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VABENE++ Luftbild-System löst mit 3,5 cm pro Pixel auf

| Redakteur: Peter Koller

Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben ein neues echtzeitfähiges Kamerasystem zur Verkehrsüberwachung auf einem Hubschrauber erfolgreich eingesetzt.

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VABENE++: Das Luftbildkamera-System ist in einem etwa 90x60x50 Zentimeter großen Gehäuse an der linken Seite zehn Zentimeter über den Kufen des BO 105 angebracht.
VABENE++: Das Luftbildkamera-System ist in einem etwa 90x60x50 Zentimeter großen Gehäuse an der linken Seite zehn Zentimeter über den Kufen des BO 105 angebracht.
(DLR )

Die hochauflösenden Bilder und Videos werden in wenigen Sekunden an Bord des Hubschraubers verarbeitet und zum Boden übermittelt. Mit diesen Daten können Verkehrsleitzentralen bei Großereignissen oder Katastrophen den Verkehr situationsbedingt steuern und Hilfskräfte schnell an ihren Einsatzort leiten. Das neue Kamerasystem wurde im DLR-Verkehrsforschungsprojekt VABENE++ erstmals an einem Hubschrauber, dem DLR-Forschungshubschrauber BO 105, angebracht.

Geschwindigkeit von Menschenströmen und Autoverkehr ermitteln

Das Kamerasystem kann sowohl Fahrzeuge als auch Personen erfassen. Damit ist es möglich, die Dichte von Menschenmengen und die Geschwindigkeit von Personengruppen oder dem Autoverkehr zu beurteilen. Bei Großveranstaltungen oder im Katastrophenfall sind dies wichtige Informationen für die Einsatzkräfte. Direkt an Bord werden die Bilddaten ausgewertet und georeferenziert, das heißt, sie werden in das Gradnetz einer Karte eingepasst und können sofort in einem Geografischen Informationssystem (GIS) weiterverarbeitet werden. Damit die großen Datenmengen schnell zur Einsatzzentrale gelangen, nutzen die Forscher einen Mikrowellenlink mit einer Übertragungsrate von elf Megabit pro Sekunde.

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Um das Geschehen am Boden in sekundenschnelle zu erfassen, muss das VABENE++-System Fahrzeuge und Menschen automatisch als solche ausmachen. "Fahrzeuge und Menschen haben eine bestimmte Textur auf den Luftbildern. Menschen können wir zum Beispiel als kleine Punkte erfassen, die einen bestimmten Schatten werfen", beschreibt Dominik Rosenbaum, beim DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung als Teilprojektleiter in VABENE++ verantwortlich für die Informationsextraktion aus luftgestützten Bild- und Radardaten. Vor jedem Flug werden genau für den bevorstehenden Einsatz Beispieldatensätze mit den entsprechenden Algorithmen eingelesen, das Bildanalyseprogramm wird "trainiert".

Um die Geschwindigkeit von Fahrzeugen oder Bewegungen in Menschenmengen zu erkennen, stehen die Forscher noch vor einer weiteren Herausforderung: Sie müssen von Bild zu Bild ein Fahrzeug oder eine Person wiedererkennen und gleichzeitig die Bewegung des Hubschraubers herausrechnen. "Das gelingt durch die direkte Georeferenzierung der Bilder. Von einem Bild zum anderen können wir bis zu 90 Prozent der Fahrzeuge und Personen richtig zuordnen und haben damit eine sehr gute Stichprobe um die Geschwindigkeit des Verkehrs oder von Personenströmen zu bestimmen."

Das Kamerasystem ist mit drei handelsüblichen Kameras – 1x Canon EOS 1D-C, 2x Canon EOS 1D-X – bestückt. Für Überblickserfassungen arbeiten die Kameras mit 50mm Objektiven, die ein Blickfeld von bis zu 104 Grad abdecken können. Beim Einsatz von Objektiven mit 100mm Brennweite werden Auflösungen von bis zu 3,5 Zentimeter pro Bildpunkt bei einer Flughöhe von 500 Metern über Grund erreicht. Eine der Kameras nimmt zusätzlich 4k-Videos auf, ein digitales High-Definition-Video-Format, das der vierfachen HDTV-Auflösung entspricht.

Leichte und flexible Konstruktion

Das System ist in einem etwa 90x60x50 Zentimeter großen Gehäuse an der linken Seite des BO 105 angebracht, etwa zehn Zentimeter über den Kufen. Durch vier Absorber, die im Inneren des Gehäuses angebracht sind, wird das Kamerasystem von den Vibrationen des Hubschraubers abgekoppelt. Das Gehäuse kann schnell und flexibel an der Außenseite des Hubschraubers angebracht werden. "Ein Hubschrauber hat den Vorteil, dass er sehr wendig ist und auch über einem Verkehrsknotenpunkt oder einer Menschenmenge in der Luft stehen kann", beschreibt Rosenbaum. "Außerdem entwickeln wir damit ein System, das auch auf Polizeihubschraubern zum Einsatz kommen kann." Vorgängermodelle des Kamerasystems haben die Forscher mit den DLR-Forschungsflugzeugen Dornier Do 228-212 und Cessna 208B Grand Caravan erprobt und damit unter anderem das Ausmaß der Überflutungen von Donau, Elbe und Saale im Juni 2013 dokumentiert.

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