DE102012103766A1

DE102012103766A1 - Method for controlling and / or monitoring the areas around resealable building openings

Info

Publication number: DE102012103766A1
Application number: DE102012103766A
Authority: DE
Inventors: Marc Loschonsky
Original assignee: Bircher Reglomat AG
Current assignee: Bircher Reglomat AG
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31
Also published as: WO2013160197A2; WO2013160197A3

Abstract

Verfahren zur Kontrolle und/oder Überwachung der Bereiche um wiederverschliessbare Gebäudeöffnungen oder Raumtrennungen, insbesondere Fenster, Tore, Türen und sonstige automatische oder motorisierte Schiebeelemente und/oder der Detektion von sich darauf zu und weg oder vorbei bewegende Objekte und/oder Personen, um die Gebäudeöffnungen anzusteuern mit einer CMOS oder CCD Kamera, einer nahe im Infrarotlichtbereich strahlenden Lichtquelle und einer Auswerteeinheit, wobei eine geometriebasierte Tiefenmessung mittels tiefenvariierender Lichtfelder für die dreidimensionale Erfassung durchgeführt wird.Method for controlling and / or monitoring the areas around resealable building openings or room partitions, in particular windows, gates, doors and other automatic or motorized sliding elements and / or the detection of moving on and off or passing objects and / or people around the building openings to drive with a CMOS or CCD camera, a close in the infrared light range emitting light source and an evaluation unit, wherein a geometry-based depth measurement is performed by means of depth-varying light fields for the three-dimensional detection.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle und/oder Überwachung der Bereiche um wiederverschliessbare Gebäudeöffnungen oder Raumtrennungen, insbesondere Fenster, Tore, Türen und sonstige automatische oder motorisierte Schiebeelemente und/oder der Detektion von sich darauf zu und weg oder vorbei bewegende Objekte und/oder Personen, um die Gebäudeöffnungen anzusteuern mit einer CMOS oder CCD Kamera, einer nahe im Infrarotlichtbereich strahlenden Lichtquelle und einer Auswerteeinheit. The invention relates to a method for controlling and / or monitoring the areas around resealable building openings or room partitions, in particular windows, gates, doors and other automatic or motorized sliding elements and / or the detection of objects moving towards and away from them and / or persons to control the building openings with a CMOS or CCD camera, a near infrared light emitting light source and an evaluation unit.

Stand der Technik State of the art

Für die Steuerung, Kontrolle und/oder Überwachung wiederverschliessbarer Gebäudeöffnungen oder Raumtrennungen, insbesondere Fenster, Tore, Türen und sonstige automatische oder motorisierte Schiebeelemente kommen überwiegend berührungslose Messverfahren zum Einsatz. For the control, monitoring and / or monitoring resealable building openings or room partitions, in particular windows, gates, doors and other automatic or motorized sliding elements are mainly non-contact measuring methods used.

Bislang bekannte Verfahren sind frequenzbasierte Verfahren, welche auf dem Dopplereffekt beruhen. Auch sind optische Verfahren bereits bekannt. Diese beruhen überwiegend auf passiven oder aktiven Triangulations- oder direkten Laufzeitmessverfahren des Lichtes, sogenannte 3D-Kameras oder auch time-of-flight (TOF) Kameras genannt, ähnlich wie bei radarbasierten Systemen, bei welchen auch die Signallaufzeiten zw. die Phase des Lichtsignals zwischen ausgesendeten und empfangenen Signal ausgewertet werden und damit eine Erkennung eines nicht-statischen oder in Einzelfällen auch statischen Objektes ermöglicht wird. Previously known methods are frequency based methods based on the Doppler effect. Also, optical methods are already known. These are mainly based on passive or active triangulation or direct transit time measurement of light, so-called 3D cameras or time-of-flight (TOF) called cameras, similar to radar-based systems, in which also the signal transit times between the phase of the light signal between emitted and received signal are evaluated and thus a detection of a non-static or in some cases even static object is made possible.

Bei diesen Lichtlaufmessverfahren werden dabei vorwiegend die Effekte der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht (die Gruppenlaufzeit) ausgenutzt. Die Ausbreitungsabhängigkeit des Lichtes von Temperatureffekten und Luftströmungen über geringe Distanzen erleichtert eine präzise Entfernungsmessung allgemein und unabhängig davon, ob direkt Laufzeiteffekte oder Triangulationsverfahren eingesetzt werden. In the case of these light-motion measurement methods, the effects of the finite propagation velocity of light (the group delay) are predominantly utilized. The propagation dependence of the light from temperature effects and air currents over small distances facilitates precise distance measurement in general and regardless of whether direct transit effects or triangulation methods are used.

Dopplereffekte machen sich hierbei weniger störend bemerkbar als dies bei radarbasierten Signalen der Fall ist, bei der Detektion sich schnell bewegender Objekte. Die hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts erlaubt dabei sehr präzise Distanzmessungen (auch optische Tiefenmessungen genannt) in dynamischem Umfeld und über große Distanzen wie es beispielsweise bei Laserscannern der Fall ist. Allgemein betrachtet ist die Anwendung dieser Verfahren zur Tiefenvermessung aufgrund der kurzen Wellenlänge des Lichts hinsichtlich der erreichbaren lateralen Auflösung den schall- und radarbasierte Verfahren deutlich überlegen. Doppler effects make this less disturbing than is the case with radar-based signals in the detection of fast-moving objects. The high propagation speed of the light allows very precise distance measurements (also called optical depth measurements) in a dynamic environment and over long distances, as is the case, for example, with laser scanners. Generally speaking, the application of these methods for depth measurement due to the short wavelength of light with respect to the achievable lateral resolution of the sound and radar-based method is clearly superior.

Auch bekannt sind reine Bilderfassungs- oder Mustererkennungsverfahren, welche auch zur Steuerung, Kontrolle und/oder Überwachung von wiederverschliessbaren Gebäudeöffnungen oder Raumtrennungen, insbesondere Fenster, Tore, Türen und sonstige Schiebeelemente kommen. Hier werden mittels CMOS oder CCD Bildsensoren kontinuierlich erfasste Bilder jeweils untereinander und miteinander sukzessive mittels Mustererkennungsverfahren verglichen und im Falle einer Nichtübereinstimmung zweier nacheinander aufgenommenen Bilder ein entsprechendes Signal ausgegeben. Also known are pure image capture or pattern recognition methods, which also come to control, control and / or monitoring of resealable building openings or room separations, especially windows, gates, doors and other sliding elements. Here, images acquired continuously by means of CMOS or CCD image sensors are successively compared with one another and with each other by means of pattern recognition methods, and in the event of a mismatch of two consecutively recorded images, a corresponding signal is output.

Radarbasierte Messverfahren oder Verfahren, welche auf CMOS oder CCD basierten 3D-Kamera oder CMOS TOF Kamera basierten Sensorchips basieren sind aufgrund Ihrer Technologie und Fertigungsart sehr teuer und in Ihrer Auflösung durch Rauscheffekte begrenzt. Radar-based measurement methods or methods based on CMOS or CCD-based 3D camera or CMOS TOF camera-based sensor chips are very expensive due to their technology and manufacturing process and limited in their resolution by noise effects.

Aufgabe task

Ziel dieser Erfindung ist es eine kostengünstige und handliche Lösung beruhend auf einem physikalisch wesentlich einfacheren Verfahren, welches für die Bedienung für Spielekonsolen entwickelt wurde und heutzutage verwendet wird, für die Steuerung, Kontrolle und/oder Überwachung von wiederverschliessbaren Gebäudeöffnungen oder Raumtrennungen, insbesondere Fenster, Tore, Türen und sonstige Schiebeelemente kommen, darzustellen. The aim of this invention is to provide a cost effective and handy solution based on a physically much simpler process developed and used nowadays for game consoles for controlling, controlling and / or monitoring reclosable building openings or partitions, in particular windows, gates , Doors and other sliding elements come to represent.

Lösung der Aufgabe Solution of the task

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is solved by the independent claims. Further developments of the invention are defined in the dependent claims.

Gegenstand der Erfindung ist die Integration oder Anwendung von optischen geometriebasierten Tiefenmessverfahren, wie beispielsweise beschrieben in US20110164032 , US2010/0118123 , US20110096182 , US20100290698 für die Gestenbedienung von Spielekonsolen und Multimediageräten, in Steuerungs-, Kontroll- und/oder Überwachungsabläufen bei denen die Erkennung, Höhen-, Breiten- und Distanzmessung von statischen oder nicht-statischen Objekten und/oder Personen mittels statischen oder gepulsten, periodischen, aperiodischen oder zufällig linien- oder punktförmigen Lichtmustern welche nach dem Prinzip der optischen geometriebasierten Tiefenmessung erforderlich sind, für automatische, wiederverschliessbare Gebäudeöffnungen oder Raumtrennungen, insbesondere Fenster, Tore, Türen und sonstige Schiebeelementen, kommen. The invention relates to the integration or application of optical geometry-based depth measurement methods, such as described in US20110164032 . US2010 / 0118123 . US20110096182 . US20100290698 for the gesture control of game consoles and multimedia devices, in control, monitoring and / or monitoring processes in which the detection, height, width and distance measurement of static or non-static objects and / or persons by means of static or pulsed, periodic, aperiodic or random line or dot light patterns which are required by the principle of optical geometry-based depth measurement, for automatic reclosable building openings or room separations, especially windows, gates, doors and other sliding elements, come.

Zur Anwendung kommen um diese je nach Objektgrösse oder Objektgeschwindigkeit variabel und dem Objekt gerecht werdend, entsprechend geöffnet oder geschlossen werden können. Depending on the size of the object or the speed of the object, they can be used variably and in accordance with the object, opened or closed accordingly.

Die dabei zum Einsatz kommenden technologischen und physikalischen Prinzipien sind beschrieben in den Schriften US20110164032 , US20100118123 , US20110096182 , US2010029069 , US20100290698 , US20100225746 , US20100201811 , US20100020078 , US20100007717 , US2090185274 . Diese Dokumente Dokumente sollen hiermit zum Teil der Offenbarung erklärt werden. Insbesondere sollen Auszüge dieser Dokumente zur Konkretisierung dieser Erfindung heranziehbar sein. The technological and physical principles used are described in the publications US20110164032 . US20100118123 . US20110096182 . US2010029069 . US20100290698 . US20100225746 . US20100201811 . US20100020078 . US20100007717 . US2090185274 , These documents are hereby to be part of the disclosure. In particular, extracts of these documents are to be used to concretise this invention.

Wesentliches Merkmal hier ist die Verwendung von handelsüblichen CMOS Bildsensoren mit einer nahe im Infrarotlichtbereich strahlenden Lichtquelle, vorzugsweise einer Laserdiode. Im Gegensatz zu TOF oder 3D Kameras wird hierbei die Tiefenmessung über den Moire Effekt basierend auf einer kontinuierlichen kohärent strahlenden Lichtquelle, einer astigmatischen Optik und optischen Filtern sowie einem einmaligen optischen Referenzabgleich erzielt um damit tiefenvariierende Lichtfelder für die dreidimensionale Erfassung von solchen Objekten oder Personen zu erzeugen und damit die geometriebasierte Tiefenmessung zu ermöglichen und zu nutzen. An essential feature here is the use of commercially available CMOS image sensors with a light source emitting near the infrared light region, preferably a laser diode. In contrast to TOF or 3D cameras, the depth measurement via the Moire effect based on a continuous coherent light source, astigmatic optics and optical filters as well as a unique optical reference adjustment is achieved in order to produce depth-varying light fields for the three-dimensional detection of such objects or persons and thus enable and use the geometry-based depth measurement.

Die damit geschaffene Projektion zufallsverteilter intensitäts- und geometrievariierender Lichtpunkte oder Lichtstreifen ermöglicht somit die geometriebasierte optische Tiefenvermessung von Distanz und Größe eines sich im Detektionsbereichs von wiederverschliessbaren Gebäudeöffnungen befindlichen statischen oder nichtstatischen, sich bewegenden oder nicht bewegenden Mess- oder Detektionsobjekts oder -objekten. The projection of randomly distributed intensity- and geometry-varying light spots or light strips thus enables the geometry-based optical depth measurement of distance and size of a static or non-static, moving or non-moving measurement or detection object or objects located in the detection area of resealable building openings.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 20110164032 [0010, 0012]
US 2010/0118123 [0010]
US 20110096182 [0010, 0012]
US 20100290698 [0010, 0012]
US 20100118123 [0012]
US 2010029069 [0012]
US 20100225746 [0012]
US 20100201811 [0012]
US 20100020078 [0012]
US 20100007717 [0012]
US 2090185274 [0012]

Claims

Method for controlling and / or monitoring the areas around resealable building openings or room partitions, in particular windows, gates, doors and other automatic or motorized sliding elements and / or the detection of moving on and off or passing objects and / or people around the building openings to drive with a CMOS or CCD camera, a near infrared light irradiating light source and an evaluation unit, characterized in that a geometry-based depth measurement is performed by means of depth-varying light fields for the three-dimensional detection.

Device for using the method in claim 1, characterized in that a CMOS and / or CCD camera, a light source near the infrared light source for generating depth-varying light pattern by a lens and / or filter and an evaluation unit is included.

Apparatus according to claim 2, characterized in that a further CMOS and / or CCD camera is present, suitable for increasing the distance resolution by hiding a defined figuratively recorded background.

Apparatus according to claim 2 or claim 3, characterized in that the further CMOS and / or CCD camera for generating a virtual environment.