Projekt 22006/02

Zweite Phase des Projektes Entwicklung und Erprobung eines digitalen Bilderkennungs- und Bildverarbeitungsverfahrens zur objektiven Zustandserfassung von Kanalisationen

Projektdurchführung

IBAK Helmut Hunger GmbH & Co. KG
Wehdenweg 122
24148 Kiel

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens ist, das Verfahren zur standardisierten und qualitativ hochwertigen Zustandsprotokollierung von Kanalhaltungen basierend auf PANORAMO-Inspektionsdaten weiterzuentwickeln und unter praxisnahen Bedingungen zu evaluieren.
Hierbei wird auf bereits in Phase 1 erzielte Arbeitsergebnisse aufgesetzt. Im Einzelnen werden dabei die folgenden vier Teilziele verfolgt:
- Differenzierung und Vermessung der Schadensmuster
- Erweiterung auf Betonhaltungen
- Integration in das PANORAMO-System
- Bewertung der Praxistauglichkeit


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt untergliedert sich in folgende Arbeitsschritte:
- Auswahl und Nachsichtung geeigneter Kanalhaltungen
- Übertragung bestehender Algorithmen auf Beton- und Kunststoffrohre
- Klassifikation und exakte Beschreibung von Schadensbildern
- Lageabweichungen,
- einragende Hindernisse,
- Risse, Rohrbrüche und Einstürze,
- Korrosion,
- mechanischen Verschleiß und
- Undichtigkeiten.
- Nutzung von systembedingt generierbaren Informationen
- Integration in das PANORAMO-System
- Validierung des Gesamtsystems im praktischen Einsatz
- Schlussbericht und Veröffentlichungen


Ergebnisse und Diskussion

Die aktuelle Situation der Bilderkennung im Zusammenhang mit der Zustandserfassung kommunaler Kanalisationen und damit auch die Ergebnisse des F&E Vorhabens lassen sich wie folgt skizzieren:
o Es wurden von verschiedenen Arbeitsgruppen unabhängig von einander wertvolle Ansätze zur
Detektion der Muffen, von Fließspuren, von optischen Auffälligkeiten bzw. schadensfreien
Bereiche sowie von Anschlüssen und Rissen entwickelt. Zu weiteren Schadensbildern, wie z.
B. Lageabweichungen, Korrosionen oder auch Wurzeleinwachsungen liegen - bis auf die im
OZEK-Projekt entwickelten Ansätze zur Klassifikation der Anschlüsse und Muffen sowie zur
automatischen Vermessung der Muffenbreite - keine weiteren Algorithmen vor.
o Die Erkennungsleistung und damit die Praxistauglichkeit der Algorithmen variiert je nach
betrachteten Merkmal und Ansatz. Insbesondere hat die Datenbasis, auf der die Experimente
durchgeführt werden, erheblichen Einfluss auf die Qualitätsmaßzahlen. Insgesamt muss aber
die Praxistauglichkeit für die Inspektion des Altbestandes als noch nicht ausreichend
bezeichnet werden.
o Die Kamerahersteller stehen aus verschiedenen Gründen einer Implementierung der
Bilderkennungsalgorithmen in die jeweilige Arbeitsumgebung zurückhaltend gegenüber.
o Die Netzbetreiber haben nach wie vor erheblichen Bedarf an einem Werkzeug, mit dem die
Zustandsprotokollierung entsprechend der beschriebenen Zielsetzung unterstützt wird. Dies
gilt aus vornehmlich ökonomischen Gründen auch für private Dienstleistungsunternehmen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Verbreitung der Vorhabensergebnisse erfolgte im Rahmen internationaler Veröffentlichungen und Vorträge. Darüber hinaus waren und sind die Ergebnisse also die entwickelten Methoden aber auch Grundlage und Referenz für weitere beantragte und z.T. bewilligte F&E-Vorhaben (vgl. hierzu Abschnitt 6 des Abschlussberichtes). Veröffentlichungen und Vorträge mit Bezug zum Vorhaben (Phase 1 und Phase 2) sind:
Deserno, T.M., Güld, M.O., Plodowski, B., Spitzer, K., Wein, B.B., Schubert, H., Ney, H., Seidl, T. (2008): Extended query refinement for medical image retrieval. Journal of Digital Imaging 2008; 21:280-9.
Deserno, T.M., Liao, W., Müller, K.: Combining side scan and front view image analysis for objective server assessment. International Water Association, 3rd Leading Edge Con-ference on Strategic Asset Management, Miami, Florida, USA, Nov. 2009.
Fischer, B.; Hunger, W.; Lehmann, T.; Müller, K.; Schäfer, T.: Objective Condition Estab-lishment of Sewer Systems. In: Proceedings 2nd International IWA Conference on Sewer Operation and Maintenance SOM 06. Wien, 26-28 2006
Müller, K.: Einsatzmöglichkeiten von Bilderkennungsverfahren zur Zustandserfassung von Kanalisationen. Tagungsband zum 7. Kölner Kanal Kolloquium; Aachener Schriften zur Stadtentwässerung, Band 9, Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen. Aachen, 2006
Müller, K.: Strategien zur Zustandserfassung von Kanalisationen. Dissertation, Aachener Schriften zur Stadtentwässerung, Band 7, Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen. Aachen, 2006
Müller, K., Fischer, B., Lehmann, Th, Hunger, W., Schäfer, Th.: Forschungsprojekt Bilder-kennung - Ergebnisse der ersten Projektphase. Bi UmweltBau, Heft 5.2006 Oktober 2006
Müller, K.: Wie verändern Bilderkennungsverfahren die Auswertung bei der Kanalinspektion. Vortrag auf dem 20. Lindauer Seminar. Lindau, 01.03.-02.03. 2007
Müller, K.Pinnekamp, J. (Hrsg.): Zustandserfassung von Kanalisationen - Strategie und Ma-nagement. Vortrag auf dem 8. Kölner Kanalkolloquium. Köln, Maternushaus, 18.-19.09.2007; Aachener Schriften zur Stadtentwässerung, Band 11, ISBN 978-3-938996-14-0
Müller, K.; Fischer, B.: Objective Condition Assessment of Sewer Systems. Vortrag auf 2nd Leading Edge Conference on Strategic Asset Management 2007, http://lesam2007.lnec.pt
Müller, K.; Fischer, B.: Zustandserfassung von Kanalisationen - Einsatzmöglichkeiten von Bilderkennungsverfahren. Gas Wasser Abwasser (gwa) Heft 4.2007, S. 249 - 254


Fazit

Es ist vor o.g. Hintergrund grundsätzlich anzustreben, diese wertvollen Ansätze im Hinblick auf die Bedürfnisse der Zielgruppe (kommunale Netzbetreiber) fortzuschreiben, um die bestehenden Entwicklungsansätze kurzfristig zur Praxisreife im Sinne einer spürbaren Entlastung der Inspekteure bei der Inspektion des Altbestandes zu führen. Ansätze bzw. mögliche Arbeitspakete, die nach wie vor als viel versprechend angesehen werden und aus ökonomischer wie ökologischer Sicht in weiteren Forschungs- und Entwicklungsvorhaben vorangetrieben werden sollten, wurden im Abschlussbericht beschrieben.