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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Lösung
der Beweisproblematik bei kritischen Verkehrssituationen durch ein
kamerabasiertes und um Sensorik zur Ereigniserkennung erweitertes
Dokumentationssystem. Das System zeichnet sich dadurch aus, dass
es auch bei ungünstigen
Beleuchtungsbedingungen arbeitet und vom Anwender, also auch von
Laien, im oder am Fahrzeug angebracht werden kann.
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Aufgrund
der zunehmenden Verdichtung des Straßenverkehrs und der oft regelwidrigen
Verhaltensweise von Verkehrsteilnehmern – auch Fußgängern und Radfahrern – ist immer
häufiger
auch der korrekt agierende Fahrer in der Situation, seinerseits die
Einhaltung der Verkehrsregeln und der gebotenen Rücksicht
in Straßenverkehr
nachweisen zu müssen. Überholvorgänge oder
z. B. das Einscheren bzw. der riskante Spurwechsel anderer Fahrzeuge bringen
häufig
den Fahrer des nachfolgenden Kfz unverschuldet in Beweisnot. Bei
Auffahrunfällen
und Unfällen
die aus solchen Situationen entstanden sind oder auch bei Vorfahrtsverletzungen
sowie bei Signalverstößen an Ampeleinrichtungen
gestaltet es sich oftmals sehr schwierig die Einhaltung der Verkehrsregeln
nachzuweisen. Die vorgeschlagene Einrichtung erlaubt es in den verschiedensten
Situationen nachzuweisen, dass ein anderer Verkehrsteilnehmer z.
B. die Einhaltung des Sicherheitsabstandes zum vorausfahrenden Fahrzeugs
unmöglich
gemacht hat oder unzulässigerweise
in einen Kreuzungsbereich eingefahren ist. In letzterem Falle erlaubt
die vorgeschlagene Einrichtung dem in Beweisnot geratenen Fahrer
häufig
auch den Nachweis über das
Nichtvorliegen eines Rotlichtverstoßes an der von ihm passierten
Lichtsignalanlage.
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Das
im folgenden beschriebene Verfahren löst die Beweisproblematik technisch
durch ein kamerabasiertes und um Sensorik zur Ereigniserkennung
erweiterbares Dokumentationssystem. Das System zeichnet sich dadurch
aus, dass es auch bei ungünstigen
Beleuchtungsbedingungen arbeitet und vom Anwender selbst im oder
am Fahrzeug angebracht werden kann.
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Die
Einrichtung besteht aus einer Bildaufnahmeeinheit (101)
mit erweiterter optischer Dynamik für die Aufzeichung von Verkehrssituationen auch
unter kritischen Beleuchtungsbedingungen einschließlich Blendung
und kontrastreicher Szenen (z. B. Reflektionen im Schnee in Verbindung
mit dunklen Tunneleinfahrten).
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Die
Blendfestigkeit wird durch eine Kameratechnik mit erweitertem Dynamikumfang
erreicht, z. B. auch durch Mehrfachbelichtung oder durch Sensoren
mit nichtlinearer Kennlinie. Zudem ist die Bildaufnahmeeinheit aufgrund
der hohen Sensitivität
des Sensors auch für
die Dokumentation von Nachtszenen geeignet.
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Nach
Abtastung und Digitalisierung der Bildinformationen sowie Verrechnung
der Bildinformationen zu einem hochdynamischen Bild erfolgt, nach optionaler
Bildkompression (102), eine optionale Verschlüsselung
und Verriegelung gegen unberechtigte Auslese (103) und
letztlich Speicherung des Bilddatenstromes in einem auch bei Unterbrechung
der Stromzufuhr nichtflüchtigen
Speicher (104). Letzterer wird als Ringspeicher (Endlosaufzeichnung
im Loop- Betrieb)
genutzt, so dass i. d. R. die jeweils ältesten Bilddaten von den aktuellen überschrieben werden,
sofern diese nicht durch eine vollständige oder bereichsweise durch
ein Gefahrenereignis getriggerte Überschreibsperre (105)
vor Überschreiben geschützt wurden.
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Die
funktionellen Besonderheiten betreffen neben der hohen Dynamik der
Bildaufnahmeeinheit das Speicher- und Auslöseverfahren für den Überschreibschutz
in folgenden Punkten:
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Verriegelung
eines Speicherbereiches gegen Überschreiben
nach
- – automatischer
sensorischer Erkennung (z. B. Verzögerungs-, Beschleunigungs-
oder Erschütterungsereigenisse
oder die Erkennung schneller Änderungen
des Bildinhaltes) und/oder
- – manueller
Betätigung
eines Bedienelementes zum Festhalten der Gefahrensituation (manuelle Ereignis-Markierung
mit Verriegelungsfunktion)
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Dies
dient der Vermeidung des Überschreibens älterer Bilddaten
(bei Endlosaufzeichnung) durch automatische Sperrung einer dem Gefahren- oder Unfallereignis
zugeordneten konfigurierbaren Vor- und Nachlaufzeit.
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Eine
Mehrfachauslösung,
d. h. längerfristige Archivierung
durch Überschreibschutz,
ist möglich. Gleichzeitig
wird der verbleibende ungeschützte Speicher
für die
Fortsetzung der Aufnahme genutzt und zwar benutzerkonfigurierbar,
d. h. wahlweise
- – weiterhin im Loop-Betrieb
also unter Überschreiben
der jeweils ältesten
Bilddaten
oder
- – im
Nachlaufbetrieb zur Dokumentation des z. B. einem Unfall nachfolgenden
Geschehens (Rettungseinsatz u. v. m.), d. h. die Aufzeichnung endet
dann beim Erschöpfen
der nach dem letzten Ereignis verbliebenen noch ungesperrten Speicherkapazität.
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Weitere
funktionelle Besonderheiten des Bilddokumentationssystems sind eine
optional zuschaltbare bildsynchrone Sprachaufzeichnung (Voice Recorder
Funktion) sowie eine Option zum Absetzen eines Notrufsignals (mit
optionaler Freisprechfunktion für
die Kontaktaufnahme) mittels leitungsgebundener oder drahtloser
Kommunikation zu einem externen Mobilfunkgerät. Als Besonderheit in Verbindung
mit einer Servicezentrale kann zusätzlich die gespeicherte Bildsequenz
zur Beurteilung der Unfallsituation über den mobilen Datenfunk (sofern vorhanden
und konfiguriert) weitergeleitet und für die Koordinierung des Rettungseinsatzes
genutzt werden.
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Für den Betrieb
in Ländern
mit eingeschänkter
Erlaubnis der Aufnahme öffentlicher
Bereiche und Personen ist die Auflösung reduzierbar (106),
so dass Details (Gesichter/Nummernschilder) nicht erkennbar sind,
wohl aber die Verkehrssituation nachweisbar bleibt.
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Ferner
besteht eine Sperrfunktion, die es dem Besitzer des Dokumentationssystems
(oder allg. unbefugten Personen) nicht mehr ermöglicht auf die Daten zuzugreifen.
Die archivierten Bilder können dann
nur durch den Hersteller bzw. autorisierte Stellen freigegeben werden;
länderabhängig sogar
nur z. B. auf gerichtliche Anordnung und nicht allein auf Wunsch
des Besitzers.
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Bei
alternativer Verwendung eines kameraexternen oder entnehmbaren Speichermediums
wird diese Sicherheit durch die optionale Verschlüsselungseinheit
(103) erreicht. Hiermit kann auch dem Denunziantentum (Anzeige
aufgrund von Videobeweisen ohne Vorliegen einer konkreten Gefährdungs-
oder Unfallsituation) wirksam vorgebeugt werden.
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Das
System ist als kompaktes und vom Anwender ähnlich einem Navigationssystem
(z. B. im Bereich der Windschutzscheibe) anbringbares System ausgelegt.
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Die
Stromversorgung (107) erfolgt über das Bordnetz – über den
Anschlußstecker
des Zigarettenanzünders – jedoch
mit Pufferung im Gerät
für die Sicherstellung
der Fortsetzung der Aufzeichnung bei Ausfall des Bordnetzes, z.
B. ausgelöst
durch einen Unfall.
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Eine
Sonderform des Systems besteht in einen Funktionsmodul für die Integration
in anderen Systemen wie z. B. Navigationssystemen, wobei die Stromversorgung
dann über
das Navigationssystem erfolgt. Im Fall der Integration der Funktion
in ein Navigationssystem ist eine kontinuierliche Übertragung der
Positionsdaten aus dem Navigationssystem über die Schnittstelle (112),
die auch als Softwareschnittstelle ausgelegt werden kann, für die zeitsynchrone Zuordnung
der Positionskoordinaten zu den aufgezeichneten Bildern über die
Steuereinheit (108) zuschaltbar.
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Die
beschriebene Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den unabhängigen
Patentansprüchen.
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Nachfolgend
werden drei Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1:
Beispielhafter Aufbau eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur
Aufnahme und Dokumentation kritischer Verkehrssituationen aus Fahrzeugen
als eigenständige
Einheit.
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2:
Beispielhafter Aufbau eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur
Aufnahme und Dokumentation kritischer Verkehrssituationen aus Fahrzeugen
als Funktionmodul, d. h. Bestandteil eines Navigationsgerätes.
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3:
Sonderbauform für
einen alternativen Einbau des Systems in einen Kfz-Rückspiegel
mit optionaler Schnittstelle für
die elektronische Anbindung an die Kfz-Elektronik.
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4:
Sonderbauform für
die Realisierung des Systems durch eine Softwarekomponente in einem
Mobiltelefon in Verbindung mit einer speziellen Halterung, die eine
freie Sicht der Mobiltelefonkamera auf die Verkehrsszene zuläßt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
in 1 handelt es sich um eine eigenständige Einheit
mit eigener Stromversorgung. Diese Einrichtung besteht aus der Bildaufnahmeeinheit
(101) mit erweiterter optischer Dynamik sowie Temperatur-
und kondensationsunempfindlicher Optik (in professioneller Ausführung auch
schutzgasgefülltes
Gehäuse
bzw. Optik).
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Die
Blendfestigkeit wird durch eine Kameratechnik mit erweitertem Dynamikumfang
erreicht. Im Ausführungsbeispiel
durch Mehrfachbelichtung oder wahlweise durch Sensoren mit nichtlinearer
Kennlinie.
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Die
Funktionseinheit (102) dient der Verrechnung der Bildinformationen
zu einem hochdynamischen Bild, und soweit dies nicht schon durch
die Kennlinie des Bildsensors (101) gegeben ist, durch Zusammenfassung
mehrerer unterschiedlich lang belichteter Aufnahmen zu einem in
der Dynamik erweiterten Bild.
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Die
Einheit (102) dient der Bildkompression und erlaubt (optional)
die Verlängerung
der möglichen
Aufzeichnungsdauer mit einstellbarer Bildqualität.
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Die
Funktionseinheit (103) dient der Verschlüsselung
der Bildsequenzen, um den unbefugten Zugriff auf Bilddaten auszuschließen. Sie
wird benötigt,
wenn abhängig
von der verwendeten Auflösung (106)
nationale Vorschriften eine Aufzeichnung einschränken.
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Die
Speichereinheit (104) ist wahlweise als flüchtige,
aber gepufferte (Akku-/batteriegepufferter RAM) oder nichtflüchtige Speichereinheit
(z. B. Flash oder magnetische oder als ferroelektischer oder Biospeicher)
ausgelegt. Der Speicher wird durch die spezielle Ereigniserkennungs-
und Speicherverwaltungsfunktion (105) so genutzt, dass
die aktuelle Aufzeichnung, einschließlich einer davor liegenden
Aufzeichnungsperiode, vor Überschreiben
geschützt wird,
jedoch ältere
Bilddaten überschrieben
werden können.
Ausgenommen vom Überschreiben
für eine nachfolgende
Aufzeichnung sind also alle von der Ereigniserkennung (105)
gesperrten Speicherbereiche einschließich Vor- und Nachlaufzeiten.
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Die
Ereigniserkennungsfunktion in (105) erkennt automatische
Ereignisse aus den Daten einer oder mehrerer sensorischen Quellen,
d. h. hier insbesondere aus den Signalen eines Beschleunigungsmeßsystems,
das frei konfigurierbar auf unterschiedliche Beschleunigungsgrenz werte
hin auslösen
kann. Es ist nicht ausschließlich
auf die Erkennung von Unfallereignissen ausgelegt sondern spricht
allgemein und konfigurierbar auf einstellbare Beschleunigungs- und
Verzögerungswerte
bis hin zu Vibrationen (Einbruchsdetektion) an, um daraufhin die Überschreibsperrfunktion
auszulösen.
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In
einer Systemvariante erfolgt die automatische Ereigniserkennung
in der aufgenommenen Bildfolge durch die Detektion rascher zeitlicher
Veränderungen
des Bildinhaltes, entspechend einer Änderung des optischen Flusses
oder dem Vorliegen signifikanter Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden
Bildern, innerhalb der Bildverarbeitungs- und Bildkompressionseinheit
(102). Die für
die Ereigniserkennung herangezogenen Bildänderungen und Differenzbilder
werden zudem nach ihrer räumlichen Ausdehnung
und ihrer Geschwindigkeiten bewertet.
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Eine
manuelle Ereignistaste ergänzt
die automatische Erkennung und veranlasst entsprechend auch wiederholbare
Sperrungen von Speicherbereichen für die Archivierung verschiedener
Gefahrenereignisse.
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Die
Steuereinheit (108) verwaltet diese Funktionaltitäten. Weitere
funktionelle Besonderheiten der Steuereinheit des Bilddokumentationssystems
sind die Koordinierung der optionalen bildsynchronen Sprachaufzeichnung,
d. h Voice Recorder Funktion über
ein Mikrofon (109) sowie eine Option zum Absetzen eines
Notrufs (mit optionaler Freisprechfunktion, s. o.) über die
optionale Schnittstelle (110) zu einer i. d. R. externen
Mobilfunk Funktionseinheit.
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Die
Schnittstelle (111) ist als universelle serielle Schnittstelle
z. B. für
die PC-Anbindung, die optionale externe Konfiguration und, soweit
länderspezifisch
freigeschaltet, die Auslese der gesammelten Bilddaten, einschließlich Zeitdaten
sowie optionaler Sprach- und
Positionsdaten zuständig.
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Die
Stromversorgung (107) erfolgt im Falle des Stand-alone
Systems über
das Bordnetz – über den
Anschlussstecker des Zigarettenanzünders – jedoch mit Akkupufferung
im Gerät
für die
Sicherstellung der Fortsetzung der Aufzeichnung bei Ausfall des
Bordnetzes.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
in 2 handelt es sich um eine funktionelle Untereinheit
mit Kamera in der Erweiterung (202) und Anbindung bzw. herstellerseitige
Integration in ein Navigationssystem (201). Die Stromversorgung
erfolgt über
das Navigationssystem. Eine zusätzlicher
Datenschnittstelle (entsprechen der aus Ausführungsbeispiel 1 1, 112)
zum Navigationssystem, dient der zeitsynchronen Übernahme der Positionsdaten
in die Bildspeichereinheit. Es erfolgt eine bildsynchronen Zuordnung
der Positionsdaten zu den Bilddaten. Zuätzlich kann über die
Schnittstelle (112) der Speicher des Navigationssystems
(auch dessen entnehmbare Speicherkarten oder -module) als Ergänzung oder sogar
Ersatz für
den systemeigenen Speicher (104) genutzt werden. Die Größe des für die Bildspeicherung
maximal im Navigationssystem (bzw auf dessen Speicherkarte) zu belgenden
Speichers ist konfigurierbar.
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Die
optionale manuelle und rückwirkende
Ereignisaufzeichnung wird über
ein leicht erreichbares Bedientastenelement (203) ausgelöst.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
in 3 handelt es sich um eine angepaßte Bauform
zur Integration des Systems in eine Fahrzeugrückspiegelhalterung (301).
Das Bildaufnahmesystem (entspechend Ausführungsbeispiel 1, 1, 101)
befindet sich hier im Bereich der Spiegelhalterung (302),
die so beschaffen ist, dass das Objektiv auf die Verkehrsszene ausrichtbar
ist, wobei ein entsprechender Ausschnitt in der Halterung die freie
Sicht nach vonre gewährt. Die
zusätzliche
manuelle Auslösung
der Ereignisaufzeichnung mit Speichersperre erfolgt durch eine Taste
(303) am Spiegel.
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Ferner
ist eine Systemintegration in die Kfz-Elektronik über eine
an den Fahrzeugtyp bzw. Hersteller angepasste Schnittstelle (113)
zum Bussystem des Fahrzeuges möglich.
Bei dieser getrennt zu betrachtenden Variante kann die Kamerafunktion für die Nutzung
in weiteren Sicherheitssystemen des Kfz (Fahrspurerkennung, Abstandswarnfunktion
u. v. m.) freigeschaltet werden. Die automatische Ereigniserkennung
und Aufzeichnung ist dann auch über die
Unfallerkennungseinrichtungen des Kfz und auch manuell bei Betätigung der
Warnblinkeinrichtung des Kfz auslösbar.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
in 4 erfolgt die Einbindung in die Geräteelektronik
eines Mobiltelefons, mit der Besonderheit, dass hier eine bereits vorhandene
Kamerafunktion (401) genutzt und die weiteren Funktionalität im wesentlichen
durch Softwarekomponenten für
die Funktionsgruppen Bewegtbildverarbeitung mit Bewegungserkennung
(402) sowie Verriegelung und Verschlüsselung (403) erreicht werden.
Mittels einer spezielle ausgestaltete Halterung im Bereich der Kfz
Frontscheibe läßt sich
das Objektiv mit freier Sicht auf den vorausgehenden Verkehr ausgerichten.
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Die
Nutzung eines Beschleunigungssensor für die Ereigniserkennung ist
optional und erfordert eine Hardwareerweiterung des Mobiltelefons.
Diese Erweiterung wird ergänzt,
wenn die Zuverlässigkeit der
Ereigniserkennung aus der Bewegungsschätzung erhöht werden soll.
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Die
in der Grundvariante mit Mobiltelefonen auch als Software realisierbare
Ereigniserkennung, basiert auf der Analyse der Bildinhalte in der
Einheit (402), wobei aus einer plötzlichen Verschiebungen der
Bildinhalte die Verzögerungs-
bzw. Beschleunigungswerte durch optische Bewegungsschätzung ermittelt
und darauf hin die Sicherung der Aufzeichnung und Überscheibsperre
aktiviert werden.