选择正确的卡片
(河流和湖泊的（半）自主水面和水下测绘
最新、准确的航道地图是在德国实现安全、高效航运交通的先决条件。联邦海事和水文局等当局以及私人港口运营商都有义务随时提供最新版本。这样做的主要原因是为了避免因卡片不正确或过时而造成事故。它涉及联邦水道的分类、里程、现有水闸、升降机和拦河坝、其他周边水域、地点和边界。目前，测绘工作是由经过培训的人员在传统船舶上进行的，既费时又费钱。这可能导致在某一特定位置的测量间隔时间过长。
(通过具有避障和交通探测功能的自主平台对水道进行（半）自动监测，可以优化这一过程，并在更短的时间内提供地图。作为一个为期三年的内部研究项目的一部分，Fraunhofer光电、系统技术和图像开发研究所（IOSB）开发出了一种能够自主勘测水体的自动水面飞行器。为此，使用声纳对河床进行记录。此外，还通过 IDS Imaging Development Systems GmbH 公司生产的带有两台集成工业照相机的光学系统对堤岸区域和表面结构进行监控。然后，通过这种方式获得的信息将被合并并传输到周围环境的三维地图中。
应用
精确测量水体是一项具有挑战性的任务。TAPS 是Fraunhofer IOSB 为河流和湖泊设计的半自动测向系统，能够在水下和水上进行测向。该车辆的尺寸约为 2 x 1.5 x 1 米，可沿相关水道行驶，并自动避开静止或移动的障碍物。以 2 节（相当于每小时约 3.7 公里）的速度飞行，这样的任务可以持续 20 个小时。为了绘制海岸区域的可视地图，TAPS 在桅杆上安装了两台摄像机，分别面向右舷和左舷，视场不重叠。由于分辨率高，因此可以对码头墙壁等相关基础设施进行目视检查，并根据记录的图像数据对海岸区域进行三维建模。
"我们使用自动系统进行智能图像采集。一旦一台或两台摄像机都对准了预定义的感兴趣区域，图像记录就会开始。Fraunhofer IOSB 自主机器人系统研究小组的摄影测量学专家 Boitumelo Ruf 解释说："车辆自身的运动也只用于存储从不同角度记录的图像数据，因此在内容方面具有附加值。GNSS（全球导航卫星系统，如 GPS）和 IMU（用于确定位置的惯性测量单元）数据是确定 TAPS 平台位置和方向的基础。"在拍摄图像时，会使用当前的全球导航卫星系统位置数据来丰富图像。Ruf 继续说："以后需要后者来分配精确坐标。
数据采集完成后，记录的图像与全球导航卫星系统数据一起传送到地面控制站，在那里进行摄影测量重建。Boitumelo Ruf 更详细地介绍了这一程序："除其他外，我们还使用 COLMAP 摄影测量工具箱。它利用出色的图像特征，首先对输入图像进行比较，计算出它们的相对位置，然后创建一个逼真的三维环境模型。然后，我们使用该工具逐个像素地匹配图像，即搜索对应的像素并准确合并。其结果是使用全球导航卫星系统位置进行地理参照的密集三维点云，即提供相应的当前坐标"。三维模型随后可用于其他任务，如目视检查或堤岸监测。
坚固耐用的工业相机可抵御风雨
在相机方面，弗劳恩霍夫研究所使用了两台 IDS 公司生产的 uEye FA 工业相机。带 PoE 的坚固耐用型号是苛刻环境的理想选择。摄像机外壳、镜筒和螺纹接头符合 IP65/67 防护等级的要求，因此具有最佳的防污、防尘和防水功能。
所使用的型号配备了索尼公司生产的 IMX304 大尺寸 1.1 英寸 CMOS 传感器，可提供分辨率为 4096 x 3000 像素的非常清晰的无噪点图像。Pregius 系列第二代像素的全局快门传感器具有出色的动态范围和极高的灵敏度，特别适用于计量等应用领域。
正是这些特点决定了Fraunhofer IOSB 对相机的选择。除了坚固耐用和不受天气影响外，对相机的重要要求还包括外形小巧和图像分辨率高，以便进行详细的目视检查。传感器还应具有较高的动态范围，以便在晴天和阴天都能捕捉到细节丰富的图像。通过标准的 GigE Vision 接口进行集成，可为配备不同摄像头的多个系统开发和使用一个驱动程序。
"所使用的相机能提供非常清晰、无噪音的图像。该传感器具有出色的动态范围和极高的灵敏度。正是这些特点决定了我们对摄像机的选择"。
应用前景
熟练工人短缺也是水道测量的一个主要问题。水道自动测绘不仅可以降低成本，还可以减少所需的时间，尤其是所需的人员。TAPS 项目的目的是为这项任务开发一个原型，并在相关场景中展示其潜力。作为一个研究机构，Fraunhofer通常会在系统的功能性和适用性已得到验证的水平上进行技术开发。下一步是与工业合作伙伴开展合作。Fraunhofer IOSB 自主机器人系统研究小组负责人 Janko Petereit 博士解释说："我们正在积极寻找合作伙伴，共同迈出商业化的最后一步。鉴于我们初步测试的积极结果，以及对准确、最新水道地图日益增长的需求，我们预计未来几年对我们技术的需求将十分强劲。所学知识可用于多种用途。自主水运工具可用于海上或内陆水道的人员和货物运输。挖掘水道和自主勘测球道也是可以想象的"。
该项目展示了机器人系统与数字图像处理之间互动的巨大潜力。未来可能会重新洗牌，特别是在视觉环境捕捉和场景解读方面。
uEye FA - 最坚固耐用的带 PoE 的工业相机
使用的型号：GV-5200FA
相机系列: uEye FA
客户
Fraunhofer光电技术、系统技术和图像开发研究所（IOSB）的目标是通过其在三大核心能力方面的工作，为人们做出明智决策、优化流程和智能控制自主系统提供有效支持，这也是研究所名称的由来。这涉及到新型视觉系统的开发，包括必要的激光光源、传感器的最佳使用和联网，以及由此产生的数据流的处理。