CN103119635A - 配置监视系统的方法以及可配置的监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地形图的记录配置监视系统的方法，包括以下步骤：用监视系统记录监视区域的地形图，条件是，其中没有要检测的物体或人位于监视区域中；在由此记录的地形图中，确定由障碍物(4)导致的干扰点(5)；将作为所述地形图的一部分区域的检测区域(8)限定为，使得所述干扰点(5)的全部或至少一部分处于所述检测区域(8)的外部；将所述监视系统的评估单元(2)设置成，使其仅仅评估所述检测区域(8)内的运动。本发明也涉及一种相应的可配置监视系统。

Description

配置监视系统的方法以及可配置的监视系统

技术领域

本发明涉及一种基于地形图(relief map)的记录配置监视系统的方法，以及可相应配置的监视系统。

背景技术

监视系统，例如可以是人员计数系统或其他的计数器的情况。这种监视系统可设置成评估记录的监视区域的地形图，以便确定在地形图中的运动，例如人或物体从入口区域到出口区域的运动。因此，此处和下文中，地形图通常指示含有深度信息的图片。

如果障碍物位于监视区域中，该障碍物也会成像在地形图中。尤其是，如果障碍物与被监测的运动的物体或人具有相同的数量级的大小或相当的高度，则会产生问题，这是因为地形图中的这些物体或人与所述障碍物混淆，因此，在某些情况下，这些物体或人无法再以明确的方式检测。这可能导致错误，并且在计数系统的情况下，例如可导致物体或人的通过不会被计数。

发明内容

本发明的目的是克服上述问题，从而提出了一种监视系统或用于操作监视系统的方法，从而可避免由监视空间(室)中的障碍物导致的错误的检测。

根据本发明，该目的通过具有独立权利要求特征的基于地形图的记录配置监视系统的方法，以及具有另一独立权利要求特征的可配置的监视系统来实现。本发明的有利的设计和进一步的改进可由从属权利要求的特征推论出来。

提出的方法包括以下步骤：

-在没有要检测的物体或人位于所述监视区域中的条件下，用监视系统记录监视区域的地形图，

-在由此记录的地形图中，确定由障碍物导致的干扰位置，

-将所述地形图的一部分区域定义为检测区域，使得全部或至少一部分所述干扰位置处于所述检测区域的外部，

-将所述监视系统的评估单元设置成使其仅仅评估所述检测区域内的运动。

因此，避免了上文描述的问题，这是因为没有或至少不再有那么多的障碍物出现在地形图中，其中对所述障碍物利用所述检测系统的操作在配置后进行记录。据此，避免了具有对监视不太重要的深度信息的干扰位置成为地形图评估的妨碍。

该监视系统，其尤其可以是人员计数系统或另外的计数器的情况。因此在这种情况下，在配置的架构中记录地形图时，要计数的物体或人不应处于监视区域中。

例如，地形图可借助于监视系统的立体摄像机获得，通过评估立体摄像机记录的立体图像，来确定深度信息。立体摄像机例如可从上方直接指向监视区域或从上方倾斜地指向监视区域。

干扰位置可定义为这样的地形图区域：其中所述地形图的高度值超过阈值。因此，对于所述地形图的不同区域，可以限定不同的阈值，例如，如果地形图由倾斜地指向监视区域的摄像系统获得。

可根据上述的步骤对评估单元进行设置，使得检测区域外部记录的地形图的所有高度值设置为零或另外的预定值。

该方法的优选实施例可以执行以下子步骤，以便限定检测区域：

-将地形图的一部分区域限定为窗口，所述窗口连接入口区域到出口区域，

-在保持约束的过程中改变所述窗口的边缘(形成多边形线路(course)，优选为矩形)，并确定使所述窗口内干扰位置的数量最小化的边缘线路。

因此，在一个简单的实施方案中，窗口可限定为，使得窗口的边缘形成多边形线路，例如矩形或平行四边形。

优选地，所述方法的步骤，尤其是确定记录的地形图中的障碍物以便配置、限定检测区域以及设置依赖于所述方法的评估单元，通过所述评估单元的适当编程自动执行。这同样适用于该方法可能存在的子步骤。

例如，通过所述窗口连接的所述入口区域和所述出口区域可由所述地形图的彼此相对的两个边缘或由所述地形图的彼此相对的边缘部分限定。它们应当被选择为，使得要计数的物体或人的运动从入口区域通向出口区域。

可设计成窗口的边缘只在上文定义的搜索区域的横向界限内改变，在每种情况下，所述横向界限预先这样限定：通过将线从地形图的边缘沿图像中央的方向以限定的值移动，由于该线因此会遇到干扰位置，选择该线第一次遇到干扰位置时该线的线路作为界限。否则，地形图的各个边缘本身可确定为横向界限。因此，在每种情况下，所述线例如可由图像行或图像列给出。当然，另外地或替代地，也可对边缘或窗口的改变设置其他约束。

窗口边缘的改变可以不同的方式实现，并且在每种情况下都遵循算法。在一个特别简单易行并导致令人满意的结果的方法的实施例中，窗口边缘改变的方式可以为，首先使得窗口或窗口的一部分具有确定的尺寸和形状，例如矩形，并且在尺寸和形状不发生改变的情况下将其在地形图上移动，例如从第一个所述界限至第二个所述界限的情况，从而确定使所述窗口内干扰位置的数量最少化的所述窗口的位置，然后偏离所述窗口的该位置，使所述窗口的至少一个边缘沿着使窗口放大的方向移动，直至所述窗口内干扰位置的数量再次开始增加。

相应地，一个有利的可配置监视系统包括用于记录监视区域的地形图的摄像系统，优选由立体摄像机给出；和包括评估单元，其被编程设置成用以评估由所述摄像系统记录的地形图和用于检测时间上连续的地形图之间的变化，从而检测运动。另外，评估单元被进一步编程设置成，优选自动执行可被配置命令激活的以下步骤：

-在以所述摄像系统记录的地形图中，确定由障碍物导致的干扰位置，

-将作为所述地形图的一部分区域的定义为检测区域，使得全部或至少一部分所述干扰位置处于所述检测区域的外部，

-将评估单元设置成使其仅仅评估所述检测区域内的运动。

这些步骤尤其可根据上下文所述的方法设计。监视系统尤其可以是人员计数系统或另外的计数器，由于对评估单元的所述设计，所述监视系统适于通过上述方法配置或自动配置，从而适于监视区域中的某一初始情况。

附图说明

下面，将通过图1至13说明本发明的一个示例性实施例。其中：

图1为对通过门进入的人员进行计数的计数系统，以及由该计数系统监视的监视空间，

图2至图5为每种情况下，在用于配置监视系统的方法的四个连续工作步骤中，所述计数系统记录的监视空间的地形图，

图6为监视区域中另一情况的地形图的相应图示，

图7为配置方法执行操作之后，同一地形图的相应图示，

图8至图13为所述方法执行操作之前和之后，另外三种不同情况下，对应图6和图7的各自连续的地形图。

具体实施方式

图1示出的计数系统，以下表示为计数器，包括指向监视区域的立体摄像机1，以及评估由所述立体摄像机1得到的图像数据的评估单元2。此处的计数系统应当用于对通过位于监视区域正后方的门3进入的人员进行计数。此处，一些障碍物4位于监视区域本身中。障碍物4此处表示为盆栽植物、吧台、小酒馆风格的桌子，然而也可以给出其他的物体，例如门或扶手。上述计数系统也可用于其他环境，例如公共汽车。相同或类似的计数系统最终也可用于对穿过监视区域运输的其他物体进行计数。

计数器的评估单元2据以运行的主要算法基于计算由立体摄像机记录的立体图像的地形图和评估这些地形图。为此，评估单元2尤其设置成用于检测时间上连续的地形图之间的变化。

安装计数器时，障碍物4在一定情况下未被去除或无法去除，如果不采取进一步措施，可能导致计数系统的运行故障或错误。尤其是，这种障碍物4之后在记录的地形图中重构。如果人接近这些物体，人会在地形图上与这些物体混淆。由于图像评估中产生错误，这继而会导致较差的计数结果。这种障碍物4的图像此处表示干扰位置。

为了除去地形图上出现的干扰位置，现在将限定的检测区域设定为地形图的一部分区域，以下也表示为ROI(感兴趣区域)。ROI外部的高度值设置为零或另外的预定值，这意味着障碍物4被隐去，并不再与障碍物4产生混淆。这意味着，仅仅考虑ROI内人或物体的运动，这就是计数精度直接取决于ROI的限定的原因。借助于此处描述的方法，可以一次性的方式在安装时或在其他限定的时间点确定配置框架中的检测区域或ROI。可以由安装人员借助自动化辅助(automatic support)实现固定，或者以完全自动的方式实现固定。

此处描述的方法可自动确定在一定约束下地形图上最佳的ROI，以便确保计数系统具有稳定、令人满意的计数精度。因此，该方法不影响硬件的计算时间。如果可能，在要计数的人通过的通道区域中不应出现干扰位置。

对于配置计数系统的方法，首先借助于立体摄像机1，在没有要检测的物体或人位于监视区域中的条件下，记录监视区域的地形图。然后在由此记录的地形图中，通过适当编程的评估单元2确定由障碍物4导致的干扰位置5，并且将作为所述地形图的一部分区域的ROI限定为，使得全部或至少一部分所述干扰位置5处于所述ROI的外部。因此，在某些与位置相关的情况下，干扰位置5被认定为是这样的区域：在该区域内高度值超过某一阈值。ROI的定义，例如可通过以下更详细描述的方式实现。最后，将评估单元2设置成使其仅仅评估ROI内的运动，以便对通过的人或物体进行计数。在最简单的情况下，这可通过将ROI外部的高度值设置为零或另外的预定值来实现，所述值在检测人或物体的运动时不造成妨碍。

图2示出了用于执行该方法而记录的或通过评估记录的立体图像而得到的地形图。图1中可识别的障碍物4在该地形图的干扰位置5中反映出。该地形图上的通道区域从顶部延伸到底部。该方法进一步的过程包括以下几个步骤：如果此处所示干扰位置5处于地形图的边上，首先确定横向干扰位置5的最外部边缘的位置。为此，此处从地形图边缘的右侧和左侧朝地形图中央的方向，检查地形图的每一个列，确定各个列是否含有干扰位置5，从而确定各个列是否在任何位置与干扰位置5相遇。当然，也可以用图像行代替图像列以相应的方式在另一个方向进行该检查。当发现具有干扰位置5的列时，完成该过程。发现的列对应于横向干扰位置5的最外部边缘。于是这些列被定义为搜索区域的横向界限6，如图2所示，并以垂直的方式在那里延伸。如果在已给定宽度的区域内，没有发现具有干扰位置5的列，则，替代上述，将地形图的横向边缘本身定义为搜索区域的横向界限6。ROI此后只在界限6内搜索。

为此，如图3和图4所示，给定窗口尺寸——大致对应于门3的宽度——和给定形状——此处为矩形形式——的窗口从左侧向右侧移动而通过搜索区域。因此，在步骤1确定的边缘之间的水平方向，搜索具有最少干扰位置的窗口7。由此确定的窗口7如图4所示。

现在，前述步骤中发现的窗口的右侧边缘向右侧移位，窗口7由此被加宽，直至右侧边缘接触另外的干扰位置5。由此得到的窗口7的形状和位置现在限定图5所示的检测区域8，成为最终的ROI。

利用图3至图5所示的步骤，窗口7被限定为，使其连接入口区域到出口区域，其中存在特殊的情况：入口区域由最上部的边缘形成，并且出口区域由最下部的边缘形成。然而，也可以进行修改，对入口区域和出口区域进行不同地限定或以更窄的方式限定，从而产生另外的约束。因此，入口区域和出口区域也可具有各自最小的宽度。窗口7——尤其具有不同限定的入口区域和出口区域——也可具有其他的多边形形状并进行不同的改变，以便可自动计算无限复杂或简单的对称多边形线路，作为ROI。也可设想具有某些特征并因而被忽略的干扰位置。

所述方法具有非常小的计算量，因此需要极少的硬件资源。由于ROI不需要由安装人员手动固定，因此此处描述的优选实施方案简化了安装工作。也可以采用适当的新配置，在任何时间点上对环境的变化做出反应，而无需人为干预。因此，在每种情况下，可利用在评估单元处的适当输入，作为配置命令，激活该配置。如果出现错误，可以手动进行重新调节。

其余的附图示出了用作起始点并由立体摄像机得到的地形图，以及针对因监视区域中障碍物4的布置不同而不同的不同情况，以所述方式通过配置而进行操作的地形图。因此，在每种情况下通过将ROI外部高度值设置成常数值而产生最终的地形图。

图6示出了在自由监视区域没有障碍物4的情况下记录的用于配置的地形图。相应地，该地形图没有显示干扰位置5。利用图7示出的方法针对这种情况计算的检测区域8，对应于预期的完整地形图。因此，此处ROI具有最大尺寸。

如在图6和图7中一样，同样在以下成对的附图——图8和图9，图10和图11，以及图12和图13——中，每两幅地形图表示不同的情况。在图8、图10和图12中，各自示出了在进一步执行所述方法的步骤之前所记录的用于配置的地形图。在图9、图11和图13中看到的是执行所述方法之后的地形图。每种情况下，确定的ROI在其中作为检测区域8而画出。

图8和图9示出了地形图左侧和右侧具有干扰位置5的情况，对应于监视区域的右侧和左侧的障碍物4。该情况对应于图1至图5的情况。该方法的结果符合期望的结果：计算的ROI精确地位于右侧干扰位置5的左侧边缘和左侧干扰位置5的右侧边缘之间。

图10和图11示出了一种情况，在该情况下干扰位置5只出现在地形图的右侧。此外，该方法的结果符合预期：计算的ROI的左侧边缘对应于地形图的左侧边缘，ROI的右侧边缘位于右侧干扰位置5的左侧边缘。

最后，图12和图13示出了一种情况，在该情况下障碍物4只出现在监视区域的左侧，以便地形图只显示位于左侧的干扰位置5。此处，计算的ROI的右侧边缘对应于地形图的右侧边缘，ROI的左侧边缘位于左侧干扰位置5的右侧边缘。

最终，此处描述的方法也可与其他背景分割的方法结合。如果这些干扰位置出现在可设置的时间段，例如监视区域中另外的、暂时的、从而无法统计的干扰位置可用已知的方法消除。干扰位置的消除或移除可以连续的方式进行并且通常需要一个时间延迟。如果在此之前，进行所述的配置方法，则由于有限的检测区域而需要处理的数据集较少，减少了对每一个进一步的方法进行背景评估的计算量。因此，两种方法的结合是极其有利的。

Claims (11)

1.一种基于地形图的记录来配置监视系统的方法，包括以下步骤：

-在没有要检测的物体或人位于监视区域中的条件下，用监视系统记录监视区域的地形图，

-在由此记录的地形图中，确定由障碍物(4)导致的干扰位置(5)，

-将所述地形图的一部分区域定义为检测区域(8)，使得全部或至少一部分所述干扰位置(5)处于所述检测区域(8)的外部，

-将所述监视系统的评估单元(2)设置成，使其仅仅评估所述检测区域(8)内的运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形图由所述监视系统的立体摄像机(1)记录。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述干扰位置(5)限定为所述地形图这样的区域：在该区域中所述地形图的高度值超过阈值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对所述地形图的不同区域，对所述阈值进行相同或不同的限定。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，记录的在所述检测区域外部的地形图的所有高度值通过设置所述评估单元(2)被设置为零或另外的预定值。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，为了限定所述检测区域(8)，执行以下子步骤：

-将地形图的一部分区域定义为窗口(7)，所述窗口连接入口区域到出口区域，

-在保持约束的过程中改变所述窗口(7)的边缘，并确定使所述窗口(7)内干扰位置的数量最小化的边缘线路。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述入口区域和所述出口区域由所述地形图的彼此相对的两个边缘或由所述地形图的彼此相对的部分边缘限定。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述窗口(7)的边缘只在搜索区域的横向界限(6)内改变，在每种情况下，所述横向界限(6)预先这样限定：通过将线从地形图的边缘沿图像中央的方向以限定的值移动，由于该线因此会遇到干扰位置(5)，选择该线第一次遇到所述干扰位置(5)的线路作为界限(6)。

9.根据权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，所述窗口(7)的边缘的改变方式为，首先使所述窗口(7)或所述窗口(7)的一部分具有确定的尺寸和形状，且在尺寸和形状不变的情况下将其在地形图上移动，从而确定使所述窗口(7)内干扰位置(5)的数量最少化的所述窗口(7)的位置，然后偏离所述窗口(7)的该位置，使所述窗口(7)的至少一个边缘沿着使所述窗口(7)放大的方向移动，直至所述窗口(7)内干扰位置(5)的数量再次开始增加。

10.一种可配置监视系统，包括用于记录监视区域的地形图的摄像系统；和评估单元(2)，其被编程设置成用以评估所述摄像系统记录的地形图和用于检测时间上连续的地形图之间的变化，其中所述评估单元(2)被进一步编程设置成执行可被配置命令激活的以下步骤：

-在以所述摄像系统记录的地形图中，确定由障碍物(4)导致的干扰位置(5)，

-将所述地形图的一部分区域定义为检测区域(8)，使得全部或至少一部分所述干扰位置(5)处于所述检测区域(8)的外部，

-将所述评估单元(2)设置成使其仅仅评估所述检测区域(8)内的运动。

11.根据权利要求10所述的监视系统，其特征在于，其为人员计数系统或另外的计数器。

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