kamera Bild der Gargutoberfläche maximal ist.To correct for the first effect, the pixel content of a camera image is normalized to the mean value over all pixels. To correct for the second effect, the newer camera image is enlarged in each case until the correlation with the older camera image of the surface of the food to be cooked is at its maximum.

Beim Backen von Backwaren ist die Korrelation der Kamerabilder beim Start hoch. Das Gargut verändert sich noch nicht, weil der Teig noch zu kalt ist. Dann nimmt die Korrelation des aktuellen Kamera Bildes zu seinen N zeitlichen Vorfahren immer mehr ab. Je mehr das Volumengaren abgeschlossen wird, umso weniger verändern sich die Kamera Bild Folgen durch Fluktuationen in den Pixelwerten. Die Korrelation nimmt wieder zu. Sie ist (wieder) maximal im Fertigzeitpunkt. Wird über den Fertigzeitpunkt hinaus gebacken, bleibt die Korrelation hoch, die Kamera Bilder der Oberfläche schrumpfen jedoch. Mit einem geeigneten Vergrößerungsfaktor, kann das früher Bild erzeugt werden.When baking baked goods, the correlation of the camera images is high at the start. The food has not changed yet because the dough is still too cold. Then the correlation of the current camera image to its N temporal ancestors decreases more and more. The more the volume cooking is completed, the less the camera image sequences change due to fluctuations in the pixel values. The correlation increases again. It is (again) maximally at the time of completion. If the baking is done beyond the time of completion, the correlation remains high, but the camera images of the surface shrink. With a suitable enlargement factor, the earlier image can be created.

Solange die Backware im Volumen gart, ist die Oberfläche der Backware in einer (expandierenden) Bewegung. Ist das Backen im Teigvolumen abgeschlossen, kommt diese Bewegung zum Stehen. Über die Teigoberfläche sind Bewegungen zu beobachten, die lokal unterschiedlich schnell, in unterschiedliche Richtungen und zu unterschiedlichen Zeiten erfolgen. Wenn das Volumen fertig gebacken ist, ist auch noch eine (geringe) Bewegung der Oberfläche zu beobachten. Diese ist aber deutlich weniger stark ausgeprägt und die Oberfläche bewegt sich als eine Gesamtheit/Einheit. Im Fall des Überbackens schrumpft die (abgesehen davon in ihrer Erscheinung zeitlich nicht mehr veränderliche) Oberflächenstruktur langsam, während sie während des Volumengarens bis zum Fertigzeitpunkt expandiert (und sich lokal unterschiedlich verändert).As long as the baked good is cooking in volume, the surface of the baked good is in an (expanding) movement. When baking in the dough volume is complete, this movement comes to a standstill. Movements can be observed over the surface of the dough, which occur locally at different speeds, in different directions and at different times. When the volume is completely baked, a (slight) movement of the surface can also be observed. However, this is much less pronounced and the surface moves as a whole / unit. In the case of gratinating, the surface structure (apart from that, its appearance can no longer be changed over time) slowly shrinks, while it expands during volume cooking until the time of completion (and changes locally in different ways).

Nach Start des Backvorgangs scheint der Teig z. B. für eine 2D-Digital Kamera häufig zunächst erst heller zu werden, weil sich die Teigoberfläche durch schmelzendes Fett u. a. glatt zieht und mehr wie ein Spiegel wirkt. Dann beginnt der Bräunungsprozess und die Helligkeit der Teigoberfläche nimmt stetig, mit sich charakteristisch ändernder Geschwindigkeit, ab. Das ist ein langsam ablaufender Prozess. Wichtiger ist hier jedoch der zeitliche Verlauf der Fluktuation der Helligkeit (in jedem Pixel), der auf einer kürzeren Zeitskala abläuft als die Bräunung und an einem Ort (Pixel) wechselnd in beide Richtungen verläuft (hell->dunkel und dunkel-> hell).After starting the baking process, the dough appears z. B. for a 2D digital camera often first to become lighter, because the dough surface is caused by melting fat and a. pulls smooth and looks more like a mirror. Then the browning process begins and the brightness of the dough surface steadily decreases with a characteristic changing speed. It's a slow process. What is more important here, however, is the temporal course of the fluctuation in brightness (in each pixel), which takes place on a shorter time scale than browning and alternates in both directions at one location (pixel) (light-> dark and dark-> light).

Dieser zweite, schnellere Prozess lässt die Helligkeit des Teiges aus der Sicht eines Pixels mit der Zeit zu- und abnehmen. Die mit der Kamera erfasste Helligkeit ergibt sich durch Reflexion des Garraum Lichtes an der Milli- und Mikrostruktur der Teigoberfläche. Diese Bewegung und Verformung führt dazu, dass sich fortwährend andere Orte der Objektoberfläche in den Blickwinkel eines Pixels schieben und das sich zusätzlich die Geometrie und die Reflexionseigenschaften dieser Objektorte ändern, was zu Veränderungen der Streuwinkel und der gestreuten Intensität der Garraumbeleuchtung in das fest positionierte Pixel führt. Eine ähnliche Bewegung ist vom Backen eines Auflaufs oder einer Pizza und Sieden von Wasser bekannt.This second, faster process causes the brightness of the dough to increase and decrease over time from the perspective of a pixel. The brightness recorded with the camera results from the reflection of the light from the cooking chamber on the milli- and microstructure of the dough surface. This movement and deformation leads to the fact that other places on the object surface are continuously pushed into the viewing angle of a pixel and that the geometry and the reflection properties of these object locations also change, which leads to changes in the scattering angle and the scattered intensity of the cooking space lighting in the fixed pixel . A similar movement is known from baking a casserole or pizza and boiling water.

In jedem Pixel des Bildsensors fluktuiert die Helligkeit aufgrund dieser Effekte auf einer kurzen Zeitskala, verglichen mit der Bräunung, die nur zu einem langsamen Dunkler-Werden führt. Direkt zu Beginn des Backens ist die gesuchte Fluktuation noch sehr klein, weil der Teig kalt ist. Sobald der Teig heiß ist und zu backen beginnt, nimmt die Fluktuation zu, ist etwa auf der Mitte der Backzeit maximal und kommt zum Erliegen, wenn die Krume fertig gebacken ist, d. h. wenn der Teig im Volumen fertig gebacken ist.In each pixel of the image sensor, the brightness fluctuates due to these effects on a short time scale, compared to the browning, which only leads to a slow darkening. Right at the start of baking, the fluctuation you are looking for is still very small because the dough is cold. As soon as the dough is hot and starts to bake, the fluctuation increases, is at its maximum around the middle of the baking time and comes to a standstill when the crumb is completely baked, i.e. H. when the dough is baked in volume.

Der Fertigzeitpunkt für das Backen im Volumen ist also durch das Zum-Erliegen-Kommen der Bewegungen an der Oberfläche gegeben. Beide Effekte „Helligkeitsabnahme durch Bräunung“ und „Charakterisierung der Fluktuation“ werden voneinander getrennt, um jeden der Effekte Bräunung und Volumenbacken voneinander unterscheiden zu können. Zur Erkennung des Fertigzustandes des Volumenbackens wird also die Fluktuation gut charakterisiert. Die Bräunung wird von ihr messtechnisch oder mathematisch entfernt. Bei einer Helligkeitsmessung dagegen ist die Fluktuation eine Störung, die das Erkennen des genauen Helligkeitswertes erschwert, die man deshalb loswerden möchte. Die Verhältnisse sind also genau umgekehrt.The time of completion for baking in volume is given by the cessation of the movements on the surface. Both effects “decrease in brightness due to browning” and “characterization of fluctuation” are separated from each other in order to be able to differentiate between each of the browning and volume baking effects. The fluctuation is thus well characterized in order to identify the finished state of the volume baking. The browning is removed from it by measurement or mathematics. In the case of a brightness measurement, on the other hand, the fluctuation is a disturbance that makes it difficult to recognize the exact brightness value, which one would therefore like to get rid of. So the situation is exactly the opposite.

Bei Abständen (3D-Kamera), gilt dieser Zusammenhang entsprechend. Solange die Teigoberfläche, ähnlich einer siedenden Wasseroberfläche, wabert, sich auf und ab bewegt und hin und her, misst jedes Pixel im zeitlichen Verlauf entsprechend unterschiedliche Abstände. Auch mit einer IR-Kamera ist dieser Effekt der Fluktuation gut zu sehen: Gas tritt aus der Gargutoberfläche unregelmäßig aus und führt zu Temperaturänderungen an der Gargut Oberfläche.This relationship applies accordingly to distances (3D camera). As long as the surface of the dough, similar to a boiling water surface, wobbles, moves up and down and back and forth, each pixel measures different distances over time. This fluctuation effect can also be clearly seen with an IR camera: gas emerges irregularly from the surface of the food and leads to temperature changes on the surface of the food.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GargerätCooking appliance
22
BehandlungseinrichtungTreatment facility
33rd
KameraeinrichtungCamera setup
44th
VerarbeitungseinrichtungProcessing facility
55
FluktuationenFluctuations
66th
Trendtrend
1111
GarbereichCooking area
1212th
SteuereinrichtungControl device
2121
GarraumCooking space
3131
Türdoor
100100
Backofenoven
101101
BedieneinrichtungControl device
102102
AnzeigeeinrichtungDisplay device
200200
FarbwertColor value
201201
Zeittime

Claims (15)

Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts (1) mit wenigstens einem Garbereich (11) zur Zubereitung von Gargut mittels wenigstens einer Behandlungseinrichtung (2), wobei das Gargut im Garbereich (11) während des Garprozesses überwacht wird und wobei dazu mittels wenigstens einer Kameraeinrichtung (3) über die Zeit Bilder wenigstens eines Teils der Gargutoberfläche erfasst werden und wobei die Bilder jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen bestehen und mittels wenigstens einer Verarbeitungseinrichtung (4) ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Maß für kürzerfristige Fluktuationen (5) wenigstens eines Bildparameters um wenigstens einen durch eine zunehmende Garung des Garguts bedingten längerfristigen Trend (6) bestimmt wird und dass abhängig von dem Maß für die Fluktuationen (5) wenigstens ein innerer Garzustand des Garguts abgeleitet wird.Method for operating a cooking appliance (1) with at least one cooking area (11) for the preparation of food by means of at least one treatment device (2), whereby the food in the cooking area (11) is monitored during the cooking process and, for this purpose, by means of at least one camera device (3) Over time, images of at least a part of the surface of the food to be cooked are recorded and the images each consist of a large number of image elements and are evaluated by means of at least one processing device (4), characterized in that at least one measure for shorter-term fluctuations (5) of at least one image parameter at least one longer-term trend (6) caused by increasing cooking of the food is determined and that at least one internal cooking state of the food is derived as a function of the measure for the fluctuations (5). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluktuationen (5) durch Bewegungen im Inneren und/oder an der Oberfläche des Garguts bedingt sind.Method according to the preceding claim, characterized in that the fluctuations (5) are caused by movements in the interior and / or on the surface of the food to be cooked. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß für die Fluktuationen (5) ein zeitliches Auftreten von Extremwerten im zeitlichen Verlauf des Bildparameters beschreibt oder aus einem solchen bestimmt wird und vorzugsweise dass der Trend einen statistisch geglätteten zeitlichen Verlauf des Bildparameters beschreibt oder aus einem solchen bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measure for the fluctuations (5) describes a temporal occurrence of extreme values in the temporal course of the image parameter or is determined from such and preferably that the trend describes a statistically smoothed temporal course of the image parameter or is determined from such. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluktuationen (5) eine um ein Vielfaches größere Zahl an Vorzeichenwechseln aufweisen als der Trend und insbesondere dass die Fluktuationen (5) zufällige Vorzeichenwechsel aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fluctuations (5) have a number of sign changes that are many times greater than the trend and in particular that the fluctuations (5) have random sign changes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß für die Fluktuationen (5) für jeweils ein einzelnes Bildelement des Bildes und/oder für jeweils wenigstens eine Gruppe von Bildelementen, beispielsweise Zeilen, bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measure for the fluctuations (5) is determined for each individual picture element of the picture and / or for each at least one group of picture elements, for example lines. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Maßes für die Fluktuationen (5) Veränderungen des Bildparameters zwischen wenigstens zwei zeitversetzten Bildern ausgewertet werden und dass die Bilder einen Zeitversatz von nicht mehr als fünf Minuten und vorzugsweise weniger als eine Minute und besonders bevorzugt weniger als 30 Sekunden aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that to determine the measure for the fluctuations (5) changes in the image parameter between at least two time-shifted images are evaluated and that the images have a time shift of no more than five minutes and preferably less than one minute and particularly preferably have less than 30 seconds. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Maßes für die Fluktuationen (5) die im Bild ortsgleichen Bildelemente von jeweils wenigstens zwei zeitversetzten Bildern miteinander verglichen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to determine the measure for the fluctuations (5), the image elements of the same location in the image of at least two time-shifted images are compared with one another. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trend (6) ein zeitlicher Verlauf eines Mittelwerts des wenigstens einen Bildparameters ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the trend (6) is a time course of a mean value of the at least one image parameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trend (6) eine zeitliche Farbwertveränderung durch den zunehmenden Garfortschritt, insbesondere Bräunungsprozess, des Garguts ist und dass die Fluktuationen (5) zufälligen Farbwertänderungen um diesen Trend (6) entsprechen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the trend (6) is a change in color value over time due to the increasing cooking progress, in particular the browning process, of the food and that the fluctuations (5) correspond to random changes in color value around this trend (6). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trend (6) eine zeitliche Abstandswertveränderung und/oder Temperaturwertveränderung durch den zunehmenden Garfortschritt des Garguts ist und dass die Fluktuationen (5) zufälligen Abstandswertveränderungen und/oder Temperaturwertveränderungen um diesen Trend (6) entsprechen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the trend (6) is a temporal change in distance value and / or temperature value change due to the increasing cooking progress of the food and that the fluctuations (5) correspond to random distance value changes and / or temperature value changes around this trend (6) . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf des Bildparameters registriert wird und dass die Fluktuationen (5) im zeitlichen Verlauf des Bildparameters rechnerisch von dem Trend (6) im zeitlichen Verlauf des Bildparameters bereinigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a temporal course of the image parameter is registered and that the fluctuations (5) in the temporal course of the image parameter are arithmetically corrected from the trend (6) in the temporal course of the image parameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer Garzustand mit einer mittleren Durchgarung und/oder ein Fertigzeitpunkt angenommen wird, wenn ein zeitlicher Verlauf des Maßes für die Fluktuationen (5) nach einem Maximum wieder ein Minimum erreicht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an internal cooking state with average through-cooking and / or a ready time is assumed when a time course of the measure for the fluctuations (5) reaches a minimum again after a maximum. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerung der Behandlungseinrichtung (2) abhängig von dem ermittelten inneren Garzustand erfolgt und/oder dass abhängig von dem ermittelten inneren Garzustand wenigstens eine Anpassung eines Automatikprogramms vorgenommen wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the treatment device (2) is controlled depending on the determined internal cooking state and / or that at least one adaptation of an automatic program is carried out depending on the determined internal cooking state. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildparameter aus der Gruppe der folgenden Bildparameter entnommen ist: Farbwert, Grauwert, Helligkeitswert, Intensitätswert, Kontrastwert, Temperaturwert einer Wärmebildkamera, Abstandwert einer 3D-Kamera.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the image parameter is taken from the group of the following image parameters: color value, gray value, brightness value, intensity value, contrast value, temperature value of a thermal imaging camera, distance value of a 3D camera. Gargerät (1), dazu geeignet und ausgebildet, nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben zu werden.Cooking appliance (1), suitable and designed to be operated according to the method according to one of the preceding claims.
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