DE102012109390A1

DE102012109390A1 - Überwachungsvorrichtung, Verfahren zum Überwachen einer sicherheitskritischen Einheit und Beförderungssystem

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Publication number: DE102012109390A1
Application number: DE201210109390
Authority: DE
Inventors: Waldemar Marinitsch; Peter Fasshauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für eine sicherheitskritische Einheit, insbesondere ein Beförderungsmittel, mit zumindest einer ersten Videosensoreinheit, die dazu eingerichtet ist, von zumindest einem ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zumindest ein erstes Bild als eine aus Zeilen aufgebaute Repräsentation zu erzeugen, und einer ersten Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teilbereich des zumindest ersten Bildes auszuwerten und ein Detektionssignal auszugeben, das anzeigt, ob ein zu detektierendes Objekt in dem Teilbereich detektiert wurde. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Auswerteeinheit Mittel zum Festlegen des Teilbereiches auf einen Bildausschnitt, der den ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zeigt, eine Differentialfiltereinheit, die dazu eingerichtet ist, für zumindest eine Zeile des Teilbereiches ein zugehöriges Zeilen-Differentialsignal zu bestimmen, eine Teilbereich-Summationseinheit, die dazu eingerichtet ist, in den Zeilen-Differentialsignalen enthaltene, jeweils eine zugehörige Impulsbreite aufweisende Impulse zu erfassen und eine Summe durch Summierung derjenigen Impulse, deren Amplitude außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegt, oder durch Summierung der zugehörigen Impulsbreiten zu bestimmen, und eine Vergleichseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Summe mit einem Vergleichswert zu vergleichen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer sicherheitskritischen Einheit und ein Beförderungssystem mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für eine sicherheitskritische Einheit, insbesondere ein Beförderungsmittel, mit zumindest einer ersten Videosensoreinheit, die dazu eingerichtet ist, von zumindest einem ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zumindest ein erstes Bild als eine aus Zeiten aufgebaute Repräsentation zu erzeugen, und einer ersten Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teilbereich des zumindest ersten Bildes auszuwerten und ein Detektionssignal auszugeben, das anzeigt, ob ein zu detektierendes Objekt in dem Teilbereich detektiert wurde.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Überwachen einer sicherheitskritischen Einheit, insbesondere eines Beförderungsmittels, umfassend die folgenden Schritte: Erzeugen zumindest eines Bildes als eine aus Zeilen aufgebaute Repräsentation von zumindest einem ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit, und Auswerten eines Teilbereiches des zumindest einen Bildes und Ausgeben eines Detektionssignals, das anzeigt, ob ein zu detektierendes Objekt in dem Teilbereich detektiert wurde.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Beförderungssystem mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.
Sicherheitskritische Einheiten sind beispielsweise Einheiten oder Vorrichtungen, bei denen ein Fehlverhalten einen Schaden für die Vorrichtung oder insbesondere einen Benutzer der Vorrichtung zur Folge haben kann. Insbesondere stellen auch Beförderungsmittel, vor allem Beförderungsmittel, die zur Personenbeförderung geeignet sind, sicherheitskritische Einheiten dar. So sind beispielsweise Fahrtreppen und Fahrsteige, die zur Beförderung von Personen dienen, als sicherheitskritische Einheiten anzusehen. Sicherheitskritische Einheiten können aber beispielsweise auch Verkehrsflächen, zum Beispiel Bahnsteige, Tunnel oder Treppenaufgänge sein, auf beziehungsweise in denen das Vorhandensein von Objekten, beispielsweise Gegenständen oder Personen, unter Umständen einen sicherheitskritischen Zustand anzeigt.
Überwachungseinrichtungen der genannten Art werden beispielsweise zur Überwachung ortsfester Beförderungsmittel verwendet. So kann das Überwachen beispielsweise einer Fahrtreppe oder eines Fahrsteiges erfolgen, um die Sicherheit eines Benutzers zu erhöhen, der sich auf einem solchen Beförderungsmittel befindet, wenn dieses in Betrieb ist oder bevor es in Betrieb gesetzt wird beziehungsweise bevor eine Blockade des Betriebs aufgehoben wird.
Aus der EP 1 013 599 A1 ist beispielsweise eine Sicherheitseinrichtung für eine Fahrtreppe oder einen Fahrsteig bekannt, bei der Bildsensoren verwendet werden, um dann mit Hilfe eines Bildanalyseprogramms Abweichungen der aufgenommenen digitalen Bilddaten von der Fahrtreppe beziehungsweise dem Fahrsteig zu vorgegebenen Normal-Bilddaten festzustellen, um Objekte beziehungsweise Personen darin zu detektieren.
Bildverarbeitungsprogramme können komplexe und rechenaufwendige Operationen auf die Bildinformationen anwenden, um Objekte darin zu detektieren und gegebenenfalls auch zu klassifizieren oder in Bildsequenzen zu verfolgen, sofern genügend Rechenkapazität entsprechend der jeweiligen Komplexität der anzuwendenden Algorithmen und der Menge an auszuwertenden Bildinformationen zur Verfügung gestellt werden kann. Einflussfaktoren sind hier beispielsweise die Bildauflösung, die Bittiefe, der Helligkeitskontrast gegenüber dem Hintergrund und die Abmessungen der zu detektierenden Objekte.
Allerdings sind die Kosten für die Sicherheits- oder Überwachungsvorrichtung abhängig von der erforderlichen Rechenleistung. Zudem kann eine erhöhte Rechenleistung mit einem erhöhten Platz- und Materialbedarf, beispielsweise für mehr oder größere Prozessoren oder erforderlich Kühlreinrichtungen, für die Auswerteeinheit einhergehen, die die Rechenleistung für die Bildanalyse zur Verfügung stellt. Für eine vielfache Anwendung der Überwachungsvorrichtung, beispielsweise auf alle Fahrtreppen auf Bahnhöfen innerhalb eines U-Bahnnetzes oder alle Fahrsteige eines Flughafens, ist der Preis daher ein wesentlicher Faktor, insbesondere wenn aus Sicherheitsgründen, beispielsweise durch einen Sicherheitsstandard vorgegeben, redundante Systeme erforderlich sind, beispielsweise mit homogener Redundanz, die Überwachungseinrichtung also vorsehen muss, dass gleiche Komponenten vorhanden sind, die parallel zueinander arbeiten. Zudem kann ein vergrößerter Platzbedarf die Möglichkeiten für eine Installation einschränken beziehungsweise zusätzlich den Aufbau eines Netzwerkes erforderlich machen, um die Auswerteeinheit räumlich getrennt von dem Video- bzw. Bildsensor bereitstellen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Überwachen einer sicherheitskritischen Einheit, insbesondere eines Beförderungsmittels, eine entsprechend kostengünstige Überwachungsvorrichtung für eine sicherheitskritische Einheit und ein Beförderungssystem mit einer entsprechenden Überwachungsvorrichtung zur Verfügung zu stehen, um die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung für sicherheitskritische Einheiten ist insbesondere für Beförderungsmittel vorgesehen und enthält die erste Auswerteeinheit, wobei diese Mittel zum Festlegen des Teilbereiches des zumindest ersten Bildes auf einen Bildausschnitt, der den ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zeigt; eine Differentialfiltereinheit, die dazu eingerichtet ist, für zumindest eine Zeile des Teilbereiches ein zugehöriges Zeilen-Differentialsignal zu bestimmen; eine Teilbereich-Summationseinheit, die dazu eingerichtet ist, in den Zeilen-Differentialsignalen enthaltene, jeweils eine zugehörige Impulsbreite aufweisende Impulse zu erfassen und eine Summe durch Summierung derjenigen Impulse, deren Amplitude außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegt, oder durch Summierung der zugehörigen Impulsbreiten zu bestimmen; und eine Vergleichseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Summe mit einem Vergleichswert zu vergleichen, umfasst.
Eine Videosensoreinheit ist eine Kamera beziehungsweise wird von dieser umfasst.
Die Überwachungsvorrichtung eignet sich dazu, auf einfache Weise das Vorhandensein eines Objektes in dem überwachten Bereich der sicherheitskritischen Einheit festzustellen. Die verschiedenen, durch sehr einfache Schaltungen zu implementierenden Verarbeitungsstufen beziehungsweise Einheiten filtern die aufgenommenen Bild- oder Videosignale derart, dass der Informationsgehalt auf die zur Beurteilung, ob ein Objekt vorhanden ist, erforderlichen Informationen reduziert wird. Durch die Festlegung des Teilbereiches auf den ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit erfolgt eine wesentliche Reduktion der Informationen in dem von dem ersten Videosensor gelieferten Bild des Videosensors auf den Bereich, in dem das Vorhandensein von Objekten festgestellt werden soll. Außerhalb dieses Teilbereiches erfasste Informationen stellen bezüglich einer Objektdetektion im Bereich der sicherheitskritischen Einheit Störsignale dar, die auf diese Weise ausgeblendet werden.
Die Differentialfiltereinheit erzeugt für zumindest eine oder ansonsten mehrere oder alle Zeilen des Teilbereiches zugehörige Zeilen-Differentialsignale. Die auszuwertende Information wird somit weiter reduziert auf die Veränderungen der Signalamplitude in jeder Zeile, anhand derer Helligkeitssprünge festgestellt werden können, die auf Objektkanten hindeuten. Die Differentiation der Bildsignale innerhalb einer Zeile bewirkt, dass nur sprungähnliche Helligkeitsänderungen an vertikalen Komponenten von Objektkanten erfasst werden. Solche Helligkeitsänderungen entstehen dort, wo ein Kontrastunterschied zwischen Objekt und Umgebung dieses Objekts vorhanden ist. Derartige Kontrastunterschiede sind meist an Objektstrukturen vorhanden, beispielsweise an der Kleidung von Personen gegenüber der Umgebung. Horizontale Objektkanten werden durch diese Differentiation nicht erfasst. Diese Beschränkung auf die Vertikalstruktur ist zur Erkennung des Vorhandenseins einer Person oder eines Gegenstandes meist ausreichend, auch weil von einer Kamera aufgenommene Objekte zweidimensional erfasst sind. Es ergibt sich eine erhebliche Reduzierung des Informationshegalts bzw. der auszuwertenden Informationen, um die hier gewünschte „Objekt vorhanden”-Information zu gewinnen. Darüber hinaus hat die Verwendung des Differentialfilters den Vorteil, dass lokale Helligkeitsänderungen, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Beleuchtungen im zu überwachenden Bereich sowohl in vertikaler, als auch in horizontaler Richtung reduziert beziehungsweise weitgehend unterdrückt werden, sofern sie großflächig „fließend” verlaufen, also keinen starken Helligkeitssprung im ausgewerteten Teilbereich erzeugen.
Die Teilbereich-Summationseinheit erfasst im Differentialsignal enthaltene zeitlich begrenzt stoßartig verlaufende, impulsähnliche Ausschläge, hier kurz als Impulse bezeichnet, von denen jeder eine mehr oder weniger große Impulsbreite aufweist, und reduziert beispielsweise anhand eines Schwellenwertes, also beispielsweise eines positiven oder negativen Schwellenwertes eines Schwellenwertbereichs, der durch eine obere und eine untere Grenze definiert ist, die auszuwertende Information weiter auf Helligkeitssprünge, bei denen der Betrag der Amplitude mit großer Wahrscheinlichkeit eine Kante eines Objektes anzeigt. Für diesen Vorgang können beispielsweise einfache Komparatoren vorgesehen sein, die einen Vergleich mit einem positiven und einem negativen Schwellenwert vornehmen. Durch Summierung der detektierten Extrema, also der Anzahl der Impulse, deren Amplitude außerhalb des Schwellenwertbereichs liegt, kann somit ein Anteil der Kanten im analysierten Teilbereich quantifiziert werden. Statt der Summierung der Impulsanzahl kann auch die Summierung der Anzahl der Impulsflanken vorgesehen sein. Oder die Aussage über den Anteil der Kanten im analysierten Teilbereich wird durch Summierung der zugehörigen Impulsbreiten getroffen, wodurch eine Ausfilterung sehr schmaler Impulse erfolgt, die möglicherweise nicht auf ein tatsächliches Objekt, sondern auf eine Störung hindeuten. Es ist zu beachten, dass es auch vorgesehen sein kann, sowohl die Anzahl als auch die Breite der Impulse auszuwerten. Die Breite eines Impulses bestimmt sich beispielsweise durch den Abstand zwischen dem Über- und dem darauf folgenden Unterschreiten derselben Grenze des Schwellenwertbereichs.
Vorzugsweise kann bei der Summierung derjenigen Impulse, deren Amplitude außerhalb des Schwellenwertbereiches liegt, vorgesehen sein, dass nur die Impulse berücksichtigt werden, deren Impulsbreiten einen festgelegten Mindestwert aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, bei einer Videosequenz die Summe über mehrere Bilder bzw. Halbbilder der Sequenz zu bilden. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit des ausgewerteten Summenwertes erhöht werden.
In jedem Fall wird die auszuwertende Information auf einen einzigen Wert reduziert. Die Vergleichseinheit kann nun durch einen einfachen Vergleich mit einem vordefinierten Vergleichswert eine Information liefern, ob der Anteil der Kanten gegenüber dem zugrunde gelegten Vergleichswert zugenommen hat. Entspricht der Vergleichswert dem Wert, der dem Anteil der detektierbaren Kanten in einer als nicht sicherheitskritisch eingestuften Situation entspricht, beispielsweise im Fall eines Beförderungsmittels dem Beförderungsmittel ohne Personen beziehungsweise Objekte im überwachten Bereich, kann auf einfache Weise eine Aussage getroffen werde, ob oder ob nicht ein oder mehrere Objekte zusätzlich im analysierten Teilbereich zu sehen sind, und das Detektionssignal kann entsprechend angepasst werden.
Durch die Reduktion des Informationsgehalts hinsichtlich des Vorhandenseins eines Objektes in jedem Teilbereich auf eine einzige Zahl ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung mit entsprechender Kostenersparnis gegenüber konventionellen Bildverarbeitungssystemen, da sowohl der Aufwand an benötigter Hardware als auch Software gering ist, wobei die Signalverarbeitung mit einem einfachen Mikrocontroller durchgeführt werden kann.
Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung kann derart weitergebildet sein, dass sie eine Steuereinrichtung der sicherheitskritischen Einheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Detektionssignal zu empfangen und einen Betrieb der sicherheitskritischen Einheit zu blockieren, wenn das Detektionssignal empfangen wird, während die sicherheitskritische Einheit nicht in Betrieb ist. So kann nicht nur ein Detektionssignal generiert werden, das ein Vorhandensein von Objekten, beispielsweise Personen, an oder auf der sicherheitskritischen Einrichtung anzeigt, sondern es kann ein Aktivieren oder Re-Aktivieren der Einheit unterbunden werden, wenn dieses beispielsweise für Personen eine Gefahr bedeuten kann. So kann beispielsweise ein Wiederanfahren eines Beförderungsmittels, wie einer Fahrtreppe oder eines Fahrsteiges, nach einer Betriebsunterbrechung verhindert beziehungsweise blockiert werden, wenn sich noch Personen auf dem Beförderungsmittel befinden.
In einer Ausführungsform umfasst die erste Auswerteeinheit eine Schwellenwertfiltereinheit, die mit der Differentialfiltereinheit verbunden und dazu eingerichtet ist, für jedes Zeilen-Differentialsignal ein erstes Binärsignal zu erzeugen, bei dem die Amplitude auf einen vordefinierten Wert gesetz wird, wenn sie über einer oberen Grenze des Schwellenwertbereiches liegt, und für jedes Zeilen-Differentialsignal ein zweites Binärsignal zu erzeugen, bei dem die Amplitude auf den vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie unter einer unteren Grenze des Schwellenwertbereichs liegt. Das erste Binärsignal kann beispielsweise durch einen von der Schwellenwertfiltereinheit umfassten ersten Komparator generiert werden, der einen Vergleich mit einem positiven Schwellenwert durchführt, und das zweite Binärsignal kann beispielsweise durch einen von der Schwellenwertfiltereinheit umfassten zweiten Komparator durchgeführt werden, der einen Vergleich mit einem negativen Schwellenwert durchführt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, beide Binärsignale zu einer einzigen binären Impulsfolge zusammenzufassen. Auf diese Weise kann die Teilbereich-Summationseinheit als einfacher Impulszähler ausgebildete sein.
Der vordefinierte Wert entspricht in der Regel einem der Pegel eines Digitalsignals, und das Erzeugen der zwei Binärsignale entsprechend den auftretenden positiven und negativen Polaritäten entspricht einer 2-Bit Analog-Digital-Konvertierung.
Vorzugsweise entspricht der Vergleichswert, den die Vergleichseinheit zum Vergleich mit der von der Teilbereich-Summationseinheit bestimmten Summe zugrunde legt, der Summe, wenn sich kein zu detektierendes Objekt in dem ersten zu überwachenden Bereich befindet. Dieser Vergleichswert ist einfach bestimmbar durch Auswerten der Bildinformation unter der Zusatzinformation, dass kein zu detektierendes Objekt in dem Teilbereich angezeigt wird. Zudem kann dieser Vergleichswert leicht anhand eines aktuelleren Referenzbildes aktualisiert werden und so beispielsweise an geänderte Beleuchtungsverhältnisse angepasst werden.
Bevorzugt umfasst die Auswerteeinheit der Überwachungsvorrichtung eine Detektionseinheit, die dazu eingerichtet ist, das Detektionssignal zu erzeugen, wobei das Detektionssignal das zu detektierende Objekt anzeigt, wenn die Summe größer als der Vergleichswert ist. Auf diese Weise kann ein an die vorgesehene Verwendung der Detektionsinformation angepasstes Signal zur Vefügung gestellt werden, das in einer gewünschten Weise die Information codiert, ob oder ob nicht gerade zumindest ein zu detektierendes Objekt, das also nicht „dem Hintergrund zugerechnet wird”, in dem zu überwachenden Bereich vorhanden ist.
Es kann nützlich sein, wenn die Detektionseinheit dazu eingerichtet ist, das Detektionssignal derart zu erzeugen, dass es das zu detektierende Objekt nur anzeigt, wenn sich die Summe und der Vergleichswert um mindestens eine Minimaldifferenz unterscheiden, die einem Unterschied des Vergleichswerts zu der Summe entspricht, wenn sich nur ein einziges Objekt mit einer zu Prüfzwecken vorgegebenen Form und Minimalgröße als zu detektierendes Objekt an einer vorgegebenen Position innerhalb des ersten zu überwachenden Bereiches befindet, beispielsweise in einer am weitesten von der zumindest einen ersten Videosensoreinheit entfernten Region des ersten zu überwachenden Bereiches. Beispielsweise kann es sich bei dem Objekt um einen Prüfwürfel, beispielsweise mit einer durch einen Sicherheitsstandard vorgegebenen Seitenlänge, handeln, der von der Überwachungsvorrichtung noch erkannt werden soll, beispielsweise wenn er weitestmöglich entfernt von der Videosensoreinheit bzw. Kamera befindet, die den Teilbereich überwacht.
So kann beispielsweise eine Fehldetektionsrate reduziert werden und gleichzeitig sichergestellt werden, dass Vorgaben durch Sicherheitsvorschriften bezüglich der Minimalgröße zu detektierender Objekte, die beispielsweise noch einen Alarm auslösen müssen, eingehalten werden können, auch dann, wenn aufgrund einer Perspektive der ersten Videoserisoreinheit verschieden weit von dieser entfernte Objekte verschieden groß erscheinen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Teilbereich-Summationseinheit dazu eingerichtet sein, die Summe derjenigen Impulse, deren Amplitude außerhalb eines Schwellenwertbereiches, d. h. oberhalb einer oberen Grenze oder unterhalb einer unteren Grenze des Schwellenwertbereiches, liegt, als eine Mehrzahl von Untersummen derjenigen Impulse für Unterregionen des Teilbereichs des ersten Bildes zu bestimmen, wobei die Unterregionen unterschiedliche Unterbereiche des ersten zu überwachenden Bereichs der sicherheitskritischen Einheit zeigen, die unterschiedlich weit von der zumindest einen ersten Videosensoreinheit entfernt sind und wobei die Vergleichseinheit dazu eingerichtet ist, für jede der Mehrzahl von Untersummen den zum Vergleich verwendeten Vergleichswert derart anzupassen, dass er der Untersumme entspricht, wenn sich kein zu detektierendes Objekt in dem zugehörigen Unterbereich des ersten zu überwachenden Bereichs befindet. Auf diese Weise kann eine perspektivische Verzerrung, beispielsweise durch einen spitzen Aufnahmewinkel der zwischen Videosensoreinheit und überwachtem Bereich der sicherheitskritischen Einheit, berücksichtigt werden. Objekte, die weiter entfernt von der Videosensoreinheit sind, erzeugen generell aufgrund der geringeren Größe im aufgenommenen Teilbereich eine weniger große Anzahl von Impulsen und tragen daher weniger zu der Berechnung der Summe bei. Eine Unterteilung des Teilbereichs in Unterregionen kann diese Ungleichgewichtung auf einfache Weise teilweise dadurch reduzieren, dass auch der den Vergleichen zugrunde gelegte Vergleichswert entsprechend angepasst an die jeweilige Unterregion ist. In diesem Fall wird das Detektionssignal beispielsweise dann ausgegeben werden, wenn zumindest eine der Untersummen größer als der an die jeweilige Unterregion angepasste Vergleichswert ist.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung zumindest eine zweite Auswerteeinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Teilbereich des ersten Bildes auszuwerten und ein weiteres Detektionssignal auszugeben, wenn das zu detektierendes Objekt in dem zumindest einen Teilbereich detektiert wird. So kann zum einen die Ausfallsicherheit erhöht werden. Zum anderen kann so die Genauigkeit der Detektion erhöht werden beziehungsweise die Wahrscheinlichkeit reduziert werden, dass ein Objekt nicht detektiert wird. Beispielsweise können unterschiedliche Schwellenwerte oder Vergleichswerte bei der Detektion zugrunde gelegt werden, die beispielsweise unterschiedlichen Beleuchtungs- oder Benutzungssituationen berücksichtigen.
Wird das Detektionssignal an die Steuereinrichtung der sicherheitskritischen Einheit weitergegeben, kann diese dazu eingerichtet sein, den Betrieb der sicherheitskritischen Einheit zu blockieren, wenn das Detektionssignal von zumindest einer der Auswerteeinheiten empfangen wird, während die sicherheitskritische Einheit nicht in Betrieb ist. So kann beispielsweise ein Wieder-Anfahren eines gestoppten Beförderungsmittels, wie eines Fahrsteiges oder einer Fahrtreppe, so lange unterbunden werden, bis keine der Auswerteeinheiten mehr ein detektiertes Objekt meldet.
Die Erfindung ist dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die Überwachungsvorrichtung zumindest eine zweite Videosensoreinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, von zumindest dem ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zumindest ein zweites Bild zu erzeugen. Zusätzliche Videosensoren, die denselben ersten zu überwachenden Bereich überwachen, schaffen Redundanz, die neben einer erhöhten Ausfallsicherheit auch eine erhöhte Sicherheit des Detektionsergebnisses erlauben. Vorzugsweise wird der erste zu überwachende Bereich aus unterschiedlichen Perspektiven überwacht, um so beispielsweise sich je nach Position des Videosensors unterschiedlich auswirkende, zum Beispiel bei Sonneneinstrahlung tageszeitabhängige, Beleuchtungsänderungen berücksichtigen zu können.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung zumindest eine weitere Videosensoreinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, von zumindest einem weiteren zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zumindest ein weiteres Bild zu erzeugen. Auf diese Weise können unterschiedliche Bereiche überwacht werden, von denen jeder sicherheitskritisch ist, die aber nicht alle mit derselben Videosensoreinheit aufgenommen werden können. Beispielsweise kann so der Einsatz teurerer elektrisch schwenkbarer Videosensoren vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen einer sicherheitskritischen Einheit sieht vor, dass das Auswerten folgende Schritte umfasst: Festlegen des Teilbereiches auf einen Bildausschnitt, der den ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zeigt; Bestimmen, für zumindest eine Zeile des Teilbereiches, eines zugehörigen Zeilen-Differentialsignals; Erfassen von in jedem Zeilen-Differentialsignal enthaltenen, jeweils eine zugehörige Impulsbreite aufweisenden Impulsen und Bestimmen einer Summe durch Summierung derjenigen Impulse, deren Amplitude die außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegt, oder durch Summierung der zugehörigen Impulsbreiten; und Vergleichen der Summe mit einem Vergleichswert. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung für sicherheitskritische Einheiten erläuterten Eigenschaften und Vorteile in gleicher oder ähnlicher Weise.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Empfangens des Detektionssignals und Blockierens eines Betriebs der sicherheitskritischen Einheit, wenn das Detektionssignal empfangen wird, während die sicherheitskritische Einheit nicht in Betrieb ist. Insbesondere kann für Beförderungseinrichtungen ein Empfangen des Detektionssignals und Blockieren einer Beförderung durch das Beförderungsmittel vorgesehen sein, wenn das Detektionssignal empfangen wird, während die Beförderung gestoppt ist.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Auswertens ferner den folgenden Schritt: Erzeugen, für das zumindest eine Zeilen-Differentialsignal des Teilbereiches, eines ersten Binärsignals, bei dem die Amplitude auf einen vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie über einer oberen Grenze des Schwellenwertbereiches liegt, und eines zweiten Binärsignals, bei dem die Amplitude auf den vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie unter einer unteren Grenze des Schwellenwertbereiches liegt.
Es wird bevorzugt, wenn das Verfahren ferner einen Schritt des Ausgebens des Detektionssignals umfasst, wobei das Detektionssignal das zu detektierende Objekt anzeigt, wenn die Summe größer als der Vergleichswert ist.
In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Ausgeben umfasst, das Detektionssignals nur dann auszugeben, wenn sich die Summe und der Vergleichswert um mindestens eine Minimaldifferenz unterscheiden, die einem Unterschied des Vergleichswerts zu der Summe entspricht, wenn sich nur ein einziges Objekt mit einer vorgegebenen Form und Minimalgröße als zu detektierendes Objekt an einer vorgegebenen Position innerhalb des ersten zu überwachenden Bereiches befindet. Beispielsweise kann sich das zu detektierende Objekt in einer am weitesten von der zumindest einen ersten Videosensoreinheit entfernten Region des ersten zu überwachenden Bereiches befinden.
Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren ein Aktualisieren des Vergleichswertes nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls. Auf diese Weise kann der Vergleichswert dynamisch an sich verändernde Umgebungsparameter, beispielsweise unterschiedliche Lichtverhältnisse, angepasst werden. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise beim Überwachen eines Beförderungsmittels vorgesehen sein, den Vergleichswert nach Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls nur während eines Stoppens der Beförderungseinrichtung zu aktualisieren, wenn das Detektionssignal gerade kein zu detektierendes Objekt anzeigt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer Summe derjenigen Impulse in den Zeilen-Differentialsignalen des Teilbereiches, die außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegen, die Summe als eine Mehrzahl von Untersummen derjenigen Impulse über Unterregionen zu bestimmen, wobei die Unterregionen unterschiedliche Unterbereiche des ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zeigen, die unterschiedlich weit von der zumindest einen ersten Videosensoreinheit entfernt sind, und wobei das Vergleichen der Summe mit einem Vergleichswert umfasst, für jede der Mehrzahl von Untersummen den zum Vergleich verwendeten Vergleichswert derart anzupassen, dass er der Untersumme entspricht, wenn sich kein zu detektierendes Objekt in dem zugehörigen Unterbereich des ersten zu überwachenden Bereichs befindet. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, das Detektionssignal auszugeben, wenn zumindest eine der Untersummen größer als der an die jeweilige Unterregion angepasste Vergleichswert ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Beförderungssystem mit einem Beförderungsmittel und einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.
In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn das Beförderungsmittel des Beförderungssystems ein Fahrsteig oder eine Fahrtreppe ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Überwachungsvorrichtung für ein sicherheitskritisches Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Bildschirmansicht eines zu überwachenden Bereiches einer sicherheitskritischen Einheit;
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Überwachen einer sicherheitskritischen Einheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung von Verarbeitungsschritten von Zeilensignalen;
5 eine schematische Darstellung einer Unterteilung eines Teilbereichs eines zu überwachenden Bereichs einer sicherheitskritischen Einheit in Unterregionen; und
6 eine schematische Darstellung eines Beförderungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Überwachungsvorrichtung 10 für ein sicherheitskritisches Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Überwachungsvorrichtung verfügt über eine erste Kamera Karl, die eine erste Videosensoreinheit 12 bildet beziehungsweise diese umfasst und die dazu eingerichtet ist, von einem ersten zu überwachenden Bereich einer sicherheitskritischen Einheit aus Zeilen aufgebaute Bilder beziehungsweise Bildsequenzen zu erzeugen. Zusätzlich verfügt die Überwachungsvorrichtung über weitere Videosensoreinheiten 14, 16, 18 bzw. Kameras, die dazu eingerichtet sind, von demselben ersten zu überwachenden Bereich oder zusätzlich von zumindest einem zweiten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit Bilder beziehungsweise Bildsequenzen zu erzeugen. In der gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, zwei redundante Auswerteeinheiten 20, 22, in 1 mit unterbrochenen Linien markiert, zur Verfügung zu stellen, was zum einen eine erhöhte Detektionssicherheit und zum anderen eine erhöhte Ausfallsicherheit sicherstellt. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise auch nur eine der Auswerterteeinheit 20, 22 vorgesehen sein. Ebenso können auch weniger als vier, beispielsweise eine, oder mehr als vier Videosensoreinheiten vorgesehen sein.
Die Kameras bzw. Videosensoreinheiten 12, 14, 16, 18 sind mit den Auswerteeinheiten 20, 22 über Video-Multiplexereinrichtungen 24, 26 verbunden. Beispielsweise nimmt jede der Videosensoreinheiten einen anderen zu überwachenden Bereich einer sicherheitskritischen Einheit, beispielsweise eines Fahrsteigs oder einer Fahrtreppe auf, wobei die Multiplexer 24, 26 die aufgenommenen Bilder der Kameras sequentiell den Auswerteeinheiten 20, 22 zuführen. Die Verbindungen können dabei sowohl drahtgebunden als auch drahtlos realisiert sein. In Abhängigkeit von Steuersignalen eines mit der Video-Multiplexereinrichtung 24, 26 verbundenen Mikrocontrollers 28, 30 oder Prozessors oder anderen Steuereinrichtung der Auswerteeinheit 20, 22 werden der Auswerteeinheit 20, 22 zeilenweise aufgenommene Bilder zugeführt. Die Zeilensignale des jeweils empfangenen Bildes werden einer Differentialfiltereinheit 32, 34 zugeführt, die für jede Zeile ein zugehöriges Differentialsignal beziehungsweise Differential-Zeilensignal erzeugt. Die Differentialfiltereinheit ist mit einer Schwellenwertfiltereinheit 36, 38 verbunden, die dazu eingerichtet ist, für jedes Zeilen-Differentialsignal ein erstes Binärsignal für die im Differentialsignal enthaltenen Impulse zu erzeugen, für die die Amplitude über einem positiven Schwellenwert liegt, und für jedes Zeilen-Differentialsignal ein zweites Binärsignal für die im Differentialsignal enthaltenen Impulse zu erzeugen, für die die Amplitude unter einem negativen Schwellenwert liegt. Die Ausgänge der Schwellenwertfiltereinheit 36, 38 sind mit Eingängen des Mikrocontrollers 28, 30 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform werden analoge Bildsignale von den Videosensoreinheiten 12, 14, 16, 18 erzeugt.
Der Mikrocontroller 28, 30 umfasst beziehungsweise implementiert unter anderem eine Teilbereich-Summationseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Summe der in dender Zeilen-Differentialsignalen enthaltenen Impulse zu bestimmen, deren Amplituden außerhalb des Schwellenwertbereiches liegen, oder die Summe durch Summierung der zugehörigen Impulsbreiten zu bestimmen. Zudem umfasst der Mikrocontroller 28, 30 eine Vergleichseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Summe mit einem Vergleichswert zu vergleichen, wobei ein Objekt dann detektiert ist, wenn die Summe den Vergleichswert überschreitet.
Der Mikrocontroller 28, 30 führt zuvor eine weitere Filterung der gefilterten Zeilensignale durch, so dass nur ein vorher festgelegter Teilbereich des aufgenommenen Bildes ausgewertet wird.
In der gezeigten Ausführungsform verfügt die Auswerteeinheit 20, 22 zudem über ein H/V-Trennungsmodul 40, 42, das ebenfalls das Bildsignal von der Video-Multiplexereinheit 24, 26 empfängt, und dem Mikrocontroller 28, 30 das Bildsignal getrennt in horizontale und vertikale Komponenten H, V zuführen kann.
Ein Ausgang des Mikrocontrollers 28, 30 ist dazu eingerichtet, ein Detektionssignal auszugeben, das anzeigt, ob ein Objekt in dem ausgewerteten Teilbereich des Bildes detektiert wurde. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt eine Auswertung mit zwei redundanten Auswerteeinheiten, die Detektionssignale über eine erste Verbindung 44 beziehungsweise zweite Verbindung 46 an eine Vergleichseinrichtung 48, beispielsweise eine logische ODER-Schaltung, ausgeben, die dann das Detektionssignal weiterleitet, wenn die erste Auswerteeinheit 20 oder die zweite Auswerteeinheit 22 oder beide anzeigen, dass ein Objekt detektiert wurde.
In der gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, das Detektionssignal an eine Steuerung 50 der sicherheitskritischen Einheit auszugeben, die das Signal auswertet, um beispielsweise im Falle eines Beförderungsmittels, wie einer Fahrtreppe oder eines Fahrsteiges, nach einem Stoppen ein Wiederanfahren so lange zu blockieren, solange Objekte, beispielsweise Personen, auf dem Beförderungsmittel detektiert werden.
Bei der gezeigten Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung ist zudem eine Ausgabe der aufgenommenen Bilder über einen einzigen oder mehrere Monitore 52, 54 vorgesehen, wobei dem aufgenommenen Bild vom Mikrocontroller 28, 30 ein Cursor-Signal überlagert werden kann, so dass am Bildschirm eine Festlegung beispielsweise der Eckpunkte des zu analysierenden Teilbereiches des Bildes erfolgen kann.
Wie in 1 gezeigt, können zudem ein oder mehrere Spannungswandler 56, 58 vorgesehen sein, beispielsweise von 230 V auf 5 V, um die Überwachungseinrichtung 10, insbesondere die Mikrocontroller 28, 30 der Auswerteeinheiten 20, 22, mit einer geeigneten Arbeitsspannung zu versorgen.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildschirmansicht 60 eines zu überwachenden Bereiches 62 einer sicherheitskritischen Einheit, beispielsweise eines Beförderungsmittels, wie sie beispielsweise auf einem in 1 dargestellten Monitor 52, 54 angezeigt wird, um einem Benutzer der Überwachungsvorrichtung ein Eingabe-Interface bereitzustellen, um den zu analysierenden Teilbereich festzulegen. Die unterbrochenen Linien 64, 66 mit den zugeordneten beidseitigen Pfeilen symbolisieren eine Auswahlmöglichkeit in x- und y- beziehungsweise horizontaler und vertikaler Richtung von Punkten auf dem Bildschirm mit Hilfe beispielsweise eines Cursors. Die tatsächliche Darstellung auf dem Bildschirm kann dabei tatsächlich auf dem Bildschirm angezeigte verschiebbare Linien zur einfachen Positionierung des Cursors vorsehen, muss es aber nicht. Im gezeigten Beispiel kann es sich um einen Fahrsteig als sicherheitskritische Einheit handeln, so dass beispielsweise die Eckpunkte 68, 70, 72, 74 des zu analysierenden Teilbereichs 62 mit zumindest einem Teil einer Personenbeförderungsfläche des Fahrsteigs übereinstimmen. Durch diese Festlegung des Teilbereichs wird eine Maske oder Schablone definiert, mit der alle anderen Bereiche des Bildes und somit auch eventuelle Änderungen dann herausgefiltert werden, wenn sie beispielsweise von dem in 1 gezeigten Mikrocontroller 28, 30 auf die auszuwertenden Zeilensignale angewendet wird.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 80 zum Überwachen einer sicherheitskritischen Einheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Nach dem Start 82 sieht das Verfahren vor, zumindest ein Bild als eine aus Zeilen aufgebaute Repräsentation von zumindest einem ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zu erzeugen 84, in einem Auswerte-Schritt 86 einen Teilbereich des zumindest einen Bildes auszuwerten und dann ein Detektionssignal auszugeben 88, das anzeigt, ob ein zu detektierendes Objekt in dem Teilbereich detektiert wird. Das Auswerten umfasst dabei mehrere Teilschritte: Ein Festlegen 90 des Teilbereiches auf einen Bildausschnitt, der den ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zeigt, und ein Bestimmen 92, für zumindest eine Zeile des Teilbereiches, eines zugehörigen Zeilen-Differentialsignals. In der gezeigten Ausführungsform ist weiterhin ein Erzeugen 94, für das zumindest eine Zeilen-Differentialsignal des Teilbereiches, eines ersten Binärsignals, bei dem die Amplitude auf einen vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie über einer oberen Grenze des Schwellenwertbereiches Liegt, und eines zweiten Binärsignals, bei dem die Amplitude auf den vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie unter einer unteren Grenze des Schwellenwertbereiches liegt, mit anschließendem Zusammenführen der Binärsignale zu einer Impulsfolge, wodurch ein Impuls-Zeilensignal erzeugt wird. In anderen Ausführungsformen erfolgt eine Feststellung der Anzahl der Impulse direkt durch Auswertung der Binärsignale.
In einem weiteren Schritt wird eine Summe der Impulse oder der Impulsbreiten einer Zeile gebildet und geprüft 96, ob weitere Zeilen des Teilbereichs auszuwerten sind. Ist dies der Fall („JA”), werden die Schritte 92, 94, und 96 für die nächste Zeile wiederholt, wobei die Summe der Impulse oder Impulsbreiten von allen bereits ausgewerteten Zeilensignalen akkumuliert zwischengespeichert wird. In anderen Ausführungsformen kann auch eine parallele Verarbeitung mehrerer Zeilen statt einer sequentiellen Verarbeitung vorgesehen sein. Ebenso kann vorgesehen sein, in jedem Fall immer alle Zeilen des Teilbereichs auszuwerten, so dass eine Prüfung 96 entfallen kann.
Sind keine weiteren Zeilen in dem Teilbereich zu analysieren („NEIN”), entspricht der akkumulierte Wert der Summe aller Impulsee in dem Teilbereich. Es erfolgt somit eine Summation über die Impulse aller ausgewerteten Zeilen des Teilbereichs. Oder es werden die Impulsbreiten summiert. Schritt 96 entspricht somit einem Bestimmen der Summe der Impulse in den Zeilen-Differentialsignalen des Teilbereiches, die außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegen. Oder es werden die Impulsbreiten summiert.
In einem weiteren Schritt wird die Summe mit einem Vergleichswert verglichen 98, wobei der Vergleichswert beispielsweise der Summe der Impulse in einem Referenzbild entspricht, in dem kein zu detektierendes Objekt zu sehen ist. Im Falle einer Fahrtreppe oder eines Fahrsteiges kann dies beispielsweise ein Bild der leeren Fahrtreppe oder des Fahrsteiges ohne Personen darauf sein. Nach Ausgabe 88 eines Detektionssignals, das beispielsweise zwei Zustände einnehmen kann, einen der anzeigt, dass die Summe über dem Vergleichswert liegt („ein Objekt detektiert”) und einen, der anzeigt, dass die Summe nicht über dem Vergleichswert liegt („kein Objekt detektiert”), endet 100 das Verfahren gemäß der gezeigten Ausführungsform.
4 zeigt eine schematische Darstellung von Verarbeitungsschritten von Zeilensignalen, wobei zum einen 102 eine Verarbeitung eines Zeilensignals eines Teilbereichs gezeigt wird, in dem kein zu detektierendes Objekt vorhanden ist, und wobei zum anderen 104 eine Verarbeitung eines Zeilensignals eines Teilbereichs gezeigt wird, in dem ein zu detektierendes Objekt vorhanden ist. In den Bildern 106, 108 ist der zu analysierende Teilbereich gezeigt, wobei die jeweils analysierte Zeile mit einer unterbrochenen horizontalen Linie 110, 112 gekennzeichnet ist. Bild 108 zeigt zudem ein zu detektierendes Objekt 114. Die Teildiagramme 116 und 118 zeigen jeweils das entlang der Linien 110, 112 aufgenommene Zeilensignal entsprechend einem örtlichen Amplitudenverlauf, beispielsweise einem Helligkeitsverlauf. Im vorliegenden Fall wurde die Amplitude außerhalb des analysierten Teilbereichs auf eine maximale Amplitude gesetzt, so dass der Amplitudenverlauf an den Übergängen zum analysierten Teilbereich jeweils einen Sprung aufweist, sofern nicht auch der Teilbereich maximal hell ausgeleuchtet ist. Das Objekt 114 verursacht an seinen äußeren Begrenzungskanten jeweils einen zusätzlichen Amplitudensprung im Zeilensignal, zumindest sofern es sich durch einen Kontrast vom analysierten Teilbereich ohne Objekt abhebt. Um diese Sprünge auf einfache Weise eindeutig zu detektieren, wird in einem nächsten Schritt das Zeilensignal differenziert, so dass jeweils ein Differentialsignal 120, 122 erzeugt wird, das die Amplitudenänderungen entlang der Zeile repräsentiert. In einem weiteren Schritt wird festgestellt, wo das Differentialsignal einen positiven Schwellenwert überschreitet und einen negativen Schwellenwert unterschreitet, und ein Impulsfolgesignal 124, 126 beziehungsweise Impuls-Zeilensignal erzeugt, das für jedes lokale Extremum außerhalb des durch den positiven und den negativen Schwellenwert definierten Schwellenwertbereiches einen Impuls entlang der Zeile enthält. Im gezeigten Beispiel werden ohne zu detektierendes Objekt zwei Impulse pro Zeilensignal als Vergleichswert generiert, wohingegen bei Vorhandensein eines zu detektierenden Objektes vier oder auch mehr Impulse generiert werden. Alternativ kann vorgesehen sein, die auftretenden Anfangs- und Endimpulse auszublenden bzw. zu eliminieren, so dass diese nicht die Berechnung der Summe einfließen und die Auswertung eines Teilbereichs, in dem kein Objekt zu detektieren ist, keine Impulse liefert. Eine Summation über alle Impulse einer Zeile, und bei der Auswertung mehrerer oder aller Zeilen, des Teilbereichs, ergibt zum einen 102 ohne zu detektierendes Objekt den Vergleichswert, zum anderen 104 eine Summe, die oberhalb des Vergleichswertes liegt. Ein Vergleich beider Werte zeigt an, dass ein Objekt detektiert wurde.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Unterteilung eines Teilbereichs 134 eines zu überwachenden Bereichs einer sicherheitskritischen Einheit in Unterregionen A, B, C und D. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, den zu analysieren Teilbereich zu unterteilen. Dabei wird die Summe derjenigen Impulse, deren Amplituden außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegen, als eine Mehrzahl von Untersummen derjenigen Impulse für die Unterregionen, beispielsweise Unterregionen A, B, C und D des Teilbereichs 134 des ersten Bildes, bestimmt. Anstatt der Bildung von Untersummen über die Anzahl der Impulse in den Unterregionen kann hier auch die Bildung der Untersummen über die zugehörigen Impulsbreiten vorgesehen sein. Die Unterregionen A, B, C und D zeigen dabei unterschiedliche Unterbereiche des ersten zu überwachenden Bereichs der sicherheitskritischen Einheit, die unterschiedlich weit von der zumindest einen ersten Videosensoreinheit entfernt sind. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass Objekte in einem weiter von dem Videosensor entfernten Unterbereich des zu überwachenden Bereichs im aufgenommenen Bild kleiner dargestellt werden. Die unterschiedlichen Unterregionen oder Erfassungsbereiche A, B, C, D werden dabei beispielsweise mit unterschiedlich vielen Zeiten pro Unterregion definiert. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Bereiche A, B, C, D mit 20, 40, 80 und 160 Zeilen pro Halbbild definiert werden. Die Vergleichseinheit ist dazu eingerichtet ist, für jede der Mehrzahl von Untersummen den zum Vergleich verwendeten Vergleichswert derart anzupassen, dass er der Untersumme entspricht, wenn sich kein zu detektierendes Objekt in dem zugehörigen Unterbereich des ersten zu überwachenden Bereichs befindet. Mit anderen Worten, jede der Unterregionen wird unter Verwendung eines für die jeweilige Unterregion angepassten zugehörigen Vergleichswertes separat ausgewertet. Ein Objekt wird dann als detektiert erkannt, wenn beispielsweise zumindest in einer der Unterregionen der zugeordnete Vergleichswert kleiner als die für die Unterregion erzeugte Summe ist.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Beförderungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Beförderungssystem 136 umfasst als sicherheitskritische Einheit ein Beförderungsmittel 138, beispielsweise eine Fahr- oder Rolltreppe oder einen Fahrsteig, und eine Überwachungsvorrichtung 140 gemäß der vorliegenden Erfindung, die zumindest einen zu überwachenden Bereich des Beförderungsmittels überwacht. In der gezeigten Ausführungsform ist durch die Verwendung eines Kamerasymbols für die Überwachungsvorrichtung 140 angedeutet, dass sich alle wesentlichen Komponenten davon zusammen mit der Videosensoreinheit in einem Gehäuse befinden können. Die Überwachungsvorrichtung 140 kann eine Steuerung (nicht gezeigt) des Beförderungsmittels umfassen, die das Detektionsignal empfängt und das Beförderungsmittel entsprechend steuert, beispielsweise ein Anfahren des Beförderungsmittels blockiert, wenn ein Objekt auf dem Beförderungsmittel detektiert wird bzw. wurde, während sich das Beförderungsmittel in einem gestoppten Zustand befindet, beispielsweise nach einem Not-Halt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

10: Überwachungsvorrichtung
12: Videosensoreinheit
14: Videosensoreinheit
16: Videosensoreinheit
18: Videosensoreinheit
20: Auswerteeinheit
22: Auswerteeinheit
24: Video-Multiplexer
26: Video-Multiplexer
28: Mikrocontroller
30: Mikrocontroller
32: Differentialfiltereinheit
34: Differentialfiltereinheit
36: Schwellenwertfiltereinheit
38: Schwellenwertfiltereinheit
40: H/V-Trennungseinheit
42: H/V-Trennungseinheit
44: Verbindung
46: Verbindung
48: Vergleichseinrichtung
50: Steuerung
52: Monitor
54: Monitor
56: Spannungswandler
58: Spannungswandler
60: Bildschirmansicht
62: Teilbereich
64: Linie für x-Koordinate
66: Linie für y-Koordinate
68: Eckpunkt
70: Eckpunkt
72: Eckpunkt
74: Eckpunkt
80: Flussdiagramm
82: Verfahrensschritt: Start
84: Verfahrensschritt: Erzeugen eines Bildes
86: Verfahrensschritt: Auswerten
88: Verfahrensschritt: Ausgeben des Detektionssignals
90: Verfahrensschritt: Festlegen des Teilbereichs
92: Verfahrensschritt: Differenzieren
94: Verfahrensschritt: Schwellenwertfilterung
96: Verfahrensschritt: Aktualisieren der Summe
98: Verfahrensschritt: Vergleichen
100: Verfahrensschritt: Ende
102: Zeilensignale ohne zu detektierendes Objekt
104: Zeilensignale mit zu detektierendem Objekt
106: Bild
108: Bild
110: horizontale Linie
112: vertikale Linie
114: zu detektierendes Objekt
116: Zeilensignal
118: Zeilensignal
120: Differential-Zeilensignal
122: Differential-Zeilensignal
124: Impuls-Zeilensignal
126: Impuls-Zeilensignal
134: in Unterregionen unterteilter Teilbereich
136: Beförderungssystem
138: Beförderungsmittel
140: Überwachungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 1013599 A1 [0006]

Claims

Überwachungsvorrichtung (10) für eine sicherheitskritische Einheit, insbesondere ein Beförderungsmittel, mit zumindest einer ersten Videosensoreinheit (12), die dazu eingerichtet ist, von zumindest einem ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zumindest ein erstes Bild als eine aus Zeilen aufgebaute Repräsentation zu erzeugen, und einer ersten Auswerteeinheit (20), die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teilbereich des zumindest ersten Bildes auszuwerten und ein Detektionssignal auszugeben, das anzeigt, ob ein zu detektierendes Objekt in dem Teilbereich detektiert wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswerteeinheit (20) umfasst: Mittel zum Festlegen des Teilbereiches auf einen Bildausschnitt, der den ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zeigt, eine Differentialfiltereinheit (32), die dazu eingerichtet ist, für zumindest eine Zeile des Teilbereiches ein zugehöriges Zeilen-Differentialsignal zu bestimmen, eine Teilbereich-Summationseinheit, die dazu eingerichtet ist, in den Zeilen-Differentialsignalen enthaltene, jeweils eine zugehörige Impulsbreite aufweisende Impulse zu erfassen und eine Summe durch Summierung derjenigen Impulse, deren Amplitude außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegt, oder durch Summierung der zugehörigen Impulsbreiten zu bestimmen, und eine Vergleichseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Summe mit einem Vergleichswert zu vergleichen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei bei der Summierung derjenigen Impulse, deren Amplitude außerhalb des Schwellenwertbereiches Liegt, nur die Impulse berücksichtigt werden, deren Impulsbreiten einen festgelegten Mindestwert aufweisen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend eine Steuereinrichtung (50) der sicherheitskritischen Einheit, die dazu eingerichtet ist, das Detektionssignal zu empfangen und einen Betrieb der sicherheitskritischen Einheit zu blockieren, wenn das Detektionssignal empfangen wird, während die sicherheitskritische Einheit nicht in Betrieb ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Auswerteeinheit eine Schwellenwertfiltereinheit (36) umfasst, die mit der Differentialfiltereinheit (32) verbunden und dazu eingerichtet ist, für jedes Zeilen-Differentialsignal ein erstes Binärsignal zu erzeugen, bei dem die Amplitude auf einen vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie über einer oberen Grenze des Schwellenwertbereiches liegt, und für jedes Zeilen-Differentialsignal ein zweites Binärsignal zu erzeugen, bei dem die Amplitude auf den vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie unter einer unteren Grenze des Schwellenwertbereiches liegt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vergleichswert der Summe entspricht, wenn sich kein zu detektierendes Objekt in dem ersten zu überwachenden Bereich befindet.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (20) eine Detektionseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Detektionssignal zu erzeugen, wobei das Detektionssignal das zu detektierende Objekt anzeigt, wenn die Summe größer als der Vergleichswert ist.
Überwachungseinheit nach Anspruch 6, wobei die Detektionseinheit dazu eingerichtet ist, das Detektionssignal derart zu erzeugen, dass es das zu detektierende Objekt nur anzeigt, wenn sich die Summe und der Vergleichswert um mindestens eine Minimaldifferenz unterscheiden, die einem Unterschied des Vergleichswerts zu der Summe entspricht, wenn sich nur ein einziges Objekt mit einer vorgegebenen Form und Minimalgröße als zu detektierendes Objekt an einer vorgegebenen Position innerhalb des ersten zu überwachenden Bereiches befindet, beispielsweise in einer am weitesten von der zumindest einen ersten Videosensoreinheit entfernten Region des ersten zu überwachenden Bereiches.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilbereich-Summationseinheit dazu eingerichtet ist, die Summe derjenigen Impulse, deren Amplitude außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegt, als eine Mehrzahl von Untersummen derjenigen Impulse für Unterregionen des Teilbereichs des ersten Bildes zu bestimmen, wobei die Unterregionen unterschiedliche Unterbereiche des ersten zu überwachenden Bereichs der sicherheitskritischen Einheit zeigen, die unterschiedlich weit von der zumindest einen ersten Videosensoreinheit entfernt sind und wobei die Vergleichseinheit dazu eingerichtet ist, für jede der Mehrzahl von Untersummen den zum Vergleich verwendeten Vergleichswert derart anzupassen, dass er der Untersumme entspricht, wenn sich kein zu detektierendes Objekt in dem zugehörigen Unterbereich des ersten zu überwachenden Bereichs befindet.
Überwachungsrichtung nach Anspruch 3, umfassend zumindest eine zweite Auswerteeinheit (22), die dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Teilbereich des ersten Bildes auszuwerten und ein werteres Detektionssignal auszugeben, wenn das zu detektierende Objekt in dem zumindest einen Teilbereich detektiert wurde.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung (50) der sicherheitskritischen Einheit dazu eingerichtet ist, den Betrieb der sicherheitskritischen Einheit zu blockieren, wenn das Detektionssignal von zumindest einer der Auswerteeinheiten (20, 22) empfangen wird, während die sicherheitskritische Einheit nicht in Betrieb ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine zweite Videosensoreinheit (14), die dazu eingerichtet ist, von zumindest dem ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zumindest ein zweites Bild zu erzeugen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine weitere Videosensoreinheit (16, 18), die dazu eingerichtet ist, von zumindest einem weiteren zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zumindest ein weiteres Bild zu erzeugen.
Verfahren (80) zum Überwachen einer sicherheitskritischen Einheit, insbesondere eines Beförderungsmittels, umfassend die folgenden Schritte: Erzeugen (84) zumindest eines Bildes als eine aus Zeilen aufgebaute Repräsentation von zumindest einem ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit, und Auswerten (86) eines Teilbereiches des zumindest einen Bildes und Ausgeben eines Detektionssignals, das anzeigt, ob ein zu detektierendes Objekt in dem Teilbereich detektiert wurde, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten (86) folgende Schritte umfasst: Festlegen (90) des Teilbereiches auf einen Bildausschnitt, der den ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zeigt, Bestimmen (92), für zumindest eine Zeile des Teilbereiches, eines zugehörigen Zeilen-Differentialsignals, Erfassen von in jedem Zeilen-Differentialsignal enthaltenen, jeweils eine zugehörige Impulsbreite aufweisenden Impulsen und Bestimmen (96) einer Summe durch Summierung derjenigen Impulse, deren Amplitude außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegt, oder durch Summierung der zugehörigen Implusbreiten, Vergleichen (98) der Summe mit einem Vergleichswert.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner den folgenden Schritt umfassend: Empfangen des Detektionssignals und Blockieren eines Betriebs der sicherheitskritischen Einheit, wenn das Detektionssignal empfangen wird, während die sicherheitskritische Einheit nicht in Betrieb ist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Auswerten ferner den folgenden Schritt umfasst: Erzeugen (94), für das zumindest eine Zeilen-Differentialsignal des Teilbereiches, eines ersten Binärsignals, bei dem die Amplitude auf einen vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie über einer oberen Grenze des Schwellenwertbereiches liegt, und eines zweiten Binärsignals, bei dem die Amplitude auf den vordefinierten Wert gesetzt wird, wenn sie unter einer unteren Grenze des Schwellenwertbereiches liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Ausgeben des Detektionssignals, wobei das Detektionssignal das zu detektierende Objekt anzeigt, wenn die Summe größer als der Vergleichswert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Ausgeben umfasst, das Detektionssignals nur dann auszugeben, wenn sich die Summe und der Vergleichswert um mindestens eine Minimaldifferenz unterscheiden, die einem Unterschied des Vergleichswerts zu der Summe entspricht, wenn sich nur ein einziges Objekt mit einer zu Prüfzwecken vorgegebenen Form und Minimalgröße als zu detektierendes Objekt an einer vorgegebenen Position innerhalb des ersten zu überwachenden Bereiches befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, umfassend ein Aktualisieren des Vergleichswertes nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Bestimmen einer Summe derjenigen Impulse in den Zeilen-Differentialsignalen des Teilbereiches, die außerhalb eines Schwellenwertbereiches liegen, umfasst, die Summe als eine Mehrzahl von Untersummen derjenigen Impulse über Unterregionen zu bestimmen, wobei die Unterregionen unterschiedliche Unterbereiche des ersten zu überwachenden Bereich der sicherheitskritischen Einheit zeigen, die unterschiedlich weit von der zumindest einen ersten Videosensoreinheit entfernt sind, und wobei das Vergleichen der Summe mit einem Vergleichswert umfasst, für jede der Mehrzahl von Untersummen den zum Vergleich verwendeten Vergleichswert derart anzupassen, dass er der Untersumme entspricht, wenn sich kein zu detektierendes Objekt in dem zugehörigen Unterbereich des ersten zu überwachenden Bereichs befindet.
Beförderungssystem (136), umfassend ein Beförderungsmittel (138) und eine Überwachungsvorrichtung (140) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Beförderungssystem nach Anspruch 20, wobei das Beförderungsmittel (138) ein Fahrsteig oder eine Fahrtreppe ist.