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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstkalibrierung einer Überwachungskamera,
die eine reale Überwachungsszene, die in Weltkoordinaten
beschreibbar ist, auf ein Überwachungsbild, welches in
Bildkoordinaten beschreibbar ist, abbildet, wobei mindestens eine
Trajektorie eines bewegten Objekts in der Überwachungsszene
bestimmt wird, die einen Satz von Positionsdaten umfasst, der die Position
des bewegten Objektes in Bildkoordinaten zeitabhängig beschreibt,
und wobei die Trajektorie zur Selbstkalibrierung der Überwachungskamera verwendet
wird, sowie eine daran angepasste Vorrichtung und ein Computerprogramm.
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Videoüberwachungssysteme
dienen beispielsweise zur Überwachung von öffentlichen
Plätzen, wie Bahnhöfen, Kreuzungen, Flughäfen,
oder von öffentlichen Gebäuden, wie Bibliotheken,
Museen, jedoch auch von privaten Umgebungen, wie z. B. in Häusern
als Alarmanlage. Hierzu weisen die Videoüberwachungssysteme
oftmals eine Mehrzahl von Überwachungskameras auf, die
relevante Überwachungsszenen beobachten. Die bei der Beobachtung erzeugten
Videosequenzen werden meist zentral zusammengeführt und
ausgewertet.
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Die
Auswertung der Videosequenzen kann manuell durch Überwachungspersonal
durchgeführt werden. Dies ist jedoch zum einen personalintensiv und
somit teuer und zum zweiten ist zu berücksichtigen, dass
nur selten Alarmsituationen auftreten und daher die Gefahr besteht,
dass das Überwachungspersonal durch die langwierige Wartezeiten
zwischen den Alarmsituationen unaufmerksam wird. Alternativ kann
die Auswertung automatisch über Bildverarbeitungsalgorithmen erfolgen.
Bei einem üblichen Ansatz werden bewegte Objekte von dem
im wesentlichen statischen Hintergrund (Objektseparierung) getrennt, über
die Zeit verfolgt (Objektverfolgung) und ein Alarm ausgelöst,
wenn besondere Konditionen z. B. hinsichtlich des Bewegungsmusters
oder der Aufenthaltsposition erfüllt sind.
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Die Überwachungskameras
werden meist und nicht zuletzt aus Kostengründen von Montagepersonal
installiert, denen eine aufwendige Kalibrierung der Überwachungskameras
nicht zuzumuten ist. Oftmals werden deshalb in Zusammenhang mit der
automatischen Auswertung unkalibrierte Überwachungskameras
eingesetzt.
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Alternativ
dazu werden Kalibrierungsverfahren für Überwachungskameras
vorgeschlagen, die eine halb- oder sogar vollautomatische Selbstkalibrierung
der Überwachungskameras erlauben. So beschreibt die Druckschrift
US 6,970,083 B2 ,
die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet,
ein Videoüberwachungssystem, welches in einer möglichen
Ausführungsform eine halbautomatische Kalibrierung der
verwendeten Überwachungskameras ermöglicht. Hierbei
läuft eine Person bekannter Größe durch
das Sichtfeld der zu kalibrierenden Überwachungskamera,
so dass das Videoüberwachungssystem anhand der perspektivischen
Größenänderung der Person in den verschiedenen
Bildbereichen Skalierungsinformationen berechnen und auf diese Weise
die Überwachungskamera kalibrieren kann. Bei einer automatischen
Kalibrierung werden beliebige Objekte im Sichtfeld der zu kalibrierenden Überwachungskamera
detektiert und hinsichtlich der Größe und des
Auftreten in dem Bildbereich in Histogrammen geordnet. Die Kalibrierung
der Überwachungskamera erfolgt durch Auswertung der Histogramme.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Überwachungskamera
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zur Kalibrierung
einer oder der Überwachungskamera mit den Merkmalen des
Anspruchs 10 sowie ein Computerprogramm zur Durchführung
des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte
und/oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung ergeben
sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung
und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß wird
ein Verfahren zur Kalibrierung einer Überwachungskamera
vorgestellt. Die Überwachungskamera ist vorzugsweise als
eine fest installierte und/oder unbewegbare Kamera ausgebildet,
die eine brennweitenstarre Optik aufweist. Alternativ ist auch möglich,
eine bewegbare und/oder zoomfähige Überwachungskamera
einzusetzen, wobei jedoch die Kalibrierung für alle oder
eine Vielzahl von Positions- und/oder Zoomeinstellungen erfolgt. Die Überwachungskamera
kann beliebiger Ausbildung sein, also als Schwarz/Weiß-
oder Farb-Kamera, mit beliebigem Objektiv, also insbesondere Weitwinkel-,
Fischauge-, Tele- oder 360°-Objektiv, und für eine
beliebige Wellenlänge, also z. B. UV, VIS, NIR oder FIR,
ausgebildet sein.
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Funktionell
betrachtet bildet die Überwachungskamera eine reale, dreidimensionale Überwachungsszene,
also z. B. eine Kreuzung, einen öffentlichen Platz oder
dergleichen, auf ein zweidimensionales Überwachungsbild
ab, welches auch als Kamerabild bezeichnet werden könnte.
In einer mathematischen Darstellung können Positionen und
Bewegungen in dem Überwachungsbild in Bildkoordinaten und
in der Überwachungsszene in Weltkoordinaten beschrieben
werden. Die Wahl des Bild- und des Weltkoordinatensystems dient
zur Beschreibung und es können auch andere, dazu gleichwertige
und/oder mathematisch äquivalente Koordinatensysteme Verwendung
finden.
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Die
Kalibrierung der Überwachungskamera umfasst in der allgemeinsten
Definition die Ermittlung von Kameraparametern, wie z. B. dem Neigungswinkel,
Rollwinkel, der Befestigungshöhe und/oder der Brennweite
etc. der Überwachungskamera, und/oder von Transformationsvorschriften,
die einem Winkel, eine Strecke, eine Bewegung oder dergleichen von dem
Bildkoordinatensystem in das Weltkoordinatensystem beschreiben.
Im einfachsten Fall beschreiben die Transformationsvorschriften
die Umrechnung eines Abstandes von zwei Punkten in Bildkoordinaten in
die dazu korrespondierende Distanz in Weltkoordinaten.
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Zur
Durchführung der Kalibrierung wird mindestens eine Trajektorie
eines bewegten Objektes in der Überwachungsszene bestimmt.
Zur Verbesserung der Kalibrierung ist es vorteilhaft, wenn eine Vielzahl
von Trajektorien des bewegten Objekts und/oder eine Vielzahl von
Trajektorien von verschiedenen bewegten Objekten erzeugt werden.
Die Trajektorie umfasst dabei einen Satz von Positionsdaten, die
die Position des bewegten Objektes in Bildkoordinaten zeitabhängig
darstellen. Eine Trajektorie beschreibt insbesondere die Bewegung
des bewegten Objekts über die Zeit. Bevorzugt wird der
Schwerpunkt des bewegten Objekts und/oder eine das Objekt umschließende
Box, eine sogenannte bounding box, als Trajektoriedaten verwendet
oder mitverwendet. Insbesondere kann statt des Schwerpunkts ein Fußpunkt
des bewegten Objekts verrechnet werden, da der Fußpunkt
in oder nahezu in physischem Kontakt mit der Grundebene der Überwachungsszene steht.
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Erfindungsgemäß wird
die Trajektorie zur Kalibrierung der Überwachungskamera
verwendet und zwar indem unter Verwendung eines Bewegungsmodells
des bewegten Objekts die zeitabhängigen Positionsdaten
des bewegten Objektes zur Bestimmung von Distanzen in der realen Überwachungsszene
benutzt werden. Über das Bewegungsmodell werden dabei Vorab-
oder a priori-Informationen über das bewegte Objekt in
die Kalibrierung eingebracht, so dass diese verbessert wird.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, eine halb-
oder vollautomatische Kalibrierung der Überwachungskamera
nicht oder nicht ausschließlich auf Basis der Größenänderung
des bewegten Objekts in verschiedenen Bildbereichen des Überwachungsbilds
aufgrund von perspektivischen Effekten zu stützen, sondern
die Bewegung des bewegten Objekts unter der Annahme eines Bewegungsmodells
auszuwerten. Damit eröffnet das erfindungsgemäße
Verfahren eine neue Informationsquelle für eine automatische
Kamerakalibrierung, die anstatt oder zusätzlich zu den
bekannten Informationsquellen nutzbar ist und folglich die Genauigkeit oder
Qualität der Kalibrierung verbessern kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform wird das bewegte Objekt
klassifiziert und aufgrund der Klassifizierung einer Objektklasse
mit einem Bewegungsmodell für Objekte dieser Objektklasse
zugeordnet bzw. verworfen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das bewegte Objekt als Fußgänger
klassifiziert und als Bewegungsmodell ein Fußgängerbewegungsmodell verwendet,
welches die Bewegung des Fußgängers mit einer
konstanten Geschwindigkeit wie z. B. 4 km/h modelliert. Alternativ
oder ergänzend können Bewegungsmodelle anderer
Objekte bzw. Objektklassen, wie z. B. Fahrzeuge, mit Transportbändern bewegte
Objekte, etc. eingesetzt werden. Neben einem einfachen Bewegungsmodell,
welches von einer durchgehend konstanten Geschwindigkeit ausgeht, können
auch komplexere Bewegungsmodelle verwendet werden, die beispielsweise
bei Richtungsänderungen eine Geschwindigkeitsänderung
oder Wartepositionen vor einer Ampel oder dergleichen modellieren.
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Bei
einer optionalen Ausführungsform sind die zeitabhängigen
Positionsdaten der Trajektorie zeitlich äquidistant ausgebildet.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Überwachungsszene
mit einer konstanten Bilderfrequenz aufgenommen wird, so dass die Überwachungsbilder
in einer Videosequenz zeitlich äquidistant angeordnet sind
und für jedes Überwachungsbild eine Objektposition
des bewegten Objektes bestimmt wird. Bei diesen zeitlich äquidistanten,
zeitabhängigen Positionsdaten der Trajektorie ist der Abstand
zwischen zwei durch die Positionsdaten bestimmten Positionen in
Bildkoordinaten unter der Annahme einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit
in einfacher Weise in eine Distanz in Weltkoordinaten umzurechnen,
die durch das Produkt aus Bewegungsgeschwindigkeit und dem reziproken
Wert der Bilderfrequenz berechnet wird.
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Bei
einer weitergeführten Ausführungsform der Erfindung
sind die Positionsdaten nicht zeitlich äquidistant angeordnet
und/oder ausgebildet, was jedoch nur zu einer geringfügigen
Erhöhung der Komplexität der Berechnung der zu
dem Abstand zwischen zwei Positionsdaten in Bildkoordinaten korrespondierenden
Distanz in Weltkoordinaten führt, da statt des reziproken
Wertes der Bilderfrequenz der zeitliche Abstand zwischen den beiden
Positionsdaten verwendet werden muss. Bevorzugt geht das Verfahren
im Allgemeinen davon aus, dass die Trajektorie zwischen zwei Positionsdaten
geradlinig oder nahezu geradlinig verläuft.
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Allgemeiner
formuliert sieht das erfindungsgemäße Verfahren
bei einer vorteilhaften Ausgestaltung vor, dass auf Basis der zeitabhängigen
Positionsdaten eine Transformations- oder Abbildungsvorschrift zwischen
Bild- und Weltkoordinaten bestimmt wird. Diese Abbildungsvorschrift
ermöglicht es vorzugsweise, jeden beliebigen Abstand zwischen
zwei Bildpunkten in Bildkoordinaten in eine reale Distanz in Weltkoordinaten
zu transformieren oder umzurechnen.
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Bei
einer Weiterbildung des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Trajektorien
gegebenenfalls von einer Mehrzahl von bewegten Objekten verwendet, so
dass die Abbildungsvorschriften statistisch abgesichert sind. Hierbei
können zum einen eine Mehrzahl von Trajektorien zusammengefasst,
z. B. statistisch gemittelt werden, und dann daraus Abbildungsvorschriften
abgeleitet werden und/oder zunächst Abbildungsvorschriften
abgeleitet werden, die dann zusammengefasst, z. B. statistisch gemittelt
werden. Vorzugsweise wird das Wissen von mehreren Trajektorien über
den RANSAC Algorithmus zusammengefasst, welcher dem Fachmann beispielsweise
aus dem wissenschaftlichen Artikel von D. Greenhill, J. Renno,
J. Orwell and G.A. Jones: Learning the semantic landscape: Embedding
scene knowledge in object tracking. Real Time Imaging, Special Issue
an Video Object Processing 11, pp. 186–203, 2005 bekannt
ist, dessen Inhalt in Bezug auf den RANSAC Algorithmus hiermit über
Referenzierung eingefügt wird. Die Aufnahme der Trajektorien
erfolgt vorzugsweise während einer Langzeitbeobachtung
der Überwachungsszene, deren minimale Dauer von der Dichte
der bewegten Objekte abhängig ist und insbesondere mindestens
mehrere Tage dauert.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden weitere
Vorab-Informationen oder -kentnisse zur Kalibrierung verwendet,
wie z. B. die bereits weiter vorne beschriebene Nutzung der bekannten
Höhe des bewegten Objekts. Durch die gegenseitige Ergänzung
von mehreren Informationsquellen, auf der einen Seite die Auswertung
der Trajektorie über ein Bewegungsmodell und auf der anderen
Seite zum Beispiel die bekannte Höhe des bewegten Objekts,
kann die Kalibrierung der Überwachungskamera weiter verbessert
werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung werden die
ermittelten oder berechneten Distanzen und/oder die Transformationsvorschrift
zur Berechnung oder zur Abschätzung von Kameraparametern
verwendet. Hierbei werden die Kameraparameter zum Beispiel über
eine Modellierung so abgeschätzt, dass sie den ermittelten
Distanzen beziehungsweise der Transformationsvorschrift entsprechen.
Die Kameraparameter beziehen sich insbesondere auf die Höhe
der Überwachungskamera über dem Boden, den Neigungswinkel
sowie den Rollwinkel der Überwachungskamera. Optional beziehen sich
die Kameraparameter auch auf die Brennweite oder weitere optische
Kenngrößen der Überwachungskamera. Auch
bei dieser Ausprägung ist es möglich, weiteres
Vorab-Wissen bei der Abschätzung auszunutzen: So kann es
sich beispielsweise als vorteilhaft erweisen, wenn bei der Modellierung die
Brennweite der Überwachungskamera oder weitere optische
Kenngrößen der Überwachungskamera bereits
bekannt sind, so dass nur noch die Positions- und Orientierungsparameter
abgeschätzt werden müssen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden über
die Kalibrierung der Überwachungskamera eine Grundebene
und/oder ein Grundebenenkoordinatensystem abgeschätzt. Diese
Grundebene beziehungsweise das entsprechende Koordinatensystem erlaubt
beispielsweise einen Horizont in dem Überwachungsbild zu
berechnen oder abzuschätzen, wobei Bildbereiche, die oberhalb
von dem abgeschätzten oder berechneten Horizont liegen,
bei der Bildverarbeitung vorzugsweise ausgespart werden. Dieser
Ausbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass oberhalb
des Horizonts keine bewegten Objekte (Fußgänger,
Autos etc) zu erwarten sind und dass deshalb eine Auswertung dieser
Bereiche überflüssig ist.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Überwachungskamera, insbesondere
nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 und/oder wie es
soeben beschrieben wurde, welche vorzugsweise als Teil eines Videoüberwachungssystems
ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist somit mit einer Mehrzahl von Überwachungskameras, die
insbesondere starr und/oder unbewegbar auf diverse Überwachungsszenen
gerichtet sind verbunden und/oder verbindbar.
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Die
Vorrichtung weist ein Eingangsmodul zur Eingabe einer oder mehrerer Überwachungsbilder
einer realen Überwachungsszene, die in Weltkoordinaten
beschreibbar ist, auf. Die Überwachungsbilder sind insbesondere
Bestandteil einer oder mehrerer Videosequenzen, die durch die Überwachungskamera
aufgenommen wurde.
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Ein
Objektverfolgungsmodul ist ausgebildet, um eine Trajektorie eines
bewegten Objekts in der Überwachungsszene zu bestimmen.
Die Objektverfolgung beruht vorzugsweise in bekannter Weise auf einer
Objektsegmentierung des bewegten Objekts gegenüber einem
statischen oder quasi-statischem Hintergrund und der Objektverfolgung über
mehrere Überwachungsbilder einer Videosequenz. Die Trajektorie
umfasst einen Satz von Positionsdaten, der die Position des bewegten
Objekts in Bildkoordinaten zeitabhängig beschreibt. Prinzipiell
ist jede mathematisch dazu äquivalente Form der Darstellung
der Trajektorie möglich.
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Ein
Kalibrierungsmodul ist ausgebildet, um eine Kalibrierung der Überwachungskamera
durchzuführen, indem unter Verwendung eines Bewegungsmodells
des bewegten Objekts die zeitabhängigen Positionsdaten
des bewegten Objekts in Distanzen in der realen Überwachungsszene
umgerechnet werden. Zu weiteren Details der Kalibrierung beziehungsweise
der Umrechnung wird auf das zuvor beschriebene Verfahren verwiesen.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogramm
mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des oben beschriebenen
Verfahrens beziehungsweise nach einem der Ansprüche 1 bis
9 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer und/oder
auf der Vorrichtung gemäß dem Anspruch 10 ausgeführt
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1–3 schematische
Darstellungen von Koordinatensystemen zur Illustrierung der verwendeten
Begriffe;
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4 ein Überwachungsbild
mit einer eingezeichneten Trajektorie;
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5 das Überwachungsbild
in 4 mit weiteren eingezeichneten Trajektorien;
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6 ein
Funktionsblockbild einer Vorrichtung zur Kalibrierung einer Überwachungskamera
als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt
in einer schematischen Seitenansicht eine Grundebene 1,
auf der sich ein bewegtes Objekt, in diesem Beispiel eine Person 2,
mit einer Objekthöhe H bewegt. Die Person 2 wird
zusammen mit ihrer Umgebung durch eine Überwachungskamera 3 aufgenommen.
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Zur
Beschreibung der Bewegung etc. der Person 2 in der Umgebung
wird ein Weltkoordinatensystem verwendet, welches in der 1 als
lokales Grundebenenkoordinatensystem (GCS-local ground plane coordinate
system) 4 ausgebildet ist. Dabei handelt es sich um ein
kartesisches Koordinatensystem, wobei X- und Z-Achse koplanar mit
der Grundebene 1 angeordnet sind und die Y-Koordinate rechtwinklig
zu der Grundebene 1 ausgerichtet ist.
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Die Überwachungskamera 3 wird
dagegen mittels eines Kamerakoordinatensystems (CCS-camera coordinate
system) 5 beschrieben. Das Kamerakoordinatensystem 5 hat
seinen Ursprung in der Überwachungskamera 3, wobei
die Z-Achse parallel zur optischen Achse der Überwachungskamera 3 und
die X- beziehungsweise Y-Achse parallel zu den Seitenkanten eines
bildaufnehmenden Sensorelements in der Überwachungskamera
orientiert sind.
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Aus
dem Grundebenenkoordinatensystems 4 ergibt sich das Kamerakoordinatensystem 5 wie folgt:
Zunächst erfolgt eine Verschiebung des Ursprungs um die
Länge L, die der Befestigungshöhe der Überwachungskamera 3 oberhalb
der Grundebene 1 entspricht. In einem weiteren Schritt
wird das verschobene Koordinatensystem um einen Rollwinkel rho und
um einen Neigungswinkel theta gedreht. Anzumerken ist noch, dass
die Z-Achse des Grundebenenkoordinatensystems 4 als senkrechte
Projektion der Z-Achse und somit der optischen Achse der Überwachungskamera 3 ausgebildet
ist.
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Die 3 zeigt
ein Bildkoordinatensystem 6 in einem Überwachungsbild 7,
welches an der oberen linken Ecke des Überwachungsbilds 7 angeordnet
ist. Zusätzlich ist in dem Überwachungsbild 7 der Horizont 8 eingezeichnet,
wie er sich aufgrund der Befestigungshöhe L des Rollwinkels
rho und des Neigungswinkels theta sowie der weiteren Kameraparametern
der Überwachungskamera 3 ergibt.
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Wie
bereits weiter oben erläutert stellt sich bei der Kalibrierung
der Überwachungskamera 3 die Schwierigkeit, Abstände
in dem Überwachungsbild 7 in Bildkoordinaten 6 in
reale Distanzen in der Überwachungsszene in Weltkoordinaten
beziehungsweise Grundebenenkoordinaten 4 umzurechnen beziehungsweise
zu überführen. Zu diesem Zweck werden die zeitabhängigen
Trajektorien des bewegten Objekts (Person 2) ausgewertet,
wie nachfolgenden an den 4 und 5 erläutert
wird.
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Die 4 zeigt
ein Überwachungsbild 7, in dem eine Trajektorie 9 dargestellt
ist. Die Trajektorie 9 besteht aus Einzelpunkten 10,
welche die Position des bewegten Objekts (Person 2) jeweils
in Intervallen von 2 Sekunden darstellen. Geht man nun davon aus,
dass die Person 2 sich üblicherweise mit einer Geschwindigkeit
von 4 km/h bewegt, so ergibt sich für die Distanz zwischen
zwei Punkten 10 jeweils circa 2,2 m. Aufgrund der perspektivischen
Eigenschaften bei der Übertragung der realen Szene in Weltkoordinaten 4 in
ein Überwachungsbild in Bildkoordinaten 6 werden
die Abstände in Bildkoordinaten 6 zwischen den
Punkten 10 in Richtung des Horizonts kleiner beziehungsweise
größer in der Nähe der Überwachungskamera 3.
Das Überwachungsbild 7 zeigt weiterhin, dass die
Bewegungsrichtung sich ebenfalls wesentlich auf den Abstand der
Punkte 10 auswirkt. Solange die Person 2 sich
von der Überwachungskamera entfernt, also entlang eines
vertikalen oder quasi vertikalen Wegs läuft, wird der Abstand zwischen
zwei Punkten 10 stetig kleiner. Wenn sich jedoch die Person
horizontal zu der Überwachungskamera 3 bewegt,
bleibt der Abstand zwischen zwei Punkten 10 auf der jeweilig
gleichen horizontalen Höhe in etwa gleich. Die in der 4 dargestellte Trajektorie 9 enthält
somit unter der Annahme des Bewegungsmodells einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit
von 4 km/h der Person 2 Informationen über die
tatsächlichen Abstände zwischen zwei Punkten 10 in
Weltkoordinaten 4.
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Die 5 zeigt
das gleiche Überwachungsbild 7, jedoch mit weiteren
Trajektorien 9, wobei die Trajektorien 9 jeweils
horizontal verlaufende Streckenabschnitte aufweisen. Wie sich aus
den horizontal verlaufenden, jedoch vertikal zueinander versetzten
Trajektorienabschnitte ergibt, sind die Abstände zwischen
den Punkten 10 kleiner je weiter entfernt die horizontalen
Abschnitte von der Überwachungskamera 3 angeordnet
sind. Durch die Ausnutzung dieses Wissens kann die Distanz zwischen
den einzelnen Trajektorienpunkten 10 und der Überwachungskamera 3 in
Weltkoordinaten 4 abgeschätzt werden. Sobald jedoch
die Distanzen in Weltkoordinaten 4 bekannt sind – und
somit eine Abbildungsvorschrift zwischen Bildkoordinaten 6 und
Weltkoordinaten 4 abgeschätzt oder berechnet ist – kann
dieses Wissen genutzt werden, um Kameraparameter, wie zum Beispiel
die Brennweite der Überwachungskamera 3 und somit
die Beobachtungswinkel abzuschätzen.
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Um
die Kalibrierung möglichst genau auszugestalten, wird die Überwachungsszene über
einen langen Zeitraum beobachtet, der mehrere Tage betragen kann.
Die während dieser Zeit aufgenommenen Trajektorien 9 werden
geclustert um Mittelwerte für die Bewegungszeiten der gemeinsamen
Trajektorien zu erhalten. Es ist auch möglich einen sogenannten
RANSAC Algorithmus zu benutzen, um das Wissen einer Vielzahl von
Trajektorien zu kombinieren. Dieser Schritt ist sinnvoll, um mit
statistischen Ausreißern, wie zum Beispiel rennenden oder
sehr langsam laufenden Personen umzugehen.
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Die 6 zeigt
als Funktionsschaltbild ein Videoüberwachungssystem 11,
welches über Schnittstellen 12 mit einer Mehrzahl
von Überwachungskameras 3 verbunden ist. Die durch
die Überwachungskameras 3 aufgenommen Videosequenzen
werden in ein Eingangsmodul 13 geführt und von dort
aus in ein Objektverfolgungsmodul 14 geleitet, welches
die Trajektorien von bewegten Objekten, z. B. der Person 2,
in den Videosequenzen berechnet. In einem Kalibrierungsmodul 15 werden
die Trajektorien oder die kombinierten Trajektorien genutzt, um zunächst
eine Abbildungsvorschrift zwischen Bildkoordinaten 6 und
Weltkoordinaten 4 zu berechnen und daraus schließlich
Kameraparameter zu bestimmen und diese zur Kalibrierung der Überwachungskamera 3 zu
verwenden. Vorzugsweise ist das Videoüberwachungssystem 11 als
Computer ausge bildet und das dargestellte Verfahren wird mittels
eines Computerprogramms umgesetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - D. Greenhill,
J. Renno, J. Orwell and G.A. Jones: Learning the semantic landscape:
Embedding scene knowledge in object tracking. Real Time Imaging,
Special Issue an Video Object Processing 11, pp. 186–203,
2005 [0018]