CN102892661B - 用于远距离控制车辆的远距离视频传输安全保障 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于确保远距离控制车辆的视频远距离传输安全的安全保障方法和系统，其中，物体（14）的图像由用于允许可使所述物体（14）的图像远距离显示的视频系统的摄相机（11）的光敏接收器（111）捕捉，所述物体图像的远距离安全保障系统的特征在于包括：能生成光学安全信息的光学安全信息生成器（132），能光学地重叠包含所述光学安全信息的安全图像和所述物体（14）的所述图像的光学组件，以便形成能与用于生成视频信号的光敏接收器（111）作用的确保安全的光学图像，把从视频系统远距离地接收视频信号的接收装置（21）耦合至所述视频信号的处理部件的耦合部件，所述视频信号的处理部件能检测、读取和提取包含在所述确保安全的光学图像的视频信号中的所述光学安全信息，以及对所述光学安全信息进行显像的显像部件。

Description

用于远距离控制车辆的远距离视频传输安全保障

按照权利要求1和13的前序部分，本发明涉及要由视频系统的光敏接收器捕捉的图像的远距离传输的方法和系统。

本发明尤其与需要借助至少一个车载摄像机的远距离控制的被引导车辆的领域有关，其中车载摄像机包括所述光敏接收器，并且所述远距离控制的特征在于具备高的运转安全性。

“被引导车辆”是指公共运输工具，例如公共汽车、无轨电车、有轨电车、地铁、列车或多节列车等，以及装载运输工具，例如对其而言安全性显得非常重要的吊车。本发明尤其与铁路领域有关，特别是配备有基于远距离通信的控制系统的运输工具，例如配备有借助无线电的列车控制系统的列车，这通常称为“基于通信的列车控制”(CBTC)。

本行业技术人员已知，由摄像机捕捉的物体图像可以远距离传输，从而在远离所述物体的位置被实时显示。因此，车辆的车载摄像机能拍摄物体，例如车辆内部或外部的场景，并且能与视频图像传输装置配合，以把所拍摄物体的视频信号从车辆传输到用来接收所述视频信号的地面接收装置，而且与显示装置配合，以便按照接收的视频信号显示所拍摄的物体。因此可以由所述车载摄像机获取图像，以便借助所述显示装置远距离地向操作人员显示图像。

特别是，这种包括应被车载的摄像机、传输装置、接收装置以及显示装置的视频系统允许操作人员远距离驾驶或控制车辆，所述驾驶或控制特别基于对于所述操作人员的视频图像实时显示。特别是，在专利申请公开US2009/0248220 A1、WO2009/087543 A2及专利US 6,803,854 B1中描述了这种借助显示的远距离控制功能或操控，例如在显示装置屏幕上显示由装载在被远距离控制或操控的车辆上的车载摄像机捕获的图像。

由光敏接收器获取的物体图像及其远距离显示，即，被远距离显示的所述物体的所述图像可能是不同的。实际上，视频系统的故障可能导致所显示图像与由摄像机的光敏接收器拍摄到或捕捉到的物体图像不一致。实际上，多种错误来源可能改变由视频系统获得和处理的图像的内容和/或顺序。例如，错误可来自摄像机、传输装置、接收装置或显示装置。因此，所述错误可能在在不同水平上发生，例如，这可能在处理视频图像时，传输与所述图像对应的视频信号时或者在显示时发生，结果使显示的图像发生改变。

而且，在视频影像图像上的各种操作可能或多或少地对其显像造成干扰，因此对显示造成干扰。操作可能是由图像处理的需要决定的(例如压缩、滤波、编码、采样等)或被视为恶意操作。恶意操作包括例如回放图像内容或出于破坏目的而对其进行修改。

而且，在数字传输的图像上观察到的错误或缺陷可能源自对图像进行数字化所需的视频编码器所使用的压缩参数。另一干扰源是传输时间难以掌握的视频信号传输网络。例如，吉尔格勒(gigue)(传输时间的变化)可能导致在空间或时间范围内部分视频信号的复制或删除。由此导致图像的重复或删除，而且导致在视频影像的特定图像中的行或列的损失或增加。

另一方面，目前允许远距离显示由车载摄像机所获取的视频图像的视频系统依赖于集成有多个元件的复杂电子系统，元件中的每一个都可能成为错误或故障来源，导致远距离显示的图像与光敏接收器捕捉的图像不同，而此时每个图像(例如被捕捉的图像和这样显示的图像)都被认为代表同一物体。

上述错误和故障来源使得随着时间的经过以及在执行不同运转模式时经常难以(甚至是不能)掌握视频系统的可靠性和安全性。然而，这样的视频系统往往要用在要求很高运转安全水平的设备中，特别是在故障会导致严重后果时。实际上，对于例如允许根据由装载在被引导车辆上的摄像机获取的图像的实时显示来远距离驾驶所述被引导车辆的视频系统，其运转失败会成为所述被引导车辆事故的起因，结果例如对其运输的乘客造成严重的后果。

当操作人员基于由用于远距离控制车辆的视频系统提供的图像显像来远距离控制所述车辆时，风险在于所述操作人员不会注意到所述图像的失效，或者所述图像的显像相对于由用来装载在所述车辆上的摄像机获取的图像已经大大延迟。如果在所述车辆的行驶道路上存在障碍物，所述操作人员对障碍的察觉必须在有限的时间内生效，才能通过例如刹车来远距离操控。在相反的情况下，则不可避免地与障碍物发生撞击。

因此，只有远距离操控台接收的图像在运转安全性上有保证，才能通过视频系统对车辆进行安全和可靠的远距离控制。换言之，必须使物体图像的传输安全，所述物体图像一方面由装载于用来远距离操控的车辆上的光敏接收器获取，另一方面用于所述车辆的远距离控制。换言之，必须实时地保证由远离物体的操作人员远距离可见的所述物体视频图像与由所述光敏接收器捕捉的所述物体图像一致。

本发明的目的在于提供一种简单、安全可靠的借助视频系统的确保物体图像远距离传输的安全保障方法和系统，物体图像由所述视频系统的光敏接收器捕捉，所述安全保障方法和系统适用于任何类型的视频系统且能保证所述视频系统的安全性，特别是能够保证远距离显示的物体图像与由可车载视频系统的摄像机的光敏接收器获取到的物体图像实时一致。

本发明的另一目的特别在于向远离所述物体的操作人员指示任何前述故障和错误源。

借助远距离显示的物体的图像和由摄像机光敏接收器所拍摄的所述物体的图像之间的一致性，尤其能参考在t₂＝t+△t时刻远距离显示(显像)的图像(该图像代表t时刻的物体)，与由光敏接收器在时刻t₁＝t，获取的所述物体的图像(该图像代表t时刻的物体)之间的一致性。换言之，本发明应能够决定由光敏接收器在t₁时刻获取的物体的图像与在t₂时刻远距离显示并例如能够允许操作人员对车辆远距离控制的同一物体的图像在相同放大率下是否相符。因此，如果两个图像中的每一个代表同一物体(即在同一时刻t的物体)，并且如果时间△t的间隔不超过预设范围，例如0.5秒，则远距离显示的物体的图像将被视为与要由光敏接收器捕获的所述物体的图像相符。

为此，提出根据权利要求1、6、11和13记载内容的方法、装置和系统。一组子权利要求同样给出本发明的优点。

本发明特别提出一种实时确保物体图像远距离传输的安全保障方法，所述物体图像由视频系统的摄像机的光敏接收器捕捉且由所述视频系统远距离传输，从而对其进行远距离显示，所述方法的特征在于具有以下步骤：

-生成所述物体的所述图像的远距离传输的光学安全信息，特别是通过例如相干或非相干辐射、照射或散射，生成用于形成安全图像的所述光学安全信息。

–形成由安全图像和所述物体的图像的光学重叠来确保安全的光学图像，所述安全图像包括所述光学安全信息。因此所述重叠导致所述确保安全的光学图像，所述确保安全的光学图像用于作用在摄像机的光敏接收器上以便被转换为视频信号。所述安全图像特别是所述光学安全信息的真实或虚拟光学图像，例如经由能进行所述生成的光学安全信息生成器辐射；

-在远离所述物体处检验由所述视频信号承载的、与安全图像及所述物体的图像的光学重叠相关的光学安全信息。

按照本发明的方法因此确保由视频系统远距离传输的所述物体的所述图像。其提出在所述物体的图像中(即，在真实或虚拟的光学图像中)光学地插入至少一个光学安全信息，用于远距离控制车辆，以便创建所述物体的所述确保安全的光学图像。在这种情况下，由摄像机的光敏接收器捕捉的确保安全的光学图像是光学安全信息的安全图像和所述物体的图像的光学重叠，且可由光敏接收器转换成用来传输与所述确保安全的光学图像有关的所有数据的视频电信号，例如对包括所述光学安全信息，和/或代表所述确保安全的光学图像和/或所述物体的所述图像的确保安全的视频图像进行远距离显像。所述确保安全的视频图像因此是源自所述确保安全的光学图像的、可根据来自光接收器的视频电信号重建的视频图像。特别是，一旦在所执行的所述物体的所述图像中插入光学安全信息，用于远距离控制车辆的视频系统能允许远距离显示包括至少一个安全信息的所述确保安全的光学图像。实际上，在由光敏接收器捕捉确保安全的光学图像并生成包括与所述确保安全的光学图像有关的所有数据的所述视频信号之后，对确保安全的光学图像的所述视频电信号进行的传输的步骤以及在远距离光敏接收器处对所述视频信号进行接收的步骤，尤其能将光敏接收器的视频信号发送至远离所述光敏接收器的确保安全的光学图像的显示装置上。所述传输和接收步骤，以及对确保安全的光学图像的捕捉及通过显示装置对其进行显示的步骤，可以由已有的用来远距离控制车辆的视频系统实施。本发明特别地提出通过所述视频系统，来确保所述物体的图像的安全传输。

本发明还同时提出特别是实时地确保物体图像远距离的安全保障装置，所述物体图像由视频系统的摄像机的光敏接收器获取，以使得允许远距离传输和显示所述物体的所述图像，所述安全保障装置特别适用于视频系统，且其特征在于，包括：

-光学安全信息生成器，其能特别通过例如相干或非相干的辐射，光学照射或散射来生成用于形成安全图像的光学安全信息，所述生成器还能耦合在光学组件上。特别地，生成器是能发射或散射辐射光的辐射源，所述辐射光包括用于所述物体的图像的安全传输的光学安全信息；

-所述光学组件能在光学上重叠包括所述光学安全信息的所述安全图像和所述物体的所述图像，以便根据所述物体的所述图像与所述安全图像的重叠，形成作用在光敏接收器上的所述物体的确保安全的光学图像。

本发明还提出一种检测装置，所述检测装置特别地能实时检测物体的确保安全的光学图像的光学安全信息，所述确保安全的光学图像由视频系统的摄像机的光敏接收器获取并能借助所述视频系统进行远距离传输和显示，所述确保安全的光学图像是安全图像与所述物体图像的重叠，并用于作用在光敏接收器上，所述检测装置特别适用于所述视频系统，其特征在于包括：

–耦合部件，将视频信号的处理部件耦合至远距离地接收所述视频信号的接收装置，以便把所述视频系统的所述接收装置的所述视频信号传输至所述检测装置的处理部件，所述接收装置特别用于在远离所述物体处接收所述确保安全的光学图像的所述视频信号；

–所述视频信号的处理部件能检测、读取和提取包含在所述确保安全的光学图像的视频信号中的所述光学安全信息，所述确保安全的光学图像由包括所述光学安全信息的安全图像与所述物体的光学图像的重叠产生；

-所述光学安全信息的显示装置，特别地适合与视频系统的显示装置相配合。

本发明还提出一种特别能实时地确保物体图像远距离的传输的安全保障系统，所述安全保障系统远距离传输由视频系统的摄像机的光敏接收器捕捉的物体图像，所述安全保障系统包括所述安全保障装置和所述检测装置，所述安全保障装置和所述检测装置能相互配合以便确保借助所述视频系统传输所述物体的图像的安全性。安全保障装置和检测装置因此能与视频系统配合，所述视频系统例如包括可车载摄像机、传输装置、接收装置和显示装置，以便确保由所述摄像机获取的所述物体图像的传输，并保证由摄像机的光敏接收器获取的所述物体图像与借助显示装置远距离实时显示的所述物体的图像相一致。

按照本发明的方法因此允许通过把所述安全图像与由摄像机的光敏接收器获取的所述物体的所述(光学)图像重叠，来在由摄像机拍摄的物体与所述摄像机的传感器或光敏接收器之间加入光学安全信息，以便形成所述物体的确保安全的光学图像。安全图像可通过例如发射光或散射光的辐射生成。光学信息生成器可例如包括能辐射用于所述物体图像的安全传输的所述光学安全信息的空间光调制器(MSL)。

特别地，光学安全信息可包括摄像机的识别信息，或更确切地，对摄像机的光敏接收器的识别信息，以及/或者允许光学地标明由光敏接收器捕捉所述物体图像的时间的日期标识。尤其是，光学安全信息生成器包括能提供所述摄像机识别信息的摄像机光敏接收器的识别装置。例如，所述识别装置能在安全图像中光学地标记所述摄像机的识别信息，所述光学标记能用来区分由一个摄像机获取的图像与由另一摄像机获取的图像。所述识别装置例如是光学掩模，其几何特征允许识别摄像机的光敏接收器。特别地，所述光学掩模能与确保安全的光学信息生成器的所述MSL配合，以便形成包括所述光敏接收器的识别信息的安全图像。换言之，所述识别信息能允许区分捕捉重叠在安全图像上的所述物体的图像的光敏接收器进行的捕捉，和捕捉重叠在另一安全图像上的另一物体的另一光敏接收器进行的捕捉。特别地，摄像机的光敏接收器的识别使用在视频系统运转失败的情况下视频系统的已知物理特性，以便能够确保所述视频系统的固有安全性。例如，按照本发明的对所述识别信息的标记基于被引导车辆内在的安全性原理，即由于故障或所述标记的特性发生偏差所致的结果，而例如所述摄像机的光敏接收器的全部或部分被阻塞、电故障或机械损伤仅能导致被引导车辆偶然停止的结果，按照本发明则不是这种情况。

特别地，确保安全的光学图像的至少一部分有利地包括所述光学安全信息的嵌入图。其实，安全图像的至少一部分用于允许嵌入有关光学安全信息的数据。特别地，借助所述识别信息的摄像机识别和/或标注日期可以被嵌入确保安全的光学图像的整个平面或部分平面。所述嵌入图因此可通过摄像机的光敏接收器的至少一部分接收。特别地，安全图像和所述物体的图像在光敏接收器上具有相同的尺寸，以使得所述嵌入图能分布在在摄像机光敏接收器的整个表面上，因此分布在整个确保安全的光学图像上。有利地，当所述安全图像具有与所述物体图像相同的尺寸时，若两者重叠，则空间标记在整个安全图像上的分布能检测由光敏接收器接收的所述物体图像的完整性缺失。

按照本发明的所述方法特别地能保证由视频系统的摄像机的光敏接收器所捕捉的物体图像与用于所述物体的远距离显示的物体的显像之间的一致性。光学安全信息生成器其实能够用于生成通过辐射形成的光学安全信息，所述光学安全信息能在读取所述确保安全的光学图像的视频信号时用于确定所述一致性。特别地，所述信息生成器能被耦合在光学组件上，以便使由所述辐射与所述光学组件或所述生成器的光学元件的交互作用形成的所述安全图像，与由光敏接收器捕捉的所述物体图像重叠。光学组件能允许安全图像与所述物体图像在光敏接收器前方或在摄像机的光敏接收器上重叠。

所述光学组件特别地能在光敏接收器上形成对应于安全图像与所述物体图像的光学重叠的所述确保安全的光学图像。随后，摄像机的光敏接收器能把确保安全的光学图像转换成视频信号，所述视频信号能重现代表所述确保安全的光学图像的确保安全的视频图像。

视频系统，特别是常规的视频系统允许把来自摄像机的确保安全的光学图像的视频信号发送到远离所述物体或所述光敏接收器的显示装置上，所述视频系统包括所述摄像机、允许传输视频信号的传输装置、能远距离接收所述视频信号并对其进行处理的接收装置以及能显示由视频信号承载的视频图像的显示装置。

一种光学安全信息检测装置，所述光学安全信息用于确保借助视频系统的所述物体的图像的远距离传输，所述检测装置尤其用于与所述视频系统配合以便检测并读取由所述确保安全的光学图像的视频信号传送的光学安全信息。所述检测装置特别地能够借助至少一个耦合部件耦合至远离所述视频系统的接收装置，以便接收确保安全的光学图像的所述视频信号。此外，其还包括光学安全信息的处理部件，所述处理部件能检测由确保安全的光学图像的视频信号传送的光学安全信息，且能够读取和提取所述光学安全信息。而且，所述处理部件特别地能把包含与所述安全图像有关(因此与所述光学安全信息有关)的数据的一部分视频信号，与包含有关所述物体的(光学)图像的其它数据的另一部分视频信号区分开。有利地，所述区分能允许对与安全图像有关的所述数据以及与所述物体的(光学)图像有关的其它数据进行区分显像，以便允许实现所述物体的所述图像以及所述光学安全信息的区分显像。

此外，光学安全信息的处理部件特别适用于分析光学安全信息，以便确定可借助视频系统的显示装置远距离显示的、根据所述确保安全的光学图像的视频信号的所述物体的图像，是否与由光敏接收器捕捉的所述物体的图像一致。而且，所述处理部件尤其适合以视觉和/或听觉的方式，通过例如在区分所述有关数据与所述其它有关数据之后，根据基于确保安全的光学图像的视频信号的、能远距离重现的所述物体的所述图像，与由所述光敏接收器所捕捉的所述物体的(光学)图像之间的不一致，来指示与所述物体图像有关的数据的远距离传输的失败。

最后，所述光学安全信息的显示部件特别地能与视频系统的所述显示装置配合，以便允许例如在同一屏幕上显示所述物体的所述图像以及所述光学安全信息。因此，检测装置能允许在远离摄像机处对光学安全信息和所述物体的图像进行显像，并特别地对光学安全信息来源与更新以及所述物体图像完整性的检验进行显像。特别地，所述处理部件能确定把所述物体图像的捕捉时刻与对所述物体图像的远距离显像的时刻分开的时间间隔△t。如果时间间隔△t超出预设的范围值，按照本发明的处理部件能够特别地指出超出预设范围值。

有利地，按照本发明的安全保障装置能允许两个光学图像例如，由摄像机正常拍摄的所述物体图像与所述安全图像，在输入摄像机时发生重叠。所述物体图像例如是由摄像机拍摄并借助视频系统的所述显示装置远距离地向操作人员显示的场景光学图像。安全图像包括用来确定可通过显示装置远距离显示的所述物体图像，与可由摄像机的光敏接收器捕捉的所述物体图像之间是否一致的所述光学安全信息。

因此，按照本发明的安全保障装置能在所述视频图像被电子修改或操作之前，在由摄像机捕捉的视频图像中插入所述光学安全信息。实际上，在摄像机进行捕捉之前，将光学安全信息光学地插入所述物体的(光学)图像。有利地，由于在对由光敏接收器捕捉的图像的视频信号进行任何转换之前，以光学方式插入光学安全信息，因此插入光学安全信息不依赖于视频系统的功能及类型。按照本发明的安全保障装置因此可有利地适合任何类型的视频系统，而不必考虑视频系统的特征或功能。特别地，所述安全保障装置能被固定在摄像机前方或直接固定在摄像机上，以便在摄像机的光敏接收器上形成所述确保安全的光学图像。

此外，光学信息生成器能生成可在时间上和/或空间上变化的光学安全信息。光学安全信息在时间上的变化例如被用来例如借助所述时间标记来在时间上标记安全图像，以使得每个可与所述物体的所述图像重叠的安全图像包括不同的时间标记(例如不同的日期)，而光学安全信息的空间变化，尤其通过特别在每一安全图像中嵌入摄像机的识别信息或摄像机的空间识别码，来例如在空间上标记安全图像。

因此，每个确保安全的光学图像能用于实现所述物体的所述图像与所述安全图像的光学重叠，因此特别地包括与上述时间和/或空间标记有关的安全信息，以便例如使每个确保安全的光学图像包括日期和借助空间识别码对包括所述光敏接收器的照相机的识别。

为此，特别地，按照本发明的安全保障装置和检测装置的每一个包括时钟。特别是检测装置的时钟和安全保障装置的时钟彼此同步，从而允许通过对由检测装置时钟指示的日期，与由所述处理部件从确保安全的光学图像的视频信号的光学安全信息中提取的日期进行比较，对视频系统进行精确的时间控制。对所述日期的比较尤其可用来确定时间间隔△t是否超过所述预设的范围值。

有利地，摄像机的空间识别码特别的是不可变的光学安全信息，即其能限定涉及使两个摄像机发生混淆的可能性的安全完整性水平SIL 4(Safety Integrity Level)。安全完整性水平SIL 4由关于关键系统安全性的IEC61508标准确定，并要求每小时危险失效可能性介于10^～8和10^～9。借助所述空间识别码进行的空间标记允许标记可由每个摄像机的每个光敏接收器捕捉的所述物体图像，并带有每个光敏接收器的特定的识别信息，或换言之，带有每个光敏接收器特有的空间识别码，以使得能够以SIL4安全完整性水平来把通过显示装置远距离显示的所述物体各个图像与唯一一个光敏接收器关联。为此，光学安全信息的处理部件能根据摄像机的所述空间识别码，对多个不同的确保安全的光学图像的视频信号进行分类。

借助以下附图给出的实施示例将更有助于理解本发明。

图1是按照本发明的确保视频图像安全传输的系统的实施例。

图2是按照本发明的确保视频图像安全传输的装置的实施例，所述装置包括4F配置。

图3是按照本发明的确保视频图像安全传输的装置的实施例，所述装置包括半反射片。

图4是按照本发明的确保视频图像安全传输的装置的实施示例，所述装置包括光学安全信息的投影。

举例而言，图1示出适于确保由视频系统远距离传输物体14的(光学)图像的安全保障系统，所述物体14的所述图像特别地用于作用在所述视频系统的光敏接收器111上，并例如被用来远距离控制车辆1。所述视频系统尤其包括：

-摄像机11，包括能装载在所述车辆1上或相对于控制台2分离的所述光敏接收器111，所述光敏接收器111能把光辐射转换成视频信号；

-传输装置12，能把所述光接收器的所述视频信号传输至接收装置21上。而且，所述传输装置12还能被装载于所述车辆1上或与所述控制台2分离，并且被耦合至所述摄像机11，以便例如通过天线121传输所述视频信号，所述天线121可能装配在所述传输装置上且被用来远距离传输所述视频信号；

-所述接收装置21，能接收和处理所述视频信号。所述接收装置21特别地被用于装配在远距离处的所述控制台2上并且能与显示装置22配合，以便显示由所述摄像机捕捉且能根据所述视频信号重现的所述物体的所述图像。特别地，所述接收装置21可包括天线121，以便接收借助所述传输装置12的视频信号传输；

-所述显示装置22被耦合至所述接收装置21，并用于例如在屏幕上显示由所述视频信号承载的所述物体图像。

换言之，所述视频系统是由所述光敏接收器111获取的至少一个图像的远距离可视系统，所述图像例如被用来允许位于控制台2的操作人员根据所述物体的所述图像的实时显示来远距离驾驶所述车辆1。按照本发明的所述安全保障系统特别地被耦合至所述视频系统并与其配合，以便确保由光敏接收器111获取的所述物体图像与通过所述显示装置22远距离实时显像的所述物体的所述图像之间的一致性。

按照本发明的所述安全保障系统尤其包括所述物体14图像的的远距离安全保障装置13，以及所述物体14的确保安全的光学图像的光学安全信息的检测装置23。安全保障装置13和检测装置23一方面相互配合，另一方面各自通过耦合部件与所述视频系统连接以与其配合，从而确保由摄像机11的光敏接收器111捕捉的所述物体图像，与通过所述视频系统的所述显示装置22实时远距离可见且显示的所述物体图像之间的一致性。一方面，安全保障装置能通过在所述物体的图像内以光学方式加入光学安全信息来产生所述物体的确保安全的光学图像，从而保护所述物体的所述图像的安全性，另一方面，检测装置能检测所述确保安全的光学图像的安全性，以便确定由光敏接收器捕捉的所述物体图像是否与远距离显像的所述物体图像一致。特别地，按照本发明的方法、安全保障系统、安全保障装置和检测装置特别适于保护由视频系统传输所述物体图像的安全性，从而可用来远距离控制车辆，特别是被引导车辆。

图2至图4分别介绍了所述安全保障装置13的不同实施示例。特别地，安全保障装置13能例如通过辐射生成远距离传输所述物体14的图像的光学安全信息。为此，其尤其包括光学安全信息的生成器132，所述生成器能特别地通过对光辐射的空间修改，生成所述光学安全信息。所述安全保障装置还可以包括光学组件，所述光学组件包括例如是至少光学透镜131或半反射片134的光学元件，所述光学组件能把包含所述光学安全信息的安全图像以光学方式重叠在所述物体14的图像上，从而产生作用于摄像机11的光敏接收器111的确保安全的光学图像。因此，所述生成器132能与光学组件配合，从而产生可重叠在所述物体图像上的所述安全图像。特别地，所述光学组件能在光敏接收器111上形成所述确保安全的光学图像，以便把确保安全的图像转换成能由所述光敏接收器111生成的视频信号。所述视频信号随后通过视频装置被用来传输至远距离控制台2上，在所述控制台中，检测装置23的处理部件能根据所述确保安全的光学图像的视频信号，重现所述物体的图像与光学安全信息。

特别地，检测装置23可被耦合至视频系统的显示装置22，且/或耦合至用来显像由视频信号承载的光学安全信息的另一显示装置22b。

特别地，图2示出按照本发明的基于4F配置的安全保障装置13的实施例。该实施例提出通过二维Fourier光学变换来在强度上对安全图像进行调制，所述安全图像是由可与生成器132的识别掩模1322(强度掩模)耦合的MSL(空间光调制器)1321产生的。在该特殊的情况下，所述生成器132因此包括能生成所述光学安全信息(例如所述物体图像的时间标注)的所述MSL1321，以及含有光敏接收器111的识别信息的所述掩模1322。特别地，MSL是例如通过分量强度变化来修改光束空间的所述分量的装置。其例如涉及呈矩阵形式的装置，例如是使用液晶、微镜或有机电致发光二极管(OLED)等技术的能被电操控的有源矩阵。特别地，其能通过所述MSL的矩阵像素的光调制对所述光学安全信息进行编码。因此，光敏接收器的识别信息和所述物体的图像捕捉时间标注可通过MSL被编码，呈至少与所述物体的所述图像可重叠的光强度变化的形式。通过借助两个焦距为F的Fourier透镜131实现4F配置来实现Fourier变换，所述Fourier透镜131被设在生成器132的两侧，生成器132位于距离所述Fourier透镜131的焦距相等的距离处。特别地，MSL可与时钟135相连，从而能生成所述时间标注。有利地，鉴于生成器132位于对应所述物体图像的频率范畴的Fourier平面的位置上，所述光学安全信息可分布在所述物体的整体图像上。作用于光敏接收器111的确保安全的光学图像是所述物体图像和安全图像的重叠，即掩模与MSL矩阵的结合。确保安全的光学图像通过与光敏接收器交互作用，生成所述视频信号。所述确保安全的光学图像的视频信号被用来由所述检测装置23处理。在所述特殊的情况下，所述检测装置23可包括光学组件，所述光学组件因此根据所述视频信号重现光学安全信息，从而从所述物体的所述图像中分离出安全图像。

图3示出按照本发明的尤其基于使用半反射片134的安全保障装置13的另一实施例。所述安全保障装置13特别适用于视频系统的摄像机11，且其特征在于，其包括特别地通过辐射生成光学安全信息的光学安全信息生成器132、包括半反射片134的光学组件以及至少光学系统131a、131b。此外，所述生成器132可包括光源136、MSL1321以及时钟135。

特别地，所述光学组件能与所述生成器132相连，从而把所述光学安全信息的图像，即所述安全图像以光学的方式重叠在所述物体的光学图像上，由此通过重叠形成可作用于所述摄像机11的所述光敏接收器111的确保安全的光学图像。光敏接收器11因此可一方面接收所述物体14的图像，另一方面接收由来自所述光源136的光线构成的且可例如穿过MSL1321的安全图像，MSL1321可在其矩阵上显示安全信息，所述矩阵如同幻灯片的投影机，可通过与所述光线交互作用，用来生产所述光学安全信息。因此，光源136的至少一部分光线穿过生成器132，随后穿过第一光学系统131a，由半反射片134反射，穿过第二光学系统131b且最终作用于光敏接收器111。来自所述物体14的光线穿过半反射片134，随后通过第二光学系统131b，从而能作用于光敏接收器111上。第一光学系统131a、第二光学系统131b和半反射片被设置得能在光敏接收器111上使所述安全图像重叠于所述物体的所述图像。所述两图像可在光敏接收器上光学地重叠。特别地，MSL能与光源136的光线交互作用，以便生成所述光学安全信息，所述光学安全信息例如包括光敏接收器111的识别码以及捕捉所述物体的图像的日期。有利地，半反射片134能用来重叠安全图像与所述物体的图像12。

第二光学系统131b能把所述物体的图像与光敏接收器111的感光平面结合，即，该平面例如能与光线交互作用，从而生成所述视频信号。将第一和第二光学系统131a、131b耦合能允许把MSL的矩阵(例如可在其上显示所述光学安全信息的MSL平面)与所述光敏接收器的感光平面相结合。特别地，MSL可电子寻址以便能够修改来自所述光源136的光束的空间分量，因此生成所述安全图像。MSL因此生成可通过MSL矩阵像素的光调制编码的摄像机识别信息以及日期标注信息。

特别地，生成器132可包括针对各摄像机的物理掩模1322，该掩模用于过滤可穿过MSL矩阵的光源136的光线。换言之，物理掩模1322通过仅允许一部分所述光线形成所述安全图像来用作为过滤器。特别地，通过把适合的物理掩模与各光敏接收器相关联，可导致各摄像机具有唯一的识别码。因此，对光线的这一部分的选择唯一取决于所述光敏接收器111，因而这样能对捕捉根据所述确保安全的光学图像的视频信号的确保安全的光学图像的光敏接收器进行确认。有利地，由物理掩模在MSL上对光线进行的过滤不会随时间而改变，因此保证了安全性。实际上，物理掩模1322一方面可防止人为或非人为的改变，另一方面，在修改的情况下，其不能与另一摄像机的物理掩模混淆。因此，在处理由所述视频信号承载的光学安全信息时观察到视频系统失效的情况下，所述物理掩模能允许快速确认是哪个视频系统失灵，并使其处于安全状态。

图4介绍了按照本发明的，包括车辆挡风玻璃10上的光学安全信息的投影的安全保障装置13的实施例。特别地，光学安全信息生成器包括能与时钟135耦合的视频投影机，所述时钟被用来标记由摄像机11的光敏接收器111捕捉的图像的时间。特别地，对光敏接收器111的识别可投影在挡风玻璃10上，从而可由光敏接收器111捕捉。按照另一实施方式，所述安全保障装置13包括可与挡风玻璃10结合的二维识别码137，且允许识别光敏接收器111。特别地，光学安全信息生成器能在所述物体的整体图像上生成光学安全信息，并同时保证对所述物体图像的显示。换言之，所述安全图像与所述物体的所述图像的重叠，能允许根据确保安全的光学图像的显示来向操作人员正确地显示所述物体的图像。特别地，所述安全保障装置13包括能把所述物体14的图像与光敏接收器111的感光平面结合的光学系统131。

最后，所述安全保障装置13的时钟135一方面与摄像机的时钟同步，且与所述检测装置23的时钟同步，以便确定所述物体的图像捕捉与其远距离显像之间的时间间隔。

总之，按照本发明的视频图像的安全保障方法与系统，以及安全保障装置和检测装置，与现有的安全方法与安全系统相比，存在多个优点：

-其避免了设计需要每个子系统都可靠运转的安全系统。实际上，是视频系统整体而不是构成所述视频系统的每个子元件在安全性上有保证。所述视频图像的重现原理能消除某些使视频系统失效的原因。其能向远距离查看所述物体的所述图像的操作人员提供用于检测所述视频图像的故障(图像的来源、更新或完整度)的光学安全信息；

-其能自动诊断所述物体的视频图像的失效，并自动发出例如与远距离车辆控制系统运行安全状态有关的警报(视觉、听觉、震动，等等)。例如，在检测到所述失效后，可自动或手动向被引导车辆发送紧急刹车指令。

-其还允许在所述物体的图像显像中指示发生错误。

Claims (14)

1.确保物体(14)图像的远距离传输安全的安全保障方法，所述物体(14)的图像由视频系统的摄像机(11)的光敏接收器(111)捕捉并且被所述视频系统远距离传输,所述方法的特征在于具有以下步骤：

-生成所述物体(14)的所述图像的远距离传输的光学安全信息，

-形成由安全图像和所述物体(14)的图像的光学重叠来确保安全的光学图像，所述安全图像包括所述光学安全信息，所述确保安全的光学图像用于作用在所述摄像机(11)的所述光敏接收器(111)上，以便被转换为视频信号，

-检验由所述视频信号承载的所述光学安全信息，并且基于对所述光学安全信息的分析，通过确定由所述光敏接收器在t1＝t时刻捕捉的所述物体的图像与在t2＝t+△t时刻根据所述视频信号的、可远距离显示的所述物体的图像在相同放大率下是否相符来确定根据所述确保安全的光学图像的视频信号的、可远距离显示的所述物体的图像是否与由所述光敏接收器捕捉的所述物体的图像一致，其中，如果两个图像中的每一个代表同一物体，即在同一时刻t的物体，并且如果时间△t的间隔不超过预设范围，则可远距离显示的物体的图像与要由所述光敏接收器捕获的所述物体的图像相符；其中，如果时间△t的间隔超过预设范围值，则指出超出预设范围值。

2.按照权利要求1所述的安全保障方法，其特征在于，所述光学安全信息随时间改变。

3.按照权利要求1或2所述的安全保障方法，其特征在于，所述光学安全信息随空间改变。

4.按照权利要求1或2所述的安全保障方法，其特征在于，所述光学安全信息包括所述摄像机(11)的识别信息。

5.按照权利要求1或2所述的安全保障方法，其特征在于，所述确保安全的光学图像的至少一部分包括所述光学安全信息的嵌入图。

6.物体(14)的确保安全的光学图像的光学安全信息检测装置(23)，所述确保安全的光学图像能够由视频系统的摄像机(11)的光敏接收器(111)获取，其特征在于所述光学安全信息检测装置(23)包括：

-耦合部件，其能够将视频信号的处理部件耦合至远距离地接收所述视频系统的视频信号的接收装置(21)，

-所述视频信号的处理部件，其能检测、读取和提取包含在所述确保安全的光学图像的视频信号中的所述光学安全信息，并且能够分析所述光学安全信息以便通过确定由所述光敏接收器在t1＝t时刻捕捉的所述物体的图像与在t2＝t+△t时刻根据所述视频信号的、可远距离显示的所述物体的图像在相同放大率下是否相符来确定根据所述确保安全的光学图像的视频信号的、可远距离显示的所述物体的图像是否与由所述光敏接收器捕捉的所述物体的图像一致，其中，如果两个图像中的每一个代表同一物体，即在同一时刻t的物体，并且如果时间△t的间隔不超过预设范围，则可远距离显示的物体的图像与要由所述光敏接收器捕获的所述物体的图像相符；其中，如果时间△t的间隔超过预设范围值，则配置处理部件指出超出预设范围值，

-显示所述光学安全信息的显示部件(22、22b)。

7.按照权利要求6所述的光学安全信息检测装置(23)，其特征在于，所述处理部件能够分析所述光学安全信息并指示与所述物体(14)的图像有关的数据的远距离传输的失败。

8.一种确保视频图像的远距离安全传输的安全保障系统，包括：

确保物体(14)图像的远距离传输安全的安全保障装置(13)，所述物体(14)的图像由视频系统的摄像机(11)的光敏接收器(111)捕捉，所述安全保障装置(13)包括：

-光学安全信息生成器(132)，其能够生成用于形成安全图像的光学安全信息，并且能够耦合至光学组件，

-所述光学组件能够对所述安全图像和所述物体(14)的所述图像进行光学重叠，以便形成用于作用在所述光敏接收器(111)上的确保安全的光学图像；和

按照权利要求6的所述光学安全信息检测装置(23)，

其中，所述安全保障装置(13)和所述光学安全信息检测装置(23)用于相互配合以便能够确保借助所述视频系统的视频图像传输的安全性。

9.按照权利要求8所述的安全保障系统，其特征在于，所述光学安 全信息生成器(132)包括空间光调制器(1321)。

10.按照权利要求8或9所述的安全保障系统，其特征在于，其包括时钟(135)，所述时钟(135)能够与光学安全信息的检测装置的时钟同步。

11.按照权利要求8或9所述的安全保障系统，其特征在于，所述光学组件包括半反射片(134)。

12.按照权利要求8或9所述的安全保障系统，其特征在于，所述光学组件包括4F配置。

13.按照权利要求8所述的安全保障系统，其特征在于，所述安全保障装置(13)包括用于把所述安全保障装置(13)耦合至所述视频系统的摄像机(11)的耦合部件。

14.按照权利要求8所述的安全保障系统，其特征在于，所述检测装置(23)包括用于把所述检测装置(23)耦合至所述视频系统的接收装置(21)的耦合部件。