DE102009045555A1 - Security camera has three-dimensional camera based on photonic mixer devices, where two-dimensional camera and three-dimensional camera are associated for active illumination - Google Patents

Security camera has three-dimensional camera based on photonic mixer devices, where two-dimensional camera and three-dimensional camera are associated for active illumination Download PDF

Info

Publication number
DE102009045555A1
DE102009045555A1 DE102009045555A DE102009045555A DE102009045555A1 DE 102009045555 A1 DE102009045555 A1 DE 102009045555A1 DE 102009045555 A DE102009045555 A DE 102009045555A DE 102009045555 A DE102009045555 A DE 102009045555A DE 102009045555 A1 DE102009045555 A1 DE 102009045555A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
camera
monitoring system
active illumination
area
dimensional camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009045555A
Other languages
German (de)
Inventor
Volker Frey
Björn Biehler
Ernst WIEßNETH
Bernd Damhofer
Tobias Glückler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFM Electronic GmbH
Original Assignee
IFM Electronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFM Electronic GmbH filed Critical IFM Electronic GmbH
Priority to DE102009045555A priority Critical patent/DE102009045555A1/en
Publication of DE102009045555A1 publication Critical patent/DE102009045555A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/08—Stereoscopic photography by simultaneous recording
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B15/02—Illuminating scene
    • G03B15/03—Combinations of cameras with lighting apparatus; Flash units
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/181—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a plurality of remote sources
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9315—Monitoring blind spots

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Abstract

The security camera has a three-dimensional camera based on photonic mixer devices. A two-dimensional camera and the three-dimensional camera are associated for active illumination. Both cameras are arranged in a camera case. The camera body and active illumination unit form a common structural unit. Each camera is assigned to its own lens.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Überwachungskamera mit einer 2D- und 3D-Kamera nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention is based on a surveillance camera with a 2D and 3D camera according to the preamble of the independent claim.

Aus der US 2007/0201859 A1 ist bereits die Benutzung eines 3D-Sensors in Kombination mit einem 2D-Sensor bekannt. Die beiden Sensoren und auch die Lichtquelle für den 3D-Sensor sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das über ein gemeinsames Objektiv einfallende Licht wird über einen Strahlteiler auf den 2D- und 3D-Sensor aufgeteilt. Der Strahlteiler ist vorzugsweise so ausgebildet, dass vornehmlich infrarote Strahlung in Richtung des 3D-Sensors ausgelenkt wird.From the US 2007/0201859 A1 Already the use of a 3D sensor in combination with a 2D sensor is known. The two sensors and also the light source for the 3D sensor are arranged in a common housing. The incident light through a common lens is split over a beam splitter on the 2D and 3D sensor. The beam splitter is preferably designed so that primarily infrared radiation is deflected in the direction of the 3D sensor.

Als 3D-Kamerasysteme eignen sich insbesondere so genannte Licht-Laufzeitsysteme, bei denen die Laufzeitinformationen aus der Phasenverschiebung einer emittierten und empfangenen Strahlung gewonnen wird. Als 3D-Kameras sind insbesondere so genannte Fotomischdetektoren bzw. PMD-Kameras geeignet, wie sie unter anderem in den Anmeldungen DE 196 35 932 , EP 1 777 747 , EP 1 009 984 , US 6 587 186 und auch in der DE 197 04 496 beschrieben und beispielsweise von der Firma „ifm electronic gmbh” als frame-grabber O3D101/M01594 zu beziehen sind.Particularly suitable as 3D camera systems are so-called light runtime systems in which the transit time information is obtained from the phase shift of an emitted and received radiation. Particularly suitable as 3D cameras are so-called photo-mixing detectors or PMD cameras, as described, inter alia, in the applications DE 196 35 932 . EP 1 777 747 . EP 1 009 984 . US Pat. No. 6,587,186 and also in the DE 197 04 496 described and, for example, by the company "ifm electronic gmbh" as a frame grabber O3D101 / M01594 relate.

Aus der DE 20 2004 014 778 U1 ist ferner eine Kameraeinrichtung zur Überwachung eines Totwinkelbereichs vor und seitlich der Führerhauskabine eines Nutzfahrzeugs bekannt bei der diese schwer oder nicht einsehbare Bereiche mit Hilfe einer 2D-Kamera überwacht werden.From the DE 20 2004 014 778 U1 Furthermore, a camera device for monitoring a blind spot area in front of and at the side of the cab cabin of a utility vehicle is known in which these areas, which are difficult or impossible to see, are monitored with the aid of a 2D camera.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Überwachungskamera, insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen, zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to provide a compact surveillance camera, in particular for security-relevant applications.

Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch die erfindungsgemäße Überwachungskamera des unabhängigen Anspruchs gelöst.The object is achieved in an advantageous manner by the surveillance camera according to the invention of the independent claim.

In vorteilhafter Weise fasst die erfindungsgemäße Überwachungskamera eine 3D- und 2D-Kamera in einem gemeinsamen Kameragehäuse zusammen. Der 3D-Kamera ist ferner eine aktive Beleuchtung zugeordnet, die zusammen mit dem Kameragehäuse eine gemeinsame Baueinheit bildet. Weiterhin weist jede Kamera ein eigenes Objektiv auf, so dass in vorteilhafter Weise der optische Strahlengang für den jeweiligen Kameratyp optimal gestaltet werden kann.The surveillance camera according to the invention advantageously combines a 3D and 2D camera in a common camera housing. The 3D camera is also associated with an active illumination, which together with the camera body forms a common structural unit. Furthermore, each camera has its own lens, so that advantageously the optical beam path can be optimally designed for the respective camera type.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Erfindung möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim invention are possible.

Vorteilhaft sind die Erfassungsbereiche der beiden Kameras derart aufeinander abgestimmt, dass im Wesentlichen die gleichen Bereiche erfasst werden. In vorteilhafter Weise ist mindestens eine der beiden Kameras derart angepasst.Advantageously, the detection areas of the two cameras are matched to one another such that substantially the same areas are detected. Advantageously, at least one of the two cameras is adapted in this way.

Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die 3D-Kamera und/oder die aktive Beleuchtung derart ausgestaltet sind/ist, dass der Erfassungsbereich der 3D-Kamera mindestens 70% des beleuchteten Bereichs erfasst. So wird vorteilhaft vermieden, dass Licht in den überstrahlten Bereichen verloren geht oder sich schädlich auf den erfassten Bereich auswirkt.In particular, it is advantageous if the 3D camera and / or the active illumination are configured such that the detection range of the 3D camera covers at least 70% of the illuminated area. Thus, it is advantageously avoided that light is lost in the overexposed areas or has a detrimental effect on the detected area.

Zweckmäßigerweise ist die aktive Beleuchtung derart ausgestaltet ist, dass der beleuchtete Bereich im Wesentlichen der Geometrie des Erfassungsbereich angepasst ist. Insbesondere ist es von Vorteil, beispielsweise bei einem rechteckigen TOF-Sensor-Array, der im Wesentlichen auch einen rechteckigen Erfassungsbereich aufweist, auch dem Beleuchtungsbereich eine im Wesentlichen rechteckige Geometrie zu geben.Advantageously, the active illumination is configured such that the illuminated area is substantially adapted to the geometry of the detection area. In particular, it is advantageous, for example, in the case of a rectangular TOF sensor array, which also essentially has a rectangular detection area, to also give the illumination area a substantially rectangular geometry.

Zweckmäßiger Weise weisen die Kameras zu mindestens in einer Raumrichtung einen Erfassungs-Öffnungswinkel von größer 90°, insbesondere größer 120° auf.Expediently, the cameras have a detection aperture angle of greater than 90 °, in particular greater than 120 °, in at least one spatial direction.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die aktive Beleuchtung aus einem Array von Lichtquellen aufgebaut, wobei die Lichtquellen zusammen den gesamten Erfassungsbereich der 3D-Kamera ausleuchten.In a further advantageous embodiment, the active illumination is constructed from an array of light sources, wherein the light sources together illuminate the entire detection range of the 3D camera.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist mindestens eine Lichtquelle derart ausgebildet, dass diese Lichtquelle den Erfassungsbereich nur teilweise beleuchtet. Dieses Vorgehen hat unter anderem den Vorteil, dass beispielsweise eine ausgewählte Lichtquelle nur für die Beleuchtung eines besonders relevanten Bereichs herangezogen werden kann.In a preferred embodiment, at least one light source is designed such that this light source only partially illuminates the detection area. One of the advantages of this approach is that, for example, a selected light source can only be used for illuminating a particularly relevant area.

Des Weiteren ist es auch möglich, mehrere Lichtquellen zu einem Beleuchtungsmodul zusammen zu fassen. Ein solches Modul kann insbesondere schwenkbar im oder am Kameragehäuse angeordnet werden.Furthermore, it is also possible to combine a plurality of light sources to form a lighting module. Such a module can in particular be arranged pivotably in or on the camera housing.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigenShow it

1 ein Lichtlaufzeit-Meßsystem, 1 a light transit time measuring system,

2 schematisch ein Nutzfahrzeug mit zwei möglichen Totwinkelbereichen, 2 schematically a commercial vehicle with two possible blind spot areas,

3 eine erfindungsgemäße Überwachungskamera, 3 a surveillance camera according to the invention,

4 eine Überwachungskamera mit schwenkbaren Beleuchtungsmodulen, 4 a surveillance camera with swiveling lighting modules,

5 eine erfindungsgemäße Überwachungskamera mit einem extern schwenkbaren Beleuchtungsmodul. 5 a security camera according to the invention with an externally pivotable lighting module.

1 zeigt eine Messsituation für eine optische Entfernungsmessung mit einem TOF-Kamerasystem, wie es beispielsweise aus der DE 197 04 496 bekannt ist. 1 shows a measurement situation for an optical distance measurement with a TOF camera system, as for example from the DE 197 04 496 is known.

Das TOF-Kamerasystem umfasst hier eine Sendeeinheit bzw. ein Beleuchtungsmodul 100 mit einer Lichtquelle 12 und einer dazugehörigen Strahlformungsoptik 50 sowie eine Empfangseinheit bzw. 3D-Kamera 200 mit einer Empfangsoptik 150 und einem Fotosensor 15. Der Fotosensor 15 ist vorzugsweise als Pixel-Array, insbesondere als PMD-Sensor, ausgebildet. Die Empfangsoptik besteht typischerweise zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften aus mehreren optischen Elementen. Die Strahlformungsoptik 50 der Sendeeinheit 100 ist vorzugsweise als Reflektor ausgebildet. Es können jedoch auch diffraktive Elemente oder Kombinationen aus reflektierenden und diffraktiven Elementen eingesetzt werden.The TOF camera system here comprises a transmission unit or a lighting module 100 with a light source 12 and associated beam shaping optics 50 and a receiving unit or 3D camera 200 with a receiving optics 150 and a photosensor 15 , The photosensor 15 is preferably designed as a pixel array, in particular as a PMD sensor. The receiving optics typically consist of improving the imaging properties of a plurality of optical elements. The beam shaping optics 50 the transmitting unit 100 is preferably formed as a reflector. However, it is also possible to use diffractive elements or combinations of reflective and diffractive elements.

Das Messprinzip dieser Anordnung basiert im Wesentlichen darauf, dass ausgehend von der Phasendifferenz des emittierten und empfangenen Lichts die Laufzeit des emittierten und reflektierten Lichts ermittelt werden kann. Zu diesem Zwecke werden die Lichtquelle und der Fotosensor 15 über einen Modulator 18 gemeinsam mit einer bestimmten Modulationsfrequenz mit einer ersten Phasenlage a beaufschlagt. Entsprechend der Modulationsfrequenz sendet die Lichtquelle 12 ein amplitudenmoduliertes Signal mit der Phase a aus. Dieses Signal bzw. die elektromagnetische Strahlung wird im dargestellten Fall von einem Objekt 20 reflektiert und trifft aufgrund der zurückgelegten Wegstrecke entsprechend phasenverschoben mit einer zweiten Phasenlage b auf den Fotosensor 15. Im Fotosensor 15 wird das Signal der ersten Phasenlage a des Modulators 18 mit dem empfangenen Signal, das mittlerweile eine zweite Phasenlage b angenommen hat, gemischt und aus dem resultierenden Signal die Phasenverschiebung bzw. die Objektentfernung ermittelt.The measurement principle of this arrangement is based essentially on the fact that, based on the phase difference of the emitted and received light, the transit time of the emitted and reflected light can be determined. For this purpose, the light source and the photosensor 15 via a modulator 18 acted upon together with a certain modulation frequency with a first phase position a. The light source sends according to the modulation frequency 12 an amplitude modulated signal with the phase a. This signal or the electromagnetic radiation is in the illustrated case of an object 20 reflects and hits due to the distance traveled correspondingly phase-shifted with a second phase position b on the photosensor 15 , In the photosensor 15 becomes the signal of the first phase a of the modulator 18 mixed with the received signal, which has meanwhile assumed a second phase position b, and determines the phase shift or the object distance from the resulting signal.

2 zeigt schematisch ein Nutzfahrzeug mit einer Führerhauskabine. Aufgrund der Konstruktion des Führerhauses sind die Bereiche direkt vor dem und seitlich des Führerhauses nur schwer oder gar nicht einsehbar. In 2 gekennzeichnet als ein erster, zweiter und dritter Überwachungsbereich 510, 520, 530. Typischerweise ist es vorgesehen diese Bereiche mit zusätzlichen Spiegeln zu überwachen. Aus der bereits genannten DE 20 2004 014 778 U1 sind ferner Systeme bekannt, die diese Bereiche mit einer 2D-Kamera überwachen. Die Überwachung dieser Bereiche mit einem Spiegel oder einer herkömmlichen Kamera haben den Nachteil, dass eine Gefahr in diesem Bereich nur dann erkannt wird, wenn dieser Bereich aktiv vom Fahrer überwacht wird. Insbesondere können plötzlich in diesen Bereich eintretende Personen oder Hindernisse leicht übersehen werden. Die Umfeldüberwachung dieser Nahbereiche mithilfe einer Weitwinkel-Videokamera, vorzugsweise mit horizontalen Öffnungswinkeln größer 90°, ist allein nicht ausreichend. Hilfsweise wird beispielsweise auch auf Ultraschall oder Laserscanner zurückgegriffen. Für sicherheitsrelevante Anwendungen ist es jedoch nachteilig, eine Überwachung nur auf eine physikalische Messgröße bzw. einem Sensorprinzip zu basieren. Beispielsweise sind Standard-Video-Signale nicht mehr zuverlässig, wenn zu wenig Licht die zu überwachende Szene ausleuchtet. Scannende Verfahren haben den Nachteil, dass sie das Umfeld nicht flächendeckend erfassen, sondern nur eine oder einige wenige eindimensionale Zeilen abscannen und somit das Vorhanden sein eines Objektes bzw. Hindernisses, abhängig von dessen Position, nicht sicher erkennen können. Ferner ist die Frame-Rate aufgrund des Scannvorgangs gering. Um die Nachteile und Einschränkungen eines einzelnen Messprinzips zu überwinden, ist es von Vorteil, die Verfahren mit weiteren Verfahren zu verbinden. 2 schematically shows a commercial vehicle with a cab cab. Due to the design of the cab, the areas directly in front of and to the side of the cab are difficult or impossible to see. In 2 characterized as a first, second and third monitoring area 510 . 520 . 530 , Typically, it is intended to monitor these areas with additional mirrors. From the already mentioned DE 20 2004 014 778 U1 Furthermore, systems are known which monitor these areas with a 2D camera. Monitoring these areas with a mirror or a conventional camera has the disadvantage that a danger in this area is only detected if this area is actively monitored by the driver. In particular, persons or obstacles suddenly entering this area can easily be overlooked. Monitoring the surroundings of these close-range areas using a wide-angle video camera, preferably with horizontal opening angles greater than 90 °, alone is not sufficient. Alternatively, for example, is also used on ultrasound or laser scanner. For safety-relevant applications, however, it is disadvantageous to base monitoring only on a physical measured variable or a sensor principle. For example, standard video signals are no longer reliable if too little light illuminates the scene to be monitored. Scanning methods have the disadvantage that they do not comprehensively capture the environment, but scan only one or a few one-dimensional lines and thus can not reliably detect the presence of an object or obstacle, depending on its position. Furthermore, the frame rate is low due to the scanning process. To overcome the disadvantages and limitations of a single measurement principle, it is advantageous to combine the methods with other methods.

Durch Integration einer 2D-Kamera, vorzugsweise basierend auf einem CMOS-Imager-Chip und einer 3D-Kamera, vorzugsweise basierend auf dem PMD-Pinzip in einem Gehäuse und durch Auslegung der Objektive der beiden Kameras und der Strahlführungsoptik der aktiven Beleuchtung auf Öffnungswinkel größer 90° lässt sich insbesondere für einen Nahbereich eine sichere und zuverlässige Überwachungskamera realisieren. Die Sicherheit und die Detektionswahrscheinlichkeit von Objekten ist gegenüber herkömmlichen Videokameras deutlich verbessert. Die 3D-Kamera überwacht das Umfeld, indem die Szenerie mit moduliertem Infrarotlicht ausgeleuchtet wird und auf Basis von Fotomischdetektoren daraus 3D-Abstandsinformationen der Umgebung gewonnen werden. Die 2D-Kamera dagegen nutzt unmoduliertes Umgebungslicht, beispielsweise natürliches Tageslicht bzw. Scheinwerferlicht von Fahrzeugen, um daraus auf Basis von CMOS-Imager-Chips ein Abbild der Umgebung ohne Entfernungsinformationen zu generieren. Insbesondere für Kamerasysteme, welche nach SIL zertifiziert werden sollen, wird durch diese Diversität eine Grundlage geschaffen, Objekte im Nahbereich sicher zu detektieren. Ferner kann durch Querplausibilisierung der Ausfall eines Systems zuverlässig erkannt werden.By integration of a 2D camera, preferably based on a CMOS imager chip and a 3D camera, preferably based on the PMD principle in a housing and by designing the lenses of the two cameras and the beam guiding optics of the active illumination at an opening angle greater than 90 In particular, a safe and reliable surveillance camera can be realized for a close range. The security and detection probability of objects is significantly improved over conventional video cameras. The 3D camera monitors the environment by illuminating the scene with modulated infrared light and using it to obtain 3D spatial proximity information based on photo-blending detectors. In contrast, the 2D camera uses unmodulated ambient light, for example natural daylight or headlight light from vehicles, in order to generate an image of the environment without distance information on the basis of CMOS imager chips. In particular for camera systems which are to be certified to SIL, this diversity creates a basis for reliably detecting objects in the vicinity. Furthermore, the failure of a system can be reliably detected by Querplausibilisierung.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Überwachungskamera 1, bei der die 2D- und 3D-Kamera 300, 200 sowie die aktive Beleuchtung 100 in einem gemeinsamen. Gehäuse angeordnet sind. Die 2D- und 3D-Kamera 300, 200 befinden sich hierbei in einem zentralen Bereich des Gehäuses. Die aktive Beleuchtung ist in zwei Beleuchtungsmodulen 100 aufgeteilt, die die beiden Kameras seitlich einfassen. Die 2D-Kamera 300 und die 3D-Kamera 200 weisen jeweils ein eigenes Objektiv auf. Die beiden Kamerasysteme sind so ausgestaltet, dass zumindest in einer Raumrichtung ein Öffnungswinkel von mindestens 90° vorzugsweise sogar mehr als 120° erfasst wird. Die der 3D-Kamera zugeordnete aktive Beleuchtung ist für die Beleuchtung eines solchen Erfassungsbereiches entsprechend angepasst. Im dargestellten Beispiel teilen sich die beiden Beleuchtungsmodule die Beleuchtung des Erfassungsbereiches in einem linken und rechten Bereich auf. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein jedes Beleuchtungsmodul den Erfassungsbereich nicht nur teilweise, sondern vollständig beleuchtet. 3 shows a surveillance camera according to the invention 1 in which the 2D and 3D camera 300 . 200 as well as the active lighting 100 in a common. Housing are arranged. The 2D and 3D camera 300 . 200 are located in a central area of the housing. The active lighting is in two lighting modules 100 divided, which surround the two cameras sideways. The 2D camera 300 and the 3D camera 200 each have their own lens. The two camera systems are designed such that at least in one spatial direction an opening angle of at least 90 °, preferably even more than 120 °, is detected. The active lighting associated with the 3D camera is adapted accordingly for the illumination of such a detection area. In the illustrated example, the two lighting modules divide the illumination of the detection area in a left and right area. However, it can also be provided that each illumination module illuminates the detection area not only partially, but completely.

Die vorgeschlagene kompakte Bauform ist insbesondere für Außenraumanwendung geeignet, und sollte dann mindestens die Schutzklasse IP65 erfüllen.The proposed compact design is particularly suitable for outdoor use, and should then meet at least the protection class IP65.

Die aktive Beleuchtung der 3D-Kamera ist vorzugsweise so ausgelegt, dass der Erfassungsbereich der 3D-Kamera genau ausgeleuchtet wird. In 4 ist ein derartiger Fall schematisch skizziert. Die aktive Beleuchtung bzw. das Beleuchtungsmodul 100 spannt hier eine Beleuchtungsbereich ΩS auf, innerhalb dessen der Empfangsbereich ΩE der 3D-Kamera 200 sowie der 2D-Kamera 300 (hier nicht gezeigt) liegt. Im idealen Fall sind Sende- und Empfangsbereich deckungsgleich, so dass die emittierte Strahlleistung maximal ausgenutzt werden kann. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich die Leistungsfähigkeit des Systems bereits deutlich verbessert, wenn durch den Erfassungsbereich ΩE der 3D-Kamera mindestens 70% des beleuchteten Bereichs ΩS erfasst werden. Die Leistungsverbesserung ist nicht nur darauf zurückzuführen, dass mehr Licht der Strahlungsquelle ausgenutzt werden kann, sondern auch, dass störende und nachteilige Reflektionen im überstrahlten Bereich unterdrückt werden. Die Geometrie des Beleuchtungsbereichs kann verschiedenartig optimiert werden. Zum einen ist es möglich die Strahlformungsoptiken 50 der jeweiligen Lichtquellen 12 entsprechend anzupassen, zum anderen ist es jedoch auch möglich, für eine jeweilige Lichtquelle 12 eine einheitliche Strahlführungsoptik 50 vorzusehen und hier durch Schwenken und gezieltem Ausrichten der Beleuchtungsmodule 100 den Erfassungsbereich ΩE geeignet auszuleuchten.The active illumination of the 3D camera is preferably designed so that the detection range of the 3D camera is accurately illuminated. In 4 If such a case is sketched schematically. The active lighting or the lighting module 100 Here, an illumination range Ω S is clamped, within which the reception range Ω E of the 3D camera 200 as well as the 2D camera 300 (not shown here) is located. In the ideal case, the transmission and reception ranges are congruent so that the emitted beam power can be utilized to the maximum. However, it has been shown that the performance of the system already improves significantly if at least 70% of the illuminated area Ω S is detected by the detection range Ω E of the 3D camera. The improvement in performance is not only due to the fact that more light from the radiation source can be exploited, but also that disturbing and disadvantageous reflections in the overexposed area are suppressed. The geometry of the illumination area can be optimized in various ways. On the one hand, it is possible the beam shaping optics 50 the respective light sources 12 However, it is also possible for a particular light source 12 a uniform beam guidance optics 50 provide and here by pivoting and targeted alignment of the lighting modules 100 to adequately illuminate the detection range Ω E.

Eine derartige Anordnung ist beispielhaft in 5 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Anordnung sind hier die Beleuchtungsmodule schwenkbar angeordnet, und erlauben so eine einfache Anpassung der Beleuchtungsbereiche an den gewünschten Erfassungsbereich. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass Beleuchtungsmodule, welche aus mehreren Reflektoren bzw. Strahlformungsoptiken bestehen, in bestimmten Richtungen gegeneinander verkippt werden können, um so entsprechende Erfassungsbereiche vollständig ausleuchten zu können.Such an arrangement is exemplary in FIG 5 shown. Unlike the in 3 As shown here arrangement, the lighting modules are pivotally mounted, and thus allow easy adjustment of the lighting areas to the desired detection area. Such an arrangement has the advantage that lighting modules, which consist of a plurality of reflectors or beam-forming optics, can be tilted in certain directions against each other so as to be able to illuminate corresponding detection areas completely.

In 6 ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung dargestellt, bei der die 3D- und 2D-Kamera 200, 300 und die aktive Beleuchtung 100 nicht in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, sondern in zwei Gehäusen, nämlich einem Kameragehäuse 5 und ein Beleuchtungsmodulgehäuse 105 aufgeteilt ist, die zusammen eine gemeinsame Baueinheit 1 bzw. Überwachungskamera 1 bilden.In 6 a further preferred embodiment is shown in which the 3D and 2D camera 200 . 300 and the active lighting 100 is not arranged in a common housing, but in two housings, namely a camera body 5 and a lighting module housing 105 is divided, which together form a common unit 1 or surveillance camera 1 form.

Dieser modulartige Aufbau hat den Vorteil, dass beispielsweise für ein gegebenes Kamerasystem die Anzahl der Beleuchtungsmodule frei variiert werden kann. Insbesondere kann es auch vorgesehen sein, mehr als zwei Beleuchtungsmodule einzusetzen. Durch den Einsatz einer Vielzahl von Beleuchtungsmodulen ist es möglich, den Erfassungsbereich sehr individuell auszuleuchten. Insbesondere ist es möglich, die Geometrie des Beleuchtungsbereichs ΩS exakter an die Geometrie des Erfassungsbereiches ΩE anzupassen, ohne dass hierzu eine aufwendige Optimierung der Strahlführungsoptiken der einzelnen Lichtquellen zwingend notwendig ist. Der modulartige Aufbau hat ferner den Vorteil, dass die Elektronik der beiden Kameras besser von der Abwärme der Beleuchtungseinheiten geschützt werden kann.This modular structure has the advantage that, for example, for a given camera system, the number of lighting modules can be varied freely. In particular, it may also be provided to use more than two lighting modules. By using a variety of lighting modules, it is possible to illuminate the detection area very individually. In particular, it is possible to adapt the geometry of the illumination area Ω S more precisely to the geometry of the detection area Ω E , without the need for elaborate optimization of the beam guiding optics of the individual light sources. The modular structure also has the advantage that the electronics of the two cameras can be better protected from the waste heat of the lighting units.

Des Weiteren lassen sich durch entsprechend geformte Strahlführungsoptiken bzw. durch eine entsprechende Ausrichtung der Beleuchtungsmodule die Intensitätsverteilung innerhalb des Beleuchtungsbereiches einstellen. So ist es beispielsweise möglich, dass im Zentralbereich des Erfassungsbereichs mehrere Lichtkegel verschiedener Beleuchtungsmodule überschneiden, um dort die Lichtintensität zu erhöhen, um beispielsweise die Zuverlässigkeit der Objekterkennung in diesem Bereich zu verbessern.Furthermore, the intensity distribution within the illumination range can be adjusted by correspondingly shaped beam guiding optics or by a corresponding orientation of the illumination modules. Thus, for example, it is possible that in the central area of the detection area, multiple light cones of different illumination modules overlap in order to increase the light intensity in order, for example, to improve the reliability of the object recognition in this area.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Überwachungskamera, gemeinsame BaueinheitSecurity camera, common unit
100100
Sendeeinheit, aktive Beleuchtung, BeleuchtungsmodulSending unit, active lighting, lighting module
200200
Empfangseinheit, 3D-KameraReceiving unit, 3D camera
300300
2D-Kamera2D camera
5050
StrahlformungsoptikBeam shaping optics
1515
Fotosensorphotosensor
18 18
Modulatormodulator
1212
Lichtquellelight source
55
Kameragehäusecamera housing
105105
BeleuchtungsmodulgehäuseLighting module housing
510510
Erster ÜberwachungsbereichFirst surveillance area
520520
Zweiter ÜberwachungsbereichSecond surveillance area
530530
Dritter ÜberwachungsbereichThird surveillance area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2007/0201859 A1 [0002] US 2007/0201859 A1 [0002]
  • DE 19635932 [0003] DE 19635932 [0003]
  • EP 1777747 [0003] EP 1777747 [0003]
  • EP 1009984 [0003] EP 1009984 [0003]
  • US 6587186 [0003] US 6587186 [0003]
  • DE 19704496 [0003, 0023] DE 19704496 [0003, 0023]
  • DE 202004014778 U1 [0004, 0026] DE 202004014778 U1 [0004, 0026]

Claims (9)

Überwachungskamera (1) mit einer 3D-Kamera (200) basierend auf Photomischdetektoren, einer 2D-Kamera (300) sowie einer der 3D-Kamera zugeordneten aktiven Beleuchtung (100), wobei beide Kameras (200, 300) in einem Kameragehäuse angeordnet sind, und Kameragehäuse und aktive Beleuchtung eine gemeinsame Baueinheit bilden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kamera (200, 300) ein eigenes Objektiv zugeordnet ist.Security Camera ( 1 ) with a 3D camera ( 200 ) based on photonic mixer detectors, a 2D camera ( 300 ) and one of the 3D camera associated active illumination ( 100 ), where both cameras ( 200 . 300 ) are arranged in a camera housing, and camera housing and active illumination form a common structural unit, characterized in that each camera ( 200 . 300 ) is assigned its own lens. Überwachungssystem nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine der beiden Kameras (200, 300) derart ausgebildet ist, dass beide Kameras im Wesentlichen den gleichen Bereich (ΩE) erfassen.Monitoring system according to claim 1, wherein at least one of the two cameras ( 200 . 300 ) is formed such that both cameras detect substantially the same area (Ω E ). Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die 3D-Kamera und/oder die aktive Beleuchtung derart ausgestaltet sind/ist, dass der Erfassungsbereich (ΩE) der 3D-Kamera mindestens 70% des beleuchteten Bereichs (ΩS) erfasst.Monitoring system according to one of the preceding claims, wherein the 3D camera and / or the active illumination is / are designed such that the detection range (Ω E ) of the 3D camera detects at least 70% of the illuminated area (Ω S ). Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Beleuchtung derart ausgestaltet ist, dass der beleuchtete Bereich (ΩS) im Wesentlichen der Geometrie des Erfassungsbereichs (ΩE) angepasst ist.Monitoring system according to one of the preceding claims, wherein the active illumination is designed such that the illuminated area (Ω S ) is substantially adapted to the geometry of the detection area (Ω E ). Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kameras zumindest in einer Raumrichtung einen Erfassungs-Öffnungswinkel von größer 90° insbesondere größer 120° aufweisen.Monitoring system according to one of the preceding claims, in which the cameras have a detection aperture angle greater than 90 °, in particular greater than 120 °, at least in one spatial direction. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Beleuchtung (100) aus einem Array von Lichtquellen (12) aufgebaut ist und die Lichtquellen (12) zusammen den gesamten Erfassungsbereich (ΩE) der 3D-Kamera (200) beleuchten.Monitoring system according to one of the preceding claims, in which the active illumination ( 100 ) from an array of light sources ( 12 ) and the light sources ( 12 ) together the entire detection range (Ω E ) of the 3D camera ( 200 ) illuminate. Überwachungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem mindestens eine Lichtquelle (12) den Erfassungsbereich (ΩE) nur teilweise beleuchtet.Monitoring system according to the preceding claim, wherein at least one light source ( 12 ) only partially illuminates the detection area (Ω E ). Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Lichtquellen (12) zu einem Beleuchtungsmodul (100) zusammengefasst sind.Monitoring system according to one of the preceding claims, in which a plurality of light sources ( 12 ) to a lighting module ( 100 ) are summarized. Überwachungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Beleuchtungsmodul (100) schwenkbar im oder am Kameragehäuse (1, 5) angeordnet ist.Monitoring system according to the preceding claim, in which the lighting module ( 100 ) pivotable in or on the camera body ( 1 . 5 ) is arranged.
DE102009045555A 2009-10-12 2009-10-12 Security camera has three-dimensional camera based on photonic mixer devices, where two-dimensional camera and three-dimensional camera are associated for active illumination Withdrawn DE102009045555A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009045555A DE102009045555A1 (en) 2009-10-12 2009-10-12 Security camera has three-dimensional camera based on photonic mixer devices, where two-dimensional camera and three-dimensional camera are associated for active illumination

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009045555A DE102009045555A1 (en) 2009-10-12 2009-10-12 Security camera has three-dimensional camera based on photonic mixer devices, where two-dimensional camera and three-dimensional camera are associated for active illumination

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009045555A1 true DE102009045555A1 (en) 2011-04-14

Family

ID=43734468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009045555A Withdrawn DE102009045555A1 (en) 2009-10-12 2009-10-12 Security camera has three-dimensional camera based on photonic mixer devices, where two-dimensional camera and three-dimensional camera are associated for active illumination

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009045555A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012203341A1 (en) 2011-03-25 2012-09-27 Ifm Electronic Gmbh Two-dimensional-three-dimensional light for two-dimensional camera and three-dimensional camera, particularly light operating time camera, has two-dimensional light source that provides light to direction for two-dimensional camera
DE102014009860A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Audi Ag Time-of-flight camera, motor vehicle and method for operating a time-of-flight camera in a motor vehicle
DE102017107903A1 (en) * 2017-04-12 2018-10-18 Sick Ag 3D light-time camera and method for acquiring three-dimensional image data

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3244358A1 (en) * 1982-12-01 1984-06-14 Daimler Benz Ag DEVICE FOR DETECTING OBSTACLES AS A MANEVERING AID WHEN PARKING OR TURNING A MOTOR VEHICLE
DE19704496A1 (en) 1996-09-05 1998-03-12 Rudolf Prof Dr Ing Schwarte Method and device for determining the phase and / or amplitude information of an electromagnetic wave
EP1009984A1 (en) 1996-09-05 2000-06-21 SCHWARTE, Rudolf Method and device for determining the phase- and/or amplitude data of an electromagnetic wave
US6587186B2 (en) 2000-06-06 2003-07-01 Canesta, Inc. CMOS-compatible three-dimensional image sensing using reduced peak energy
DE10336681A1 (en) * 2003-08-09 2005-03-03 Audi Ag motor vehicle
US20050232460A1 (en) * 2002-04-19 2005-10-20 Marc Schmiz Safety device for a vehicle
DE202004014778U1 (en) 2004-09-22 2006-02-09 Mekra Lang Gmbh & Co. Kg Commercial vehicles with camera device and camera device for this purpose
DE102006004019B3 (en) * 2006-01-27 2007-03-08 Audi Ag Photonic mixer device-system, for motor vehicle, has modulation unit producing modulation signal, whose phasing is individually changed for transmission units such that distance values of object are determined with each transmission unit
EP1777747A1 (en) 2005-10-19 2007-04-25 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA Device and method for the demodulation of modulated electromagnetic wave fields
US20070201859A1 (en) 2006-02-24 2007-08-30 Logitech Europe S.A. Method and system for use of 3D sensors in an image capture device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3244358A1 (en) * 1982-12-01 1984-06-14 Daimler Benz Ag DEVICE FOR DETECTING OBSTACLES AS A MANEVERING AID WHEN PARKING OR TURNING A MOTOR VEHICLE
DE19704496A1 (en) 1996-09-05 1998-03-12 Rudolf Prof Dr Ing Schwarte Method and device for determining the phase and / or amplitude information of an electromagnetic wave
EP1009984A1 (en) 1996-09-05 2000-06-21 SCHWARTE, Rudolf Method and device for determining the phase- and/or amplitude data of an electromagnetic wave
US6587186B2 (en) 2000-06-06 2003-07-01 Canesta, Inc. CMOS-compatible three-dimensional image sensing using reduced peak energy
US20050232460A1 (en) * 2002-04-19 2005-10-20 Marc Schmiz Safety device for a vehicle
DE10336681A1 (en) * 2003-08-09 2005-03-03 Audi Ag motor vehicle
DE202004014778U1 (en) 2004-09-22 2006-02-09 Mekra Lang Gmbh & Co. Kg Commercial vehicles with camera device and camera device for this purpose
EP1777747A1 (en) 2005-10-19 2007-04-25 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA Device and method for the demodulation of modulated electromagnetic wave fields
DE102006004019B3 (en) * 2006-01-27 2007-03-08 Audi Ag Photonic mixer device-system, for motor vehicle, has modulation unit producing modulation signal, whose phasing is individually changed for transmission units such that distance values of object are determined with each transmission unit
US20070201859A1 (en) 2006-02-24 2007-08-30 Logitech Europe S.A. Method and system for use of 3D sensors in an image capture device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012203341A1 (en) 2011-03-25 2012-09-27 Ifm Electronic Gmbh Two-dimensional-three-dimensional light for two-dimensional camera and three-dimensional camera, particularly light operating time camera, has two-dimensional light source that provides light to direction for two-dimensional camera
DE102014009860A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Audi Ag Time-of-flight camera, motor vehicle and method for operating a time-of-flight camera in a motor vehicle
EP3164735B1 (en) * 2014-07-03 2021-02-24 Audi AG Time-of-flight camera, motor vehicle, and method for operating a time-of-flight camera in a motor vehicle
DE102017107903A1 (en) * 2017-04-12 2018-10-18 Sick Ag 3D light-time camera and method for acquiring three-dimensional image data

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2715446B1 (en) Camera system for a vehicle
DE102005049471B4 (en) Distance sensor with single surface scan
EP2124069A1 (en) Omnidirectional lidar system
CN108474850B (en) Laser radar scanning device and laser radar scanning device system
EP2202533A1 (en) Logging device
DE102017217764A1 (en) LASER RADAR SYSTEM
DE102019103965A1 (en) TARGETING DEVICE
DE102016004334A1 (en) Sensor device for detecting environmental information and method for operating the same
DE102009045600A1 (en) camera system
DE102007019101B4 (en) Device for detecting an object scene
DE102014118056A1 (en) Optoelectronic detection device for a motor vehicle and use of such a detection device
EP3833161B1 (en) Lighting device for a motor vehicle headlight
DE102010003544A1 (en) Three-dimensional time-of-flight camera i.e. photonic mixer device, for use with car, has receiver optics arranged in such manner that pixel line of pixel array detects equal or larger portion of monitored area in spatial direction
DE102009045555A1 (en) Security camera has three-dimensional camera based on photonic mixer devices, where two-dimensional camera and three-dimensional camera are associated for active illumination
DE202006014939U1 (en) 3 D scene imaging super wide angle optical system has super wide angle optics feeding light travel time recording camera chip
DE102010043723A1 (en) Camera system has illumination module that emits light whose intensity is maintained at preset value, so that luminous flux for receiving pixels of photo sensor within preset limit is set to be constant
DE102011007464A1 (en) Method for visualizing scene, involves selecting scene region in three-dimensional image based on distance information, marking selected scene region in two-dimensional image and presenting scene with marked scene region on display unit
DE102009045553B4 (en) Time of flight measurement system
DE102016118481A1 (en) Scanning unit of an optical transmitting and receiving device of an optical detection device of a vehicle
DE102020124017A1 (en) Method for operating an optical detection device, optical detection device and vehicle with at least one optical detection device
DE102015222380A1 (en) Distance measuring system
DE102008002553B4 (en) Image pickup assembly and night vision system with an image pickup assembly
EP4004585A1 (en) Transmission device for an optical measurement apparatus for detecting objects, light signal deflection device, measurement apparatus and method for operating a measurement apparatus
DE102019128437A1 (en) Calibration device for calibrating at least one optical detection device
DE102019106901A1 (en) Communication device of a motor vehicle, illumination device of a motor vehicle for the communication device of a motor vehicle and method for car2car or car2X communication of a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination