Zur automatisierten 3D-Visualisierung und Tracken von Emissionen umweltschädlicher Gasaustritte anhand räumlich-zeitlicher Informationen eines Stereogaskamerasystems

M.Sc. Johannes Rangel

01.09.2015 - 31.08.2018

01.02.2019 - 30.04.2020

01.05.2020 - 31.10.2020

Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - WIPANO

Land Hessen

Die Emission von Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre trägt wesentlich zum Treibhauseffekt bei, weshalb sich die deutsche Regierung ambitionierte Ziele zu Verringerung der Emissionen gesetzt hat. Gasleckagen können zudem zur Gefährdung von Menschen oder Investitionsgütern führen. Dies motiviert die Entwicklung von fernmesstechnischen Verfahren, welche eine schnelle und zuverlässige Detektion ermöglichen. Dazu werden zunehmend IR-Thermographiekameras eingesetzt. Jedoch liefern diese bildgebenden Messsysteme nur eine qualitative Aussage über die Position der Leckage und die Art, Konzentration und Größe des Gasaustrittes.

In diesem Forschungsvorhaben soll ein Stereogaskamerasystem entwickelt werden, mit dem Gaswolken und ihre 3D-Gestalt detektiert und getrackt werden können, indem zeitliche und räumliche Informationen über eine Gaswolke aus Zeitreihen von Stereobildern abgeleitet werden.

• J. Rangel, R. Schmoll and A. Kroll. "Catadioptric stereo optical gas imaging system for scene flow computation of gas structures." IEEE Sensors Journal 21.5 (2020): 6811-6820.
• J. Rangel, J. Duenas, R. Schmoll, A. Kroll. "On evaluating deep learning-based optical flow methods for gas velocity estimation with optical gas imaging cameras." Automated Visual Inspection and Machine Vision IV. Vol. 11787. SPIE, 2021.
• S. Schramm, J. Rangel, D. Aguirre Salazar, R. Schmoll and A. Kroll. "Target analysis for the multispectral geometric calibration of cameras in visual and infrared spectral range." IEEE Sensors Journal 21.2 (2020): 2159-2168.
• S. Schramm, J. Ebert, J. Rangel, R. Schmoll and A. Kroll. "Iterative feature detection of a coded checkerboard target for the geometric calibration of infrared cameras." Journal of Sensors and Sensor Systems 10.2 (2021): 207-218.
• J. Rangel, R. Schmoll and A. Kroll.. "On scene flow computation of gas structures with optical gas imaging cameras." Proceedings of the IEEE/CVF Winter Conference on Applications of Computer Vision. 2020.
• J. Rangel, R. Schmoll and A. Kroll. "On obtaining reliable spatial information from gas structures with a stereo camera system." 2018 12th International Conference on Sensing Technology (ICST). IEEE, 2018.
• J. Rangel and A. Kroll. "Characterization and calibration of a stereo gas camera system for obtaining spatial information of gas structures." 2018 IEEE Sensors Applications Symposium (SAS). IEEE, 2018.
• J. Rangel and A. Kroll. "Characterization and evaluation of spatial jitter's influence on the intrinsic geometric calibration of an infrared camera for gas visualization." 2017 IEEE Sensors Applications Symposium (SAS). IEEE, 2017.
• J. Rangel, J. Garzon, J. Sofrony and A. Kroll. Gas Leak Inspection Using Thermal, Visual and Depth Images and a Depth-Enhanced Gas Detection Strategy. Revista de Ingeniería. 8-15. 10.16924/riua.v0i42.40, 2015.