Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen eines vorbe
stimmten Bereichs, der zumindest zwei Zonen aufweist, die einen kritischen und einen un
kritischen Bereich repräsentieren und durch eine Alarmgrenze voneinander getrennt wer
den, sowie auf ein entsprechendes Verfahren.
Zur automatisierten Überwachung von sensiblen Bereichen bzw. Sicherheitsbereichen
werden in der Regel Videoüberwachungskameras verwendet, mittels denen der Sicher
heitsbereich visualisiert wird. Bei größeren oder komplexeren Sicherheitsbereichen werden
hierbei mehrere Videoüberwachungskameras mit verschiedenen Sichtbereichen verwen
det, da der Sichtbereich einer einzelnen Videoüberwachungskamera aufgrund der Größe
des Sicherheitsbereichs nicht ausreichend ist, um diesen komplett zu erfassen.
Ein beispielhafter Sicherheitsbereich ist z. B. in einen kritischen und einen unkritischen Be
reich unterteilt, die durch eine Alarmgrenze voneinander getrennt werden. Eine Vielzahl von
Videoüberwachungskameras wird verwendet, um diese Alarmgrenze zu überwachen. Jede
Videoüberwachungskamera wird ein vorgegebener Erfassungsbereich zugeordnet, der je
weils einen Ausschnitt des Sicherheitsbereichs visualisiert und einen Teil oder den kom
pletten Sichtbereich der Videoüberwachungskamera umfaßt, wobei ein Objekt, das in einen
bestimmten Erfassungsbereich eintritt, von der entsprechenden Videoüberwachungskame
ra erfasst wird. Des weiteren erfasst diese Videoüberwachungskamera den kompletten Be
wegungsablauf des Objekts in ihrem Erfassungsbereich, d. h. alle Positionsänderungen des
Objekts werden wahrgenommen. Für den Fall, dass das Objekt ausgehend von dem unkri
tischen Bereich die Alarmgrenze in Richtung des kritischen Bereichs überschreitet, löst die
Videoüberwachungskamera Alarm aus.
Unter der Annahme, dass beispielsweise ein Wachmann in dem kritischen Bereich Kon
trollgänge durchführen kann, ohne dass hierbei Alarm ausgelöst wird, wobei der Wachmann
ebenfalls ohne Alarm auszulösen die Alarmgrenze ausgehend von dem kritischen in
Richtung des unkritischen Bereichs überschreiten kann, würde dennoch Alarm ausgelöst
werden, wenn der Wachmann wieder zurück in den kritischen Bereich ginge. Um dies zu
vermeiden ermöglicht das Wahrnehmen des kompletten Bewegungsablaufs des Wach
manns in dem Erfassungsbereich einer Videoüberwachungskamera, d. h. eine sogenannte
Objektverfolgung, zu bestimmen, dass der Wachmann berechtigt ist, sich in dem kritischen
Bereich aufzuhalten, da er seinen Kontrollgang im kritischen Bereich begonnen hatte und
somit beim Rücküberschreiten der Alarmgrenze in diesem Beispiel kein Alarm ausgelöst
wird.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass Alarm ausgelöst wird für
den Fall, dass der Wachmann im Erfassungsbereich einer ersten Videoüberwachungska
mera die Alarmgrenze ausgehend vom kritischen in Richtung des unkritischen Bereichs
überschreitet, und in einem Erfassungsbereich einer zweiten Videoüberwachungskamera in
den kritischen Bereich über die Alarmgrenze hinweg zurückkehrt.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, beim Überwachen eines vorbestimmten
Bereichs mit erhöhter Entscheidungssicherheit Alarm auszulösen, wenn ein unbefugtes
Objekt in einen kritischen Bereich eintritt.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 16 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteran
sprüche.
Insbesondere wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Über
wachen eines vorbestimmten Bereichs anhand von Bildern gelöst, wobei die Bilder zumin
dest von einer ersten und einer zweiten Bilderfassungseinrichtung erzeugt werden und der
vorbestimmte Bereich zumindest zwei Zonen aufweist, die einen kritischen und unkritischen
Bereich repräsentieren, die durch eine Alarmgrenze voneinander getrennt werden. Hierbei
wird jeder Bilderfassungseinrichtung ein vorgegebener Erfassungsbereich zugeordnet, und
ein Objekt, das in den Erfassungsbereich einer Bilderfassungseinrichtung eintritt, wird von
der entsprechende Bilderfassungseinrichtung erfasst. Von dieser Bilderfassungseinrichtung
werden Daten aufgezeichnet, die Veränderungen der Position des Objekts in dem entspre
chenden Erfassungsbereich beschreiben. Ein Objekt, das in den Erfassungsbereich der er
sten Bilderfassungseinrichtung eintritt, wird von der ersten Bilderfassungseinrichtung er
fasst, wobei Daten von der ersten Bilderfassungseinrichtung aufgezeichnet werden, die
Veränderungen der Position des Objekts in dem entsprechenden Erfassungsbereich be
schreiben, und diese Daten werden von der ersten Bilderfassungseinrichtung an die zweite
Bilderfassungseinrichtung übergeben.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Übergabe der Erfassungsdaten einer ersten Bilderfas
sungseinrichtung an eine zweite Bilderfassungseinrichtung besteht darin, dass die zweite
Bilderfassungseinrichtung über mehr Daten hinsichtlich des verfolgten Objekts verfügt, so
dass die entscheidende Sicherheit bei einer Alarmauslösung wesentlich vergrößert wird.
Des weiteren ermöglicht diese Objektübergabe zwischen den Überwachungseinrichtungen
eine lückenlose Überwachung eines Objekts, das sich in den Erfassungsbereichen mehre
rer Bilderfassungseinrichtungen bewegt.
Die Erfassungsbereiche der ersten und zweiten Bilderfassungseinrichtung sind bevorzug
terweise derart ausgebildet, dass sie sich in einem Überlappungsbereich überlappen oder
aneinander angrenzen. Die erste Bilderfassungseinrichtung übergibt die von ihr aufge
zeichneten Daten unaufgefordert an die zweite Bilderfassungseinrichtung für den Fall, dass
die erste Bilderfassungseinrichtung feststellt, dass das Objekt in den Erfassungsbereich der
zweiten Bilderfassungseinrichtung eintreten wird. Gemäß einer anderen Variante kann die
zweite Bilderfassungseinrichtung für den Fall, dass sie in dem ihr zugeordneten Erfas
sungsbereich ein Objekt erfasst und feststellt, dass dieses Objekt zuvor im Erfassungsbe
reich der ersten Bilderfassungseinrichtung war, die erste Bilderfassungseinrichtung zur
Übergabe der bezüglich des Objekts aufgezeichneten Daten aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform übergibt die erste Bilderfassungsein
richtung die von ihr aufgezeichneten Daten an eine Auswerteeinrichtung, die über ein
Netzwerk mit der ersten und der zweiten Bilderfassungseinrichtung in Verbindung steht und
die wiederum die Daten an die zweite Bilderfassungseinrichtung übergibt. Gemäß einer Va
riante kann die Auswerteeinrichtung ihre Daten unaufgefordert an die zweite Bilderfas
sungseinrichtung übergeben für den Fall, dass festgestellt wird, dass das Objekt in den Er
fassungsbereich der zweiten Bilderfassungseinrichtung eintreten wird. Gemäß einer ande
ren Variante kann die zweite Bilderfassungseinrichtung für den Fall, dass sie ein Objekt er
fasst, das in den zugeordneten Erfassungsbereich eintritt und das zuvor im Erfassungsbe
reich der ersten Bilderfassungseinrichtung war, die Auswerteeinrichtung zur Übergabe der
aufgezeichneten Daten auffordern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
Alarm ausgelöst, wenn das Objekt ausgehend vom unkritischen Bereich in Richtung des
kritischen Bereichs die Alarmgrenze überquert. Es wird jedoch kein Alarm ausgelöst, wenn
das Objekt im Erfassungsbereich der zweiten Bilderfassungseinrichtung die Alarmgrenze
ausgehend vom unkritischen Bereich in Richtung des kritischen Bereichs überquert und
zuvor im Erfassungsbereich der ersten Bilderfassungseinrichtung die Alarmgrenze ausge
hend vom kritischen Bereich in Richtung des unkritischen Bereichs überquert hat.
Vorzugsweise weisen die Daten, die die Veränderung der Position des Objekts in dem Er
fassungsbereich einer Bilderfassungseinrichtung beschreiben, mindestens Information auf,
die einen Bewegungsvektor, eine mittlere Geschwindigkeit sowie Bewegungsrichtungskom
ponenten repräsentiert. Somit können anhand dieser Daten Bereichsdaten übermittelt wer
den, die einen Ausschnitt des Erfassungsbereichs der zweiten Bilderfassungseinrichtung
repräsentieren, in den das Objekt ausgehend von dem Erfassungsbereich der ersten Bil
derfassungseinrichtung eintreten wird. Hierbei weisen die Daten vorzugsweise Information
auf, die den Ausschnitt des Erfassungsbereichs der zweiten Bilderfassungseinrichtung re
präsentiert, in das Objekt eintreten wird.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung muss zur Erfassung eines Objekts in dem Erfassungsbereich eine der Bilderfas
sungseinrichtungen ein sogenannter Erfassungsschwellwert überschritten werden, wobei in
dem Ausschnitt des Erfassungsbereichs der zweiten Bilderfassungseinrichtung, in den das
Objekt eintreten wird, der Erfassungsschwellwert herabgesetzt wird nach Erfahren der Da
ten, die von der ersten Bilderfassungseinrichtung übergeben wurden.
Ein Vorteil der Herabsetzung des Erfassungsschwellwerts besteht darin, dass die Erfas
sungssicherheit von Objekten im Erfassungsbereich von Bilderfassungseinrichtungen, de
nen Daten von anderen Bilderfassungseinrichtungen übergeben werden, erhöht wird. Dies
ist insbesondere vorteilhaft für den Fall, dass ein Objekt z. B. aufgrund unterschiedlicher
Sichtverhältnisse im Erfassungsbereich einer Bilderfassungseinrichtung sehr gut erfassbar
ist, während es im Erfassungsbereich einer anderen, angrenzenden Bilderfassungsein
richtung nur schlecht zu erkennen ist.
Insbesondere können die von der ersten Bilderfassungseinrichtung an die zweite Bilderfas
sungseinrichtung übergebenen Daten dazu verwendet werden, eine Identifizierung des
Objekts durchzuführen, die aufgrund der übergebenen Daten wesentlich vereinfacht wird.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der
folgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren enthalten im einzelnen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anordnung von Überwachungseinrichtungen gemäß
einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine drei-dimensionale Illustration von zu überwachenden Sichtbereichen in
der Anordnung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht der Anordnung gemäß Fig. 1 in einem ersten Anwendungs
beispiel;
Fig. 4 eine Illustration einer Anordnung von Überwachungseinrichtungen gemäß ei
ner zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Systems zur Bildauswertung gemäß einem Ausfüh
rungsbeispiel;
Fig. 6 bis 9 Blockdiagramme, die jeweils den detaillierten Aufbau einer Einzelkomponente
des Systems zur Bildauswertung gemäß Fig. 5 darstellen;
Fig. 10 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsvariante des Systems zur
Bildauswertung gemäß Fig. 5;
Fig. 11 eine Illustration eines beispielhaften Binärbilds in einem zweidimensionalen
Koordinatensystem sowie eine Objektliste; und
Fig. 12 eine Illustration einer erweiterten Objektliste.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Anordnung von Überwachungseinrichtungen 1, 2 ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Überwachungs
einrichtungen 1, 2 können als gebräuchliche Videoüberwachungskameras ausgeführt sein
oder als Infrarot- bzw. Wärmebildkameras. Die Überwachungseinrichtungen 1, 2 sind vor
zugsweise jeweils auf Masten 3, 4 aufmontiert, die fest in einem zu überwachenden Gelän
de 8 verankert sind. Des weiteren können die Überwachungseinrichtungen 1, 2 an beliebi
gen, starren oder beweglichen Objekten befestigt werden, beispielsweise an Gebäudetei
len.
Für den beispielhaften Fall, dass die Überwachungseinrichtungen 1, 2 als Überwachungs
kameras ausgeführt sind, weisen beide Überwachungskameras jeweils einen sogenannten
Sichtbereich 6, 7 von einer Länge 11 auf. Die Länge 11 des Sichtbereichs 5, 6, 7 hängt von
einem Ausrichtungswinkel α der Überwachungseinrichtungen 1, 2 ab, sowie von den Erfas
sungseigenschaften der entsprechenden Überwachungseinrichtungen 1, 2. Im Falle von
Überwachungskameras entsprechen die Erfassungseigenschaften beispielsweise den opti
schen Eigenschaften der verwendeten Kameraoptik.
Bevorzugter Weise liegen die Sichtbereiche 5, 6, 7 verschiedener Überwachungseinrich
tungen 1, 2 derart, dass sie einander um vorgegebene Längen 9, 10 überlappen, damit ei
ne lückenlose Überwachung des zu überwachenden Bereichs ermöglicht wird.
Fig. 2 zeigt eine drei-dimensionale Illustration der Sichtbereiche 6, 7 der Überwachungsein
richtungen 1, 2 aus Fig. 1. Die Sichtbereiche 6, 7 werden zur Verdeutlichung mit einer
rechteckigen Grundfläche mit einer Grundseite der Länge 11 dargestellt, obwohl in Realität
diese Sichtbereiche 6, 7 in der Regel als sogenannte "Sichtkegel" ausgebildet sein werden.
Die Sichtbereiche 6, 7 überlappen einander hierbei vorzugsweise derart, dass ebenfalls
größere Objekte, die beispielsweise ausgehend von dem Sichtbereich 6 in den Sichtbereich
7 eintreten, ebenfalls in dem Überlappungsbereich der Sichtbereiche 6, 7 der Länge 10
vollständig erfasst werden können.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der Anordnung der Überwachungseinrichtungen 1, 2 gemäß
Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Überwachungseinrichtungen 1, 2 dienen in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel dazu, beispielsweise ein unbefugtes sich Annähern
von Objekten an eine Rollbahn 12 auf einem Flughafengelände zu verhindern. Hierzu wird
mittels der Überwachungseinrichtungen 1, 2 eine Kontrolllinie KL1 überwacht und wenn ein
Objekt ausgehend von einem erlaubten Bereich EB diese Kontrolllinie KL1 in Richtung der
Rollbahn 12 überschreitet, wird Alarm ausgelöst.
In einer ersten Variante, wenn beispielsweise ein Mensch oder ein Fahrzeug entlang einer
durch einen Pfeil 13 angedeuteten Richtung aus dem erlaubten Bereich EB die Kontrolllinie
KL1 in Richtung der Rollbahn 12 überschreitet, wird beim Überschreiten der Kontrolllinie
KL1 in Punkt 16 Alarm ausgelöst. Hierbei betritt das entsprechende Objekt zuerst den
Sichtbereich 6 der Überwachungseinrichtung 1 und durchquert dann diesen Sichtbereich 6
sowie den Überlappungsbereich, den dieser Sichtbereich 6 mit dem Sichtbereich 7 der
Überwachungseinrichtung 2 bildet. Das Objekt wird zum Zeitpunkt seines Eintretens in den
Sichtbereich 6 von der Überwachungseinrichtung 1 erfasst und seine Bewegung wird mit
tels Objektverfolgung verfolgt bis zu dem Punkt, in dem das Objekt in den Überlappungsbe
reich eintritt. Objektverfolgung bedeutet, dass der komplette Bewegungsverlauf des Objekts
im Sichtbereich 6, 7 der Überwachungseinrichtung 1, 2 aufgezeichnet wird. Vorzugsweise
beim Eintreten in den Überlappungsbereich und somit in den Sichtbereich 7 wird das Objekt
von der Überwachungseinrichtung 1 an die Überwachungseinrichtung 2 mittels sog. "Visual
Handover" bzw. Objektübergabe übergeben und anschließend von der Überwachungsein
richtung 2 weiter verfolgt bis hin zu dem Punkt 16, an dem Alarm ausgelöst wird. "Visual
Handover" bzw. Objektübergabe bedeutet, dass die von der Überwachungseinrichtung 1
aufgezeichneten Daten bzgl. des Objekts der Überwachungseinrichtung 2 bereitgestellt
werden.
Eine zweite Variante ist angegeben anhand eines Pfeiles 14, der verdeutlicht, dass sich
wiederum ein beliebiges Objekt wie ein Mensch oder ein Fahrzeug in Pfeilrichtung entlang
des Pfeiles 14 bewegt und die Kontrolllinie KL1 ausgehend von dem erlaubten Bereich EB
in Richtung der Rollbahn 12 überschreitet. Hierbei wird bei Überschreiten der Kontrolllinie
KL1 in Punkt 17 Alarm ausgelöst. Das entsprechende Objekt tritt in den Sichtbereich 6 der
Überwachungseinrichtung 1 ein und verlässt diesen Sichtbereich 6 wieder vor dem Eintre
ten in den Sichtbereich 7 der Überwachungseinrichtung 2 und anschließendem Überkreu
zen der Kontrolllinie 1 in Punkt 17. Bei Eintreten des Objekts in den Sichtbereich 7 der
Überwachungseinrichtung 2 wird festgestellt, dass dieses Objekt zuvor den Sichtbereich 6
der Überwachungseinrichtung 1 durchquerte, woraufhin das Objekt von der Überwa
chungseinrichtung 1 an die Überwachungseinrichtung 2 übergeben wird.
Wie anhand dieser beiden Varianten deutlich wird, besteht ein Vorteil der erfindungsgemä
ßen Objektübergabe darin, daß die alarmauslösende Überwachungseinrichtung 1, 2 über
mehr Daten hinsichtlich des verfolgten Objekts verfügt als im Falle einer Objektverfolgung
durch eine einzelne Überwachungseinrichtung 1, 2, sodass die Entscheidungssicherheit bei
der Alarmauslösung wesentlich vergrößert wird. Beispielweise befinden sich ungefähr 75%
der Bewegung des Objekts, das sich entlang des Pfeils 13 bewegt, im Sichtbereich 6 der
Überwachungseinrichtung 1 und nur 25% im Sichtbereich 7 der Überwachungseinrichtung
2, die Alarm auslöst.
Eine dritte Variante ist gezeigt anhand eines Pfeiles 15. Ein Objekt, das den Weg, der
durch den Pfeil 15 beschrieben wird, zurücklegt, könnte beispielsweise ein Mitarbeiter des
Kontrollpersonals sein, der den Bereich zwischen Kontrolllinie KL1 und der Rollbahn 12 ab
schreitet, um eventuelle Störobjekte zu beseitigen. Hierbei kann der Raum zwischen der
Kontrolllinie KL1 und Rollbahn 12 als ein eingeschränkt erlaubter Bereich EEB definiert
werden, indem sich bestimmte Objekte aufhalten dürfen.
Für den Fall, dass der Mitarbeiter des Kontrollpersonals die Kontrolllinie KL1 von diesem
Zwischenraum EEB in Richtung des erlaubten Bereichs EB überschreitet, z. B. da ihm im
erlaubten Bereich EB im Umfeld der Überwachungseinrichtung 2 etwas auffällt, dass er
überprüfen möchte, wird kein Alarm ausgelöst. Anschließend verlässt der Kontrollmitarbei
ter entlang des Pfeils 15 den Sichtbereich 6 der ersten Überwachungseinrichtung 1, betritt
nach Durchqueren des Überlappungsbereichs den Sichtbereich 7 der Überwachungsein
richtung 2 und überschreitet die Kontrolllinie KL1 ausgehend von dem erlaubten Bereich
EB in Richtung der Rollbahn 12, um seine Überwachungstätigkeit im Zwischenraum EEB
fortzusetzen. Der Kontrollmitarbeiter wird hierbei sowohl im Sichtbereich 6 der Überwa
chungseinrichtung 1, als auch im Sichtbereich 7 der Überwachungseinrichtung 2 jeweils
entlang des zurückgelegten Weges von der entsprechenden Überwachungseinrichtung 1,
2 verfolgt.
Eine Objektverfolgung, die ausschließlich im Sichtbereich 7 und ausschließlich von der
Überwachungseinrichtung 2 durchgeführt würde, würde zu dem Ergebnis führen, dass der
Kontrollmitarbeiter ausgehend von dem erlaubten Bereich EB die Kontrolllinie KL1 in Rich
tung der Rollbahn 12 überschritten hat. Somit würde beim Überschreiten der Kontrolllinie
KL1 von der Überwachungseinrichtung 2 Alarm ausgelöst werden. Da der Kontrollmitar
beiter jedoch zum Aufenthalt im Zwischenraum EEB berechtigt ist und die Kontrolllinie KL1
zuerst ausgehend vom Zwischenraum EEB in Richtung des erlaubten Bereichs EB über
schritten hat, wäre dieser Alarm ein Fehlalarm.
Um solch ein Auslösen eines Fehlalarms zu verhindern, muss der Überwachungseinrich
tung 2 die "Vorgeschichte" des Kontrollmitarbeiters bekannt sein, d. h. im vorliegenden Bei
spiel der Weg, den der Mitarbeiter des Kontrollpersonals entlang dem Pfeil 15 im Sichtbe
reich 6 der Überwachungseinrichtung 1 zurückgelegt hat. Wird dementsprechend die Ob
jektverfolgung des Kontrollmitarbeiters in beiden Sichtbereichen 6, 7, sowohl der Überwa
chungseinrichtung 1 als auch der Überwachungseinrichtung 2, bei einer Entscheidungsfin
dung berücksichtigt, so kann bestimmt werden, dass der Kontrollmitarbeiter zuerst aus dem
Zwischenraum die Kontrolllinie KL1 überschritten hat und dann wieder durch ein Überque
ren der Kontrolllinie KL1 in diesen Zwischenraum zurückgekehrt ist. Das heißt, es kann
festgestellt werden, dass im vorliegenden Beispiel kein Alarm ausgelöst wird, da das Über
schreiten der Kontrolllinie KL1 ein berechtigtes Überschreiten ist.
Wie anhand dieser dritten Variante verdeutlicht wird, besteht ein wesentlicher Vorteil der
vorliegenden Erfindung darin, dass in einem zu überwachenden Bereich, der in mehrere
Sichtbereiche 6, 7 mehrerer Überwachungseinrichtungen 1, 2 aufgeteilt ist, ein beliebiges
Objekt mittels Objektübergabe zwischen den Überwachungseinrichtungen 1, 2 lückenlos
überwacht werden kann, wobei bei Notwendigkeit mit einer sehr hohen Entscheidungssi
cherheit das Auslösen eines Alarms bestimmt werden kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Objektübergabe besteht darin, dass die Erfassungssi
cherheit von Objekten in den Sichtbereichen 6, 7 der Überwachungseinrichtungen 1, 2 er
höht wird, was im Folgenden näher erläutert wird.
Ein Objekt tritt beispielsweise in den Sichtbereich 6 ein, wo es von der Überwachungsein
richtung 1 erfaßt wird und wobei Positionsänderungen des Objekts verfolgt und entspre
chende Daten aufgezeichnet werden. Für den Fall, dass eine Analyse der Daten ergibt,
dass das Objekt den Sichtbereich 6 in Richtung des Sichtbereichs 7 der Überwachungsein
richtung 2 verläßt, wird gemäß einer Variante eine Benachrichtigung von der Überwa
chungseinrichtung 1 an die Überwachungseinrichtung 2 gesendet. Die Benachrichtigung
umfaßt vorzugsweise Information bzgl. der Richtung, in die sich das Objekt bewegt sowie
die aufgezeichneten Daten, sodaß die Überwachungseinrichtung 2 bestimmen kann, an
welchem Ort das Objekt in den Sichtbereich 7 eintreten wird. Somit kann die Überwa
chungseinrichtung 2 das Objekt bei Eintreten in den Sichtbereich 7 leichter erkennen und
erfassen.
Dies ist insbesondere vorteilhaft für den Fall, dass das Objekt z. B. aufgrund unterschiedli
cher Sichtverhältnisse im Sichtbereich 6 sehr gut erfaßbar ist, während es im Sichtbereich 7
nur sehr schlecht zu erkennen ist.
Für den Fall, dass das Erkennen und Erfassen des Objekts durch die Überwachungsein
richtungen 1, 2 in jedem der Sichtbereiche 6, 7 von einem vorgegebenen Schwellwert ab
hängt, der überschritten werden muß um beispielsweise das Aufzeichnen von Objekt-Daten
auszulösen, wird dieser Schwellwert in der Überwachungseinrichtung 2 bevorzugter Weise
ausgehend von den von Überwachungseinrichtung 1 gesendeten Daten herabgesetzt, so
daß die Erfassungsschwelle dementsprechend abgesenkt wird. Das Herabsetzen des
Schwellwerts kann für eine Teilzone des Sichtbereichs 7 erfolgen, in die das von Überwa
chungseinrichtung 1 erfaßte Objekt vermutlich eintreten wird, oder für den kompletten
Sichtbereich 7.
Gemäß einer weiteren Variante kann eine Überwachungseinrichtung 1, 2, die ein Eintreten
eines Objekts in ihren Sichtbereich 6, 7 detektiert und Positionsänderungen dieses Objekts
erfaßt, Daten aufzeichnen und analysieren, um Festzustellen, ob das Objekt ggf. aus dem
Sichtbereich 6, 7 einer anderen Überwachungseinrichtung 1, 2 eingetreten ist. Bei einer
positiven Analyse kann die entsprechende Überwachungseinrichtung 1, 2 von der festge
stellten, anderen Überwachungseinrichtung 1, 2 Daten über den Bewegungsablauf des
Objekts im Sichtbereich 6, 7 dieser anderen Überwachungseinrichtung 1, 2 anfordern.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Störobjekt wie beispielsweise eine Spinne sich
über einen Ausschnitt einer Überwachungseinrichtung 1, 2 bewegt und als Objekt erkannt
wird, da dieses Objekt unter Berücksichtigung seiner festgestellten Bewegungsrichtung aus
dem Sichtbereich 6, 7 einer anderen Überwachungseinrichtung 1, 2 kommen müßte. Für
den Fall, dass die anfordernde Überwachungseinrichtung 1, 2 keine Daten bzgl. des er
faßten Objekts von einer anderen Überwachungseinrichtung 1, 2 erhält, kann davon aus
gegangen werde, dass das erfaßte Objekt nicht alarmrelevant ist.
Fig. 4 zeigt eine Illustration einer Anordnung von Überwachungseinrichtungen 19, 20 ge
mäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Über
wachungseinrichtungen 19, 20 können wiederrum als gebräuchliche Videoüberwachungs
kameras ausgeführt sein oder als Infrarot- bzw. Wärmebildkameras. Die Überwachungsein
richtungen 19, 20 sind vorzugsweise jeweils auf Masten aufmontiert, die fest in der Erde
verankert sind. Des weiteren können die Überwachungseinrichtungen 19, 20 an beliebigen,
starren oder beweglichen Objekten befestigt werden, beispielsweise an Gebäudeteilen.
Im dargestellten Beispiel dienen die Überwachungseinrichtungen 19, 20 beispielsweise zur
Überwachung eines Gefängnisgebäudes. Für den beispielhaften Fall, dass die Überwa
chungseinrichtungen 19, 20 als Überwachungskameras ausgeführt sind, weisen beide
Überwachungskameras jeweils einen Sichtbereich 21, 22 auf. Die Größe des überwachba
ren Sichtbereichs 21, 22 hängt von der Ausrichtung der Überwachungseinrichtungen 19, 20
ab, sowie von den Erfassungseigenschaften der entsprechenden Überwachungseinrichtungen
19, 20. Im Falle von Überwachungskameras entsprechen die Erfassungseigen
schaften beispielsweise den optischen Eigenschaften der verwendeten Kameraoptik. Des
weiteren werden in beiden Sichtbereichen 21, 22 der Überwachungseinrichtungen 19, 20
erfasste Objekte verfolgt.
Im vorliegenden Beispiel gilt die Annahme, dass ein Objekt, wie beispielsweise ein Wach
mann, vom Dach 18 des Gebäudes über eine Feuerleiter 25 in einen erlaubten Bereich EB
gelangen kann, ohne Alarm auszulösen. Jedoch soll Alarm ausgelöst werden, wenn ein
Objekt, wie beispielsweise ein Ausbrecher, aus einem Fenster 24 in den erlaubten Bereich
EB gelangt.
Für den Fall, dass keine Objektübergabe zwischen den Überwachungseinrichtungen 19, 20
stattfindet, könnte somit ein Ausbrecher entlang eines Pfeils 23 von einem Fenster 24 auf
das Dach 18 gelangen und über das Dach 18 und die Feuerleiter 25 in den erlaubten Be
reich EB, ohne Alarm auszulösen. Findet Objektübergabe statt, so kann festgestellt werden,
dass dasselbe Objekt bzw. der Ausbrecher, der im Sichtbereich 22 der Überwachungsein
richtung 20 vom Dach 18 über die Feuerleiter 25 in den erlaubten Bereich EB gelangt, zu
vor von einem Fenster 24 im Sichtbereich 21 der Überwachungseinrichtung 19 aus auf das
Dach 18 gelangt ist, was unmittelbar zum Auslösen eines Alarms führt.
Fig. 5 zeigt ein illustratives Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungs
gemäßen Systems zur Bildauswertung. In diesem System liefert vorzugsweise eine Vielzahl
von Überwachungskameras 1, 2 Videosignale, die jeweils zur Überwachung eines von der
entsprechenden Kamera 1, 2 erfassten Sichtbereichs dienen. Die Videosignale der Kame
ras 1, 2 werden jeweils auf einen Analog/Digital-Wandler 29 aufgeschaltet und digitalisiert.
Die Kamera 1, 2 kann eine gebräuchliche Videoüberwachungskamera oder eine Infrarot-
bzw. Wärmebildkamera sein.
Die digitalisierten Bildpunktdaten der Videosignale der entsprechenden Kameras 1, 2 wer
den jeweils in einer Speichereinrichtung 30 gespeichert, wobei eine Speichereinrichtung 30
vorzugsweise zwei unterschiedliche Bildspeicher oder einen Bildspeicher mit zwei unter
schiedlichen Speicherbereichen aufweist, und wobei in dem ersten Bildspeicher bzw. ersten
Speicherbereich die digitalisierten Bildpunktdaten, die ein jeweils aktuelles Bild repräsentie
ren, gespeichert werden und in dem zweiten Bildspeicher bzw. zweiten Speicherbereich die
digitalisierten Bildpunktdaten, die ein Referenz-Bild repräsentieren, gespeichert werden.
In Bilddifferenz-Bestimmungseinrichtungen 31 werden die digitalisierten Bildpunktdaten des
aktuellen Bildes mit denen des Referenzbilds jedes Videosignals verglichen, um Unter
schiede zwischen beiden Bildern, die jeweils von ein und derselben Kamera 1, 2 erzeugt
werden, zu bestimmen. Somit kann jeweils ausgehend von den digitalisierten Bildpunktda
ten eines aktuellen Bildes ein Binärbild erzeugt werden, in dem Bildpunkte mit dem Binär
wert "0" Bildpunkte darstellen, deren Daten in Bezug auf die Bildpunktdaten des jeweiligen
Referenz-Bildes unverändert sind, während Bildpunkte mit dem Binärwert "1" markierte
Bildpunkte darstellen, d. h. Bildpunkte des aktuellen Bildes, bei deren Daten in Bezug auf
die Bildpunktdaten des Referenzbildes eine Bildveränderung festgestellt wurde.
Die erzeugten Binärbilder werden in einer Objektbestimmungseinrichtung 32 jeweils auf zu
sammenhängende markierte Bildpunkte untersucht, wobei alle zusammenhängenden Bild
punkte einem Objekt zugeordnet werden, d. h. aus den Binärbildern werden Objekte extra
hiert. Demgemäß entspricht ein Objekt einem zusammenhängenden Bildbereich, der sich
innerhalb eines bestimmten, von dem Speicherzyklus des zweiten Speichers bzw. zweiten
Speicherbereichs abhängigen Zeitraums geändert hat. In einer Objektliste werden Objekt
daten der extrahierten Objekte gespeichert, wobei die Objekte beispielsweise als ein die
maximale horizontale und vertikale Ausdehnung des markierten Bildpunktbereichs um
schreibendes Rechteck oder dergleichen definiert werden. Die aktuelle Objektliste wird mit
einer gespeicherten Objektliste des vorhergehenden Bildes verglichen und aktualisiert. Da
bei werden die aus dem aktuellen Binärbild extrahierten Objekte den in dem vorhergehen
den Bild gefundenen Objekten durch Plausibilitätsprüfung, wie z. B. Prüfung auf minimale
Entfernung, ähnliche Form oder dergleichen zugeordnet und Objekte, denen über eine be
stimmte Zeitdauer kein Objekt zugeordnet wurde, werden wieder gelöscht.
Die somit erzeugten Objektdaten werden in einer Auswerteeinrichtung 33 ausgewertet zum
Erfassen alarmrelevanter Objekte sowie zur Alarmauslösung. In der Auswerteeinrichtung
33 werden vorzugsweise Daten berechnet, die sich aus dem Unterschied eines Erfas
sungspunktes, beispielsweise des Mittelpunktes eines neuen Objekts, und einem gespei
cherten Mittelpunkt eines zugeordneten Objekts des vorangegangenen Bildes ergibt. An
hand dieser Daten kann die aktuelle Objektliste aktualisiert werden.
Insbesondere kann ein beliebiges Objekt durch Berechnen von Daten, die vorzugsweise
eine zurückgelegte Strecke, eine horizontale und vertikale Richtungskomponente sowie ei
ne mittlere Geschwindigkeit des Objekts unter Ansetzen der bisherigen Bestanddauer um
fassen, verwendet werden, um ein bestimmtes Objekt im Sichtbereich einer Kamera 1, 2
über den gesamten Zeitraum der Erfassung zu verfolgen. Für alarmrelevante Objektrecht
ecke werden jeweils aus dem ersten Speicher bzw. ersten Speicherbereich die dem Objekt
entsprechenden digitalisierten Bildpunktdaten ausgelesen, wobei nach bekannten Bildver
arbeitungsverfahren in dem ausgelesenen Bildausschnitt Bildinhaltsmerkmale für das Ob
jekt extrahiert werden. Zur Bestimmung der Objektgröße wird die Größe des extrahierten
Rechtecks sowie die innerhalb des Rechtecks gefundene Anzahl markierter Bildpunkte
herangezogen. Alle Merkmale der extrahierten und verfolgten Objekte werden mit erforder
lichen Merkmalskriterien, die in einer Speichereinrichtung 34 gespeichert sind, verglichen
und vorzugsweise bei gleichzeitiger Erfüllung aller Kriterien wird ein Alarm ausgelöst. Hier
bei wird mittels einer Auswahleinrichtung 28 die Kamera 1, 2 ausgewählt, in deren Sichtbe
reich das entsprechende Objekt detektiert wird, und das entsprechende Videosignal des
aktuellen Bildes der ausgewählten Kamera 1, 2 wird mittels eines Schalters 48 auf einen
Monitor 35 geschaltet, wobei die Alarmobjekte mit den zugehörigen Vektoren eingeblendet
werden.
Fig. 6 zeigt eine detaillierte Ansicht der Speichereinrichtung 30 aus Fig. 5. Die Speicherein
richtung 30 umfasst bevorzugter Weise zwei Bildspeicher 36, 37, wobei die digitalisierten
Bildpunktdaten des aktuellen Bildes in dem Bildspeicher 36 gespeichert werden. Des Weiteren
werden in periodischen Abständen die digitalisierten Bildpunktdaten in dem zweiten
Bildspeicher 37 gespeichert, um jeweils bis zu einem erneuten Speichern von Bilddaten in
dem Bildspeicher 37 als Referenz-Bild verwendet zu werden. Die digitalisierten Bildpunkt
daten aus den Bildspeichern 36, 37 werden in der Bilddifferenz-Bestimmungseinrichtung 31
miteinander verglichen. Des Weiteren können die digitalisierten Bildpunktdaten aus Spei
cher 36 von der Auswerteeinrichtung 33 ausgelesen werden zur Merkmalsextraktion in Be
zug auf alarmrelevante Objekte.
Fig. 7 zeigt eine detaillierte Ansicht der Bilddifferenz-Bestimmungseinrichtung 31 aus Fig. 5.
Die Bilddifferenz-Bestimmungseinrichtung 31 umfasst vorzugsweise eine Subtraktionsein
richtung 38, eine Betragsbildungseinrichtung 39 sowie eine Schwellwertvergleichseinrich
tung 40.
In der Subtraktionseinrichtung 38 werden die digitalisierten Bildpunktdaten des aktuellen
Bildes mit den digitalisierten Bildpunktdaten des Referenz-Bildes verglichen und für jeweils
einander entsprechende Bildpunkte werden Differenzen ermittelt. Aus diesen Differenzen
werden in der Betragsbildungseinrichtung 39 für die einzelnen Bildpunkte Beträge gebildet,
die in der Schwellwertvergleichseinrichtung 40 mit einem vorgegebenen Schwellwert vergli
chen werden, der eine Entscheidungsschwelle für eine Bildpunktänderung darstellt. Durch
diese Entscheidungsschwelle werden beispielsweise Änderungen, die durch Signalrau
schen hervorgerufen werden, eliminiert. Bei Überschreiten des Schwellwerts wird ein Bi
närwert "1" für den entsprechenden Bildpunkt erzeugt, d. h. für den Bildpunkt wurde eine
Bildveränderung festgestellt und deshalb wird dieser Bildpunkt notiert bzw. markiert. Bei
Unterschreiten des Schwellwerts wird ein Binärwert "0" dem Bildpunkt zugewiesen.
Mittels der derart erzeugten Binärwerte kann ein Binärbild gebildet werden, das Bildände
rungen in dem aktuellen Bild in Bezug auf das Referenzbild repräsentiert.
Fig. 8 zeigt eine detaillierte Ansicht der Objektbestimmungseinrichtung 32 aus Fig. 5. Die
Objektbestimmungseinrichtung 32 umfasst bevorzugter Weise einen Binärbildspeicher 41,
einen Objektextraktor 42 sowie einen Objektkorrelator 43.
In dem Binärbildspeicher 41 wird das Binärbild, das in der Bilddifferenz-Bestimmungsein
richtung 31 erzeugt wird, gespeichert. Dieses Binärbild wird durch den Objektextraktor 42
auf zusammenhängende und markierte Bildpunkte untersucht, um somit Objekte zu extra
hieren und korrespondierende Objektdaten werden in einer Objektliste gespeichert.
Ein wesentlicher Vorteil der Bestimmung von Objekten besteht darin, dass im weiteren
Verlauf der Verarbeitung nicht mehr einzelne Bildpunkte, sondern lediglich die extrahierten
Objekte verwendet werden, wodurch sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit beträchtlich er
höht.
Mittels des Objektkorrelators 43 wird die aktuelle Objektliste mit einer gespeicherten Objekt
liste des vorhergehenden Bildes verglichen und aktualisiert, wobei die aus dem aktuellen
Binärbild extrahierten Objekte den in dem vorhergehenden Bild gefundenen Objekten
durch Plausibilitätsprüfung zugeordnet werden.
Fig. 9 zeigt eine detaillierte Ansicht der Auswertungseinrichtung 33 aus Fig. 5. Die Auswer
tungseinrichtung 33 umfasst vorzugsweise eine Objektverfolgungseinrichtung 44, eine
Merkmalsextraktionseinrichtung 45 sowie eine Alarmobjektprüfungseinrichtung 46.
Die Objektverfolgungseinrichtung 44 berechnet Daten, die zur Verfolgung eines Objekts im
Sichtbereich einer entsprechenden Kamera 1, 2 verwendet werden. Des weiteren bestimmt
die Objektverfolgungseinrichtung 44 für den Fall, dass ein Objekt den Sichtbereich einer
Kamera 1, 2 verläßt, ob das Objekt in den Sichtbereich einer anderen Kamera 1, 2 eintritt.
Somit kann die Objektverfolgungseinrichtung 44 ein Signal an die Auswahleinrichtung 28
senden, um zu bewirken, dass das Videosignal der entsprechenden Kamera 1, 2 mittels
des Schalters 48 auf den Monitor 35 geschaltet wird.
Die Merkmalsextraktionseinrichtung 45 liest die Bilddaten im Bereich alarmrelevanter Ob
jektrechtecke aus dem ersten Bildspeicher 36 aus Fig. 6 aus und extrahiert in diesem Bild
ausschnitt nach bekannten Bildverarbeitungsverfahren Bildinhaltsmerkmale für ein entspre
chendes Objekt. Diese Merkmalsextraktion geschieht allerdings nur für alarmrelevante Ob
jekte, d. h. für Objekte, die eine vorbestimmte Richtung, Größe, Geschwindigkeit usw. auf
weisen.
In der Alarmobjektprüfungseinrichtung 46 werden die Merkmale der extrahierten und ver
folgten Objekte mit den in Speichereinrichtung 34 gespeicherten, erforderlichen Merkmals
kriterien verglichen.
Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Variante des Systems gemäß Fig. 5, in dem
eine Reduzierstufe 47 zwischen den Analog/Digital-Wandler 29 und die Speichereinrich
tung 30 zwischengeschaltet wird. Die Reduzierstufe 47 dient zur Reduktion der Datenmen
ge eines Videosignals, beispielsweise durch gruppenweises Addieren einzelner Bildpunkt
daten zu neuen Bildpunktdaten, die in der Speichereinrichtung 30 gespeichert werden.
Fig. 11 zeigt einen Speicherausschnitt des Binärbildspeichers 41 aus Fig. 8. Der Speicher
ausschnitt ist dargestellt in Form eines 2-dimensionalen Koordinatensystems 49 mit x-
Achse in horizontaler Richtung und y-Achse in vertikaler Richtung. Markierte Bildpunkte
sind mit Kreuzen, d. h. "X" gekennzeichnet. Im vorliegenden Beispiel sind zwei markierte
Bildpunktbereiche 50, 51, die sich bezüglich des Referenzbilds geändert haben, als Objekte
1 und 2 extrahiert worden. Die extrahierten Objekte sind rechteckförmig, wobei Objekt 1,
das dem Bildpunktbereich 50 entspricht, eine Höhe H1 und eine Breite B1 aufweist und
Objekt 2, das dem Bildpunktbereich 51 entspricht, eine Höhe H2 und eine Breite B2 auf
weist.
Aus dem 2-dimensionalen Koordinatensystem 49 können Daten bestimmt werden, die die
Koordinaten x, y des entsprechenden Objektmittelpunktes, die jeweilige Objekthöhe H, die
jeweilige Objektbreite B und die Anzahl Px der binären markierten Bildpunkte repräsentie
ren. Diese Daten werden in eine Objektliste 52 eingetragen.
Im vorliegenden Beispiel liegt der Mittelpunkt von Objekt 1, das dem Bildpunktbereich 50
entspricht, bei x = 3,5 und y = 1,5. Das Objekt weist eine Höhe von 2 Bildpunkten und eine
Breite von 4 Bildpunkten auf und umfasst eine Anzahl von insgesamt 5 markierten Bild
punkten.
Fig. 12 zeigt eine aktualisierte Objektliste, in der die Daten, die durch die Objektverfol
gungseinrichtung 44 berechnet werden, ergänzt wurden. Dabei wird der aktuelle Erfas
sungsmittelpunkt eines Objekts durch die Koordinaten xn und yn dargestellt und der zuletzt
gespeicherte Mittelpunkt des Objekts durch die Koordinaten xn-1 und yn-1. Die Werte Hn-1,
Bn-1 und Pxn-1 geben die zuletzt gespeicherte Höhe, Breite bzw. Anzahl der markierten Bild
punkte des Objekts an. Nach Auswertung der neuen Objektdaten durch die Objektverfol
gungseinrichtung 44 wird die aktualisierte Objektliste durch die ermittelten Werte für den
Betrag eines Bewegungsvektors s, eine mittleren Geschwindigkeit v, eine bisherige Be
standdauer T und Bewegungsrichtungskomponenten RH und RV ergänzt.
Das Objekt 1 weist beispielsweise einen aktuellen Erfassungsmittelpunkt (2; 0) auf. Der zu
letzt gespeicherte Mittelpunkt hat die Koordinaten (3,5; 1,5). Daraus ergibt sich gemäß dem
Satz des Pythagoras eine Wegstrecke zu:
s = ((xn - xn-1)2 + (yn - yn-1)2)0,5
= ((2 - 3,5)2 + (0 - 1,5)2)0,5
= (1,52 + 1,52)0,5
= 2,1.
Für die Richtungskoordinaten ergeben sich die Werte:
RH = xn - xn-1 = 2 - 3,5 = -1,5
RV = yn - yn-1 = 0 - 1,5 = -4,5
Wird eine bisherige Bestanddauer T = 2 des Objekts 1 angenommen, so ergibt sich eine
mittlere Geschwindigkeit des Objekts zu:
v = s/T = 2,1/2 = 1,05.