ES2201199T3 - Metodo para acceder aleatoriamente a imagenes almacenadas y sistema de inspeccion de campo que utiliza dicho metodo. - Google Patents
Metodo para acceder aleatoriamente a imagenes almacenadas y sistema de inspeccion de campo que utiliza dicho metodo.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION ESTA RELACIONADA CON UN SISTEMA DE INSPECCION DE CAMPO (100) PARA COMPRIMIR SEÑALES DE VIDEO RECIBIDAS A PARTIR DE UNA CAMARA DE VIDEO DE INSPECCION DE CAMPO (14) EN DATOS DE VIDEO COMPRIMIDOS PARA GRABAR DATOS DE VIDEO COMPRIMIDOS EN UN DISCO COMPACTO (118) JUNTO CON UNA HOJA DE REGISTRO ELECTRONICO. LA HOJA DE REGISTRO ELECTRONICO CONTIENE UNA LISTA DE DEFECTOS O ANOMALIAS SOSPECHADOS Y PUNTEROS ASOCIADOS A CUADROS DE REFERENCIA EN LOS DATOS DE VIDEO COMPRIMIDOS. LA HOJA DE REGISTRO ELECTRONICO PUEDE VISUALIZARSE Y UN OPERADOR PUEDE ACCEDER A UNA PORCION DEL VIDEO DE INSPECCION DE CAMPO QUE MUESTRA UN DEFECTO DE LA LISTA HACIENDO CLIC CON EL BOTON DEL RATON (116) CUANDO UN ICONO INDICADOR ES POSICIONADO EN EL DEFECTO DE LA LISTA. PARA REALIZAR ESTA TAREA, LA PRESENTE INVENCION UTILIZA UNA TECNICA PARA ACCEDER DE FORMA ALEATORIA A LOS DATOS DE VIDEO COMPRIMIDOS EN LOS QUE LOS CUADROS DE REFERENCIA INCLUIDOS EN ELLOS SON UTILIZADOS COMO PUNTOS DE ACCESO A LAS SECUENCIAS DEL VIDEO.
Description
Método para acceder aleatoriamente a imágenes
almacenadas y sistema de inspección de campo que utiliza dicho
método.
La presente invención está relacionada en general
con un sistema y método para acceder aleatoriamente a secuencias
de video comprimidas almacenadas, y un sistema de inspección de
campo que utiliza el método y sistema para acceder aleatoriamente a
las secuencias de video comprimidas almacenadas. Más
específicamente, la presente invención está relacionada con un
sistema de inspección de campo para adquirir, revisar, y archivar
video de inspección de campo.
La mayoría de municipios que son responsables del
mantenimiento de sistemas de alcantarillado precisan que las
inspecciones periódicas de las líneas de alcantarillado se lleven a
cabo teniendo primeramente un equipo de inspección de campo que
graben en cinta de video el interior de las líneas del
alcantarillado, y teniendo después un ingeniero que revise estas
cintas de video para evaluar el estado y defectos de las líneas de
alcantarillado, y para recomendar cualesquiera acciones que sean
necesarias para reparar dichos defectos. Un ejemplo de un sistema de
recogida y visualización de datos de las tuberías de alcantarillado
que puede ser utilizado para obtener secuencias de video del
interior de una línea de alcantarillado es el expuesto en la patente
de los EE.UU. número 4974168. En este sistema expuesto, el equipo
de inspección de campo sitúa una furgoneta (figura 1) que incluye el
equipo de inspección, cerca de una entrada de una boca de
alcantarilla 16 de una línea de alcantarillado 15 a inspeccionar.
Primeramente, el equipo efectúa el lavado a contracorriente de la
línea de alcantarillado, y después configura el equipo de
inspección tal como se muestra en la figura 1, mediante la
colocación de un conjunto de rodillo de superficie 18 en la abertura
de la boca de alcantarillado 16, y coloca un conjunto de torno de
enrollado 21 en la abertura de una entrada a una boca adyacente de
alcantarillado 17. Se hace pasar un cable de remolcado 22 que se
extiende desde el conjunto del torno 21 a través del conjunto del
rodillo de la boca de alcantarillado, y conectándolo a un
dispositivo de monitorado 13, el cual incluye una cámara de video.
Un conjunto de cable 12 acoplado en un extremo al equipo de
prospección electrónica 43 situado en una furgoneta 11, se hace
pasar a través del conjunto del rodillo de superficie 18 y del
conjunto del rodillo de la boca de alcantarillado 19, y acoplándose
a un extremo opuesto del dispositivo de monitorado 14. Habiendo
descrito el conjunto físico de un sistema típico de inspección de
campo, la forma mediante la cual se obtiene, se procesa, se graba en
cinta, y se revisa, la información de video, y subsiguientemente es
archivada, será descrita a continuación con referencia a la figura
2.
Conforme el equipo de inspección de campo hace
que se desplace el dispositivo de monitorado 14 a través de la
línea de alcantarillado, las secuencias de video obtenidas a partir
de la cámara de video son llevadas a un dispositivo de visualización
y siendo monitorizadas por un operario en la furgoneta 11 (etapa
52). Mientras que se monitorizan las secuencias de video, el
operario prepara una hoja de registro escrita a mano, identificando
los presuntos defectos y anomalías y su localización en la línea
de alcantarillado (etapa 54). Parte de esta información escrita en
la hoja de registro puede introducirse en un teclado, de forma tal
que el sistema pueda generar un gráfico de solapado que muestre
esta información en las secuencias de video a las cuales pertenezca
(etapa 56). Las secuencias de video son grabadas en una cinta de
video junto con los gráficos solapados utilizando un grabador de
videocasetes (VCR) (etapa 58). Después de que el equipo de
inspección de campo haya filmado la parte designada de la línea de
alcantarillado 15, envía la cinta de video y la hoja de registro
escrita a mano a un ingeniero empleado típicamente por el municipio
(etapa 60).
La tarea del ingeniero es revisar los videos de
inspección de campo suministrados por el equipo de inspección, y
recomendar que acciones tienen que tomarse para reparar
cualesquiera defectos o anormalidades confirmadas. Para ejecutar
esta tarea, el ingeniero insertará la cinta de video en un VCR y
revisará la hoja de registro para determinar si existen presuntos
defectos en la línea de alcantarillado; se supone, por supuesto,
que la hoja de registro se encuentra todavía con su cinta de video
asociada. A continuación, el ingeniero efectúa avances rápidos,
pausas, y rebobinados de la cinta de video para localizar las
secuencias de video para cada presunto defecto indicado en la hoja
de registro asociada (etapa 62). Basándose en la revisión de la
cinta de video, el ingeniero redacta un informa que identifica cada
defecto y recomienda un proceso de acción para la reparación del
defecto (etapa 64). Suponiendo que el proceso de acción recomendado
pueda llevarse a cabo dentro del presupuesto del municipio, el
municipio aceptará ofertas de contratistas para la reparación de la
línea de alcantarillado (etapa 66). Después de haber aceptado una
oferta, el contratista reparará la línea de alcantarillado de
acuerdo con el curso de acción recomendado por el ingeniero (etapa
68), y el municipio enviará al equipo de inspección de campo para
grabar en cinta de video de nuevo la línea de alcantarillado
reparada, de forma que el ingeniero pueda revisar el trabajo del
contratista, a fin de asegurar que la línea de alcantarillado se
haya reparado debidamente (etapa 70). Después de completar este
proceso, la hoja de registro, las cintas de video, y los informes
de ingeniería serán archivados típicamente mediante la colocación
de los documentos de papel dentro de la tapa de la cinta de video
junto con la cinta de video y colocándose en un estante (etapa
72).
La metodología descrita anteriormente es
ineficiente por varias razones. En primer lugar, la necesidad de
que un ingeniero efectúe el avance rápido y el rebobinado de la
cinta para encontrar aquellas partes dentro del video que muestren
los defectos supuestos listados en la hoja de registro es
frustrante y exige un tiempo por parte del ingeniero.
Adicionalmente, el archivado de las cintas de video y de las hojas
de registro de esta forma da lugar frecuentemente a que las hojas
de registro lleguen a perderse o que se separen de sus cintas de
video asociadas.
El documento WO 84/01212 expone un aparato para
inspeccionar automáticamente una superficie de una oblea de un
semiconductor. El aparato explora la superficie de la oblea
ejecutando un análisis del margen para determinar los límites del
borde del material a partir de la distribución espacial de la
energía reflejada. Los límites de los bordes se comparan con un
patrón de referencia, y un análisis adicional determina la
localización de las discrepancias de los límites. Se genera
entonces un informe que puede incluir la limpieza de la retícula o
información de la sustitución, situación del defecto y
clasificación del defecto incluyendo los "defectos
supresores".
En consecuencia, la presente invención tiene por
fin el solucionar los problemas anteriores. Específicamente, un
aspecto de la presente invención es proporcionar unos medios
eficientes para almacenar, recuperar y archivar los videos de
inspección de campo o de otras imágenes continuas. Otro aspecto de
la presente invención es proporcionar medios eficientes para
almacenar, tener acceso y archivar las hojas de registro con sus
secuencias de imágenes asociadas de inspección de campo. Un aspecto
adicional de la presente invención es proporcionar un sistema para
acceder aleatoriamente a secuencias de imágenes comprimidas
correspondientes a cada entrada en una hoja de registro
electrónico, con el fin de ahorrar tiempo necesario para el
ingeniero para localizar y visualizar la secuencia de imágenes
deseadas en la cinta de video. Otro aspecto incluso de la presente
invención es proporcionar un sistema que identifica y valora
automáticamente cada uno de los defectos encontrados a través del
uso del video de inspección de campo y generando automáticamente un
informe que recomienda las acciones a realizar, a fin de reparar
dichos defectos mientras que se genera una hoja de registro
electrónico para la revisión subsiguiente por parte de un
ingeniero.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
sistema y método de inspección de campo según se define en las
reivindicaciones 1 y 12.
Los dibujos adjuntos que se incorporan y
constituyen parte de esta memoria muestran varias realizaciones
ilustrativas de la invención, y que conjuntamente con la
descripción, sirven para exponer los objetos, ventajas y principios
de la invención. En los dibujos:
la figura 1 es una vista en planta que muestra el
esquema y el conjunto de un sistema de inspección de campo para
inspeccionar una conducción tal como una línea de
alcantarillado;
la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra
un método convencional para obtener, visualizar, y archivar un
video de inspección de campo;
la figura 3 es una vista en planta del sistema de
equipamiento para llevar a cabo la metodología y funciones de la
primera realización de la presente invención;
la figura 4 es un diagrama de flujo que muestra
el método de adquisición, revisión y archivo de un video de
inspección de campo de acuerdo con la primera realización de la
presente invención;
la figura 5 es una vista en planta de un sistema
de equipamiento para llevar a cabo la metodología y funciones de la
segunda realización de la presente invención;
la figura 6 es un diagrama de flujo que muestra
un método de adquisición, revisión y archivo de un video de
inspección de campo, de acuerdo con la segunda realización de la
presente invención;
la figura 7 es una vista en planta que muestra el
equipamiento para llevar a cabo la metodología y funciones de la
tercera realización de la presente invención; y
la figura 8 es un diagrama de flujo que muestra
un método para adquirir, revisar y archivar un video de inspección
de campo de acuerdo con la tercera realización de la presente
invención.
La figura 3 muestra la implementación del
equipamiento de un sistema 100 construido de acuerdo con la primera
realización de la presente invención. El sistema 100 incluye un
ordenador personal (PC) 110, que incluye preferiblemente un
microprocesador Pentium 100 MHz, una placa PCI-SCSI
110a para conectar una unidad de disco duro externo y un
dispositivo CD-R externo, una placa
PCI-video 110b, una placa de sonido 110c, una placa
ISA-Real Magic o una placa Optibase MPEG de
reproducción 110d, y las placas ISA Optibase MPEG codificadoras de
video en tiempo real 110e y 110f. El sistema incluye además un
monitor de ordenador 112, un teclado 114, un ratón o bola de
seguimiento 116, un dispositivo CD-R 118, una unidad
de disco duro 120, una unidad de realce de vídeo en tiempo real
122, un VCR de graduación industrial 124, y un monitor de
televisión 126, todo ello acoplado al PC 110. La unidad de disco
duro 120 puede ser una unidad de disco duro interna o externa que
tenga al menos 650 MB, y preferiblemente 2 GB, de espacio de memoria
disponible. La unidad de realce de vídeo en tiempo real 122, es
preferiblemente la unidad
DigiVision-V-Lace
CE-3000. Aunque los componentes específicos se ha
descrito anteriormente, pueden ser utilizadas otras marcas o tipos
de componentes de hardware similares. Habiendo descrito el hardware
utilizado para implementar la primera realización de la presente
invención, se describirá a continuación con referencia a la figura 4
la metodología de acuerdo con la realización 150.
La adquisición inicial del vídeo de inspección de
campo y la creación de una hoja de registro escrita a mano se
llevan a cabo de la forma previamente descrita con respecto a la
figura 2. Específicamente, un equipo de personal de inspección de
campo y una furgoneta son enviados a un emplazamiento de una línea
de alcantarillado a inspeccionar, y el equipo efectúa el lavado a
contracorriente de la tubería entre las bocas del alcantarillado en
cualquier extremo de la línea de alcantarillado. El sistema de
adquisición de vídeo de inspección de campo se configura entonces
tal como se muestra en la figura 1. Conforme la cámara de vídeo es
traccionada a través de la línea de alcantarillado, un operador
monitoriza el vídeo obtenido de la cámara de vídeo (etapa 152). Al
mismo tiempo, el operador crea una hoja de registro escrita a mano
anotando cualesquiera presuntos defectos o anomalías con respecto a
las tuberías de alcantarillado (etapa 154). Adicionalmente, parte
de la información contenida en la hoja de registro puede ser
generada como gráficos solapados sobre el vídeo (etapa 156). El
videos se graba en una cinta del VCR incluyendo cualquiera de los
gráficos solapados (etapa 158). A continuación, en lugar de enviar y
someter el vídeo y la hoja de registro a un ingeniero para su
revisión, el equipo de inspección de campo suministra la cinta y la
hoja de registro escrita a mano a un centro de procesamiento (etapa
160) que genera un disco compacto (CD) que incluye las secuencias
de video de la inspección de campo y una hoja de registro
electrónico.
En el centro de procesamiento, la cinta de vídeo
se coloca en el VCR 124 y se reproduce a través del realzador de
vídeo 122 para realzar el vídeo en tiempo real (etapa 162). El
video realzado es entonces comprimido y almacenado en la unidad de
disco duro 120 (etapa 164) utilizando un algoritmo de compresión de
video, tal como los algoritmos de compresión estandarizados por el
Grupo de Expertos de Imágenes Móviles (MPEG), y conocido como los
algoritmos de compresión MPEG-1,
MPEG-2, MPEG-3 y
MPEG-4. Aunque la presente invención se describe de
ahora en adelante con respecto a los algoritmos de compresión de
video MPEG, se observará por aquellos técnicos especializados en el
arte que podrían ser utilizados de forma similar otros algoritmos de
compresión de video. Antes de describir el resto del proceso 150
mostrado en la figura 4, sigue a continuación una breve descripción
de los algoritmos de compresión MPEG.
Los algoritmos MPEG-1 y
MPEG-2 utilizan un método de intertrama de
compresión. En la mayoría de las escenas de video, el fondo
permanece relativamente estable mientras que la acción tiene lugar
en el primer plano. El fondo puede moverse, pero una gran cantidad
de los componentes de la escena es redundante. El algoritmo MPEG
inicia su compresión mediante la creación de una trama de
referencia denominada como Intra-Trama. Estas
Intra-Tramas contienen la trama entera del video y
se colocan en cada 10 a 15 tramas en la secuencia de tramas que
definen el video. Puesto que solo una pequeña parte de las tramas
que caen dentro de las tramas de referencia son diferentes del
resto de las tramas de referencia, solo se capturan, comprimen y se
almacenan las diferencias.
El algoritmo estándar MPEG-1
define un flujo de bits para el video y audio comprimidos, el cual
se optimiza frecuentemente para las velocidades de datos CD. El
algoritmo MPEG puede codificarse a varias velocidades binarias.
Para velocidades binarias más altas, el MPEG-1
puede aproximarse a la calidad del video de difusión pero utiliza
una gran cantidad de espacio de almacenamiento. Por ejemplo, un
fichero codificado a 150 Bps (1,2 Mbit/s) necesitará 9 Mbs de
almacenamiento para cada minuto de video, mientras que un fichero
codificado a 300 Bps (2,4 Mbits/s) necesitará el doble de
almacenamiento.
El algoritmo MPEG utiliza tres capas conocidas
como capa del sistema, capa de video y capa de audio. Existen tres
tipos de imágenes en la capa de video MPEG (ISO/IEC 11172- 2). Un
tipo es la Intra-Trama ya expuesta anteriormente,
que se codifica utilizando información procedente del interior de
la imagen. Otro tipo es la trama-P (imagen
predictiva-codificada), la cual se codifica
utilizando la predicción compensada del movimiento a partir de la
Intra-Trama o Trama-P. El tercer
tipo es la trama-B (imagen
predicitiva-codificada bidireccionalmente), la cual
se codifica utilizando la predicción compensada del movimiento a
partir de las tramas Intra-Trama o
trama-P pasadas y futuras.
La unidad básica de codificación dentro de una
imagen es lo que se denomina como macrobloque. Los macrobloques se
codifican secuencialmente, de izquierda a derecha, de la parte
superior hacia el fondo. Cada macrobloque contiene seis bloques de 8
x 8: 4 bloques de luminancia y 2 bloques de crominancia. El
esquema básico incluye el movimiento de predicción de trama en
trama, organizando entonces redundancias dentro de cada trama,
utilizando transformadas de coseno discreto (DCT). Las DCT se
ejecutan en bloques de 8 x 8, y la predicción del movimiento se
preconforma en el canal de luminancia en bloques de 16 x 16. Los
coeficientes de las transformadas DCT se cuantifican para eliminar
los bits del fondo y después se codifican en el sistema Huffman. La
tarea final del codificador es decodificar las tramas
Intra-Tramas y la tramas-P, de forma
que puedan utilizarse como referencias para la codificación
subsiguiente.
La capa de audio MPEG (ISO/IEC
11172-3) tiene cuatro modos posibles distintos:
modo monocanal, modo de canal doble (dos canales de audio
independientes codificados entro de un flujo binario), estéreo
(señales izquierda y derecha de un par estéreo codificado dentro de
un flujo binario), y modo conjunto, el cual explota las
irrelevancias y las redundancias del estéreo. Pueden ser también
utilizadas las distintas capas de la codificación y dependiendo de
la aplicación. La Capa-I cubre la correlación de
la entrada de audio en 32 sub-bandas dentro de un
mínimo de aproximadamente 19 milisegundos. La
Capa-II cubre la codificación adicional de la
asignación de bits, factores de escala y muestras dentro de un
retardo mínimo de aproximadamente 35 milisegundos. La
Capa-III cubre la resolución de frecuencia
incrementada basándose en un banco de filtros híbridos dentro de un
retardo mínimo de aproximadamente 59 milisegundos. En la actualidad,
la mayoría de los codificadores MPEG utilizan la
Capa-II.
El audio MPEG está orientado a velocidades de
muestreo de 32 KHz, 44,1 KHz, y 48 KHz y puede conseguir una
relación de compresión de aproximadamente 8:1 sin pérdida
apreciable en la calidad. El audio MPEG no es realmente un audio de
calidad CD, pero la diferencia entre el audio codificado MPEG y el
audio CD es detectable usualmente solo mediante un equipamiento
computerizado.
La capa del sistema MPEG (ISO/IEC
11172-1) define la forma en que los ficheros
codificados de audio y video se combinan en un único fichero. La
mayoría de los codificadores pueden multiplexar un fichero de video
y un fichero de audio sobre la marcha o fuera de línea. El
multiplexado fuera de línea es útil cuando una persona necesita
combinar múltiples ficheros de audio con uno o más ficheros de
video para su utilización en aplicaciones multilingües. Un flujo
multiplexado contiene uno o más flujos elementales entrelazados
conjuntamente para formar un único flujo binario codificado de
video/audio. La sincronización se mantiene dentro de un flujo
multiplexado mediante la utilización de sellos del instante de
tiempo de presentación, para permitir la reproducción de todos los
flujos a partir de una base de tiempo maestra. Los sellos del
instante de tiempo de presentación se graban mientras que se
codifican.
El sistema de la presente invención utiliza
preferiblemente una placa de reproducción MPEG ISA Real Magic o
bien Optibase110d para decodificar los datos de video comprimidos.
La función de dicho sistema de decodificación es
re-ensamblar las imágenes de los datos de video
comprimidos para visualizarlos en una secuencia sincronizada en los
instantes de presentación correctos. La visualización de una imagen
tiene lugar instantáneamente en su instante de presentación. La
salida de una unidad de audio, tal como la placa de sonido ISA 110c
se inicia en su instante de presentación cuando el decodificador
presenta la primera muestra. Las muestras adicionales en la unidad
se presentan en secuencia a la velocidad de muestreo de audio.
Con referencia de nuevo a la figura 4, después de
que video se comprime y se almacena en la unidad de disco duro 120,
un operador de entrada de datos convierte la hoja de registro
escrita a mano en un formato electrónico y se almacena el formato
electrónico en la unidad de disco duro120 (etapa 166). La hoja de
registro electrónico se parece a una hoja de registro en muchos
aspectos porque incluye típicamente una pluralidad de filas
correspondientes cada una a un presunto defecto o anomalía, y una
pluralidad de columnas correspondientes al menos al emplazamiento en
curso dentro de la línea de alcantarillado, y el emplazamiento en
la cinta de video de las secuencias de video asociadas que muestran
el presunto defecto o anomalía. A continuación, se crea una columna
adicional dentro de esta tabla que asocia cada presunto defecto o
anomalía con la trama de referencia más cercana
(Intra-trama) dentro de los datos de video
comprimidos, correspondientes a la secuencia de video que comienza
justamente antes de la que muestra el presunto defecto o anomalía
(etapa 168). A continuación, los datos de video comprimidos y la
hoja de registro electrónico se graban en un CD (etapa 170). Tal
como expone con más detalla más adelante mediante el suministro de
datos de video comprimido y de la hoja de registro electrónica que
incluye la columna con punteros a las tramas de referencia
específicas dentro de los datos de video comprimidos en un CD, una
persona puede acceder aleatoriamente a las partes específicas de la
secuencia de video correspondientes a la entrada de la hoja de
registro que identifique un defeco o anomalía.
Adicionalmente, las imágenes de toda la demás
documentación que contiene todos los datos de confirmación
adquiridos in situ, pueden ser grabados en el CD. Dicha
documentación puede incluir la hoja de registro escrito a mano; el
inventario; las hojas de inspección de la boca de alcantarillado y
de la tubería; los mapas de evaluación; dibujos esbozados en situ;
datos de olores y corrosiones; y datos del Sistema de Gestión de
Información del Historial de Alcantarillado.
Después de que se haya grabado el CD, el centro
de procesamiento envía el CD a un ingeniero contratado por el
municipio (etapa 172), de forma que el ingeniero puede revisar los
presuntos defectos o anomalías en el video, revisando las imágenes
de toda la documentación de confirmación, y haciendo las necesarias
recomendaciones de reparación. Para llevar a cabo esta tarea, el
ingeniero inserta el CD en una unidad de CD y hace que el sistema
lea la hoja de registro electrónico almacenado en el CD, y
visualiza la hoja de registro en el monitor 112 del ordenador. El
ingeniero puede entonces utilizar el ratón 116 para hacer clic en
cualquier entrada dada en la hoja de registro, identificando un
presunto defecto o anomalía, y haciendo por tanto que el sistema
tenga acceso a dicha parte del video de inspección de campo, y
visualizando la imagen del video bien sea en el monitor del
ordenador 112 o en la pantalla de televisión 126 (etapa 124). De
nuevo, tal como se ha descrito anteriormente, esto se lleva a cabo
mediante la identificación de la trama de referencia más cercana
correspondiente a un punto en la secuencia del video que esté
justamente antes del defecto o anomalía observada e identificada en
la hoja de registro. Inicialmente la imagen mostrada al seleccionar
un defecto dado es una imagen de una trama fija de un emplazamiento
en la tubería de alcantarillado con un número predeterminado de
metros justo antes del defecto. El ingeniero puede entonces
manipular la secuencia de imágenes del video de la misma forma que
si estuviera manipulando un VCD con la utilización del ratón 116
para hacer clic en el icono de "reproducción", en el icono de
"avance rápido hacia delante", en el icono de
"rebobinar", o en el icono de "pausa". Así pues, aunque
haciendo clic en un defecto identificado dentro de la hoja de
registro, el ingeniero podrá pasar a la trama específica dentro del
video de inspección de campo, el ingeniero podrá rebobinar hacia
atrás a partir de esta trama específica o pasar hacia delante desde
esta trama hacia cualquier otro punto dentro del video de inspección
de campo.
El sistema puede visualizar también una ventana
en la cual el ingeniero puede anotar comentarios o recomendaciones
con respecto al defecto que se esta mostrando. Estos comentarios y
recomendaciones puede ser acumulados en un informe que puede ser
suministrado en forma colectiva o por separado al municipio por
correo electrónico (e-mail) o por fax, haciendo
sencillamente clic en un icono en cualquier punto durante la
revisión por el ingeniero (etapa 176). Tal como se ha explicado
anteriormente, el sistema de la presente invención acorta claramente
la cantidad de tiempo que un ingeniero invertiría típicamente en la
revisión de una cinta VCR y en las hojas de registro escritas a
mano por separado, y generar subsiguientemente un informe
correspondiente a los defectos revisados. Las ventajas obtenidas
por la compresión del video de inspección de campo y por la
grabación del video en un CD con la hoja de registro electrónico se
obtienen mediante el suministro de medios mediante los cuales se
tenga acceso aleatorio a tramas específicas dentro del video
comprimido. Y aunque el video comprimido que utilice un algoritmo de
compresión tal como el sistema MPEG tiene incluidas tramas de
referencia tal como las Intra-tramas, tales tramas
de referencia no se habían contemplado como útiles para
proporcionar un punto de referencia para el acceso aleatorio dentro
de los datos de video comprimidos.
Después de que el municipio reciba el informe del
ingeniero, que puede incluir un rango de prioridad para defecto
anotado y de las imágenes fijas tomadas a partir de la secuencia de
video de los defectos identificados en el informe, el municipio
comenzará a aceptas ofertas procedentes de contratistas para
reparar los defectos, basándose en las recomendaciones del ingeniero
(etapa 178). Una vez que se haya completado el trabajo de
reparación (etapa 180), se envía un equipo de personal de
inspección de campo para grabar en video el trabajo de reparación,
el cual es subsiguientemente revisado por el ingeniero (etapa
182).
Después de que el ingeniero municipal haya
terminado de revisar las secuencias de video en un CD, las
secciones o recorridos de la tubería que hayan sido grabadas en
cinta de video en cada CD se inter-relacionan con
una base de datos que muestra el número exterior físico del CD. El
CD puede ser archivado en un estante en un entorno fuera de línea o
bien puede colocarse en una máquina de discos de CD, tal como el
dispositivo 500 CD de Pioneer. Pueden conectarse en circulo siete
de estas máquinas de discos a cada placa SCSI en el PC, haciendo que
se encuentren disponibles 3500 CD por cada SCSI, con la posibilidad
de más de 10000 CD en un entorno casi en línea con muchas horas de
video accesible aleatoriamente (etapa 184).
Como una modificación de la realización descrita
anteriormente, es posible en la etapa 168 utilizar un software que
ejecuta el proceso OCR/ICR (reconocimiento de caracteres óptico o
inteligente) de la información gráfica en la cinta de video, para
ejecutar automáticamente una inter-referencia de
cada entrada de la hoja de registro a su punto de comienzo
correspondiente en los datos de video comprimidos. El software tal
como el denominado X-caliber
(Xiris-Identech, fijador de tramas Sharp) se
encuentra disponible para ejecutar esta función OCR/ICR. Así pues,
esta modificación eliminaría la necesidad de tener un operador que
efectuará manualmente la inter-referencia de la
hoja de registro hasta los puntos de comienzo en los datos de
video comprimidos. Deberá observarse además que en la etapa 154 la
hoja de registro podría ser creada por el equipo de inspección de
campo en formato electrónico en lugar de un formato escrito a mano
y suministrándose en un disquete. En este caso no sería necesario
en la etapa 166 teclear en la hoja de registro, en tanto que la hoja
de registro electrónico suministrado por el equipo de inspección de
campo se encuentra en el formato apropiado.
La figura 5 muestra la implementación de hardware
para un sistema 200 que ejecuta los métodos y las funciones de la
segunda realización de la presente invención. El sistema 200
difiere del sistema 100 mostrado en la figura 3 en que el VCR
industrial 124 pueden ser reemplazado con un módem externo o
interno 224, y una línea que conecta la alimentación de video desde
la cámara de video directamente a la unidad de realce de video 122,
de forma tal que el video de inspección de campo pueda ser grabado
digitalmente en el disco duro 120.
La figura 6 muestra el flujo de eventos de
acuerdo con la segunda realización 250 de la presente invención. La
segunda realización difiere de la primera realización en que las
funciones ejecutadas por el centro de procesamiento se ejecutan en
su lugar automáticamente mediante la implementación del sistema de
hardware 200 en la furgoneta del equipo de inspección de campo.
Específicamente, un operador monitoriza de nuevo el video obtenido
por la cámara de video (etapa 252), mientras que crea una hoja de
registro electrónico en el formato apropiado para denotar los
presuntos defectos o anomalías (etapa 256). A continuación, el
sistema realza y comprime el video y graba digitalmente el video
directamente en la unidad de disco duro 120 con cualesquiera
gráficos generados solapados sobre el video (etapa 256). Mediante
la grabación digital del video directamente en el disco duro, el VCR
industrial 124 del sistema 100 puede ser eliminado de la
configuración de hardware del sistema 200. Con los datos de video
comprimidos y las hojas de registro electrónicas almacenados en la
unidad de disco duro 120, las entradas de la hoja de registro
pueden ser inter-referenciadas automáticamente
hasta los puntos de comienzo en los datos de video comprimidos de la
forma expuesta anteriormente (etapa 258). A continuación, los datos
de video comprimidos, la hoja de registro electrónica, y las
imágenes de los documentos que contienen los datos de confirmación
adquiridos in situ se graban en un CD (etapa 260), que es a
continuación enviado al ingeniero municipal (etapa 262).
La parte restante de la segunda realización es
idéntica a la primera realización porque el ingeniero utiliza el CD
obtenido por el equipo de inspección de campo para revisar la hoja
de registro electrónica, y para acceder y visualizar las secuencias
grabadas de los presuntos defectos y anomalías anotados en la hoja
de registro (etapa 264). Después de visualizar las secuencias
grabadas y los datos de confirmación, el ingeniero redacta un
informe de la acción recomendada para reparar cada uno de los
defectos, y envía un correo electrónico (e-mail) o
mediante el fax al municipio (etapa 266). A continuación, el
municipio anuncia un concurso de ofertas del trabajo de reparación
basándose en las recomendaciones del ingeniero (etapa 268) y un
contratista completa el trabajo de reparación (etapa 270). El
proceso puede ser entonces repetido para grabar en cinta el trabajo
de reparación, para asegurar que haya sido ejecutado correctamente
(etapa 272). Después de que el CD haya sido utilizado por el
ingeniero, puede ser catalogado y almacenado en una máquina de
discos CD para la referencia casi en línea (etapa 274). Tal como
puede verse en lo anteriormente expuesto, la segunda realización
elimina ventajosamente la necesidad del centro de procesamiento y
acelera la producción de un CD que el ingeniero municipal revisa
posteriormente.
La figura 7 muestra la implementación de hardware
para un sistema 300 que ejecuta los métodos y funciones de la
tercera realización de la presente invención. El sistema 300
difiere del sistema 200 mostrado en la figura 5, en que el sistema
300 incluiría un software o bien un programa residente (firmware),
tal como la placa 310g para implementar un Sistema de Visión
Mecanizada en el sistema 300.
La figura 8 muestra la secuencia de los eventos
de acuerdo con el método 350 de la tercera realización de la
presente invención. La tercera realización difiere de la segunda
realización en la eliminación de las etapas de intervención humana
adicional en el proceso. Específicamente, la tercera realización
utiliza una red neuronal para identificar los defectos y una sistema
de inteligencia artificial para crear la hoja de registro
electrónico y un informe de la acción recomendada para reparar los
defectos identificados por la red neuronal. Así pues, pueden ser
eliminadas las etapas ejecutadas por el ingeniero municipal y el
operador del equipo de inspección de campo El proceso 350 comienza
con un equipo de inspección de campo que graba un video mediante el
arrastre de la cámara de video a través del emplazamiento de
inspección de campo (etapa 352). La señal de video suministrada
por la cámara de video es realzada por la unidad de realce de video
122 (etapa 354) con antelación a ser suministrada al PC 110. A
continuación, un Sistema de Visión Mecanizada que incluye una red
neuronal y un sistema de inteligencia artificial, que pueden ser
implementados como software en el PC 110, detectan e identifican
los defectos en la tubería de alcantarillado, mediante la
comparación de las secuencias de video realzadas con los defectos
conocidos (etapa 356). En consecuencia, el video de inspección de
campo es comprimido y almacenado en una unidad de disco duro 120 y
el sistema de inteligencia artificial genera gráficos, los cuales
se solapan sobre las secuencias de video, y creando una hoja de
registro electrónico, mientras que se efectúa la intercorrelación
automáticamente de las entradas con los datos de video comprimidos
de la forma expuesta anteriormente (etapa 358). El sistema de
inteligencia artificial puede crear entonces un informe de las
acciones recomendadas para reparar los defectos, basándose en la
identificación de los defectos y de los datos de confirmación, y
enviado un correo electrónico (e-mail) al municipio
(etapa 360) a través de Internet o de otro sistema de red. Así
pues, el municipio puede recibir un informe de los defectos
conforme avanza la inspección, y sin necesidad a esperar hasta que
el ingeniero revise las secuencias de video y que redacte un
informe. Alternativamente, el sistema 300 puede localizarse en un
emplazamiento central del municipio y la señal de video de la
cámara de video puede ser comunicada al sistema por líneas
telefónicas, señales de radiofrecuencia, por satélite, por
Internet, o similar.
Simultáneamente con la creación por el sistema
del informe en la etapa 360, o bien justo después de dicha creación
del informe, el video comprimido es grabado en un CD con la hoja de
registro electrónico, informe, e imágenes de los documentos que
contengan los datos adquiridos in situ de confirmación
(etapa 362). A continuación, el CD puede ser revisado por un
ingeniero como una comprobación de calidad del sistema (etapa 364).
Una vez que el municipio comprueba la eficacia del rendimiento del
sistema, puede eliminarse eventualmente la costosa etapa 364 de
revisión de calidad. Subsiguientemente, el trabajo de reparación es
ofrecido en un concurso de adjudicación según las recomendaciones
proporcionadas por el Sistema de Visión Mecanizada en su informe
(etapa 366), siendo completado y revisado el trabajo de reparación
(etapa 368) para asegurar que el trabajo de reparación haya sido
terminado según las especificaciones (etapa 370). A continuación,
el CD puede ser almacenado o archivado en línea en una máquina de
discos CD de video (etapa 372).
En todas las tres realizaciones descritas, el
dispositivo de monitorización 14 puede estar equipado con un
sistema GPS y GIS, para identificar automáticamente el
emplazamiento de la cámara dentro de la tubería. De esta forma,
puede generarse una mapa del municipio mediante dicho sistema,
mostrando el emplazamiento preciso de cada defecto en la
tubería.
Aunque el sistema de inspección de la presente
invención ha sido descrito con respecto a un sistema de inspección
de tuberías, la presente invención no está limitada al mismo, y los
principios de la invención pueden ser aplicados en muchos otros
tipos de aplicaciones. Por ejemplo, el sistema de inspección de la
presente invención puede ser empleado en cualquier aplicación en el
cual sea deseable acceder aleatoriamente a varios puntos de interés
dentro de un procedimiento grabado en cinta de video. Dicha
aplicación puede incluir procedimientos médicos, pruebas, y
autopsias, inspecciones de incendios, y en otras inspecciones de
seguridad. Numerosas aplicaciones de la presente invención llegarán
a ser evidentes para aquellos técnicos especializados en el arte
después de revisar la descripción de la presente invención.
Adicionalmente, aunque se ha descrito el uso del disco
CD-ROM grabable, podrían utilizarse otros medios legibles por el ordenador, tal como los discos DVD.
CD-ROM grabable, podrían utilizarse otros medios legibles por el ordenador, tal como los discos DVD.
Claims (12)
1. Un sistema de inspección de campo (100) que
comprende: medios de recepción (110b) para recibir señales de
imágenes que representan secuencias de video continuas de un
dispositivo in situ bajo inspección; comprendiendo medios
para descomprimir las señales recibidas de las imágenes, para
proporcionar datos de las imágenes comprimidas que tienen una
pluralidad de tramas secuenciales, incluyendo tramas de referencia;
y medios para crear una hoja de registro electrónico que incluye
una tabla que da el listado de puntos de interés en la secuencia de
video y, para cada punto de interés, un puntero que identifica una
trama de referencia de los mencionados datos comprimidos de las
imágenes que sea la más cercana a un punto de inicio de una parte de
la secuencia de video, mostrando el punto asociado de interés, de
forma tal que la hoja de registro electrónico pueda ser visualizado
subsiguientemente, para permitir al usuario el poder seleccionar uno
de los puntos listados de interés utilizando un dispositivo de
entrada, y accediendo y visualizando por tanto a la parte
mencionada de la secuencia continua de video, mostrando el punto
seleccionado de interés.
2. Un sistema de inspección de campo según la
reivindicación 1, en el que el dispositivo de campo bajo inspección
es una tubería, de forma tal que la secuencia continua de imágenes
es la de una inspección de una tubería, y en el que los
identificadores son presuntos defectos y/o anomalías de la tubería
bajo inspección.
3. Un sistema de inspección de tuberías según la
reivindicación 2, el cual incluye medios de identificación de
defectos para recibir las señales de imagen, analizando la serie de
imágenes, y para detectar e identificar los defectos en la tubería
bajo inspección.
4. Un sistema de inspección de tuberías según la
reivindicación 3, caracterizado porque los medios de
identificación de defectos incluyen una red neuronal.
5. Un sistema según cualquier reivindicación
anterior, el cual incluye medios para almacenar los mencionados
datos comprimidos de las imágenes y la mencionada hoja de
registro.
6. Un sistema según cualquier reivindicación
anterior, el cual incluye medios para grabar los mencionados datos
comprimidos de las imágenes y la mencionada hoja de registro en un
disco compacto (CD).
7. Un sistema según cualquier reivindicación
anterior, el cual incluye: medios de visualización (112) para
visualizar la mencionada hoja de registro; medios de entrada (114,
116) para permitir a un usuario el seleccionar un punto de interés
listado en la mencionada hoja de registro; medios de descompresión
para descomprimir las tramas de los mencionados datos comprimidos
de las imágenes, y para descomprimir inicialmente una trama de
referencia correspondiente a la trama de referencia identificada
por el punto asociado con el punto seleccionado de interés; y
medios de control de reproducción para controlar la reproducción de
la secuencia de imágenes, mediante la selección de tramas dentro de
los mencionados datos comprimidos de las imágenes para la
descompresión por los mencionados medios de descompresión, y para
proporcionar las tramas descomprimidas a los mencionados medios de
visualización (112) para la presentación de la secuencia imágenes
de video hacia el usuario.
8. Un sistema según cualquier reivindicación
anterior, el cual incluye: medios para generar y solapar caracteres
gráficos sobre las señales de las imágenes que representan
emplazamientos de cada punto de interés listado en la hoja de
registro electrónico; preferiblemente incluyendo medios adicionales
para crear automáticamente los mencionados punteros mediante la
lectura de los datos de emplazamiento a partir de la mencionada
hoja de registro electrónica para cada punto listado de interés,
identificando los mencionados caracteres gráficos solapados sobre
las señales de imagen que corresponden a los datos del
emplazamiento para cada punto listado de interés, identificando la
trama de referencia más cercana a un punto en la secuencia de
imágenes, en donde aparece primeramente el gráfico solapado
correspondiente, y creando una entrada en la mencionado hoja de
registro electrónico para punto listado de interés que representa
la trama de referencia identificada.
9. Un sistema según la reivindicación 2 ó 3 ó 4,
o cualquier otra reivindicación anterior cuando sea dependiente de
la reivindicación 2 ó 3 ó 4, incluyendo medios para recomendar una
línea de acción para reparar cada uno de los defectos identificados;
incluyendo preferiblemente además medios para generar un informe
que incluya un listado de cada uno de los defectos, la localización
de cada defecto, la línea de acción recomendada para reparar cada
defecto identificado, y una imagen fija de cada defecto
identificado.
10. Un sistema según cualquier reivindicación
anterior, en el que los mencionados medios de compresión comprimen
la señal de imagen recibida conforme está entrando, y dando salida
a los datos de las imágenes comprimidas como una señal de datos
digitales legibles por ordenador, que pueden ser almacenados en un
medio legible por ordenador o en una unidad de disco duro de
ordenador.
11. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 9 ó 10, en el que los mencionados medios de
identificación de defectos incluyen al menos una placa de hardware
de ordenador para la visión mecanizada a alta velocidad de tramas
(310g) en combinación con un software de interconexión de redes
neuronales.
12. Un método de acceso a datos almacenados de
inspección de campo y a datos de video comprimidos, que
representan un video de inspección de campo, comprendiendo el
método las etapas de lectura y visualización de los datos de
inspección de campo en formato tabular, listando los puntos de
interés en el video de campo; en el que cada uno de los puntos de
interés está inter-relacionado con una trama de una
pluralidad de tramas de referencia dentro de los datos de video
comprimidos correspondientes a un punto de inicio de una parte del
video de inspección de campo, que muestra el punto asociado de
interés; utilizando un puntero almacenado hacia la trama
inter-relacionada en asociación con cada punto de
interés; seleccionando un punto de interés listado en los datos de
inspección de campo visualizados; descomprimir una trama de
referencia identificada por el puntero asociado con el punto
seleccionado de interés; y visualizando la trama de referencia
descomprimida en un monitor de visualización(112).
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