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Die
Erfindung betrifft eine Rundumsichtkamera zur Umgebungsüberwachung
mit einem konvexen oder kegelförmigen
Spiegel, der von einer Kamera beobachtet wird.
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Die Überwachung
von Räumen
kann durch den Einsatz einzelner verschwenk- und/oder verfahrbarer Kameras oder
durch den Einsatz mehrerer Kameras erfolgen, die derart platziert
sind, dass alle Bereiche eines Raumes erfasst werden. Hierzu werden in
der Regel Weitwinkelkameras eingesetzt. Aus dem Stand der Technik
sind aber auch Überwachungssysteme
bekannt, mittels derer mit einer einzigen stationären Kamera
ein 360 Grad-Panoramabild aufgenommen bzw. aufgezeichnet werden
kann. Die Kamera wird dazu auf einen konvex geformten Spiegel gerichtet,
der direkt oder indirekt über
den Einsatz eines weiteren Spiegels, ein verzerrtes Abbild der Umgebung
auf die Bildebene der Kamera reflektiert. Die verzerrten Bilddaten
werden dann mittels eines Bildauswertungssystems in entzerrte Bilddaten
umgewandelt.
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Ein
derartiges Überwachungssystem
beschreibt beispielsweise die
DE 101 58 415 A1 . Im Vordergrund steht hier
die optische Überwachung des
Innenraums eines Fahrzeugs. Mittels mindestens einer Rundumsichtkamera
werden Bilder in krummlinigen Koordinaten erzeugt, welche auf zylindrische
oder ebene Koordinaten transformiert und dann einer elektronischen
Bildauswertung unterzogen werden. Über die Bildauswertung sollen
Personen und/oder Objekte im Fahrzeuginnenraum erfasst werden, so
dass beispielsweise in Bezug auf die jeweilige Sitzposition eine
automatische Einstellung des Sitzes oder der entsprechenden Sicherheitseinrichtungen
erfolgen kann. Im Falle eines Fahrzeugunfalls sollen die extrahierten
Informationen zudem gespeichert und/oder per Funk an eine Rettungsleitstelle übertragen
werden können.
Mit Hilfe des beschriebenen Systems sollen auch Teilbereiche des Außenraums überwacht
werden können,
so dass es auch als Kollisionswarn- oder Parkhilfesystem geeignet
sein soll.
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Zur
Erfüllung
der vorbeschriebenen Funktionen soll vorzugsweise eine konventionelle
digitale Kamera eingesetzt werden, in deren Sichtfeld wenigstens
ein Spiegel angeordnet ist. Je nach Zielsetzung, welchen Bereich
es zu überwachen
gilt, sind Lage und Ausrichtung der Kamera und des bzw. der Spiegel
zu bestimmen. Bei nur einem Spiegel mit einer konvexen Wölbung wird
die Anordnung des Spiegels in der Nähe des Fahrzeugdaches oder
in der Armaturentafel vorgeschlagen. Soll vornehmlich der Außenraum
um das Fahrzeug herum beobachtet werden, wird für die Anbringung der Kamera
eine Position weit vorne im Fahrzeug empfohlen, beispielsweise nahe
hinter der Windschutzscheibe. Sofern Fahrzeuge mit einem entsprechenden
System aus- bzw.
nachgerüstet
werden sollen, stellt sich die Anordnung und Ausrichtung der einzelnen
Systemkomponenten als aufwendig und schwierig dar. Oftmals bedarf
es hierzu mehrfacher Testläufe
des Systems, bis eine optimale Position gefunden ist. Darüber hinaus
können
sich die festgelegten Positionen im alltäglichen Gebrauch leicht wieder
verstellen. Zudem gilt es die Oberfläche des Spiegels vor Verkratzen oder
stumpf werden zu schützen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher eine einfach zu handhabende,
alltagstaugliche und zudem kostengünstige Rundumsichtkamera zur Umgebungsüberwachung
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
von einer Rundumsichtkamera gemäß der Merkmalskombination nach
Anspruch 1. Konkrete Ausführungsformen
der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß sind Kamera
und Spiegel in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und bilden eine
kompakte Baueinheit. Dies hat den Vorteil, dass Lage und Ausrichtung
der Kamera in Bezug auf den Spiegel vorbestimmt sind und keiner
Festlegung bedürfen.
Zudem erlaubt eine kompakte Bauweise einen vielseitigen Einsatz
der Rundumsichtkamera, auch dort, wo üblicherweise wenig Platz vorhanden ist,
beispielsweise im Bereich der Armaturentafel eines Fahrzeugs. Ist
eine Anordnung im Bereich der Windschutzscheibe oder der Decke eines
Fahrzeugs vorgesehen, wird weder die Sicht des Fahrers durch die
kompakte Bauweise über
das notwendige Maß hinaus
behindert, noch der Bewegungsfreiraum innerhalb des Fahrzeuges beeinträchtigt.
Das Gehäuse
schützt
zudem Kamera und Spiegel, so dass deren Funktionsfähigkeit
dauerhaft bewahrt bleibt.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform kann
der Abstand der Bildebene der Kamera zum Spiegel dadurch variiert
werden, dass der den Spiegel aufnehmende Bereich des Gehäuses sich
herausdrehen, -ziehen oder -fahren lässt. Das Gehäuse hat
in diesem Falle vorzugsweise eine zylindrische Form. Durch Ausfahren
des Spiegels kann einerseits der konkrete Ausschnitt des zu überwachenden
Umfeldes festgelegt werden, andererseits erhält man eine besonders kleinvolumige
Kamera, solange sie nicht in Gebrauch ist. Besonders Platz sparend
ist ferner der vollständige
Einbau einer erfindungsgemäßen Rundumsichtkamera
in die Armaturentafel eines Fahrzeugs, welche bei Aktivierung der
Kamera automatisch aus der Fläche
der Armaturentafel herausgefahren werden kann.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
lösen integrierte
Bewegungssensoren die Bildinformationsspeicherung automatisch aus,
d.h., dass eine Aufnahme oder Aufzeichnung von Bildinformationen
lediglich bei erfassten Bewegungen von Personen oder Objekten innerhalb
des überwachten Umfelds
erfolgt. Auf diese Weise wird einerseits der Energiebedarf der Kamera
erheblich reduziert, wodurch kleinere Batterien oder Akkumulatoren
Verwendung finden können,
was sich wiederum vorteilhaft auf die Größe des Gehäuses auswirkt, andererseits
verkleinert sich die Menge der zu speichernden Bildinformationen
nicht unwesentlich. Sofern im direkten Umfeld des zu schützenden
Gegenstandes keine Bewegung stattfindet, bedarf es in der Regel auch
keiner Speicherung von Bildinformationen. Anzahl und Ausrichtung
der integrierten Bewegungssensoren sind derart bestimmt, dass sie
einen Bereich von 360 Grad bezogen auf die optische Achse der Kamera
erfassen.
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Für den Einsatz
der Rundumsichtkamera bei Dunkelheit besitzt diese integrierte Infrarot-Blitzlichter,
die vorzugsweise um das Gehäuse
verteilt angeordnet sind. Bei einer Meldung der Bewegungssensoren
werden die Blitzlichter aktiviert und gleichzeitig oder nacheinander,
je nach Einstellung des Aufnahmemodus, ausgelöst. Dabei ist die Ausleuchtung
lediglich eines Teilbereiches der überwachten Umgebung oder eines
Bereiches von 360 Grad bezogen auf die optische Achse der Kamera
einstellbar. Grundsätz lich
genügt
eine partielle Ausleuchtung, sofern die sich bewegende Person oder
das sich bewegende Objekt lokalisiert werden kann.
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Der
Wunsch nach einer kompakten Bauweise führt dazu, dass bevorzugt eine
kleinvolumige, digitale Kamera in einer erfindungsgemäßen Rundumsichtkamera
Einsatz findet. Eine digitale Kamera ermöglicht einerseits die Aufnahme
einzelner Standbilder oder einer zeitlich begrenzten Filmsequenz.
Für Überwachungszwecke
reichen in der Regel bereits mehrere Einzelfotos aus, um die Ursache
einer Sachbeschädigung
eines zu schützenden
Objektes, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, festzustellen oder gegebenenfalls
einen Täter
zu identifizieren.
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Der
Einsatz einer digitalen Kamera hat weiterhin den Vorteil, dass die
Speicherung der Bildinformationen auf einem internen Digitalspeicher
oder auf auswechselbaren Digitalspeichermedien erfolgen kann. Bevorzugt
weist die erfindungsgemäße Kamera
aber auch eine integrierte Schnittstelle auf, beispielsweise eine
USB-Schnittstelle, mittels derer die Daten ausgelesen werden können. Zur
Speicherung oder Darstellung der Bildinformationen kann somit auch
auf externe Speicher- oder Wiedergabegeräte zurückgegriffen werden. Die Verbindung
mit externen Geräten
kann auch per Funk erfolgen.
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Die
Steuerung sämtlicher
Komponenten einer erfindungsgemäßen Kamera
erfolgt mittels einer integrierten Steuerungselektronik. Nach einer
bevorzugten Ausführungsform
ist diese Steuerungselektronik programmierbar. Auf diese Weise können Einstellungen
in Bezug auf Aufnahmemodus, Anzahl der Bilder innerhalb einer bestimmten
Zeiteinheit oder Verzögerung
der Auslösung,
um nur einige Möglichkeiten
zu nennen, festgelegt werden. Die Programmierung kann über die
integrierte Schnittstelle auch extern von einem Rechner aus erfolgen.
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Bevor
die über
den konvexen oder kegelförmigen
Spiegel auf die Bildebene der Kamera reflektierten Bildinformationen
der Umgebung jedoch gespeichert und/oder weiterverarbeitet werden
können, müssen sie
digitalisiert werden. Diese Aufgabe übernimmt ein Halbleiterchip.
Die digitalisierten Daten können
dann gespeichert oder ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Eine
spezielle Software auf der Grundlage einer mathematischen Formel,
die Krümmung
des Spiegels sowie den Abstand zwischen Spiegel und Kamera berücksichtigt,
ermöglicht die
Umwandlung der ausgelesenen Bilddaten in entzerrte Bilder.
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Auch
wenn vorstehend vornehmlich auf den Einsatz der Rundumsichtkamera
im Zusammenhang mit der Überwachung
von Fahrzeugen eingegangen wurde, ist der Einsatzbereich der Erfindung
nicht hierauf beschränkt.
Beispielsweise können
auch Kunstobjekte in Museen mittels einer erfindungsgemäßen Kamera überwacht
und somit geschützt
werden. Durch die kleinvolumige Bauweise ist die Kamera sehr unauffällig, so
dass selbst bei einer Positionierung der Kamera in direkter Nähe zu dem
Kunstwerk keine Beeinträchtigung
der Wahrnehmung des Kunstwerkes erfolgt. Erfolgt die Energieversorgung der
Kamera über
wenigstens eine Batterie oder einen Akkumulator, kann zudem auf
störende
stromführende
Kabel verzichtet werden. Aber auch eine Versorgung über eine
externe Energiequelle ist erfindungsgemäß möglich.
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Bevorzugt
ist das Gehäuse
der Kamera zudem spritzwasser- und/oder wasserdicht sowie stoß- und schlagfest
ausgebildet. Dies ermöglicht
den Einsatz der Erfindung auch im Außenbereich. Diese Eigenschaften
des Gehäuses
werden durch die Wahl eines geeigneten Materials und die Anordnung
von Dichtungen gewährleistet.
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Eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Rundumsichtkamera
ist in den folgenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch
das Gehäuse
einer erfindungsgemäßen Rundumsichtkamera;
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2, 3 jeweils
eine perspektivische Darstellung einer weiteren Rundumsichtkamera
mit zylinderförmigem
Gehäuse
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Die
schematische Darstellung der 1 zeigt
die in oder an dem Gehäuse 1 angeordneten Komponenten
einer erfindungsgemäßen Rundumsichtkamera.
Von Bedeutung sind zunächst
der unterhalb des Gehäusedeckels
angeordnete Spiegel 2 in der Form eines mit der Spitze
nach unten weisenden Kegels und die mit Abstand darunter angeordnete
Kamera 3, deren Objektiv 10 bzw. Linse auf den Spiegel 2 gerichtet
ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei der Kamera 3 um eine digitale (CCD-)Kamera.
Die optische Achse 5 der Kamera 3 verläuft durch
die Kegelspitze des Spiegels 2 und durch den Mittelpunkt
der Kegelbasis. Spiegelform und Abstand zwischen Spiegel 2 und Kamera 3 bestimmen
den Ausschnitt der überwachten
Umgebung und somit das spätere
Bild.
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Das
Gehäuse 1 besitzt
eine zylindrische Form, wobei es im Bereich des Spiegels 2,
d.h. in Höhe
der Kegelspitze bis Höhe
der Kegelbasis eine ringförmige
Durchbrechung 11 aufweist, um das Bild der Umgebung aufnehmen
zu können.
Die Durchbrechung bildet auf diese Weise einen optischen Bildkanal.
Zum Schutz der im Gehäuse 1 angeordneten Komponenten
ist in die ringförmige
Durchbrechung 11 ein Schutzglas 12 eingesetzt.
Das Schutzglas besteht aus einem transparenten, schlag- und stoßfesten
Werkstoff. Als besonders geeignet hat sich Plexiglas bewährt. Dichtungen
in den Anschlussfugen zum Gehäuse 1 verhindern
das Eindringen von Feuchtigkeit.
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Durch
den Schutzglasstreifen 12 hindurch wird die Umgebung von
dem Spiegel 2 reflektiert und auf die Linse des Objektivs 10 der
Kamera 3 projiziert. Dieses Bild kann bei Bedarf auf einem
internen Speicher oder, wie vorliegend, auf einem auswechselbaren
Speichermedium 7 gespeichert werden. Ein solcher Bedarf
besteht insbesondere, wenn sich Personen oder Objekte dem zu überwachenden
Gegenstand nähern.
Um entsprechende Bewegungen erfassen zu können, weist die Rundumsichtkamera seitlich
im Gehäusemantel
angeordnete Bewegungssensoren 4 auf, die derart ausgerichtet
sind, dass ein Bereich von 360 Grad bezogen auf die optische Achse 5 der
Kamera 3 erfasst wird. Meldet ein Bewegungssensor 4 eine
solche Bewegung, erfolgt die Auslösung der Kamera 3 und
die über
den Spiegel 2 reflektierten Bildinformationen werden von
dem Halbleiterchip der Kamera 3 in digitale Daten umgewandelt
und auf dem auswechselbaren Speichermedium 7 gespeichert.
Als auswechselbares Speichemedium 7 dient vorliegend eine
Speicherkarte, die seitlich, kurz oberhalb des Bodens in einen dafür vorgesehenen
Schlitz (card slot) des Gehäuses 1 eingeführt werden
kann. Auf der gegenü berliegenden
Seite des card slots befindet sich zudem ein USB-Port 8,
für den
Anschluss externer Speicher- oder Wiedergabegeräte. Zudem ermöglicht die
Schnittstelle 8 eine Programmierung der Rundumsichtkamera
durch den Anschluss eines externen Rechners.
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Oberhalb
der mantelseitig angeordneten Bewegungsmelder befindet sich ein
Ring aneinander gereihter Infrarot-Leuchtdioden als integrierter
Blitz 6 für
die Aufnahme von Bildern bei Dunkelheit. Die dichte Anordnung ermöglicht die
Ausleuchtung der Umgebung in einem Bereich von 360 Grad bezogen auf
die optische Achse 5 der Kamera 3. Sie besitzen zudem
eine Reichweite von etwa 5,00 m.
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Die
Steuerung der vorbeschriebenen Komponenten der Rundumsichtkamera übernimmt
eine integrierte und programmierbare Steuerungselektronik 13.
Die Energieversorgung der Rundumsichtkamera erfolgt durch Batterien 9 oder
Akkumulatoren, die in ein dafür
vorgesehenes Fach von außen
in das Gehäuse
einsetzbar sind. Auch hier sorgen Dichtungen im Bereich des Batteriefachdeckels
für eine spritz-
und/oder wasserdichte Ausführung
des Gehäuses.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
besitzt das Gehäuse 1 der
Rundumsichtkamera einen Durchmesser von etwa 5 cm und eine Gesamthöhe von etwa
10 cm.
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Die 2 und 3 zeigen
eine erfindungsgemäße Rundumsichtkamera
in einer leicht abgewandelten Ausführungsform, die noch kleinvolumiger ist.
Insbesondere kann hier das obere Gehäuseteil mit Schutzglas 12 und
Spiegel 2 ein- und ausgefahren werden (siehe Pfeilrichtung).
Dadurch erhält
die Rundumsichtkamera in nicht eingeschaltetem und somit eingefahrenem
Zustand eine noch kompaktere Form (3), ferner
ist das Schutzglas 12 selber vor Beschädigungen geschützt.
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Im
Unterschied zur Rundumsichtkamera nach 1 sind die
Infrarot-Blitze 6 nicht unterhalb des Schutzglases 12,
sondern kranzförmig
rund um den Gehäusedeckel
angeordnet. Das untere Gehäuseteil
weist ein weiteres ringförmiges
Schutzglas 14 auf, hinter welchem die Bewegungssensoren 4 angeordnet
sind. Zudem liegen card slot und USB-Port näher beieinander. Ferner kann
auch auf card slot und USB-Port verzichtet werden, indem die Ansteuerung der
Rundumsichtkamera und das Auslesen der Daten per Funk erfolgen.
Die Durchbrechungen des Gehäuses 1 können auf
diese Weise reduziert werden, wodurch man eine besonders dichte
und damit robuste Ausführung
der Rundumsichtkamera erhält.
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Die
beschriebenen und dargestellten Ausführungen einer Rundumsichtkamera
sind aufgrund ihrer geringen Baugröße auch für den mobilen Einsatz geeignet.
Dank ihrer einfachen Handhabung können sie bei Bedarf sofort
installiert und aktiviert werden. Als möglicher Einsatzbereich ist
insbesondere die Überwachung
außerhalb
von Garagen abgestellter Kraftfahrzeuge zu nennen. Zwar kann hierdurch
eine eventuelle Sachbeschädigung
nicht in jedem Fall verhindert werden, zumindest kann aber mithilfe
der abgespeicherten Bilder der Ursache auf den Grund gegangen werden.
Zudem besitzt eine erfindungsgemäße Rundumsichtkamera
eine abschreckende Funktion, welche durch den zusätzlichen
Einsatz von Blinksignalen im aktivierten Zustand der Kamera oder
durch das Auslösen
eines Alarms bei Annäherung
einer Person oder eines Objektes an das Fahrzeug noch erhöht werden
kann.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Spiegel
- 3
- Kamera
- 4
- Bewegungssensoren
- 5
- optische
Achse der Kamera
- 6
- Infrarot-Blitzlichter
- 7
- auswechselbares
Speichermedium
- 8
- integrierte
Schnittstelle
- 9
- Batterie,
Akkumulator
- 10
- Objektiv
- 11
- Gehäusedurchbrechung
- 12
- Schutzglas
- 13
- Steuerungselektronik
- 14
- Schutzglas