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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum maschinellen Erfassen von Personen.
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Aus dem Bereich der Bildverarbeitung sind Algorithmen bekannt, die in einem digitalen Kamerabild beispielsweise einer Verkehrssituation oder eines Arbeitsbereiches Personen erkennen können. Auch ist es möglich, basierend auf der Größe und Position einer Person auf dem Kamerabild die relative Lage der Person zur Kamera zu bestimmen, also den Winkel und die Entfernung der Person relativ zur Kamera. Der Einsatz derartiger Verfahren wurde beispielsweise für Fahrerassistenzsysteme vorgeschlagen, die den Autofahrer vor Personen im Fahrbahnbereich warnen.
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Warnwesten sowie Bekleidung mit darauf angebrachten Musterungen aus retroreflektierenden und fluoreszierenden Farben sind ein im professionellen Bereich seit Langem etabliertes Mittel zur Erhöhung der Arbeitssicherheit. Das Tragen derartiger Bekleidung ist mittlerweile für alle Personen Standard, die regelmäßig in durch Straßenverkehr gefährdeten Bereichen arbeiten. So werden Warnbekleidungen von Arbeitern des Straßendienstes, der Müllabfuhr, von Bauarbeitern, Rettungsdiensten, Polizei, Feuerwehr und dergleichen getragen. Die Warnbekleidung wird in der Regel vom Arbeitgeber zentral beschafft und bereitgestellt. In gewissen Bereichen hat auch bereits eine Standardisierung stattgefunden, siehe hierzu beispielsweise die DIN EN 471.
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Weiterhin verbreitet sich der Einsatz von Warnbekleidung seit einigen Jahren auch im privaten Bereich. So ist es in vielen Ländern Vorschrift, in Kraftfahrzeugen Warnwesten für alle Insassen mitzuführen und diese im Falle einer Panne oder eines Unfalls zu tragen. Ferner werden von vielen Organisationen Warnwesten an z. B. Schulkinder kostenlos ausgegeben, um deren Erkennbarkeit im Verkehr zu erhöhen. Auch viele Fahrradfahrer und Jogger tragen mittlerweile im Verkehr Warnwesten bzw. Warnbekleidung.
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Bekannte Beispiele für die maschinelle Erkennung bzw. Erfassung spezifischer maschinenlesbarer Muster sind das Auslesen von Barcodes und die Erkennung von QR-Codes sowie ähnlicher maschinenlesbarer Muster. Grundlage kann dabei entweder das Abtasten mit einem Laserscanner oder das digitale Abfotografieren oder Filmen und anschließende Auswerten der Bilddaten sein. Letzteres Verfahren wird beispielsweise bei der Erkennung und Dekodierung von QR-Codes mithilfe von Smartphones angewendet.
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Warnbekleidung dient primär der Erkennung durch Menschen. Sie kann entsprechend ihre Schutzwirkung nur dann entfalten, wenn sie von einem Menschen wahrgenommen wird. In komplexen Verkehrssituationen ist der Fahrer aber häufig mit einer ganzen Reihe von auffälligen Objekten konfrontiert, wie beispielsweise Warn- und Absperrbaken in Baustellen oder dergleichen, so dass die Erkennung von Personen schwierig sein kann, auch wenn sie auffällige Warnbekleidung tragen. Ähnliches gilt für gefährliche Arbeitsbereiche.
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Bekannte bilderkennende Verfahren zur Personenerfassung, wie sie für Fahrerassistenzsysteme vorgeschlagen wurden, weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Personen unterscheiden sich in Gestalt, Größe und Bekleidung, so dass es problematisch ist, Merkmale zur sicheren Erkennung zu definieren. Kontrast- und Farbunterschiede zur Umgebung können sehr gering sein, so dass die Merkmale nicht sicher erkannt werden können. In der Praxis kommt es daher häufig vor, dass Personen nicht erkannt werden, oder dass andere Objekte, wie beispielsweise Schilder, fälschlich als Personen identifiziert werden.
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Weiterhin sind bilderkennende Verfahren sehr rechenaufwendig, da eine Vielzahl von Merkmalskombinationen im digitalen Bild zu prüfen ist.
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Da die Bestimmung der Relativposition zur Kamera auf Größenunterschieden sowie der Objektposition im Bild basiert, können durch Unsicherheit über die tatsächliche Größe der abgebildeten Person sowie durch unebenen oder abgestuften Untergrund Fehler insbesondere in der Entfernungsbestimmung auftreten. Die bekannten bilderkennenden Verfahren sind zudem stark von der Beleuchtungssituation abhängig. Eine Fremdbeleuchtung, beispielsweise durch einen Fahrzeugscheinwerfer, ist wegen möglicher Blendung, bestehender Vorschriften und hohem Leistungsbedarf in diversen Situationen nicht möglich oder zulässig.
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Ferner kann keine genaue Kategorisierung einer von dem Erfassungssystem erfassten Person erfolgen, weshalb eine automatische Auswertung einer Situation, wie beispielsweise einer Gefahrensituation, durch eine Auswerteeinheit des Erfassungssystems nicht stattfinden kann. Beispielsweise kann die Anwesenheit eines Rettungsdienst-Mitarbeiters auf einer Autobahn auf einen Unfall hindeuten, während ein Mitarbeiter des Autobahn-Betriebsdienstes möglicherweise nur Routineaufgaben ausführt. Da ein Rettungsdienst-Mitarbeiter von bekannten Erfassungssystemen jedoch nicht von Mitarbeitern des Autobahn-Betriebsdienstes unterschieden werden können, ist eine Analyse der erfassten Situation nicht möglich.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine sichere maschinelle Personenerfassung gewährleistet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines maschinellen Erfassungssystems, das zum Erfassen maschinenlesbarer Muster ausgelegt ist; Versehen zumindest eines Bekleidungsstücks mit einem maschinenlesbaren Muster und Speichern dieses maschinenlesbaren Musters in einer Auswertungseinheit des Erfassungssystems; und Identifikation einer sich innerhalb eines Detektionsbereiches des maschinellen Erfassungssystems befindenden Person durch Erfassen des maschinenlesbaren Musters des von der Person getragenen Bekleidungsstücks.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, Bekleidungsstücke mit einem standardisierten maschinenlesbaren Muster zu versehen, das in einer Auswerteeinheit des Erfassungssystems gespeichert wird. Zum Erfassen von Personen durch das maschinelle Erfassungssystem ist es entsprechend nicht erforderlich, die Personen selbst zu erfassen. Eine Identifikation einer sich innerhalb eines Detektionsbereiches des maschinellen Erfassungssystems befindenden Person erfolgt vielmehr durch Erfassen des maschinenlesbaren Musters des von der Person getragenen Bekleidungsstücks. Hierdurch kann der Rechenaufwand beträchtlich verringert werden, da der Algorithmus in den vom Erfassungssystem erfassten Daten nur nach genau bekannten Merkmalen des maschinenlesbaren Musters suchen muss. Auf diese Weise kann eine sichere Erkennung einer sich innerhalb des Detektionsbereiches des maschinellen Erfassungssystems befindenden Person durch das maschinelle Erfassungssystem gewährleistet werden. Darüber hinaus wird die Fehlerquote des maschinellen Erfassungssystems verringert, da andere Objekte nicht fälschlich als Person identifiziert werden können.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das zumindest eine Bekleidungsstück ein Warnbekleidungsstück, insbesondere eine Warnweste. Hierbei kann das maschinenlesbare Muster derart gestaltet werden, dass es den etablierten Warnmustern herkömmlicher Warnbekleidungsstücke sehr ähnlich ist. Entsprechend werden Warnbekleidungsstücke von Menschen weiterhin als solche wahrgenommen. Sie weisen gegenüber herkömmlichen Warnbekleidungsstücken jedoch den Vorteil auf, dass sie maschinell erkannt werden können.
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Bevorzugt weist das maschinenlesbare Muster retroreflektierende und/oder fluoreszierende Farben auf. Auf diese Weise wird ein hoher Farb- und Helligkeitskontrast erzielt, der die maschinelle Erkennung der maschinenlesbaren Muster durch das Erfassungssystem sicherer gestaltet und Fehldetektionen verhindert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei zu geringer Umgebungsbeleuchtung eine Fremdbeleuchtung möglich ist, die wegen der retroreflektierenden Farben des maschinenlesbaren Musters wesentlich weniger Leistung aufweisen muss bzw. im Infrarotbereich liegen kann und damit blendfrei ist.
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Vorteilhaft weist das maschinenlesbare Muster zumindest teilweise definierte Abmessungen auf. Bei den definierten Abmessungen kann es sich beispielswiese um die Breite von Streifen eines Musters, um die Abstände zwischen Streifen eines Musters oder dergleichen handeln. Derart definierte Abmessungen von maschinenlesbaren Mustern sind dahingehend vorteilhaft, dass sie eine genaue automatische Entfernungsbestimmung mit geringer Fehlerquote gestatten.
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Bevorzugt weist das maschinenlesbare Muster mehrere, zumindest teilweise parallel angeordnete Streifen auf. Ein solches Streifenmuster ist dahingehend von Vorteil dass es einfach und preiswert herstellbar ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden Bekleidungsstücke mit maschinenlesbaren Mustern unterschiedlicher Musterung versehen, wobei jeder Musterung innerhalb der Auswerteeinheit des Erfassungssystems zumindest eine Information zugeordnet ist, die sich von zumindest einer Information einer anderen Musterung unterscheidet. Dies ist dahingehend von Vorteil, dass mit den maschinenlesbaren Mustern versehene Bekleidungsstücke basierend auf der unterschiedlichen Musterung vom Erfassungssystem unterschieden werden können. Bei den Informationen kann es sich beispielsweise um solche handeln, anhand derer Bekleidungsstücke einer Personengruppe von Bekleidungsstücken einer anderen Personengruppe unterschieden werden können. Entsprechend können vom Bilderfassungssystem erfasste Personen innerhalb der Auswerteeinheit des Erfassungssystems beispielsweise als Polizisten, Rettungsleute, Mitarbeiter des Straßendienstes oder der Müllabfuhr, Bauarbeiter, Radfahrer oder Privatpersonen kategorisiert werden, wenn jede dieser Personengruppen Bekleidungsstücke mit maschinenlesbaren Mustern jeweils unterschiedlicher Musterung zugeordnet sind. Bevorzugt erfolgt in der Auswerteeinheit des Erfassungssystems basierend auf der Personenkategorisierung dann eine Situationsbewertung. Beispielsweise kann ein Unfall problemlos von einer Baustelle oder dergleichen unterschieden werden.
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Bevorzugt weist das maschinelle Erfassungssystem ein Bildverarbeitungssystem und/oder zumindest einen Laserscanner auf.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Musterung eines Bekleidungsstücks, insbesondere einer Warnbekleidung, als von einem Erfassungssystem erfassbares maschinenlesbares Muster.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
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1 eine schematische Darstellung eines maschinellen Erfassungssystems, das zur Durchführung eines Verfahrens zum maschinellen Erfassen von Personen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
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2 eine schematische Darstellung eines Bekleidungsstückes, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, und
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3 eine schematische Darstellung eines weiteren Bekleidungsstückes, das ebenfalls zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.
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1 zeigt ein maschinelles Erfassungssystem 1, das zum Erfassen maschinenlesbarer Muster ausgelegt ist. Das Erfassungssystem 1 umfasst eine Auswerteeinheit 2, eine mit der Auswerteeinheit 2 verbundene digitale Kamera 3 und eine ebenfalls mit der Auswerteeinheit 2 verbundene Beleuchtungseinheit 4. Die Fremdbeleuchtungseinheit 4 ist derart eingerichtet, dass sie den Bilderfassungsbereich der Digitalkamera 3 möglichst vollständig ausleuchtet, um einen guten Farb- und Helligkeitskontrast zu gewährleisten.
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Die Auswerteeinheit 2 wertet die von der Digitalkamera 3 an diese übermittelten Bilder aus.
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2 zeigt ein Bekleidungsstück 5 in Form einer Warnweste, wobei das Bekleidungsstück 5 mit einem standardisierten maschinenlesbaren Muster 6 versehen ist. Das maschinenlesbare Muster 6 umfasst vorliegend drei parallele Streifen 7, die in Form von retroreflektierenden und fluoreszierenden Farben auf das Warnbekleidungsstück aufgetragen sind. Die Streifen 7 weisen jeweils eine einheitliche Breite B auf und sind jeweils in einem Abstand b1 voneinander beabstandet. Die Streifen 7 sind umlaufend an dem Bekleidungsstück 5 angeordnet, so dass sie von allen Seiten gut sichtbar sind.
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3 zeigt ein weiteres Bekleidungsstück 8, bei dem es sich ebenfalls um eine Warnweste handelt. Auch das Bekleidungsstück 8 ist mit einem maschinenlesbaren Muster 9 versehen, das drei parallel zueinander angeordnete Streifen 10 aufweist, die analog zu den Streifen 7 des in 2 dargestellten Bekleidungsstückes 5 die Breite B aufweisen. Die Musterung des maschinenlesbaren Musters 9 unterscheidet sich allein dahingehend von der Musterung des maschinenlesbaren Musters 6, dass die Streifen 10 in einem Abstand b2 angeordnet sind, der von dem Abstand b1, in dem die Streifen 7 des maschinenlesbaren Musters 6 voneinander beabstandet sind, verschieden ist.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die maschinenlesbaren Muster 6 und 9 der Bekleidungsstücke 5 und 8 in der Auswertungseinheit 2 des Erfassungssystems 1 gespeichert. Während des Betriebs des Erfassungssystems 1 nimmt die Digitalkamera 3 Bilder von der Umgebung auf, wobei der Bilderfassungsbereich der Digitalkamera 3 dem Detektionsbereich des Erfassungssystems 1 entspricht. Die von der Digitalkamera 3 aufgenommen Bilder werden in der Auswerteeinheit 2 des Erfassungssystems 1 analysiert. Bei dieser Analyse wird erfindungsgemäß überprüft, ob sich eines der gespeicherten maschinenlesbaren Muster 6 und 9 in den von der Digitalkamera 3 übermittelten Bildern wieder findet. Bewegt sich eine eines der Bekleidungsstücke 5 oder 8 tragende Person in den Detektionsbereich des Erfassungssystems 1, so wird das maschinenlesbare Muster 6 bzw. 9 entsprechend detektiert und auf die Anwesenheit einer Person geschlossen. Die Positionserfassung der Person relativ zur Digitalkamera 3 erfolgt anhand einer Winkel- und Entfernungsbestimmung. Die Winkelbestimmung erfolgt in dem Fachmann bekannter Weise. Zur Entfernungsbestimmung wird die der Auswerteeinheit 2 bekannte Breite B der Streifen 7 herangezogen, die bei den Bekleidungsstücken 5 und 8 identisch und somit konstant ist. Anhand der ungleichen Abstände b1 und b2 kann die Auswerteeinheit 2 das maschinenlesbare Muster 6 von dem maschinenlesbaren Muster 9 unterscheiden und entsprechend zwischen den Bekleidungsstücken 5 und 8 differenzieren. Repräsentiert das mit dem maschinenlesbaren Muster 6 versehene Bekleidungsstück 5 gemäß einer entsprechenden Voreinstellung in der Auswerteeinheit 2 beispielsweise eine Polizeiweste, und das mit dem maschinenlesbaren Muster 9 versehene Bekleidungsstück 8 die Weste eines Radfahrers, so kann basierend auf der vorgenommenen Differenzierung innerhalb der Auswerteeinheit 2 eine Situationsbewertung erfolgen, beispielsweise eine Bewertung des von der erfassten Person ausgehenden Gefahrenpotentials.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Personenerfassung Dank der auf den Bekleidungsstücken 5 und 8 vorhanden maschinenlesbaren Muster 6 und 9 sicher, mit geringer Fehlerquote und wenig Rechenleistung erfolgt. Ferner kann basierend auf den maschinenlesbaren Mustern 6 und 9 eine einfache und genaue Entfernungsbestimmung durchgeführt werden. Darüber hinaus ist eine Personenkategorisierung anhand der unterschiedlichen Musterungen der maschinenlesbaren Muster 6 und 9 und darauf basierend eine automatische Situationsbewertung möglich. Die retroreflektierenden und fluoreszierenden Farben der Streifen 7 und 10 erleichtern die Erfassbarkeit der maschinenlesbaren Muster 6 und 9. Auch sind die an die Fremdbeleuchtungseinheit 4 zu stellenden Anforderungen gering.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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