Startseite > Automation > Intelligente Kameras: Die Anwendungsfelder sind vielfältig

Nicht nur erkennen, sondern auch analysieren und entscheiden

Intelligente Kameras: Die Anwendungsfelder sind vielfältig

24. Mai 2012, 16:31 Uhr | Andreas Knoll

Das abgebildete Messgerät zur Prüfung optischer Linsen ist mit einem USB-Kamerasystem bestückt, in dem eine Modulvariante der »mvBlueFOX« für sichere Übertragung und rauscharme Bildqualität sorgt.

Intelligente Kameras, wie sie beispielsweise von Matrix Vision angeboten werden, eignen sich für viele verschiedene Anwendungen: Sie observieren in den Diamantenminen Australiens, überwachen Straßen oder Wasserwege in Europa und detektieren Zentrierfehler optischer Linsen. Der folgende Artikel beschreibt ein paar interessante Anwendungsfälle.

▶ Diesen Artikel anhören

Versetzen wir uns für den ersten Fall zunächst in die Argyle-Diamantenmine in Australien. Wenn dort der Fahrer eines 150-Tonnen-Muldenkippers seine wertvolle Last durchs Gelände bugsiert, hat er nicht nur ein schweres Fahrzeug zu steuern, sondern steht auch vor einem großen Problem: Er kann nur sehr eingeschränkt sehen, was um seinen Giganten und hinter ihm vor sich geht. Dies birgt natürlich ein hohes Gefahrenpotenzial für das Personal vor Ort. Diese Gefahren zu reduzieren, machte sich das französische Unternehmen Arcure zur Aufgabe. Arcure entwickelte ein System, das Gefahrenbereiche von Muldenkippern, Baggern, Radladern und anderen Baumaschinen dreidimensional erfasst und prüft, ob sich dort Personen befinden.

Dass es heute sowohl Down Under als auch auf Baustellen weltweit möglich ist, solch potenziell lebensgefährliche Szenarien in Echtzeit zu ermitteln, ist auch ein Verdienst von Gerhard Thullner und Werner Armingeon: Sie haben vor gut 25 Jahren, nämlich 1986, in Oppenweiler/Rems-Murr-Kreis die Matrix Vision GmbH gegründet. Mittlerweile sind in dem Unternehmen 60 Mitarbeiter tätig.

Im Fall des sogenannten »Blaxtair«-Systems von Arcure, das auf einem stereoskopischen Vision-System beruht, ging es darum, die geeigneten digitalen Kameras sowie leistungsstarke Echtzeit-Bildverarbeitungsalgorithmen zur Verfügung zu stellen. Weil sich die Kamera nicht direkt im Führerhaus befindet, kam nur Gigabit Ethernet als Schnittstelle in Frage. Letztendlich fiel die Wahl auf die »mvBlueCOUGAR-X« von Matrix Vision.

Für den Einsatz auf Baustellen und in Minen müssen die Kameras robust gebaut sein und hohen Temperaturen von bis zu 70 °C über mehrere Stunden standhalten. Arcure forderte daher eine hohe Schlagfestigkeit ebenso wie Temperaturresistenz und -überwachung. Um die Personen im Umfeld der Baumaschinen jederzeit schützen zu können, müssen die Kameras schnelle Bildfolgen verarbeiten. Voraussetzung dafür ist eine gute Helligkeitsautomatik (Exposure und Gain) mit Bereichseingrenzung. Erst sie liefert hochwertige Bilder unter allen Beleuchtungsverhältnissen. Für die Umsetzung des stereoskopischen Überwachungssystems ist außerdem eine lange und unempfindliche Kabelverbindung zwischen Rechner und Kamera Voraussetzung. Zudem müssen die beiden Kameras für die Bild-zu-Bild-Überwachung gut synchronisiert sein. Die mit einem FPGA-Baustein ausgestatteten »mvBlueCOUGAR-X«-Kameras boten sich für die 3D-Applikation an.

Das »Blaxtair«-System, bestehend aus zwei stereoskopisch angeordneten »mvBlueCOUGAR-X« und leistungsstarken Echtzeit-Bildverarbeitungsalgorithmen, erkennt präzise und zuverlässig Menschen - unabhängig von deren Lage, ob stehend oder kniend. Die Algorithmen dienen dazu, 3D-Daten zu scannen und zu berechnen, ob sich eine Person in einem bestimmten Bereich aufhält. Die Berechnung findet dabei mit einer Geschwindigkeit von zehn Informationseinheiten pro Sekunde statt. Falls eine Person entdeckt wird, wird der Fahrer innerhalb von 300 ms nach dem Ereignis alarmiert, sowohl optisch per Blinksignal und Flachbildschirm als auch akustisch durch einen Alarmton.

Erkennung von Falschfahrern

Der nächste Fall, bei dem die intelligenten Kameras von Matrix Vision für mehr Sicherheit sorgen, spielt in Frankreich. Wie in anderen europäischen Ländern sind auch dort die sogenannten »Geisterfahrer« ein großes Problem. Bei einer Gesamtzahl von etwa 109.000 Unfällen mit Personenschaden (Quelle: Französisches Innenministerium) sind nach Schätzungen bei rund 820 Unfällen Falschfahrer die Ursache.

Französische Autobahngesellschaften suchten daher nach einer Lösung, Falschfahrer rechtzeitig zu erkennen und ihnen zu signalisieren, dass sie vom rechten Weg abgekommen sind. Es war naheliegend, auch für die Fahndung nach Geisterfahrern intelligente Kameras an zuvor identifizierten Unfallschwerpunkten einzusetzen. Auch mit diesem Auftrag wurde Matrix Vision betraut. Am Beispiel der Smart Cameras zeigt sich, dass das Ideenkonzept von Werner Armingeon 1999, Intelligenz in die Kamera zu integrieren, noch heute Gültigkeit hat.

So auch bei den in Frankreich eingesetzten intelligenten »mvBlueLYNX«-Kameras von Matrix Vision. Sie sind in ein System zur Unfallvorbeugung integriert und verrichten ihre Ermittlungsarbeit völlig autonom. In einem Zusatzgehäuse wetterfest untergebracht, verfügen sie über einen Funksender und -empfänger, werden über Solarelemente mit Strom versorgt und können Tag und Nacht verdächtige Verkehrsteilnehmer aufzeichnen.

Jede Kamera beobachtet dabei eine Autobahnauffahrt und erkennt alle Falschfahrer, ob per Fahrrad oder mit einem anderen Fahrzeug unterwegs. Unmittelbar nach der Identifizierung erzeugen die »mvBlueLYNX«-Kameras ein Funksignal, das an ein Lichtsystem übermittelt wird und die fehlgeleiteten Verkehrsteilnehmer optisch auf ihr Vergehen hinweist. Dies kann zwar Fahrten mit Suizidabsicht und auch falsch verstandene Mutproben nicht verhindern. Die Bilder werden jedoch auch aufgezeichnet, was die Aufklärung auch derartiger Fälle wesentlich vereinfacht.

Kanufahrer im Visier

Von ihrem Ursprung am östlichen Rand des französischen Zentralmassivs fließt die wilde Ardèche durch ihre gleichnamige Schlucht der Rhône zu. Sie ist ein beliebtes Ausflugsziel für Touristen aus dem In- und Ausland. Eine besondere Attraktion sind Kanufahrten auf dem Fluss. Die ständig wachsende Anzahl der Kanufahrer ist für die Bootsverleiher vor Ort zwar ein gutes Geschäft, erhöht jedoch auch die Unfallgefahr durch mangelnde Übersicht. Um dieser Entwicklung zu begegnen, nutzen auch die Bootsverleiher intelligente Kameras vom Typ »mvBlueLYNX«. Hier war das kompakte Design der Kameras ausschlaggebend, das weder dicke Halterungen noch ausladende Netzteile erforderlich machte. Die Kameras ließen sich so ohne großen Aufwand auch an schwer zugänglichen Positionen mit guter Sicht auf den Fluss installieren. Von diesen Beobachtungsstandorten aus zählen die Kameras die Boote und übermitteln die Daten samt Livebildern vom bunten Treiben an die Bootsverleiher. Diese können dann das Bootsaufkommen entsprechend regulieren, Unfällen vorbeugen, bei etwaigen Havarien rasch einschreiten und ihren Kanu-Kunden zumindest ein wenig zu dem Ambiente der wilden Einsamkeit verhelfen, das diese von der Ardèche erwarten.