用於監視三維空間區域的方法和裝置的製作方法

2023-05-30 06:03:11

專利名稱：用於監視三維空間區域的方法和裝置的製作方法
用於監視三維空間區域的方法和裝置
本發明涉及一種用於監視三維空間區域的方法，其包括以下步驟
—提供至少一個第 一 圖像記錄單元和第二圖像記錄單元，這些圖像記錄單 元以共同的視域對準所述空間區域，
—限定共同的視域內的至少一個虛擬的保護範圍，使得外來對象ii^該虛 擬的保護範圍時引發報警信號，
-藉助第 一 圖像記錄單元記錄所述空間區域的第 一圖像，而藉助第二圖像 記錄單元記錄所述空間區域的第二圖^^,
—比較第一圖像和第二圖像，以便在第一圖像和第二圖像中識別彼此不相 交的圖像區域，以及
-根據不相交的圖像區域以及虛擬的保護範圍來產生報警信號。
本發明還涉及一種用於監視三維空間區域的裝置，其具有至少一個 第 一圖像記錄單元和第二圖像記錄單元，這些圖像記錄單元以共同的視域 對準所述空間區域，其中第一圖4象記錄單元被構建為記錄所述空間區域的 第一圖像，而其中第二圖4象記錄單元被構建為記錄所述空間區域的第二圖
像；帶有存儲區域的分析單元，該存儲區域用於存儲數據項，該數據項限
定了在共同的視域中的至少一個虛擬的保護範圍，其中分析單元被構建 為，當外來對象i^該虛擬的保護範圍時，根據所述圖像的至少一個來引 發報警信號，並且其中分析單元此外還構建用於比較第 一 圖像和第二圖 像，以便在第一圖像和第二圖像中識別彼此不相交的圖像區域。
這種方法和這種裝置在DE 100 49 366 Al中被公開。
本發明特別是涉及一種用於對自動化工作的設備進行防護的方法和 裝置，其中由該i殳備產生對於人員或者其他物體的危險。例如，自動化工 作的設備可以是機器人，該機器人的移動對於停留在機器人的工作區域中 的人員或物體而言是危險。傳統上，這種自動化工作的設備被藉助^障 礙物例如保護柵欄、保護門等等以及藉助光柵和/或雷射掃描器來進行防 護。
該設備的工作區域被隔離，使得防止或者至少檢測人員或者其他外來對象的進入。在後一情況中，檢測導致關斷設備和/或導致其他的安全性 反應。
然而，光柵、雷射掃描器和保護柵欄只能相對大範圍地並且以剛性的、 很大程度上為直線的邊界面來對自動化工作的設備進行隔離。因此這些隔 離需要較多的場地，並且這些隔離的安裝還不靈活並且費事。此外，這些 隔離會明顯影響設備的可操作性，這常常導致操縱並且由此導致隨後的故 障風險。
因此， 一段時間以來，就努力藉助基於攝像機的監視裝置來對自動化
工作的i殳備的危險工作區域進行防護。WO 2004/029502 Al 乂>開了這種裝 置。已公開的裝置具有三個圖像記錄單元，其中每兩個圖像記錄單元形成 一對。被記錄的圖像對被藉助兩種不同的算術方法來分析，以便獲得所監 視的空間區域的三維圖像數據。藉助這些圖像數據，可以監視所監視的設 備周圍的虛擬保護範圍。然而，已公開的裝置並不是最優的，因為它的前 4!j1在圖像記錄單元和所監視的空間區域之間的較大的最小距離。
開頭所提及的DE 100 49 366 Al描述了一種用於藉助至少一個第一 圖像記錄單元和第二圖像記錄單元來監視空間區域的方法和裝置，其中這 些圖像記錄單元的視域至少部分交疊地定向。在共同的視域之內監視虛擬 的保護範圍。在此，4吏用至少兩個圖4象記錄單元用於識別在鄰近區域中的 幹擾因素，譬如在圖像記錄單元之一的物鏡上活動的昆蟲，以便據此避免 引發4^報警。相應地，在DE100 49 366A1中的裝置中設計了只有當 外來對象同時被兩個圖像記錄單元檢測並且歸入報警相關時，才產生報警 信號。此外，可以設計對所記錄的圖像的三維分析，以便進一步減少在檢 測報警相關^l對象時的幹擾影響，其方式是例如僅僅i測在確定的距離範 圍中的對象。然而，所描述的形式的已公開的方法和已公開的裝置並不適 於以對此所需的誤差可靠性來對自動化工作的設備的工作區域進行防護。
在此背景下，本發明的任務是提出一種用於監視空間區域的方法和裝 置，其提供了提高的安全性，使得能夠實現危險區域譬如自動化工作的設 備的工作區域的自動防護。特別地， 一個任務是提出這種方法和裝置，其 中安全功能並未受到在鄰近區域中的外iMt象危及。
根據本發明的一個方面，該任務通過一種開頭所提及的類型的方法來 解決，其中當不相交的圖像區域覆蓋虛擬的保護範圍時，產生報警信號。 根據本發明的另一方面，該任務通過開頭所述類型的裝置來解決，其中分 析單元此外構建為，當不相交的圖像區域覆蓋虛擬的保護範圍時，產生報警信號。
不相交的圖像區^A第一圖像和第二圖像中的區域，雖然對於空間區 域有共同的(交疊的)視域，但是它們並不具有足夠的相關性。當至少兩 個圖4象記錄單元由於它們的共同的視域而可以記錄和識別相同的對象時， 則分別得到足夠的相關性。這些對象的位置和形狀可以在至少兩個圖像中 變化，因為視域雖然交疊，但是並不相同。因此容易得到不同的視角。盡
管如此，仍可以藉助圖像分析方法(譬如在開頭所提及的WO 2004/029502 Al以及那裡所說明的出版物中所描述的那樣)找到在所述至少兩個圖像 中的相應圖像區域之間的相關性。換言之，在所述至少兩個圖像中，雖然 有略為不同的視角，相同的對象仍然可以被識別並且彼此關聯。然而，如 果圖像包括一個或多個圖像區域，對於這些區域在各另外的圖像中未能找 到相關性，則由此得出，相應的圖像區域顯示出一對象，該對M各另外 的圖像中並不存在或者至少不可識別。這種圖像區域在本發明的範圍中稱 為不相交的圖像區域。
在該新方法和新裝置中，在圖傳_之一中的不相交的圖 <象區域本身並不 引發報警信號。此外，檢驗不相交的圖像區域是否覆蓋虛擬的保護範圍， 其中該保護範圍位於兩個圖像記錄單元的共同的視域之內並且藉助新方 法和新裝置來監視。當不相交的圖像區域並不影響相應的圖像記錄單元對 限定的保護範圍的觀察時，在一個或兩個圖像中的不相交的圖像區域於是 並不引發報警信號。然而反過來，當不相交的圖像區域覆蓋虛擬的保護範 圍時，立即產生報警信號。優選的是，當不相交的圖像區域已經部分覆蓋 虛擬的保護範圍時，也產生報警信號，其中本發明的優選的實施例包含圖 像處理步驟，這些步驟使得當不相交的圖像區域覆蓋圖像中的限定數目的 像點(像素)時，不相交的圖像區域才引發報警信號，使得在僅有一個像 素中的覆蓋並不足以引起報警信號的產生。
新方法和新裝置提供了提高的安全性，因為即使例如汙物孩M立、昆蟲 或者其他外iM"象在鄰近區域中影響圖像記錄單元的視域，也保證了虛擬 的保護範圍被"無縫"監視。然而，新方法和新裝置並不僅僅提供鄰近區 域監視，而是也保證了每個圖像記錄單元都得到對於保護範圍的自由視 野。特別地，識別出外來對象是否影響了對於虛擬的保護範圍的視野，使 得在其"陰影"中會有另一外來對象iiA到保護範圍中。
一旦圖像記錄單元之一的對於虛擬的保護範圍的自由視野受限，則產 生報警信號，藉助該報警信號隨後可以將所監視的設備例如關斷或者另外地轉變到沒有危險的狀態中。另一方面，避免了不必要的錯誤關斷，因為 並不是僅僅由一個圖像記錄單元所記錄的任何不相交的圖像區域以及由 此是並非任意外來對象都導致安全性關斷。
新方法和新裝置相對於WO 2004/029502 Al中公開的系統提供了提 高了的識別可靠性，因為特別是以防故障的方式監視了圖像記錄單元的鄰 近區域。有利的是，該新方法和新裝置在此基於WO 2004/029502 Al中 公開的方法和裝置，使得在新方法和新裝置中也至少使用兩種不同的算術 方法來藉助至少兩個圖像進行場景分析。當這些方法至少之一提供在保護 範圍中或在保護範圍之前的外:M"^險測時，產生報警信號。
新方法和新裝置也具有比DE 100 49 366 Al中的方法和裝置明顯更 高的識別可靠性，因為保證了對虛擬的保護範圍的無,視。與此相對， 在DE 100 49 366 Al中公開的系統中，存在如下可能性外來對象會在一 個圖像記錄單元的^蓋的視域中l虛擬的保護範圍。
因此完全解決了上面提及的任務。
在本發明的一個優選的擴展方案中，確定至少一個第一距離值，所述 距離值代表至少 一個外來對象在共同的視域中的空間位置，並且此外根據 所述第 一距離值來產生才艮警信號。
在本發明的該擴展方案中，進行三維的圖像分析，以便確定在共同的 視域中對象的準確的位置和地點。這種三維的圖像信息能夠實現更為靈活 地並且與情況更為匹配地限定和監視保護範圍。優選的是，進行至少圖像 對的、基於輪廓的和基於相關性的圖像分析，如在WO 2004/029502 Al 中描述的那樣。 *
在另一擴展方案中，藉助傳播時間測量方法來確定第一距離值。
在傳播時間測量方法中，測量信號、特別是光信號至外來對象以及返 回的傳播時間。根據已知的信號傳播速度，可以確定距外來對象的距離。 傳播時間測量方法是一種成本非常低廉的可能性，以便獲得距離信息以及 能夠實現三維的圖像分析。
在另 一擴展方案中，藉助第 一 圖像和第二圖像之間的立體比較來確定 第一距離值。
用於確定距離信息的立體方法類似人眼的工作原理，其方式是其藉助 所謂的不一致性(Disparitaet)來確定距對象的距離，其中在所述至少兩 個圖像中由於略為不同的視角而產生該不一致性。可以理解的是，這種擴展方案也包括三目方法和裝置，即該擴展方案並不局限於使用恰好兩個圖 像記錄單元或者記錄',兩個圖像。藉助立體方法對空間區域的三維監視 特別良好地適於優選的應用，因為冗餘的系統關於單故障安全性
(Ein-Fehler-Sicherheit)是有利的。立體系統可以最優地使用多重存在 的圖像記錄單元。此外，本發明在立體系統中是特別有利的，因為確定第 一距離值的前^jl在第一和第二圖像中的相關的圖像區域。因此，不相交 的圖像區域危及第一距離值的確定。另一方面，新方法和新裝置可以相對 筒單並且以大的協作效果地集成在立體工作的系統中。如上面已經提及的 那樣，在該擴展方案中，有利的是冗餘地使用基於輪廓和基於相關性的圖 像分析來作為立體方法。
在本發明的另 一擴展方案中，藉助至少 一個第二距離值來限定虛擬的 保護範圍，其中當所述第二距離值大於所述第一距離值時產生報警信號。
該擴展方案能夠關於外來對象是否進入虛擬的保護範圍實現非常快 的分析。因此，該擴展方案使得實時分析變得容易，這對於優選的應用目 的而言是大的優點。此外，該擴展方案還有助於無縫地監視虛擬的保護範 圍，因為雖然位於虛擬的保護範圍之外但是遮蓋了圖像記錄單元對於虛擬 的保護範圍的視線的外來對象自動地導致產生報警信號。在這種情況下可 以理解的是，在每個圖像中都進行第一距離值和第二距離值的關於分別相 同的圖像區域(像素或者像素組)的比較，因為只有這樣距離值的比較才 提供有意義的結果。
在另一擴展方案中，不相交的圖像區域與第三距離值關聯，該距離值 小於第二距離值。， ，
該擴展方案能夠實現新方法和新裝置的特別簡單和有效的實施，因為 不相交的圖像區域的分析根據與監視虛擬的保護範圍相同的原理進行。
在另 一擴展方案中，第 一 圖像和第二圖像以較高的第 一解析度記錄， 並且藉助修改後的具有較低的第二解析度的第 一 圖像和第二圖像來進行 比較，以識別不相交的圖像區域。
在該擴展方案中，縮小第一圖像和第二圖像，其方式是降低其解析度。 然而所觀察的圖像部分保持相同。該擴展方案能夠實現特別快速地進行分 析，這進一步簡化了實時分析。此外，該擴展方案具有的優點是，抑制了 小的不相交的圖像區域，使得只有當不相交的圖像區域超過一定的最小大 小時才產生報警信號。由此減小了4m報警的風險。例如可以降低解析度，其方式是帶有多個像素的限定的、關聯的像素區域通過單個的、平均的像 素值來替代。
在另一擴展方案中，第一圖像和第二圖像至少大致整面地比較，以便 識別不相交的圖像區域。
對此可替選地，原則上也可能的是，分別從第一圖像和第二圖像中的 一部分中查找不相交的圖像區域。與此相對，根據本擴展方案，第一圖像 和第二圖像實際上對於所有部分區域查尋不相交的圖像區域，即使這根據 前面的擴展方案在降低的解析度情況下進行。相對於P艮制在局部的部分區 域中的對不相交的圖像區域的尋找，該擴展方案提供了進一步提高的識別
可靠性。在優選的擴展方案中，在每個圖像中的超過80%的(降低分辨 率的)圖像內容中查尋不相交的圖像區域，優選的是甚至超過卯％。
在另一擴展方案中，提供了第三圖像記錄單元，以便記錄空間區域的 第三圖像，其中第一圖像記錄單元、第二圖像記錄單元和第三圖像記錄單 元沿著兩個不平行的直線設置，並且具有基本上彼此平fr沒置的視域。
在該擴展方案中，所述至少三個圖4象記錄單元張成一個平面，其中所 述至少三個圖像記錄單元的每個兩個能夠實現立體的圖4象分析。使用至少 三個圖像記錄單元是有利的，以便能夠確定在所監視的空間區域內距任意 對象輪廓的距離值。此外，這種系統本來就有另一冗餘，這對於用於防護 自動化工作的設備的優選應用是有利的。
在特別優選的擴展方案中，圖像分析以及特別是尋找不相交的圖像區 域三目式地進行，即分別將所有三個圖像彼此進行比較。通過這種方式進 一步改進了識別可靠性。
可以理解的是，前面提及的以及下面還要闡述的特徵並不僅僅可以使 用在各說明的組合中，而且可以使用在其他組合中或者單獨地使用，而沒 有離開本發明的範圍。
在附圖中示出了本發明的實施例，並且在下面的描述中進一步闡述。 其中


圖1示出了用於對自動化工作的設備進行防護的新裝置的一個優選 實施例的簡化視圖，
圖2示出了用於圖1中的裝置的、帶有至少兩個圖4象記錄單元的傳感 器系統的筒化視圖，
9圖3示出了圖2中的兩個圖4象記錄單元的視域的示意圖，
圖4示出了根據新裝置的一個優選實施例的三目傳感器系統的俯視 圖，以及
圖5示出了用於闡述新方法的一個優選的實施例的流程圖。
圖1中，新裝置的一個實施例在整體上用參考數字IO表示。
裝置10包含傳感器單元12,該傳感器單元在此以兩個獨立的圖像記 錄單元14、 16示出。在優選的實施例中，這兩個圖像記錄單元14、 16彼 此間隔精確限定的距離布置，並且彼此平行地定向，使得可以進行立體的、 三維的圖像記錄。在其他實施例中，圖像記錄單元14、 16可以僅僅彼此 冗餘地工作，而不進行立體的圖像記錄。
傳感器單元12用於監視空間區域18，在該空間區域中設置有自動化 工作的設備，由該設備產生危險。在所示的實施例中，自動化工作的設備 是機器人20，其工作運動藉助箭頭來示出。由於移動速度和移動的質量， 機器人20的移動對於空間區域18中的人員或者物體存在危險。然而，新 裝置和新方法並不局限於機器人的防護。也可以防護其他設備的危險區 域，例如傳送帶或者裝配間(Montagezelle)。此外，新裝置和新方法也 可以用於防盜等等。
控制單元用參考數字22表示，該控制單元通過線路24與機器人20 相連。當由於(優選三維的)圖4象記錄而識別出危險情況時，控制單元 22通過線路25從傳感器單元12獲得報警信號或者關斷信號。根據該報 警信號或關斷信號，控制單元22使得機器人20停止運動。此外，控制單 元22也可以控制機器人20的工作移動，如相關的本領域技術人員本身已 知的那樣。對此可替選地，機器人20的工作移動可以被獨立的所謂標準 控制裝置來控制(在此未示出)。在優選的實施例中，控制單元22是防故 障的控制單元，例如由本發明的申請人以名稱PSS⑥所提供的那樣。
可選的光源用參考數字26表示，該光源用於照亮空間區域18。
在空間區域18中示出了虛擬的保護範圍28，該保護範圍形成不可見 的屏障，以便隔離機器人20的工作區域。當人員30或者另一外來對象進 入保護範圍28時，藉助傳感器單元12對此識別，並且於是傳感器單元 12產生報警信號或者關斷信號25。
保護範圍28在此稱為虛擬的保護範圍，因為其並非實際的障礙，如, 圍籬或者其他機械的隔離物。可替選地，保護範圍28可以藉助傳感器單元12來虛擬地產生，其方式是傳感器單元12檢測人員30進入空間區域 18的、對應於保護範圍28的部分中。
參考數字32示出了兩個參考標識，它們布置在該空間區域18的底部 上。參考標識具有限定的圖案。傳感器單元12構建用於藉助參考標識32 來進行功能測試，藉助其例如**驗傳感器單元12監視"正確的"空間 區域18。此外，在優選的實施例中，功能測試包^^^r驗不允許的強的汙 染、霧的形成等等，它們會危及空間區域18的可靠監視。
圖2以其他細節示出了傳感器單元12。相同的附圖標記表示如前面 一樣的相同要素。
每個圖像記錄單元14、 16都包含具有多個像素36的圖像傳感器34。 第 一 圖像記錄單元14的圖像傳感器34a用於記錄空間區域18的第 一 圖像 38。第二圖像記錄單元16的圖傳 降感器34b記錄空間區域18的第二圖像 40。第一圖像和第二圖像38、 40由兩個圖像記錄單元14、 16的相應的視 域42、 44得出，這些視域在圖2中示意性地表明。在優選的實施例中， 視域42、 44彼此平行地設置，即圖像記錄單元14、 16的成像光學系統的 光軸平行。然而原則上，兩個圖〗象記錄單元14、 16也可以藉助例如在隨 後的圖像處理中進行電子圖像匹配iML此不平行地設置，。
在該實施例中，每個圖像記錄單元14、 16都具有分析單元，該分析 單元在此藉助帶有關聯的存儲器48a、48b的兩個處理器46a、46b來示出。 在其他優選的實施例中，分析單元與兩個圖4象記錄單元14、 16分離地i更 置，這具有的優點是，系統的"眼睛"可以被更小和更輕地實現，並J^目 應地更簡單地安裝在空間區域18上。在該情況下，分析單元可以被果簡 單地冷卻並且有更多的結構空間可用。
在存儲器48a、 48b中一方面存儲了具有程序代碼的程序，藉助該程 序進行(優選立體的)圖像分析。此外，在存儲器48a、 48b中的至少之 一中存儲有數據項(在此未示出)，其代表虛擬的保護範圍28的位置和延
伸。也可以存儲用於多個獨立的或者關聯的保護範圍的數據項。在優選的 實施例中，數據項包含第二距離值，其代表傳感器單元12和相應的虛擬 的保護範圍28的邊界面之間的距離。處理器46a、 46b首先確定距空間區 域18中的對象的距離值，並且隨後藉助第一距離值和第二距離值iM^驗 外來對象30是否位於所監視的保護範圍28內。
藉助雙箭頭50在圖2中示出了處理器46a、46b可以交換圖像數據和
ii/或分析結果，以便能夠實現立體的圖像分析和/或冗餘的信號處理。在優 選的實施例中，第一圖像和第二圖像的分析藉助兩個不同的三維場景分析
方法來進行，如其在WO 2004/029502 Al中所描述的那樣。在其他實施 例中，處理器46a、 46b藉助傳播時間測量來確定第一距離。在這些實施 例中，傳感器單元12有利地具有一個或多個光源56，它們發出對於傳播 時間測量合適的光信號。在立體圖l象分析中，可以省去光源56。
在此示出了傳感器單元12具有兩個冗餘地彼此串聯的開關元件52a、 52b。開關元件52a、 52b由處理器46a、 46b激勵，以4更在輸出端54上 產生報警信號或者關斷信號，該信號可以通過線路25輸送給上級的控制 單元22。雖然開關元件在此作為電子機械的開關元件52a、 52b示出，然 而其也可以是電子開關元件，例如是MOS電晶體。
下面將藉助圖3闡述在一個優選的實施例中的裝置10的工作原理。 相同的附圖標記如前面一樣繼續表示相周的要素。
圖3示出了兩個圖4象傳感器34a、 34b，它們限定了傳感器平面60。 用參考數字62表示通過兩個圖像記錄單元14、 16的成像光學系統的入射 光瞳限定的平面。如在圖3中所示的那樣，兩個圖像記錄單元14、 16的 視域42、 44圓錐形地朝著空間區域18張開，其中相應的圓錐頂位於入射 光瞳的平面62中。視域42、 44交疊並且形成共同的、交疊的視域64。 設置在交疊的視域64內的對象成像到兩個圖像傳感器34a、 34b上。與此 相反，設置在共同的視域64之外的對象66僅僅成像到如下的圖像傳感器 (在此為傳感器34b)上對象位於該圖像傳感器的視域44中。對象66 的圖像在圖3中用參考數字68表示，並且在此僅僅為了更好的顯示而在 傳感器平面60上示出。 '
因為在此對象66位於圖像傳感器34a的視域42之外，所以在圖像 38中並不包含圖像68或者相應的圖像區域。由此，圖像68包含不相交 的圖像區域，該圖像區域在圖像38、 40的比較中並不導致相關。這樣的 結果是，在由圖像68在圖像傳感器34b上覆蓋的像素區域中不可能進行 立體的圖像分析。因此，傳感器單元12不能夠在由圖像68遮蓋的像素區 域中確定距離值。據此，傳感器單元12也不能監視保護範圍28的被對象 66掩蓋的部分。如下面藉助圖5還要進一步闡述的那樣，不相交的圖像 區域68與第三距離值關聯，該距離值選擇為使得當不相交的圖像區域68 掩蓋保護範圍28的一部分時，傳感器單元12產生才艮警信號或關斷信號。
在本發明的優選實施例中，不是將整個交疊的視域64用作監視範圍。更確切地說，從限定的最小距離開始(該最小距離在圖3中在線70處開 始)才進行"真正的，，與情況有關的監視。在線70和傳感器平面60之間 的區域稱為臨近區域72。在臨近區域72內，進行圖像分析和監視，如前 面藉助對象66所闡述的那樣。換言之，雖然位於交疊的視域64內但是位 於其"尖端"部分74中的對象與第三距離值關聯，該第三距離值測定為 當存在對虛擬保護範圍28的遮蓋時，該距離值導致產生關斷信號或者淨艮 警信號25。
圖4以從前面的俯視圖示出了傳感器單元12的一個優選實施例(這 裡用12，表示)。傳感器單元12，具有三個圖像記錄單元14、 16、 76，它們 彼此大致L形地設置。圖像記錄單元14、 16沿著第一直線78 "^殳置。圖 像記錄單元14、 76沿著第二直線80設置。在優選的實施例中，兩條直線 78、 80彼此正交並勤目應的對14、 16或者14、 76分別以限定的基本寬 度B彼此間隔。在優選的實施例中，圖像記錄單元14、 16、 76設置在優 選一體式的、抗扭轉的基板82上，該a將三個圖像記錄單元14、 16、 76持久地固定在所說明的位置中。在申請號為10 2006 050 235.3的未預 先公開的德國專利申請中描述了傳感器單元12，的一個優選的機械構造。
圖5示出了用於闡述新方法的優選實施例的流程圖。根據步驟88， 首先限定虛擬的保護範圍28。在該方法的優選實施例中，這藉助圖形的 配置工具來進行，如在德國專利申請10 2005 063 217.3中所描述的那樣。 根據該方法，操作者可以在空間區域的實際圖像內以圖形方式繪出虛擬的 保護範圍28，其中該實際圖傳_藉助傳感器單元12來記錄。隨後，配置工 具確定距虛擬的保護範圍28所"投影"到其上的像素的虛擬的距離值(第 二距離值)。
在監視工作中，根據步驟卯a、卯b同時地藉助所述至少兩個圖像記 錄單元14、 16來記錄第一圖像和第二圖像。根據步驟92a、 92b校正第一 圖像和第二圖像。該校正可以包括校正固定模式噪聲、矯正以及其他校正 措施。根據步驟94a、 94b,此外產生修改後的第一圖像和第二圖像，其 中分別降低了解析度。
根據步驟96，隨後在修改後的圖像中尋找不相交的圖像區域，其方 式是使修改後的圖^M目互比較。根據步驟98,可能的被找到的不相交的 圖像區域與第三距離值關聯，該第三距離值根據定義小於第二距離值，其 中第二距離值限定了保護範圍28的位置。
隨後，根據步驟100來檢驗在修^#的第一圖像和第二圖像的各個像素或者像素區域中是否滿足* "第二距離值大於第三距離值"。當情況
如此時，根據分支102產生報警信號104，因為於是不相交的圖像區域遮 蓋了虛擬的保護範圍28的部分區域。根據步驟104的報警信號可以導致 所監視的設備的關斷，如上面藉助圖l所闡述的那樣。對此可替選地，也 可以僅僅輸出報警消息或者引發另 一安全功能。
如果步驟100的針對所有像素或者像素區域的檢驗得到的結果是，沒 有保護範圍28被不相交的圖像區域遮蓋，則根據步驟106尋找第一圖像 和第二圖像的相關性。根據步驟108，確定所謂的對於所找到的相關性的 不一致性。藉助該不一致性根據步驟110確定第一距離值，這些第一距離 值代表在空間區域18中的對斜目對於傳感器單元12的距離。根據步驟 112,隨後將第一距離值和第二距離值彼此進行比較。如果比較的結果是 代表保護範圍28的位置的第二距離值大於相同像素區域中的第一距離 值，則假設侵入了保護範圍28。根據步驟104， 1^引發報警信號。如果 查詢112得到的結果是沒有^yV保護範圍28，則該方法根據步驟114分 支到步驟卯a、卯b中，在這些步驟中記錄後面的圖像。
在已經提及的WO 2004/029502 Al以及那裡提及的出版物中描述了 藉助不一致性來確定第一距離值。為了避免重複，明確地引用這些出版物。
權利要求
1.一種用於監視三維空間區域(18)、特別是為了對自動化工作的設備(20)進行防護的方法，包括以下步驟-提供至少一個第一圖像記錄單元和第二圖像記錄單元(14，16)，這些圖像記錄單元以共同的視域(64)對準所述空間區域(18)，-限定共同的視域(64)內的至少一個虛擬的保護範圍(28)，使得外來對象(30)進入該虛擬的保護範圍(28)時引發報警信號(104)，-藉助第一圖像記錄單元(14)記錄所述空間區域(18)的第一圖像(38)，並且藉助第二圖像記錄單元(16)記錄所述空間區域(18)的第二圖像(40)，-比較第一圖像和第二圖像(38，40)，以便在第一圖像和第二圖像(38，40)中識別彼此不相交的圖像區域(68)，以及-根據不相交的圖像區域(68)以及虛擬的保護範圍(28)來產生報警信號(104)，其特徵在於，當不相交的圖像區域(68)覆蓋虛擬的保護範圍(28)時，產生報警信號(104)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，確定至少一個第一距 離值(110 )，所述至少一個第一距離值代表至少一個外來對象(30 )在共 同的視域(64)中的空間位置，並且此外根據所述第 一距離值來產生報警 信號(104 )。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵'在於，藉助傳播時間測量方 法來確定所述第 一距離值。
4. 根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，藉助第一圖像和 笫二圖像(38， 40)之間的立體比較來確定所述第一距離值。
5. 根據權利要求2至4中的任一項所述的方法，其特徵在於，藉助 至少一個第二距離值(88)來限定虛擬的保護範圍(28)，其中當所述第 二距離值大於所述第一距離值(112)時產生報警信號(104)。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，不相交的圖像區域(68 ) 與第三距離值(98)關聯，該第三距離值小於所述第二距離值。
7. 根據權利要求2至6中的任一項所述的方法，其特徵在於，在確定所述第一距離值(110)之前，進行用於識別不相交的圖像區域(68) 的比較(100)。
8. 根據權利要求1至7中的任一項所述的方法，其特徵在於，第一 圖像和第二圖像(38， 40)以較高的第一解析度記錄，並且藉助修改後的 具有較低的第二解析度的第 一 圖像和第二圖像(96)來進行用於識別不相 交的圖像區域(68)的比較(100)。
9. 根據權利要求1至8中的任一項所述的方法，其特徵在於，第一 圖像和第二圖像(38， 40)至少大致整面地比較，以便識別不相交的圖像 區域。
10. 根據權利要求1至9中的任一項所述的方法，其特徵在於，提供 了第三圖傳一記錄單元(76)，以i更記錄空間區域(18)的第三圖4象，其中 第一圖像記錄單元、第二圖像記錄單元和第三圖像記錄單元(14， 16, 76) 沿著兩個不平行的直線(78， 80)設置，並且具有基本上彼此平行的視域(42， 44)。
11. 一種用於監視三維空間區域(18)、特別是用於對自動化工作的 設備(20)進行防護的裝置，該裝置具有至少一個第一圖像記錄單元和 第二圖像記錄單元(14, 16)，這些圖像記錄單元以共同的視域(64)對 準所述空間區域(18)，其中第一圖4象記錄單元(14)被構建為記錄所述 空間區域(18)的第一圖像(38)，而其中第二圖像記錄單元(16)被構 建為記錄空間區域(18)的第二圖像(40);以及帶有存儲區域(48)的 分析單元(46),該存儲區域用於存儲數據項，該數據項限定了在共同的 視域(64)中的至少一個虛擬的保護範圍(28)，其中分析單^L (46)被 構建為當外來對象(30 )進入該虛擬的保護範圍(28 )時根據所述圖像(38， 40)的至少一個來引發報警信號，並且其中分析單元(46)此外還被構建 用於比較第一圖像和第二圖像(38， 40)，以便在第一圖像和第二圖像(38, 40)中識別彼此不相交的圖像區域，其特徵在於，所述分析單元(46)此 外被構建為當不相交的圖像區域(68)覆蓋虛擬的保護範圍(28)時產生 報警信號。
全文摘要
藉助至少一個第一圖像記錄單元和第二圖像記錄單元(14，16)來監視空間區域(18)，其中這些圖像記錄單元具有共同的視域。在共同的視域內限定了至少一個虛擬的保護範圍(28)。藉助第一圖像記錄單元和第二圖像記錄單元(14，16)來記錄空間區域的第一圖像和第二圖像。圖像被彼此比較，以便在圖像中識別彼此不相交的圖像區域。當不相交的圖像區域掩蓋虛擬的保護範圍(28)時，產生報警信號。
文檔編號F16P3/00GK101542184SQ200780043218
公開日2009年9月23日 申請日期2007年10月27日 優先權日2006年11月24日
發明者瑟倫·哈德, 約爾格·豪斯曼 申請人:皮爾茨公司