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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung zur
bildgebenden Sicherheitsüberwachung.
Eine derartige Sicherheitsüberwachungsvorrichtung
umfasst mindestens eine, jedoch üblicherweise
mehrere Kameras, um Bilder von jeweiligen zu überwachenden Bereichen aufzunehmen.
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Bildgebende
Sicherheitsüberwachungsvorrichtungen
sind heutzutage in vielen Bereichen im Einsatz. Kaufhäuser verwenden
bildgebende Sicherheitsüberwachungsvorrichtung
zur Abschreckung und Überführung von
Ladendieben. Sicherheitsdienste greifen auf derartigen Vorrichtungen
zurück, um
mit weniger Personal größere Flächen zentral überwachen
zu können.
In einigen Ländern
haben bildgebende Sicherheitsüberwachungsvorrichtungen Verwendung
gefunden für
die Überwachung öffentlicher
Räume und
Flächen,
um die Kriminalität
einzudämmen
und Täter
anhand von aufgezeichneten Bildern erkennen und überführen zu können. Heutige Sicherheitsüberwachungsvorrichtungen
umfassen üblicherweise
eine Videokamera, die nach dem PAL-Standard oder NTSC-Standard arbeitet.
Die von den Videokameras ausgegebenen PAL- bzw. NTSC-Videosignale werden über eine
geeignete Verteilerelektronik, beispielsweise einen Multiplexer
oder Multiswitch, in einen einzigen Videokanal kodiert, so dass
sich eine Vielzahl von Kameras die in dem jeweiligen Videostandard
vorgesehene Bildrate teilt. Das so erhaltene Videosignal wird üblicherweise
auf ein Speichermedium aufgezeichnet, beispielsweise eine VHS Kassette
oder digital auf eine Festplatte, um die Vielzahl von Überwachungsaufnahmen
von den Kameras mit reduzierter Bildrate aufzuzeichnen und später wiedergeben
zu können.
Derartige bekannte Vorrichtungen bieten üblicherweise eine Auflösung von
etwa 200 000 Bildpunkten pro Halbbild bei Verwendung des PAL Standards.
Wenn NTSC zum Einsatz kommt, ist die aufgezeichnete Bildauflösung noch
geringer. Um mit dieser Auflösung
auszukommen, erfordern herkömmliche
Sicherheitsüberwachungsvorrichtungen
eine ausreichend große
Anzahl von Kameras, die mit ihrer begrenzten Auflösung jeweils
einen relativ eng begrenzten Überwachungsbereich
abdecken.
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Aus
DE 10018157 A1 ist
eine Überwachungseinrichtung
zur Videoüberwachung
bekannt, die Bildfolgen und Standbilder mit getrennten Verfahren
kodiert. Bildfolgen dienen dazu, einen Überblick über eine Szene zu verschaffen,
während
Standbilder zur Detailinformation dienen. Für die höhere Auflösung der Standbilder wird eine
JPEG-Kodierung verwendet, während
Bildfolgen niedriger Auflösung mittels
einer MPEG-Kodierung kodiert werden. Die bekannte Überwachungsvorrichtung
verwendet eine Videokamera, die analog oder digital sein kann. In
einem Prozessor werden die Signale der Video kamera MPEG komprimiert.
Für Standbilder
ist eine weitere Kamera vorgesehen, die Bilddaten an einen Standbildprozessor
liefert, worin die Bilddaten JPEG komprimiert werden. Die von den
Prozessoren gelieferten MEPG Daten und JPEG Daten werden in einen
Speicher geschrieben. Der weitere Prozessor führt eine Bildanalyse mittels
Referenzsignalen durch. Wird ein Objekt auf diese Weise erkannt,
kann eine Meldung über
Antenne oder über
ein Modem und Leitungsgebundener Kommunikation abgesetzt werden.
Eine Übermittlung
der aufgezeichneten Bilder an eine zentrale Einheit ist nicht vorgesehen.
Die bekannte Sicherheitsüberwachungsvorrichtung
ist technisch aufwendig und somit teuer.
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Aus
DE 19857113 A1 ist
ein Sensorsystem zur Erkennung der Umwelt eines Fahrzeugs bekannt, worin
eine handelsübliche Digitalkamera
zum Einsatz kommt. Die Digitalkamera wird über eine genormte Schnittstelle
mit einem Bildverarbeitungssystem verbunden. Die Vernetzung mehrerer
Kameras ist in dem aus dieser Entgegenhaltung bekannten System nicht
vorgesehen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine bildgebende Sicherheitsüberwachungsvorrichtung
anzugeben, die den Einsatz mehrerer Kameras erlaubt und bei guter
Bildauflösung
kostengünstig
in der Herstellung ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst wie im
Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine Überwachungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zur bildgebenden Sicherheitsüberwachung umfasst eine Digitalkamera,
die Aufnahmeeinrichtungen zum Aufnehmen von Bildern und Erzeugen
digitaler Bilddaten aus den aufgenommenen Bildern aufweist. Die
Digitalkamera hat eine digitale Schnittstelle zum Ausgeben der Bilddaten und
zum Empfangen von digitalen Steuerbefehlen für die Kamera. In der Kamera
sind Einrichtungen zum Steuern der Aufnahmeeinrichtungen gemäß den empfangenen
Steuerbefehlen vorgesehen. Die Überwachungsvorrichtung
umfasst außerdem
eine Umsetzereinrichtung mit einer digitalen Kameraschnittstelle
zur Kommunikation mit der Digitalkamera über deren digitale Schnittstelle,
einer Netzwerkschnittstelle zum Anschluss der Umsetzereinrichtung
an ein digitales Datennetzwerk und einer Verarbeitungseinrichtung,
um über
das digitale Datennetzwerk empfangene Befehle in Steuerbefehle für die Kamera
umzusetzen und über
die Kameraschnittstelle an die Digitalkamera auszugeben. Die Überwachungsvorrichtung
umfasst außerdem
eine Steuereinrichtung mit einer Netzwerkschnittstelle zum Anschluss
an das digitale Datennetzwerk. Die Steuereinrichtung erzeugt Steuerbefehle
für die
Digitalkamera und gibt diese über
die Netzwerkschnittstelle an das digitale Datennetzwerk aus, um
eine an die Umsetzereinrichtung angeschlossene Digitalkamera zu
steuern.
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Die
Umsetzereinrichtung dient beispielsweise dazu, eine oder mehrere
daran angeschlossene Digitalkameras quasi zu einem Bestandteil eines
digitalen Datennetzwerks zu machen, um über das digitale Datennetzwerk
einerseits von der Digitalkamera aufgenommene Bilddaten über das
Datennetzwerk an die Steuereinrichtung zu leiten, und andererseits über das
Datennetzwerk verschiedene Funktionen der Digitalkamera zu steuern.
Die Umsetzereinrichtung ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass
sie mit kostengünstigen,
handelsüblichen
Digitalkameras kommunizieren kann, die heutzutage Auflösungen im
Bereich von mehreren Megapixeln leisten können. Die Digitalkamera kann
eine Standbildkamera sein, weist je doch bevorzugt auch die Fähigkeit auf,
mit geringerer Auflösung
Bewegbilder aufzuzeichnen, wobei derartige Funktionen mit Hilfe
von geeigneten Steuerbefehlen, die der Digitalkamera über ihre
digitale Schnittstelle zugeführt
werden, ausgelöst
werden können.
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Das
digitale Datennetzwerk basiert beispielsweise auf dem drahtgebundenen
oder drahtlosen Ethernet-Standard, der aufgrund seiner Verbreitung
besonders kostengünstig
ist, wobei natürlich auch
andere digitale Datennetzwerke für
eine Überwachungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung prinzipiell geeignet sind.
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Die
Umsetzereinrichtung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung umfasst
beispielsweise eine eigene CPU, die Befehle von dem digitalen Datennetzwerk
umsetzt in entsprechende Steuerbefehle an die Digitalkamera, und
die von der Digitalkamera gelieferten Bilddaten in umgekehrter Richtung
für den
Transport über
das digitale Datennetz und die dabei verwendeten Protokolle anpasst.
Bevorzugt ist für
jede Digitalkamera eine Umsetzereinrichtung vorgesehen, wobei die
Digitalkamera und ihre Umsetzereinrichtung in ein bevorzugt wetterfestes
Kameragehäuse
eingebaut sind, um eine Kameraeinheit zu bilden, die direkt an das
digitale Datennetzwerk angeschlossen werden kann. Innerhalb des Kameragehäuses ist
die Digitalkamera beispielsweise über ihre USB-Schnittstelle
mit der Umsetzereinrichtung verbunden. Die digitale Datennetzwerkschnittstelle
der Umsetzereinrichtung ist dabei ebenfalls bevorzugt innerhalb
des gemeinsamen Gehäuses
vorgesehen, um bei Verwendung von handelsüblichen Netzwerksteckern bzw.
Netzwerkbuchsen diese vor klimatischen Einflüssen zu schützen.
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Bevorzugt
weist die Umsetzereinrichtung einen Speicher auf, um die von der
Digitalkamera gelieferten Bilddaten zwischenzuspeichern, bevor diese Bilddaten über das
digitale Datennetzwerk von der Umsetzereinrichtung zur zentralen
Steuerungseinrichtung der Überwachungsvorrichtung
gesendet werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, die Umsetzereinrichtung
so auszugestalten, dass mehrere Digitalkameras an eine Umsetzereinrichtung
angeschlossen werden können.
Beispielsweise können
in einem Gehäuse
einer Kameraeinheit eine Umsetzereinrichtung und mehrere Digitalkameras
untergebracht sein, um eine bildgebende Überwachung in mehreren Richtungen
von ein- und demselben Punkt aus vorzunehmen. Besonders vorteilhaft
kann es sein, die Umsetzereinrichtung auf einer PC-Plattform aufzubauen,
um Kostenvorteile bei Software und Hardware für diese weit verbreitete Plattform
auszunutzen.
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Weil
die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung
ein digitales Datennetzwerk für
den Anschluss von Digitalkameras an die zentrale Steuereinrichtung
verwendet, entfällt
die in herkömmlichen bildgebenden Überwachungsvorrichtungen
erforderliche Synchronisation der analogen Videosignale, denn erfindungsgemäß wird eine
durchgängig
voll digitale Verarbeitung der Bilddaten verwendet, wobei bevorzugt
die Digitalkamera ausgestattet ist, die Bilddaten in einem komprimierten
Datenformat, beispielsweise JPEG, zu liefern.
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Alternativ
dazu oder zusätzlich
kann die Umsetzereinrichtung Einrichtungen enthalten, um eine weitere
Bildverarbeitung und/oder Kompression durchzuführen. Die von der Digitalkamera
aufgezeichneten Bilddaten werden bevorzugt nach einem bekannten
Kompressionsverfahren, beispielsweise JPEG, komprimiert. Soweit
die Digitalkamera Bewegtbildszenen an die zentrale Steuereinrichtung übertragen
soll, bietet sich hierfür
das bekannte MPEG-Kompressionsverfahren an.
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Besonders
vorteilhaft kann es sein, entweder mittels der zentralen Steuereinrichtung
der Überwachungsvorrichtung
oder mittels der Umsetzereinrichtung die Auflösung der an die Umsetzereinrichtung angeschlossenen
Digitalkamera zu steuern, bevorzugt in Abhängigkeit von der Erfassung
von Änderungen
des aufgenommenen Bildinhaltes. Auf diese Weise lässt sich
das Volumen der über
das digitale Datennetz zu übertragenden
Bilddaten effektiv reduzieren, ohne dass dann, wenn sich in dem
zu überwachenden
Bereich Änderungen
ergeben, auf eine hohe Bildauflösung
verzichtet werden muss. Zur Erkennung von Änderungen in dem zu überwachenden Bereich
ist es vorteilhaft, kleinformatige Bilder mit höherer Bildrate aufzunehmen,
anhand derer die zentrale Steuerungseinrichtung oder die Umsetzereinrichtung
eine Bewegungserkennung durchführen kann.
Dabei kann gegebenenfalls auch die Zuschaltung eines in der Digitalkamera
oder separat davon in der Kameraeinheit vorgesehenen Blitzes erfolgen.
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Die
Steuereinrichtung kann als separates Gerät oder als Bestandteil beispielsweise
einer Aufzeichnungseinrichtung für
die von den Kameraeinheiten gelieferten Bilddaten vorgesehen sein.
Die Steuereinrichtung umfasst vorteilhaft einen Prozessor, der geeignet
programmiert ist, die Steuerungs- und
Bilddatenübertragungsaufgaben
für die
angeschlossenen Digitalkameras und die auf dem digitalen Datennetzwerk
zu diesem Zweck verwendeten Netzwerkprotokolle zu implementieren.
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Eine
Umsetzereinheit für
eine bildgebende Überwachungsvorrichtung
umfasst gemäß der vorliegenden
Erfindung eine digitale Kameraschnittstelle zur Kommunikation mit
der digitalen Schnittstelle einer Digitalkamera, eine Netzwerkschnittstelle
zum Anschluss an ein digitales Datennetzwerk, und eine Verarbeitungseinrichtung,
die ausgebildet ist, über das
digitale Datennetzwerk empfangene Befehle in Steuerbefehle für die Kamera
umzusetzen und über die
Kameraschnittstelle an die Digitalkamera auszugeben. Die Kameraschnittstelle
ist bevorzugt eine standardisierte digitale Schnittstelle, beispielsweise eine
USB Schnittstelle oder eine Firewire Schnittstelle. Die Netzwerkschnittstelle
ist bevorzugt ebenfalls eine standardisierte Schnittstelle.
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Eine
Kameraeinheit für
eine bildgebende Überwachungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst bevorzugt eine derartige Umsetzereinrichtung sowie eine
daran angeschlossene Digitalkamera. Die Umsetzereinrichtung und
die Digitalkamera sind bevorzugt gemeinsam in einem Gehäuse untergebracht.
Die Digitalkamera ist bevorzugt eine handelsübliche Digitalkamera oder ein
Bestandteil einer handelsüblichen
Digitalkamera.
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Im
folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben, ohne dass die Erfindung
auf dieses Ausführungsbeispiel
beschränkt
sein soll.
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In
der Zeichnung bezeichnen die Bezugsziffern 11, 12,..., 1n jeweils
eine Kameraeinheit. Die Bezugsziffer 2 bezeichnet eine
Bildaufzeichnungsvorrichtung, wie beispielsweise einen digitalen
Videorecorder, die mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des
Betriebes der Kameraeinheiten 11, 12,..., 1n ausgestattet
ist. Die Bezugsziffern 31, 32,..., 3n bezeichnen
jeweils kommerziell von diversen Herstellern von Consumerprodukten
erhältliche
Digitalkameras, die in das Gehäuse
der jeweiligen Kameraeinheiten 11, 12,..., 1n eingebaut
sind. Die Bezugsziffern 41, 42,..., 4n bezeichnen
jeweils Umsetzereinheiten, die über eine
Kameraschnittstelle, üblicherweise
eine USB-Schnittstelle oder Firewire-Schnittstelle, mit den jeweiligen Digitalkameras 31, 32,..., 3n verbunden sind.
Die Umsetzereinheiten sind zusammen mit ihren Digitalkameras in
jeweiligen wetterfesten Gehäusen
untergebracht, um netzwerkfähige
Kameraeinheiten 11, 12,..., 1n zu bilden,
wie in der Figur schematisch dargestellt ist. 5 bezeichnet
einen Hub eines digitalen Datennetzwerks, an den die Kameraeinheiten 11, 12,..., 1n über jeweilige
Netzwerkleitungen 71, 72,..., 7n angeschlossen
sind. 6 bezeichnet eine weitere Datenleitung, die den Hub 5 des
digitalen Datennetzes mit der Steuereinrichtung in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2 verbindet.
Die Umsetzereinrichtungen 41, 42,..., 4n sind
auf diese Weise über den
Hub 5 und die Datenleitungen 6, 71, 72,..., 7n mit der
Steuereinrichtung in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2 vernetzt.
Diese Vernetzung basiert in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
bevorzugt auf dem weit verbreiteten Ethernet-Standard, um die Kostenvorteile
auszunutzen, die sich für
die Software- und Hardwarekomponenten von Ethernet-Netzwerken ergeben.
Obwohl das Ausführungsbeispiel ein
drahtgebundenes Netzwerk zeigt, können Teile des dargestellten
digitalen Datennetzwerks oder das gesamte digitale Datennetzwerk
auch als drahtloses Datennetzwerk ausgebildet sein, beispielsweise
als sogenanntes Wireless Local Area Network (WLAN). Die Steuereinrichtung
in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2 kann zusätzlich mit
einem weiteren Datennetz verbunden sein, beispielsweise mit dem
Internet, um über
dieses weitere Datennetzwerk konfiguriert zu werden, und/oder um
Bilddaten z. B. über
das Internet zur Auswertung an einen anderen Ort zu übertragen.
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Die
Umsetzereinrichtungen 41, 42,..., 4n weisen
zum Anschluss an das digitale Datennetzwerk geeignete Schnittstellen
auf, beispielsweise im Fall der Verwendung eines drahtgebundenen
Ethernet nach dem weitverbreiteten RJ 45 Standard, oder enthalten
im Fall eines drahtlosen Netzes die benötigten Funkkomponenten für die Vernetzung
mit den übrigen
Bestandteilen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sorgen die Gehäuse
der jeweiligen Kameraeinheiten 11, 12,..., 1n für eine wetterfeste
Umkapselung der handelsüblichen
Digitalkameras 31, 32,..., 3n zusammen
mit den ihnen zugeordneten Umsetzereinheiten 41, 42,..., 4n.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird
vorteilhaft eine handelsübliche
Digitalkamera verwendet, die über
eine standardisierte Datenschnittstelle wie USB oder Firewire verfügt. Über diese
Datenschnittstelle greift die Umsetzereinrichtung 41, 42,..., 4n der
jeweiligen Digitalkamera sowohl auf die von der Kamera aufgenommenen
Bilddaten zu, und empfängt
ebenfalls von der Umsetzereinrichtung Steuerbefehle gemäß einem
für den
Hersteller der Digitalkamera spezifischen Protokoll. Der Funktionsumfang
der Digitalkamera ist dabei natürlich
nach Hersteller und Kameramodell unterschiedlich. Jedoch haben die
Protokolle verschiedener Digitalkamerahersteller eine Grundmenge
an gleichartigen Funktionen, beispielsweise die Funktionen Übertragen
von Bild-/Audiodaten aus der Digitalkamera, Löschen von Bildern, Auslösen der
Kamera und Einstellen der Pixelzahl und der Kompressionsrate der
von der Digitalkamera über
ihre Schnittstelle ausgegebenen Bilddaten. Darüber hinaus können natürlich weitere
herstellerspezifische Funktionen zum Einsatz kommen, sofern diese
zur Verfügung
stehen.
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Die
Aufzeichnung der von den jeweiligen Digitalkameras 11, 12,..., 1n gelieferten
Bild- und gegebenenfalls Audiodaten erfolgt in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2,
die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
gleichzeitig die Funktion eines Steuerrechners für das digitale Datennetz übernimmt,
dass die verschiedenen Komponenten der Überwachungsvorrichtung digital
vernetzt. Der Steuerrechner in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2 ist
vorteilhaft über
das Datennetz auf der Grundlage des Internetprotokolls mit den verschiedenen
Kameraumsetzern 41, 42,..., 4n verbunden,
beispielsweise über
ein Wireless LAN nach IEEE 802.11 oder ein kabelgebundenes Ethernet
nach IEEE 802.3, wobei auf der Neetzwerk-Schicht bevorzugt die Transportprotokolle
UDP und TCP verwendet werden. In dem digitalen Datennetzwerk können mehrere
Kamera-Umsetzereinrichtungen und auch mehrere Steuerrechner oder digitale
Bildaufzeichnungsvorrichtungen 2 mit jeweiligen Steuerrechnern
oder Steuersoftware angeschossen sein, wobei die Zuordnung der jeweiligen Kamera-Umsetzereinrichtungen
zu den Steuerrechnern wahlfrei durch geeignete Konfiguration des Netzwerks
erfolgen kann.
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Im
Betrieb der Überwachungsvorrichtung baut
der Steuerrechner in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2 mit
den Kamera-Umsetzereinrichtungen 11, 12,..., 1n eine
Sitzung auf, wobei bevorzugt eine Authentifizierung sowohl des Steuerrechners
als auch der jeweiligen Kameraumsetzereinrichtung vorgenommen wird.
Beim Aufbau einer Sitzung wird dabei bevorzugt eine Datenverschlüsselung
ausgehandelt, und eine zufällige,
aber eindeutige Sitzungs-Identifikationsnummer festgelegt. Dabei
kann beispielsweise ein Sitzungsaufbau nach SSL 3.0/TLS verwendet
werden, um zu gewährleisten, dass
die Daten nur vom berechtigten Steuerrechner aus abgefragt werden,
und die Kamera-Umsetzereinrichtung tatsächlich die richtige ist, also
keine falschen Bilder eingeschleust werden. Schließlich wird auf
diese Weise sichergestellt, dass die Datenübertragung nicht von unbefugten
Dritten abgehört
werden kann.
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Um
den fortwährenden
zuverlässigen
Betrieb der Überwachungsvorrichtung
gemäß diesem Ausführungsbeispiel
sicherzustellen, wird eine Sitzung ständig überwacht. Dazu können verfügbare Protokolle
wie RTP/RTSP oder proprietäre
Protokolle verwendet werden. Beispielsweise sendet jede Kamera-Umsetzereinrichtung 41, 42,..., 4n regelmäßig Datenpakete
mit Statusinformationen an den Steuerrechner der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2.
Dazu wird auf dem Steuerrechnung ein UDP-Port geöffnet. Alle Datenpakete, die
an dem Port eintreffen, können über die
MAC-Adresse einer Kamera-Umsetzereinrichtung und damit einer Sitzung
zugeordnet werden. Damit ist auch eine Entschlüsselung möglich.
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Der
Erhalt der Statusmeldungen wird durch den Steuerrechner in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2 quittiert.
Die Statusmeldungen/Quittungen enthalten die Sitzungs-Identifikationsnummer
und eine fortlaufende Nummer. Der Versand der Quittungen durch den
Steuerrechner erfolgt an die gleiche Portnummer, jedoch an die jeweilige
Kamera-Umsetzereinrichtung 41, 42,..., 4n.
Ebenfalls wird ein UDP-Paket
verschickt. Auf diese Weise können
die Steuerrechner in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2 sowie
die jeweilige Kamera-Umsetzereinrichtung einen Ausfall der Verbindung über das
digitale Datennetzwerk, ausgelöst
beispielsweise durch eine technische Störung oder durch Sabotage, durch
das Ausbleiben der Datenpakete mit der Statusmeldung erkennen. Der
Steuerrechner ergreift daraufhin vorteilhaft geeignete Maßnahmen
zur Alarmierung, und die Kamera-Umsetzereinrichtung sichert daraufhin
die von der zugeordneten Digitalkamera 31, 32,..., 3n aufgenommenen
Bilddaten auf einem lokalen Medium, beispielsweise einem Halbleiterspeicher
oder einer Festplatte innerhalb der Kameraeinheit. Erfasst die Kamera-Umsetzereinrichtung
den Ausfall der Verbindung mit dem Steuerrechner in der Bildaufzeichnungsvorrichtung 2,
kann der betreffende Kameraumsetzer daraufhin auch weitere Maßnahmen treffen,
beispielsweise die Bildrate erhöhen
oder erniedrigen oder die Auflösung
der aufgezeichneten Bilder verändern.
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Die
Kamera-Umsetzereinrichtung der jeweiligen Kameraeinheiten 11, 12,..., 1n vermittelt
zwischen den Anforderungen des Steuerrechners gemäß dem verwendeten
Netzwerkprotokoll und dem Kommandoprotokoll der an die jeweilige
Umsetzereinrichtung angeschlossenen Digitalkamera. Dazu weist die
Kamera-Umsetzereinrichtung eine CPU auf, auf der ein Programm ausgeführt wird,
das die Anforderungen des Steuerrechners über das digitale Datennetz
an einem IP-Port unter Softwaresteuerung entgegennimmt. Dazu kann
ein UDP-Datenpaket verwendet
werden, in dem eine derartige Anforderung enthalten ist. Eine solche
Anforderung ist beispielsweise das Verstellen des Zoomwinkels der
Digitalkamera. Außer
dem Kommando selbst sind in dem Datenpaket die ggf. notwendigen
Parameter enthalten, beispielsweise der gewünschte Zoomwinkel. Die Kamera-Umsetzereinrichtung
bestimmt dabei die erforderliche Kommandofolge an die Digitalkamera,
um den von dem Steuerrechner empfangenen Befehl durch die Digitalkamera
umzusetzen. Die Kamera-Umsetzereinrichtung schickt eine Bestätigung an
den Steuerrechner, dass die Anforderung erhalten wurde. Wenn die
Abarbeitung der empfangenen Anforderung schnell möglich ist
oder wenn bei einer Prüfung
ein Fehler in der Kameraeinheit oder in der empfangenen Anforderung
entdeckt wird, sendet die Kamera-Umsetzereinrichtung
zusammen mit dieser Empfangsbestätigung
einen Ergebnis- oder Fehlercode mit. Dauert die Abarbeitung länger, z.B.
beim Aufrufen der Autofocus-Funktion der Digitalkamera, sendet die
Kamera-Umsetzereinrichtung ein weiteres Statuspaket mit dem Ergebniscode
an den Steuerrechner, nachdem die Digitalkamera alle Kommandos von
der Kamera-Umsetzereinrichtung abgearbeitet hat. Die Abarbeitung
von solchen „langsamen" Kommandos wird von
einem Steuerprozess übernommen,
der auf dem Prozessor der Kamera-Umsetzereinrichtung
läuft und
somit weder den zentralen Steuerrechner noch das Datennetzwerk belastet.
Die Kommandoschnittstelle der Kamera-Umsetzereinrichtung ist dann
erneut bereit für
die Entgegennahme einer Anforderung von dem Steuerrechner.
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Neue
Anforderungen können
dabei eine höhere
Dringlichkeit haben als Anforderungen, die von der Kamera-Umsetzereinrichtung
und der daran angeschlossenen Digitalkamera zur Zeit abgearbeitet werden.
Solche Anforderungen mit höherer
Dringlichkeit unterbrechen dann die noch laufende langsame Kommandofolge
im Steuerungsprozess. In diesem Ausführungsbeispiel sind zu diesem
Zweck bei der Abarbeitung der Kommandofolgen durch die Kamera-Umsetzereinrichtung
Unterbrechungspunkte definiert, die die angeschlossene Digitalkamera
in einem arbeitsfähigen
Zustand zurücklassen.
Neue Anforderungen mit normaler Priorität werden der Liste der abzuarbeitenden
Befehle einfach angefügt.
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Beim
Starten der Überwachungsvorrichtung sucht
der Kamera-Umsetzer
nach angeschlossenen Kameras und konfiguriert sie mit zuvor eingestellten Vorgabewerten.
Der Kamera-Umsetzer beginnt dann mit der Bild-Pufferung und ggf.
Bildauswertung. Diese Aufgaben werden von getrennten Prozessen erledigt.
Die Bilddaten werden in einem lokalen Ringpuffer des Kameraumsetzers
abgelegt. Bei einer Bild-Anforderung durch den Steuerrechner kann
dadurch sofort das letzte vollständige
Bild aus dem Ringpuffer gesendet werden.
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Für die Übertragung
der Bilddaten wird das Übertragungsprotokoll
(TCP) verwendet. Dies gewährleistet,
dass die Daten vollständig
beim Empfänger
ankommen, bzw. Übertragungsfehler
erkannt werden können.
Dazu öffnet
ein Sende-Prozess im jeweiligen Kamera-Umsetzer 41, 42,..., 4n eine TCP-Verbindung
an den Kommunikations-Port beim Steuerrechner. Es können mehrere
gleichberechtigte Sende-Prozesse
gleichzeitig verwendet werden. Sie unterscheiden sich durch die
lokale Portnummer auf dem Kamera-Umsetzer.
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Der
Kamera-Umsetzer in diesem Ausführungsbeispiel
kann Daten in einem Datei-Modus oder in einem Streaming-Mode liefern.
Die jeweilige Betriebsart wird durch einen Befehl des Steuerrechners gestartet.
Der KU sendet im Streaming-Modus ständig aktuelle Bilddaten an
den SR. Ist ein Bild vollständig übertragen,
wird das nächste,
neueste Bild gesendet. Eventuell bei der Übertragung ausgelassene Bilder werden
durch den KU in lokalem Speicher oder auf der lokalen Festplatte
gepuffert. Damit ist er in der Lage, einen kurzfristigen Ausfall
oder eine Überlastung
des Netzwerkes zu überbrücken. Der
Datentransfer alter Bilddaten wird später mit niedriger Priorität aufgenommen
und die Daten dann sequentiell an den Steuerrechner übermittelt.
Diese Übermittlung
alter Daten passiert also gleichzeitig mit einer laufenden Übertragung
der neuesten Bilddaten. Der Steuerrechner kann die gepufferten Daten
dadurch schneller abrufen, dass der Anteil der isochronen Daten
verringert wird (durch Reduktion der Bildrate oder der Bildgröße).
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Der
Kamera-Umsetzer ist in diesem Ausführungsbeispiel außerdem ausgebildet,
die lokal vorliegenden Bilddaten auswerten zu können. Mit Hilfe von Bildverarbeitung
können
Bildveränderungen
bewertet und darauf basierend ein Bewegungsalarm ausgelöst werden.
Dieser Bewegungsalarm wird an den Steuerrechner im Rahmen der regelmäßig versendeten
Status-Informationen übermittelt.
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Im
Falle eines Bewegungsalarmes kann der Kamera-Umsetzer auf die lokal
gepufferten Bilddaten zurückgreifen.
Diese Bilddaten können
von dem Steuerrechner abgerufen werden. Dazu werden sie vor unbeabsichtigtem Überschreiben
geschützt.
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Umgekehrt
kann der Steuerrechner in diesem Ausführungsbeispiel ein Alarm-Kommando über das
digitale Datennetzwerk an den Kamera-Umsetzer schicken. Das Alarm-Kommando wird durch
den Kamera-Umsetzer interpretiert und eine vorher definierte Folge
von Aktionen ausgelöst,
beispielsweise wird im lokalen Puffer des Kamera-Umsetzers ein Speicherbereich
geschützt,
in welchem Bilddaten aus einem Zeitraum unmittelbar vor dem Alarmkommando
gespeichert sind.