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Hintergrund
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Es
wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln der Personenanzahl
bei einer Personendurchgangskontrolle beschrieben. Insbesondere ist
die Vorrichtung und das Verfahren dazu geeignet, eine Aussage zu
treffen, ob sich mehr als eine Person innerhalb eines zu kontrollierenden
Bereiches befindet.
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Um
Sicherheitsanforderungen beim Zugang zu Gebäuden, Gebäudebereichen, Grenzüberquerungen,
etc. gerecht zu werden, werden zunehmend automatische Zugangskontrollsysteme
eingesetzt. Diese Zugangskontrollsysteme sollen gewährleisten, dass
nur berechtigten Personen der Zugang zu abgesperrten/geschützten Bereichen
gewährt
wird. Dabei können
die automatischen Zugangskontrollsysteme die vom Sicherheitspersonal
durchgeführten
Personenkontrollen, zum Beispiel an Grenzübergängen oder vor Gebäuden mit
besonderen Sicherheitsanforderungen ersetzen.
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Ein
Problem aller Zugangskontrollsysteme besteht darin, sicherzustellen,
dass nur identifizierte und autorisierte Personen das Zugangskontrollsystem
passieren. Um zu verhindern, dass eine nicht autorisierte Person
gleichzeitig mit einer autorisierten Person das Zugangskontrollsystem
passiert, ist es in der Regel erforderlich, dass Sicherheitspersonal
das Zugangskontrollsystem überwacht.
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Diese
Art der Überwachung
ist allerdings sehr personalintensiv und insbesondere bei mehreren
parallel angeordneten Zugangskontrollsystemen nicht immer zufrieden
stellend. Daher werden Systeme benötigt, die Zugangskontrollsysteme
automatisch überwachen.
Dabei besteht eine Möglichkeit darin,
das Zugangskontrollsystem als Schleuse zu gestalten, die nur von
einer Person betreten werden kann/darf. Mit Hilfe einer Überwachung
der Anzahl der Personen innerhalb der Schleuse, kann die Schleuse
gesperrt werden, wenn sich mehr als eine Person in der Schleuse
befindet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Passieren
des Zugangskontrollsystems nur dann möglich ist, wenn sich nur eine
Person innerhalb des Zugangskontrollsystems befindet, diese Person
korrekt identifiziert wurde und die identifizierte Person auch autorisiert
ist die Kontrolle zu passieren.
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So
wird zum Beispiel in Dokument
DD 289 837 A5 ein Verfahren und Anordnung
zur automatischen Erkennung der Anzahl der Personen beschrieben.
Dabei wird eine Personenschleuse mit einer an der Decke montierten
elektronischen Kamera überwacht.
Diese elektronische Kamera ist mit einem Bildverarbeitungsrechner
verbunden. Zur Unterscheidung der Zustände „leer”, „1 Person” und „> 1 Person”, werden die Intensitäts-, Textur-,
Form- und Struktureigenschaften aus der von der elektronischen Kamera
erfassten Bildinformation extrahiert und ausgewertet. Die Auswertung
erfolgt anhand eines Referenzbildes der Schleuse, dessen mittlere Helligkeit
auf einen optimalen Wert eingestellt wurde. Beim Betrieb der Personenschleuse
werden dann die Merkmale des normierten Referenzbildes mit den Merkmalen
der aktuell ermittelten Bilder verglichen.
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Ein
wesentlicher Nachteil dieses Systems besteht jedoch darin, dass
das System an die jeweiligen Lichtverhältnisse angepasst werden muss.
Zudem muss sichergestellt sein, dass die Lichtverhältnisse
konstant bleiben. Verändern
sich die Lichtverhältnisse,
müssen
die Systemparameter entsprechend angepasst werden. Somit eignet
sich dieses System nur für
geschlossene Räume
mit konstanter Beleuchtung.
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In
Dokument
DE 10
2007 041 333 A1 wird ein berührungslos arbeitendes Zählsystem
beschrieben. Dabei wird ein Referenzbereich, der gegenüber der
Umgebung erhöhte
Kontrasteigenschaften aufweist, von einer Lichtquelle beleuchtet.
Eine Kamera erstellt zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten Bilder des
Referenzbereichs und eine Auswerteeinrichtung fügt die Bilder entlang einer
Zeitachse zu einem Flussbild zusammen. Dadurch werden Abbildungen eines
auf den Bildern aufscheinenden Zählobjekts entlang
der Zeitachse jeweils zu einem auf dem Flussbild dargestellten Cluster
miteinander verbunden. Ein Abreißen oder ein Auftauchen eines
Clusters in Richtung der Zeitachse des Flussbilds wird dabei als
zu zählendes
Ereignis erkannt.
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Dokument
DE 10 2004 011 780
A1 beschreibt eine Zugangskontrolleinrichtung. Durch ein Lichtstrahlung
aussendendes Sendeelement und ein Lichtstrahlung empfangendes Empfangselement wird
ein Lichtfeld gebildet. Da die Lichtstrahlung als flächiges Lichtfeld
ausgesendet wird, wird eine vollständige und lückenlose Überwachung eines Zugangsbereichs
geschaffen.
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Dokument
CH 695 123 A5 beschreibt
eine Einrichtung und Verfahren für
die automatische Detektion von einem Objekt und/oder einer Person durch
Bildsignalverarbeitung. Um die Auswertegeschwindigkeit zu erhöhen und
die Qualität
der Auswertung zu verbessern, wird ein kontrastreicher Hintergrund
vorgeschlagen, der zum Beispiel ein schachbrettartiges Muster aufweist.
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Allerdings
empfinden viele Personen abgeschlossene Personenschleusen als beengend.
Zudem können
derartige Personenschleusen vom Sicherheitspersonal nur schwer überwacht
werden. Daher werden häufig
Zugangskontrollsysteme eingesetzt, deren Barrieren ungefähr hüfthoch sind.
Die kontrollierten Personen empfinden derartige Barrieren als weniger
beengend. Zudem kann das Sicherheitspersonal das Zugangskontrollsystem
besser überblicken
und bei Störungen,
Vandalismus oder Sabotageversuchen schneller einschreiten. Zusätzlich besteht
oft die Anforderung, die Zugangskontrollsysteme in bereits bestehende
Räume mit
Tageslichtbeleuchtung zu installieren. Da die Helligkeit der Tageslichtbeleuchtung
allerdings starke Schwankungen aufweist, erschwert eine derartige
Beleuchtung die Bildverarbeitung.
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Problem
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Somit
besteht die Aufgabe, ein System bereitzustellen, das geeignet ist,
die Anzahl von Personen innerhalb eines zu kontrollierenden Bereiches
eines Zugangskontrollsystems zuverlässig zu ermitteln. Zusätzlich soll
das System unempfindlich gegenüber
Veränderungen
der Lichtverhältnisse
sein und auch in Räumen
einsetzbar sein, die mit Tageslicht beleuchtet werden.
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Vorgeschlagene Lösung
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Es
wird ein System zum Ermitteln der Anzahl von sich innerhalb eines
zu kontrollierenden Bereiches befindenden Personen vorgeschlagen.
Das System umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten eines
Bodens des zu kontrollierenden Bereiches mit elektromagnetischer
Strahlung, wobei zumindest ein Teil der elektromagnetischen Strahlung
eine Wellenlänge
aufweist, die außerhalb
des sichtbaren Lichtspektrums liegt; eine erste Kamera zum Erfassen
von durch die Beleuchtungsvorrichtung emittierter elektromagnetischer
Strahlung und zum Umwandeln in entsprechende Bildinformation, wobei
die spektrale Empfindlichkeit der ersten Kamera außerhalb
des sichtbaren Lichtspektrums liegt; und eine Auswerteeinheit zum
Ermitteln, anhand der von der ersten Kamera erfassten Bildinformation,
ob sich eine oder mehrere Personen innerhalb des zu kontrollierenden
Bereiches befinden.
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Dabei
ist die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet, nur einen beleuchteten
Bereich zu beleuchten, so dass alle Gegenstände, die sich über dem
beleuchteten Bereich befinden, in der von der ersten Kamera erfassten
Bildinformation als dunkle Objekte erscheinen.
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Da
bei dem vorliegenden System zumindest ein Teil der von der Beleuchtungsvorrichtung
abgegebenen elektromagnetischen Strahlung und die spektrale Empfindlichkeit
der Kamera außerhalb
des Spektrums des sichtbaren Lichts liegen, ist das vorliegenden
System im wesentlichen unempfindlich gegenüber Tageslicht oder Umgebungslicht.
Daher kann das System auch in Räumen
verwendet werden, die mit wechselndem Tageslicht und/oder ungleichmäßigen Kunstlicht
beleuchtet werden. Zudem müssen
die Systemparameter nicht an die Umgebungslichtverhältnisse
angepasst werden. Somit ist das System zum Beispiel auch für mobile
Anwendungen geeignet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das
vorliegende System unempfindlich gegenüber der Farbe der Kleidung
oder der Haar- oder Hautfarbe der zu kontrollierenden Personen ist.
Daher ist die Auswertung der Bildinformation wesentlich einfacher als
bei Systemen die im Lichtspektrum arbeiten.
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Zusätzlich wird
zur Lösung
des Problems ein Verfahren zum Ermitteln der Personenanzahl innerhalb
eines zu kontrollierenden Bereiches vorgeschlagen, wobei das Verfahren
umfasst: Beleuchten des Bodens des zu kontrollierenden Bereiches
mit elektromagnetischer Strahlung, deren Wellenlängen zumindest teilweise kürzer oder
länger
als die Wellenlängen
des sichtbaren Lichts sind Erfassen von Bildinformation mit einer
ersten Kamera, wobei einer Mehrzahl von Bildpunkten jeweils ein
Helligkeitswert zugewiesen wird, und wobei die Bildinformation einer ersten
Abbildung des zu kontrollierenden Bereiches entspricht; Bestimmen
der Objekte in der ersten Abbildung des zu kontrollierenden Bereiches,
wobei die Objekte dunklen Bereichen entsprechen die sich in der
ersten Abbildung des zu kontrollierenden Bereiches befinden; Bestimmen
der Größe der Objekte, wobei
die Größe eines
Objektes der Anzahl der Bildpunkte entspricht, deren Helligkeitswert
kleiner als der Helligkeits-Schwellenwert ist und die in der ersten Abbildung
des zu kontrollierenden Bereiches nebeneinander angeordnet sind;
Vergleichen der Größe eines
Objektes mit einem ersten Größen-Schwellenwert;
Ausgeben eines ersten Signals, das der Information „1 Person” entspricht,
wenn das Objekt kleiner als der erste Größen-Schwellenwert ist, und
Ausgeben eines zweiten Signals, das der Information „> 1 Person” entspricht,
wenn das Objekt größer als
der erste Größen-Schwellenwert
ist.
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Ausgestaltung und Eigenschaften
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Der
beleuchtete Bereich kann den Boden und einen Bereich über dem
Boden umfassen. Der Bereich über
dem Boden kann etwa kniehoch sein. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass
der Bereich über
dem Boden eine Höhe
zwischen etwa 5 cm und etwa 30 cm aufweist. In einem Ausführungsbeispiel kann
der Bereich über
dem Boden eine Höhe
zwischen etwa 10 cm und etwa 20 cm aufweisen.
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Die
erste Kamera kann einen Tageslichtfilter aufweisen, so dass die
spektrale Empfindlichkeit der ersten Kamera einen Wellenlängenbereich
von etwa 800 nm bis etwa 1800 nm umfasst. In einem Ausführungsbeispiel
kann die spektrale Empfindlichkeit der ersten Kamera einen Wellenlängenbereich
von etwa 800 nm bis etwa 1100 nm umfassen.
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Das
Spektrum der von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Strahlung
kann an die spektrale Empfindlichkeit der ersten Kamera angepasst
sein. Dabei kann die Beleuchtungsvorrichtung zum Beispiel Infrarot-Strahlung
in einen Wellenlängenbereich von
etwa 800 nm bis etwa 1800 nm emittieren. Allerdings kann das Wellenlängenspektrum
der von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten elektromagnetischen
Strahlung auch wesentlich breiter sein, als die spektrale Empfindlichkeit
der ersten Kamera.
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Die
erste Kamera kann zentral über
dem zu kontrollierenden Bereich angeordnet sein, so dass eine optische
Achse der ersten Kamera im wesentlichen senkrecht zum Boden des
zu kontrollierenden Bereiches ist. Dabei kann die erste Kamera den
Umriss/Schatten einer Person erfassen, die sich innerhalb des zu
kontrollierenden Bereiches befindet.
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Die
erste Kamera kann aber auch seitlich zum zu kontrollierenden Bereich
angeordnet sein. Dabei kann an einer Decke des zu kontrollierenden Bereiches
zumindest ein Umlenkspiegel angebracht sein, so dass die vom Boden
des zu kontrollierenden Bereiches reflektierte elektromagnetische
Strahlung in Richtung der ersten Kamera umgelenkt wird.
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Der
zumindest eine Umlenkspiegel kann eine Krümmung aufweisen. Die Krümmung des
zumindest einen Umlenkspiegels kann konvex sein. Zudem kann der
zumindest eine Umlenkspiegel derart angeordnet und gekrümmt sein,
dass die erste Kamera den zu kontrollierenden Bereich vollständig erfassen
kann.
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Der
Boden des zu kontrollierenden Bereiches kann Farbpigmente enthalten,
so dass der Boden des zu kontrollierenden Bereiches insbesondere den
Teil der elektromagnetischen Strahlung reflektiert, dessen Wellenlänge der
spektralen Empfindlichkeit der ersten Kamera entspricht. Dabei kann
der Boden des zu kontrollierenden Bereiches in der Bildinformation
als heller Bereich erscheinen und der Schatten einer Person, die
sich zwischen dem Boden des zu kontrollierenden Bereiches und der
ersten Kamera befindet, in der Bildinformation als dunkler Bereich
erscheinen.
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Zusätzlich kann
eine zweite und eine dritte Kamera vorgesehen sein, die so angeordnet
sind, dass optische Achsen der zweiten und dritten Kamera einen
Winkel mit dem Boden des zu kontrollierenden Bereiches einschließen, der
ungleich 90° ist.
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Die
zweite und dritte Kamera können
Bildinformationen erfassen, die einer seitlichen Ansicht entsprechen.
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Ein
Zugangskontrollsystem kann das vorliegende System zum Ermitteln
der Anzahl von sich innerhalb eines zu kontrollierenden Bereiches
befindenden Personen umfassen, wobei die Beleuchtungsvorrichtung
derart angeordnet sein kann, dass sie nur einen unteren Teil des
zu kontrollierenden Bereiches beleuchtet.
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Bei
dem Zugangskontrollsystem kann der zu kontrollierende Bereich durch
seitliche Begrenzungswände
und eine erste und eine zweite Schranke begrenzt sein; zusätzlich kann
sich innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches eine Personenidentifikationsvorrichtung
befinden. Dabei kann das Zugangskontrollsystem einer Person Zugang
zum abgesperrten Bereich ermöglichen,
wenn das System zum Ermitteln der Anzahl von Personen anhand der
Bildinformation ermittelt hat, dass sich eine Person innerhalb des
zu kontrollierenden Bereiches befindet, und die Personenidentifikationsvorrichtung
ermittelt hat, dass die Person berechtigt ist, den abgesperrten
Bereich zu betreten.
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Der
Schritt Bestimmen der Objekte des vorliegenden Verfahrens kann die
zwei folgenden Teilschritte umfassen: Vergleichen der einzelnen
Helligkeitswerte der Mehrzahl der Bildpunkte mit einem Helligkeits-Schwellenwert;
und Zusammenfassen der Bildpunkte, deren Helligkeitswert kleiner
als der Helligkeits-Schwellenwert ist und die in der ersten Abbildung
nebeneinander angeordnet sind, zu Objekten.
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Bei
dem vorliegenden Verfahren kann eine sich innerhalb des zu kontrollierenden
Bereiches befindende Person mit einer zum Beispiel optischen Anzeige
aufgefordert werden, ein Gepäckstück an eine bestimmte
Position innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches abzulegen,
wenn das Objekt größer als der
erste Größen-Schwellenwert
ist. Diese bestimmte Position ist dabei so festzulegen, dass sie
von dem Ort der Person abgegrenzt ist. Nach dieser Auforderung kann
dann die Anzahl der Bildpunkte der Objekte mit einem zweiten Größen-Schwellenwert
verglichen werden, wenn mehr als ein Objekt innerhalb des zu kontrollierenden
Bereiches erfasst wird. Dabei können
die Objekte, deren Anzahl der Bildpunkte kleiner als der zweite
Größen-Schwellenwert
ist, als Gepäckstücke klassifiziert
werden.
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Bei
dem vorliegenden Verfahren kann ein Signal ausgegeben werden, das
der Information „> 1 Person” entspricht,
wenn zumindest zwei Objekte eine Anzahl von Bildpunkten aufweisen,
die größer als
der zweite Größen-Schwellenwert
ist.
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Bei
dem vorliegenden Verfahren kann eine Position der Objekte überwacht
werden. Wobei die Objekte deren Position sich verändert, als
bewegliche Objekte klassifiziert werden, und die Objekte deren Position
sich nicht verändert,
als starre Objekte klassifiziert werden. Zusätzlich kann ein Signal ausgegeben
werden, das der Information „> 1 Person” entspricht,
wenn zwei bewegliche Objekte innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches
erfasst werden.
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Bei
dem vorliegenden Verfahren können
mit einer zweiten und einer dritten Kamera zusätzliche Bildinformationen erfasst
werden. Dabei kann die zusätzlichen
Bildinformationen einer zweiten und einer dritten seitlichen Abbildung
der Personen und Gegenstände
innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches entsprechen.
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Bei
dem vorliegenden Verfahren kann die von der zweiten und dritten
Kamera erfasste Bildinformation verwendet werden, um die Höhe der Personen
und der Gegenstände
innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches abzuschätzen.
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Bei
dem vorliegenden Verfahren kann die abgeschätzte Höhe dazu verwendet werden, einen
Versuch der Person zu erfassen, eine Schranke eines Zugangskontrollsystems
zu überspringen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen
und den zugehörigen
Zeichnungen.
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1 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Zugangskontrollsystems, das ein erstes
Ausführungsbeispiel
eines Systems zum Ermitteln der Anzahl der Personen aufweist;
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2 zeigt
eine grafische Darstellung von Bildinformation, die bei dem in 1 dargestellten System
erfasst wird;
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3 zeigt
ein Flussdiagramm mit einem Verfahren zum Auswerten der Bildinformation.
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4 zeigt
eine Seitenansicht eines Zugangskontrollsystems, das ein zweites
Ausführungsbeispiel
eines Systems zum Ermitteln der Anzahl der Personen aufweist;
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5a, 5b, 5c zeigen
grafische Darstellungen von Bildinformation, die bei dem in 4 dargestellten
System erfasst wird;
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Detaillierte Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
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Die 1 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Zugangskontrollsystems 12,
das ein erstes Ausführungsbeispiel
des vorliegenden Systems aufweist. Das Zugangskontrollsystem 12 hat
ein im Wesentlichen U-förmiges
Profil. Das Zugangskontrollsystem 12 umfasst dabei seitliche
Begrenzungswände 14, 16,
einen Boden 18 und eine erste und eine zweite Schranke 20, 22 (in 2 dargestellt).
Dabei bildet der durch die seitlichen Begrenzungswände 14, 16 und
die erste und zweite Schranke 20, 22 umschlossene
Raum einen zu kontrollierenden Bereich 24. Dieser zu kontrollierende
Bereich 24 wird mit einem System zum Ermitteln der Anzahl der
Personen überwacht.
Dieses System umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 26,
eine erste Kamera 28 und eine Auswerteeinheit 30.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 26 ist im unteren Bereich des Zugangskontrollsystems
so angeordnet, dass sie den Boden 18 des zu kontrollierenden
Bereiches 24 anstrahlt. Zusätzlich strahlt die Beleuchtungsvorrichtung 26 einen
Bereich über
dem Boden 18 an, der in etwa kniehoch ist. Der angestrahlte
Bereich kann aber auch niedriger sein und zum Beispiel eine Höhe von etwa
10 cm bis etwa 20 cm aufweisen. Dies ist in der 1 durch
die gestrichelten Linen dargestellt. Der Boden 18 und der
angestrahlte Bereich über
dem Boden 18 werden als beleuchteter Bereich 25 bezeichnet.
Die Beleuchtungsvorrichtung 26 ist dabei so gestaltet,
dass der beleuchtete Bereich 25 möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet
wird. Alternativ dazu ist es auch möglich, die Beleuchtungsvorrichtung 26 im
Boden 18 zu integrieren. So kann der Boden 18 zum
Beispiel als Flächenstrahler
gestaltet sein.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 26 erzeugt elektromagnetische Strahlung,
deren Wellenlängen zumindest
teilweise außerhalb
des sichtbaren Lichtspektrums liegt. So kann die Beleuchtungsvorrichtung 26 zum
Beispiel Ultraviolett-(UV)Strahlung oder Infrarot-(IR)Strahlung
emittieren.
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Der
Boden 18 des zu kontrollierenden Bereiches 24 kann
Farbpigmente enthalten, um die von der Beleuchtungsvorrichtung 26 emittierte
elektromagnetische Strahlung zu reflektieren. Dabei können die
Farbpigmente so gewählt
sein, dass sie vor allem die elektromagnetischen Strahlen reflektieren,
deren Wellenlänge
der spektralen Empfindlichkeit der ersten Kamera 28 entspricht.
Farbpigmente die zum Beispiel IR-Strahlung reflektieren, können zum
Beispiel von BASF unter den Handelsnamen Sicotan®, Sicopal®,
oder Sicotrans® bezogen
werden.
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Die
erste Kamera 28 ist zentral über dem zu kontrollierenden
Bereich 24 angeordnet. Dabei weist die erste Kamera 28 eine
spektrale Empfindlichkeit auf, die außerhalb des Bereichs des sichtbaren
Lichtspektrums liegt. So kann zum Beispiel eine auf Silizium-Sensoren
basierende Digitalkamera verwendet werden, deren spektrale Empfindlichkeit
einen Bereich von 400 nm bis 1100 nm umfasst. Um die spektrale Empfindlichkeit
der ersten Kamera 28 auf einen Wellenlängenbereich außerhalb
des sichtbaren Lichtspektrums zu begrenzen und um somit Störungen durch
Tageslicht zu vermeiden, kann ein Tageslichtfilter (29)
verwendet werden, der für
Strahlung mit einer Wellenlänge
zwischen 400 nm und 800 nm nicht durchlässig ist. Es ist aber auch
möglich,
eine Digitalkamera zu verwenden, deren spektrale Empfindlichkeit
auch ohne Tageslichtfilter (29) im IR-Spektrum liegt. So
liegt zum Beispiel die spektrale Empfindlichkeit von Germanium-Photodioden
in einem Bereich von 800 nm bis 1800 nm.
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Da
die erste Kamera 28 zentral über dem zu kontrollierenden
Bereich 24 des Zugangskontrollsystems 12 angeordnet
ist, kann die erste Kamera 28 Bildinformation erfassen,
die einer Aufsicht auf den zu kontrollierenden Bereich 24 entspricht.
Da der Boden 18 die von der Beleuchtungsvorrichtung 26 emittierte
Strahlung reflektiert,
erscheint der zu kontrollierende Bereich 24 in
der in 2 dargestellten Aufsicht als heller Bereich. Da bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die seitlichen Begrenzungswände 14, 16 und
die erste und zweite Schranke 20, 22 die von der
Beleuchtungsvorrichtung abgegebene elektromagnetische Strahlung nicht
reflektierten, erscheinen diese als dunkle Bereiche.
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Befindet
sich eine Person 32 oder ein Gegenstand 34 innerhalb
des zu kontrollierenden Bereiches 24, so wie in 2 dargestellt,
verdeckt die Person 32 oder der Gegenstand 34 die
vom Boden 18 reflektierte elektromagnetische Strahlung.
Somit erfasst die Kamera 28 den Schatten der Person 32 oder
des Gegenstandes 34 und diese erscheinen als dunkle Bereiche.
Die dunklen Bereiche entsprechen dabei dem Umriss der Person 32 oder
des Gegenstandes 34.
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Da
die spektrale Empfindlichkeit der Kamera 28 außerhalb
des Wellenlängenbereiches
des sichtbaren Lichts liegt, wird die Bildinformation nicht durch Umgebungslicht
oder durch Tageslicht beeinträchtigt. Daher
kann das vorliegende System auch in Räumen verwendet werden, die
mit Tageslicht beleuchtet werden. Dabei ist die Intensität und das
Spektrum der abgegebenen elektromagnetischen Strahlung derart zu
wählen,
dass die Bildinformation nicht durch im Sonnenlicht enthaltene IR-Strahlen
oder UV-Strahlen beeinträchtigt
wird. Ebenso kann die Intensität
und das Wellenlängen-Spektrum
derart gewählt
werden, dass die Bildinformation nicht durch die von Personen – aufgrund
ihrer Körpertemperatur – abgegebene
IR-Strahlung beeinträchtigt
wird. So kann die Intensität
der Beleuchtung derart gewählt
sein, dass alle Personen/Gegenstände
die sich oberhalb des beleuchteten Bereiches 25 befinden,
in der Bildinformation als dunkle Bereiche erscheinen.
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In
einem nicht näher
dargestellten Ausführungsbeispiel
kann die erste Kamera 28 auch seitlich zu dem zu kontrollierenden
Bereich 24 angeordnet sein und über einen oder mehrere Umlenkspiegel den
zu kontrollierenden Bereich 24 erfassen. Die erste Kamera 28 ist
hierbei schräg
nach oben auf den einen oder die mehreren Umlenkspiegel ausgerichtet. Dabei
kann die erste Kamera 28 in einer seitlichen Begrenzungswand 14, 16 integriert
sein. Der zu kontrollierende Bereich 24 wird über einen
oder mehrere Umlenkspiegel beobachtet, die an der Decke des Raumes über dem
zu kontrollierenden Bereich 24 angebracht sind. Die Spiegelelemente
sind dabei vorzugsweise so ausgerichtet, dass der Kamerablickwinkel
von jedem Element senkrecht nach unten gelenkt wird. Dies vermeidet
oder reduziert Überdeckungen
von Objekten, wie sie bei einer Kamera von oben besonders bei niederer
Beobachtungshöhe
und einem großen
Betrachtungswinkel auftreten. Damit das zusammengesetzte Bild des
zu kontrollierenden Bereiches 24 von den einzelnen Spiegelelementen keine
Lücken
aufweist, ist es vorteilhaft, die Spiegel leicht konvex auszuführen.
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Die
mit der ersten Kamera 28 erfasste Bildinformation kann
mit den in 3 dargestellten Verfahren in
der Auswerteeinheit 30 ausgewertet werden. Die Auswerteeinheit 30 kann
dabei ein Computer sein, der mit einer Bildverarbeitungssoftware
ausgestattet ist. Ferner ist es möglich, dass die Auswerteeinheit 30 als
zentrale Auswerteeinheit gestaltet ist, in der die Bildinformation
mehrerer Systeme zum Ermitteln der Anzahl der Personen ausgewertet
wird. Diese zentrale Auswerteeinheit kann dann einer entsprechenden
Anzahl von Zugangskontrollsystemen Information über die Personenanzahl im jeweiligen Zugangskontrollsystem
bereitstellen. Ebenso ist es möglich,
dass die Auswerteeinheit 30 Teil einer Steuereinheit des
Zugangskontrollsystems ist.
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In
Schritt S100 wird die Bildinformation erfasst, dabei wird einer
Mehrzahl von Bildpunkten jeweils ein Helligkeitswert zugewiesen.
Diese Bildinformation wird dann in der Auswerteeinheit 30 ausgewertet.
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In
Schritt S110 werden die Objekte bestimmt, die sich innerhalb des
zu kontrollierenden Bereiches 24 befinden. Ein Objekt besteht
dabei aus Bildpunkten, deren Helligkeitswert kleiner als ein Helligkeits-Schwellenwert
ist und die in einer grafischen Darstellung der Bildinformation
nebeneinander angeordnet sind. Somit entsprechen die bestimmten
Objekte den Umrissen der Personen 32 und der Gegenstände 34 innerhalb
des zu kontrollierenden Bereiches 24.
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Zusätzlich kann
die Bildinformation auch binarisiert werden. Das heißt, dass
den Bildpunkten, deren Helligkeitswert größer als der Helligkeits-Schwellenwert
ist, ein erster Helligkeitswert, zum Beispiel 255, zugewiesen wird,
und den Bildpunkten, deren Helligkeitswert keiner als der Helligkeits-Schwellenwert
ist, ein zweiter Helligkeitswert, zum Beispiel 0, zugewiesen wird.
Durch die Binarisierung der Bildinformation können die folgenden Schritte
mit geringerem Rechenaufwand ausgeführt werden.
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In
Schritt S120 wird die Größe der Objekte bestimmt.
Dabei entspricht die Anzahl der Bildpunkte eines Objektes der Größe des Objektes.
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In
Schritt S130 wird die Anzahl der Objekte überprüft. Befindet sich nur ein Objekt
innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches 24, wird das
Verfahren in Schritt S140 fortgesetzt. Befinden sich mehrere Objekte
innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches 24, wird das
Verfahren in Schritt S170 fortgesetzt.
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In
Schritt S140 wird die Größe des Objektes mit
einem ersten Größen-Schwellenwert
verglichen. Dabei ist der erste Größen-Schwellenwert derart gewählt, dass
zuverlässig
zwischen einer Person und mehreren Personen unterschieden werden
kann. So können
zum Beispiel zwei sich berührende
Personen, die als ein Objekt dargestellt werden, von einer Person
unterschieden werden, da die Anzahl der Bildpunkte der zwei Personen
den ersten Größen-Schwellenwert übersteigt.
Der Größen-Schwellenwert
kann dabei zum Beispiel anhand statistischer Daten festgelegt werden.
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Ist
die Anzahl der Bildpunkte des Objektes kleiner als der erste Größen-Schwellenwert,
kann die Auswerteeinheit 30 in Schritt S180 ein Signal
an das Zugangskontrollsystem 12 weiterleiten, das der Information „1 Person” entspricht.
In Reaktion auf dieses Signal kann die Person zum Beispiel über eine
Anzeigeeinheit des Zugangskontrollsystems aufgefordert werden, sich
zu identifizieren. Nach erfolgreicher Identifizierung und nach Überprüfung der
Autorisierung kann die Person dann das Zugangskontrollsystem 12 passieren.
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Übersteigt
die Anzahl der Bildpunkte des Objektes den ersten Größen-Schwellenwert,
wird das Verfahren in Schritt S150 fortgesetzt. Dabei kann die Auswerteeinheit 30 ein
Signal an das Zugangskontrollsystem 12 ausgeben, das der
Information „> 1 Person” entspricht.
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Eine
Ursache für
das Überschreiten
des ersten Größen-Schwellenwertes
kann darin liegen, dass die Person 32 ein Gepäckstück 34 trägt. In der
grafischen Darstellung der Bildinformation führt dies dazu, dass einige
der Person entsprechenden Bildpunkte direkt an einiger der dem Gepäckstück 34 entsprechenden
Bildpunkte angrenzen. Daher wird die Person 32 und das
Gepäckstück 34 als
ein Objekt erfasst. Um dies auszuschließen, wird in Schritt S150 – in Reaktion
auf das Signal „> 1 Person” – die Person aufgefordert,
zum Beispiel über
die oben erwähnte Anzeigeeinheit,
alle Gepäckstücke an bestimmten Positionen
innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches 24 abzustellen.
Diese Positionen sind dabei so gewählt, dass in der grafischen
Darstellung der Bildinformation die Person 32 und die Gepäckstücke 34 als
zwei Objekte erfasst werden.
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Werden
in Schritt S160 zwei Objekte innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches
erkannt, wird das Verfahren mit Schritt S170 fortgesetzt. Wird im Schritt
S160 weiterhin nur ein Objekt erfasst, können weitere Informationen
ausgewertet werden. So können
zum Beispiel in einem Identifikationsdokument der Person Daten über Größe und Gewicht
der Person abgespeichert werden. Diese Daten können dann dazu verwendet werden,
den ersten Größen-Schwellenwert entsprechend
anzupassen. Alternativ ist es auch möglich, dass der Vorgang abgebrochen
wird und die Person aufgefordert wird, sich einer Kontrolle durch
das Sicherheitspersonal zu unterziehen.
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In
Schritt S170 wird die Anzahl der Bildpunkte der einzelnen Objekte
mit einem zweiten Größen-Schwellenwert
verglichen. Dabei werden Objekte, deren Anzahl der Bildpunkte kleiner
als der zweite Größen-Schwellenwert
ist, als Gepäckstücke klassifiziert.
Ergibt dieser Vergleich, dass die Anzahl der Bildpunkte eines ersten
Objektes den zweiten Größen-Schwellenwert übersteigt
und die Anzahl der Bildpunkte eines zweiten Objektes, oder jedes
weiteren Objektes, den zweite Größen-Schwellenwert nicht übersteigt,
kann die Auswerteeinheit 30 ein Signal ausgeben, das der
Information „1
Person” entspricht.
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Ergibt
dieser Vergleich ein anderes Ergebnis, zum Beispiel dass die Anzahl
der Bildpunkte zweier Objekte den zweiten Größen-Schwellenwert übersteigen,
können
weitere Unterscheidungskriterien herangezogen werden. Diese können zum
Beispiel die Form der Objekte oder Positionsveränderungen der Objekte innerhalb
des zu kontrollierenden Bereiches sein. Alternativ dazu kann das
Verfahren auch abgebrochen werden. Die Person wird dann aufgefordert,
sich einer Kontrolle durch das Sicherheitspersonal zu unterziehen.
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Um
die Zuverlässigkeit
des Systems zu erhöhen,
können
ergänzend
zu dem oben beschriebenen Verfahren weitere Kriterien ausgewertet
werden. So kann zum Beispiel die Position einer Person überwacht
werden. Positionsänderungen
entsprechen dabei Bewegungen der Objekte. So sind zum Beispiel zwei
sich unabhängig
voneinander bewegende Objekte ein Anzeichen dafür, dass sich zwei Personen
innerhalb des zu kontrollierenden Bereiches befinden. Dabei kann
ein erstes Objekt, das sich in den zu kontrollierenden Bereich hineinbewegt,
als 1. Person klassifiziert werden. Bewegt sich anschließend ein
zweites Objekt in den zu kontrollierenden Bereich hinein, ist davon
auszugehen, dass sich zwei Personen innerhalb des zu kontrollierenden
Bereiches befinden, unabhängig
davon ob sich die Objekte gleichzeitig oder nacheinander bewegen.
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4 zeigt
eine Seitenansicht eines Zugangskontrollsystems, das ein zweites
Ausführungsbeispiel
eines Systems zum Ermitteln der Anzahl der Personen aufweist. Das
zweite Ausführungsbeispiel kann
eine Erweiterung des ersten Ausführungsbeispiels
oder ein von dem ersten Ausführungsbeispiel unabhängiges System
sein.
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Die 4 zeigt
eine Person 42 die sich in einem Zugangskontrollsystem
befindet. Das Zugangskontrollsystem kann dabei dem in 1 und 2 dargestellten
Zugangskontrollsystem entsprechen. Das Zugangskontrollsystem wird
in Richtung des Pfeils 44 passiert. Es ist allerdings ersichtlich,
dass das Zugangskontrollsystem auch in der entgegengesetzten Richtung
oder in beiden Richtungen passiert werden kann.
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Die
in 4 dargestellte seitliche Begrenzungswand 14 ist
ungefähr
hüfthoch.
Niedrige Begrenzungswände
erhöhen
die Akzeptanz automatischer Zugangskontrollsysteme. Außerdem kann
das Sicherheitspersonal diese besser überblicken und somit schneller
auf Störungen
oder auf Sabotageversuche reagieren. Ferner erzeugen niedrige Begrenzungswände bei
den kontrollierten Personen einen weniger beengenden Eindruck als
vollständig
abgeschlossene Räume.
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Die 4 zeigt
drei Kameras 46, 48, 50. Die erste Kamera 46 kann
der ersten Kamera 28 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.
Die erste Kamera 46 ist zentral über dem zu kontrollierenden
Bereich des Zugangskontrollsystems angeordnet. Die zweite und dritte
Kamera 50 sind seitlich angeordnet, zum Beispiel eine über der
ersten Schranke 20 und eine über der zweiten Schranke 22.
Die drei Kameras 46, 48, 50 können zudem
entlang einer Geraden angeordnet sein. Die optischen Achsen der
zweiten und dritten Kamera 48, 50 sind geneigt,
so dass die optischen Achsen und der Boden des zu kontrollierenden Bereiches 24 einen
Winkel einschließen,
der ungleich 90° ist.
Dieser Winkel wird als α bezeichnet.
In der 4 sind zur besseren Darstellung des Winkels α Hilfslinien
eingezeichnet, die parallel zum Boden des Zugangskontrollsystems
sind. Die Neigungswinkel der zweiten und der dritten Kamera 48, 50 können dabei
gleich oder unterschiedlich sein. Gleiche Neigungswinkel ermöglichen
dabei eine einfachere Auswertung der Bildinformation. Allerdings
kann es in einigen Fällen – bedingt
durch die Gestalt oder die Anordnung des Zugangskontrollsystems – sinnvoller sein,
unterschiedliche Neigungswinkel zu verwenden.
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Die
in 4 dargestellten drei Kameras 46, 48, 50 können dabei
analog zu der in 1 dargestellten Kamera 28 im
sichtbaren Lichtspektrum unempfindlich sein. Allerdings ist es ebenso
möglich, dass
die spektrale Empfindlichkeit der zweiten und dritten Kamera 48, 50 im
Wesentlichen im Wellenlängenbereich
des sichtbaren Lichts liegt und diese Kameras somit für die von
der Beleuchtungsvorrichtung 26 abgestrahlte elektromagnetische
Strahlung im Wesentlichen unempfindlich sind. Bei dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel
weisen jedoch alle drei Kameras 46, 48 und 50 die
gleiche spektrale Empfindlichkeit auf, die im wesentlichen außerhalb des
Wellenlängenbereiches
des sichtbaren Lichts liegt. Bei der Verwendung von drei identischen
Kameras ist insbesondere die Auswertung der Bildinformationen einfacher,
da zum Beispiel derselbe Helligkeits-Schwellenwert verwendet werden
kann.
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Die
von den Kameras 46, 48 und 50 erfasste Bildinformation
ist in den 5a, 5b und 5c dargestellt,
wobei die 5a die von der ersten Kamera 46 erfasste
Bildinformation darstellt, die 5b die
von der zweiten Kamera 48 erfasste Bildinformation darstellt
und die 5c die von der dritten Kamera 50 erfasste
Bildinformation darstellt. Entsprechend der Anordnung und des Neigungswinkels
der Kameras entspricht die 5a einer
Aufsicht und die 5b und 5c einer
seitlichen Ansicht.
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5a zeigt
zwei Objekte, wobei Objekt 52 einer Person und Objekt 54 einem
neben der Person abgestelltem Gepäckstück entspricht. Aufgrund der Perspektive
der seitlichen Ansicht wird in 5b das Gepäckstück auf Höhe des Oberkörpers der
Person abgebildet. Zudem sind die Person und das Gepäckstück als ein
Objekt dargestellt. Aufgrund der Perspektive der seitlichen Ansicht
wird in 5c das Gepäckstück auf Höhe der Füße der Person abgebildet. Wiederum
sind Person und Gepäckstück als ein
Objekt dargestellt. Durch die Abbildung des Gepäckstückes auf Höhe der Füße der Person ist die Länge B des
Objektes in 5c größer als die Länge A des Objektes
in 5b.
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Die
Bildinformation der zweiten und dritten Kamera 48 und 50 kann
dazu verwendet werden, die Höhe
der Objekte abzuschätzen.
Dazu können
zum Beispiel die in den 5b und 5c dargestellten Längen A und
B der Objekte verwendet werden. Die Erfassung der Objekte erfolgt
dabei wie bei dem in Verbindung mit 3 dargestellten
Verfahren. Zum Ermitteln der Längen
A und B können
zum Beispiel die Positionswerte zweier Bildpunkte in der grafischen
Darstellung voneinander subtrahiert werden. Je nach Format der Bildinformation
können
dazu die Positionswerte der X-Achse oder der Y-Achse verwendet werden.
Dabei ist ein Bildpunkt am rechten und der andere Bildpunkt am linken
Rand des Objektes angeordnet. Der Betrag der Differenz entspricht dann
der Länge
des Objektes.
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Nachdem
die Längen
A und B ermittelt worden sind, werden die beiden Längenwerte
miteinander verglichen. Der kleinere Längenwert wird dann mit dem
Tangens von α und
einem Korrekturfaktor multipliziert. Der Korrekturfaktor kann dabei
zum Beispiel aus empirischen Daten ermittelt werden.
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Die
derart abgeschätzte
Höhe kann
dann als zusätzliches
Sicherheitsmerkmal verwendet werden. So kann der abgeschätzte Wert
zum Beispiel mit biometrischen Daten verglichen werden, die in einem Identifikationsdokument
abgespeichert sind. Zusätzlich
kann die Abschätzung
der Höhe
in einer Endlosschleife wiederholt werden. Da eine sprunghafte Veränderung
der Höhe
ein eindeutiges Anzeichen dafür ist,
dass eine Person versucht, eine Schranke des Zugangskontrollsystems
zu überspringen,
kann die Höhe überwacht
werden, um einen Überspringversuch
zu erkennen. Dabei wird bei einer sprunghaften Änderung der Höhe ein Alarm
ausgelöst,
der das Sicherheitspersonal auf ein Überspringen eines Zugangskontrollsystems
hinweist. Ebenso können
maximal und minimal zulässige
Größen als
Schwellenwerte definiert und überwacht
werden.
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Aus
der von der zweiten und dritten Kamera 48 und 50 erfassten
Bildinformation können
zusätzliche
Informationen zu Objekten erfasst werden die in der Bildinformation
der ersten Kamera 46 verdeckt sind. Dies ist besonders
dann relevant, wenn die Erfassung der Bildinformation durch die
räumlichen
Begebenheiten beeinträchtigt
wird. So kann zum Beispiel der Beobachtungsabstand nicht optimal
sein, so dass sich die Objekte durch den weiten Beobachtungswinkel
einer Kamera gegenseitig verdecken.
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Ebenso
ist es möglich,
das in Verbindung mit der 3 dargestellte
Verfahren, nacheinander für die
von den Kameras 46, 48 und 50 erfasste
Bildinformation durchzuführen.
Dabei kann die Auswerteeinheit 30 ein Signal an das Zugangskontrollsystem ausgeben,
das der Information „1
Person” entspricht, wenn
zumindest die Auswertung von zwei der drei erfassten Bildinformationen
zu dem Ergebnis „1
Person” führen.
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Ferner
ist ersichtlich, dass das zweite Ausführungsbeispiel auch ohne das
erste Ausführungsbeispiel
verwendet werden kann. So ist ersichtlich, dass die zweite und dritte
Kamera 48, 50, eine entsprechende Beleuchtungsvorrichtung
und einen entsprechende Auswerteeinheit als ein separates System
verwendet werden können.
Dieses System kann zum Beispiel nachträglich in bereits bestehende
Zugangskontrollsysteme integriert werden, um eine Übersprungkontrolle
bereitzustellen.
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Die
vorstehend erläuterten
Details der Verfahren und der Vorrichtung sind zwar im Zusammenhang
dargestellt; es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sie, zumindest
soweit einzelne auf sie gerichtete Patentansprüche aufgestellt sind, auch
unabhängig
von einander sind und auch frei miteinander kombinierbar sind.