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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Raucherkennungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs nach Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Raucherkennung sowie ein entsprechendes Computerprogramm.
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Raucherkennungseinrichtungen dienen zur Detektion von Rauch und zur Auslösung eines Alarms im Falle eines detektierten Brands. Für die Detektion des Rauchs werden bestimmte Kenngrößen, wie z. B. Temperatur oder Dichte von Rauchpartikeln, gemessen. Durch die Verfügbarkeit von Bildsensoren können Raucherkennungseinrichtungen auch mit Videokameras zur Detektion des Rauchs betrieben werden.
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So beschreibt z. B. die Druckschrift
US 8497904 B2 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, einen Rauchdetektor mit Schaltkreisen, die mit einer Kamera gekoppelt sind. Das Blickfeld der Kamera umfasst ein oder mehrere Ziele mit jeweils hierauf räumlichen Indizes. Die Schaltkreise sammeln räumliche Frequenzmessungen, wie z. B. kontrastanzeigende Parameter.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Raucherkennungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgeschlagen. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß wird somit eine Raucherkennungsvorrichtung zur Raucherkennung vorgeschlagen. Beispielsweise ist die Raucherkennungsvorrichtung zur Anordnung in privaten Einrichtungen, öffentlichen Bereichen oder industriellen Umgebungen vorgesehen, um Rauch frühzeitig zu erkennen und einen Rauchalarm auszugeben. Besonders bevorzugt ist die Raucherkennungsvorrichtung in geschlossenen oder halb geschlossenen Räumlichkeiten wie z. B. in Lagerhallen, Industrieanlagen, überdachten Bereichen oder Büroräumen anzuordnen bzw. angeordnet.
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Die Raucherkennungsvorrichtung ist mit mindestens einer Überwachungskamera verbindbar oder verbunden, die zur Aufnahme von Bildern eines Überwachungsbereichs ausgebildet ist. Optional umfasst die Raucherkennungsvorrichtung die mindestens eine Überwachungskamera. Besonders bevorzugt ist die Überwachungskamera zur Aufnahme von Bildern im VIS-Bereich ausgebildet. Die mindestens eine Überwachungskamera kann z. B. als eine CCD-Kamera oder als eine CMOS-Kamera oder in einer anderen Bauart ausgebildet sein. Bei dem Überwachungsbereich kann es sich beispielsweise um Räume oder Raumabschnitte in einem Gebäude oder auch um Außenbereiche in einer Umgebung handeln.
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Der Überwachungsbereich umfasst mindestens ein ortsfestes Kontrastmusterobjekt. Insbesondere ist das ortsfeste Kontrastmusterobjekt in seiner Lageposition in dem Überwachungsbereich fest angeordnet. Insbesondere umfasst bzw. bildet das mindestens eine Kontrastmusterobjekt ein Kontrastmuster. Vorzugsweise weist das Kontrastmuster mindestens zwei Kontrastbereiche auf, die einen Kontrast in dem Kontrastmuster bilden. Der Kontrast bezeichnet insbesondere den Helligkeitsunterschied und/oder Farbunterschied zwischen den mindestens zwei Kontrastbereichen. Insbesondere ist der Kontrast umso größer, je größer der Helligkeitsunterschied und/oder der Farbunterschied zwischen den mindestens zwei Kontrastbereichen ausgebildet ist. Vorzugsweise unterscheiden sich die mindestens zwei Kontrastbereiche farblich, z. B. durch mindestens einen hell- und dunkelfarbenen Kontrastbereich. Besonders bevorzugt wird der Kontrast des Kontrastmusters durch mindestens einen weißen und einen schwarzen Kontrastbereich gebildet, so dass das Kontrastmusterobjekt ein Schwarzweiß-Kontrastmuster umfasst bzw. bildet. Auf diese Weise liegt ein maximaler Helligkeitsunterschied zwischen den mindestens zwei Kontrastbereichen vor. Folglich sind die einzelnen Kontrastbereiche voneinander unterscheidbar und damit das Kontrastmuster kontraststark umgesetzt.
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Vorzugsweise fokussiert die Überwachungskamera in dem Überwachungsbereich einen Teilabschnitt, in der das mindestens eine Kontrastmusterobjekt zumindest abschnittsweise angeordnet ist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das Kontrastmusterobjekt, insbesondere das Kontrastmuster des Kontrastmusterobjekts in den Bildern der Überwachungskamera erkennbar ausgebildet ist.
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Die Raucherkennungsvorrichtung umfasst eine Auswerteeinrichtung, wobei die Auswerteeinrichtung geeignet und/oder ausgebildet ist, in den von der Überwachungskamera übermittelbaren bzw. übermittelten Bildern das mindestens eine Kontrastmusterobjekt zu erfassen. Besonders bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, das Kontrastmusterobjekt, insbesondere das Kontrastmuster des Kontrastmusterobjekts zu erkennen, insbesondere zu detektieren. Zur Übertragung der Bilder ist die mindestens eine Überwachungskamera mit der Auswerteeinrichtung datentechnisch verbindbar bzw. verbunden. Vorzugsweise erfolgt die Datenübertragung der Bilder über ein Netzwerk. Bei dem Netzwerk kann es sich um ein kabelgebundenes Netzwerk, wie z. B. ein LAN oder um ein kabelloses Netzwerk, wie z. B. ein WLAN handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass das Netzwerk oder zumindest ein Teilabschnitt der Übertragungsstrecke in dem Netzwerk als ein öffentliches Netzwerk, insbesondere ein Internet, ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Auswerteeinrichtung als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere als ein Computer ausgebildet.
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Zur Raucherkennung ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, in den Bildern einen Kontrast des Kontrastmusterobjekts, insbesondere des Kontrastmusters des Kontrastmusterobjekts, zu bestimmen und als mindestens ein Raucherkennungsmerkmal auszuwerten. Bei dem mindestens einen Raucherkennungsmerkmal handelt es sich insbesondere um ein Kennzeichen zum Vorhandensein von Rauch in dem Überwachungsbereich. Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, auf Basis des mindestens einen ausgewerteten Raucherkennungsmerkmals den Rauch zu erkennen.
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Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, bei der Raucherkennung den Rauchalarm auszugeben. Bei dem Rauchalarm kann es sich um eine Rauchalarmmeldung z. B. an eine Zentrale handeln. Alternativ oder optional ergänzend umfasst die Raucherkennungsvorrichtung eine Alarmeinrichtung, die bei der Raucherkennung z. B. zur Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Alarmsignals als der Rauchalarm ausgebildet ist.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, in mindestens einem der Bilder eine Kontrastabweichung, insbesondere einen Kontrastunterschied, zwischen einem oberen und einem unteren Kontrastmusterabschnitt des mindestens einen Kontrastmusterobjekts zu bestimmen und die Kontrastabweichung als das mindestens eine Raucherkennungsmerkmal auszuwerten. Insbesondere weist das Kontrastmusterobjekt ohne ein Vorhandensein von Rauch eine erste Kontrastabweichung und mit einem Vorhandensein von Rauch eine zweite Kontrastabweichung auf, so dass durch die Bestimmung der Kontrastabweichung auf das Vorhandensein von Rauch geschlossen werden kann. Beispielsweise wird die erste Kontrastabweichung als Referenzwert aufgenommen, auf Basis des Referenzwerts ein Grenzwert definiert und nachfolgend ermittelte Kontrastabweichungen mit dem Grenzwert verglichen, um die Kontrastabweichung als Raucherkennungsmerkmal auszuwerten. Alternativ kann auch von einem Benutzer ein Grenzwert eingegeben werden.
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Vorzugsweise ist der obere Kontrastmusterabschnitt dem unteren Kontrastmusterabschnitt in einem Höhenverlauf übergeordnet. Insbesondere ist unter dem Höhenverlauf die Erstreckung von einem Boden zu einer Decke des Überwachungsbereichs zu verstehen. Bei einem Vorhandensein von Rauch weisen die Kontrastmuster des oberen und des unteren Kontrastmusterabschnitts in dem mindestens einen Bild stark unterschiedliche Kontraste zueinander auf. Insbesondere weist bei einem Vorhandensein von Rauch das Kontrastmuster des oberen Kontrastmusterabschnitts in den Bildern einen niedrigeren Kontrast als das Kontrastmuster des oberen Kontrastmusterabschnitts auf.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass das Vorhandensein von Rauch zu einer Erniedrigung des Kontrasts in Bildern des Kontrastmusterobjekts führt, da die Bilder des Kontrastmusterobjekts "verwaschen" werden. Da Rauch in der Regel nach oben aufsteigt, lagert sich dieser zunächst in einem oberen Teilbereich des Überwachungsbereichs, insbesondere direkt in Decken- bzw. Dachnähe des Raumes an, während in dem unteren Teilbereich des Überwachungsbereichs noch keine oder nur eine geringere Rauchansammlung erfolgt. Hieraus folgt, dass eine Verringerung des Kontrasts in den Bildern zuerst in dem oberen Kontrastmusterabschnitt erfassbar ist, während in dem unteren Kontrastmusterabschnitt noch keine oder zumindest nur eine geringere Verringerung des Kontrasts erfassbar ist. Somit ermöglicht die Auswertung der Kontrastabweichung zwischen den beiden Kontrastmusterabschnitten eine Erkennung des zuvor beschriebenen, charakteristischen Rauchentwicklungsverhaltens und qualifiziert die Kontrastabweichung als ein Raucherkennungsmerkmal. Optional ergänzend können neben dem Kontrast die Sättigung und/oder die Helligkeit in den Bildern der Kontrastmusterabschnitte verglichen und die Ergebnisse als weitere Raucherkennungsmerkmal herangezogen werden.
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Des Weiteren erzielt die Auswertung der Kontrastabweichung zumindest weitestgehend eine fehlerarme Unterscheidung zwischen Rauch und Täuschungsgrößen, da die Änderung der Kontraste nur schwer durch die Täuschungsgrößen verursacht werden können. Als Täuschungsgrößen bezeichnet man Objekte und Vorgänge, die Raucherkennungsmerkmale simulieren und damit versehentlich einen Rauchalarm auslösen können, obwohl eigentlich keine Gefahr besteht. Täuschungsgrößen können z. B. vorbeigehende Personen oder sich verändernde Lichtverhältnisse sein. Besonders bevorzugt erfolgt die Auswertung der Kontrastabweichung des oberen zu dem unteren Kontrastmusterabschnitt in Echtzeit.
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Bevorzugt ist, dass zur Bestimmung der Kontrastabweichung die Kontraste der Kontrastmuster des oberen und des unteren Kontrastmusterabschnitts ermittelt werden. Vorzugsweise werden die ermittelten Kontraste miteinander verglichen, insbesondere ins Verhältnis gesetzt. Beispielsweise beruht der Vergleich auf einem Quotienten der ermittelten Kontraste der Kontrastmuster des oberen und unteren Kontrastmusterabschnitts. Durch die Quotientenbildung kann die Kontrastabweichung zwischen den Kontrastmusterabschnitten quantifiziert werden. Z. B. zeigt ein 1:1 Verhältnis den gleichen Kontrast auf, während z. B. ein 5:1 bzw. 1:5 Verhältnis eine deutliche Kontrastabweichung darstellt. Alternativ hierzu kann auch eine Differenz der Kontraste als Quantifizierung der Kontrastabweichung verwendet werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, in mindestens oder genau einem der Bilder als Kontrastabweichung eine Kontrastabnahme von dem unteren zu dem oberen Kontrastmusterabschnitt des mindestens einen Kontrastmusterobjekts als das mindestens eine Raucherkennungsmerkmal, insbesondere als ein weiteres Racherkennungsmerkmal auszuwerten. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird somit von der Auswerteeinrichtung geprüft, ob der Kontrast des Kontrastmusterobjekts in dem Bild von unten nach oben abnimmt. Besonders bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, die Kontrastabnahme bei der Erfassung eines niedrigeren Kontrasts im oberen Kontrastmusterabschnitt als im unteren Kontrastmusterabschnitt als Raucherkennungsmerkmal zu interpretieren. Zur Erfassung der Kontrastabnahme werden vorzugsweise die jeweils in einem der Bilder bestimmten Kontraste miteinander verglichen. Die aufgenommene Kontrastabnahme kann z.B. mit einem Modell einer Kontrastabnahme verglichen werden, um durch die Kontrastabnahme als Raucherkennungsmerkmal Rauch zu detektieren. Die Auswertung der Kontrastabnahme von dem unteren zu dem oberen Kontrastmusterabschnitt erweist sich besonders von Vorteil, da das zuvor beschriebene, charakteristische Rauchentwicklungsverhalten als Raucherkennungsmerkmal verwendet wird. Folglich wird durch die bevorzugte Ausführungsform die Zuverlässigkeit der Raucherkennung gesteigert.
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Aufgrund des sich in dem oberen Teilbereich des Überwachungsbereichs weiter stauenden Rauchs gleichen sich mit der Zeit die Kontraste in den Bildern des oberen und des unteren Kontrastmusterabschnitts an. Somit wird von der Auswerteeinrichtung zunächst eine große Kontrastabweichung bestimmt, die mit der Zeit kleiner wird. Das Angleichen der Kontraste von dem oberen und dem unteren Kontrastmusterabschnitt in den Bildern der Überwachungskamera und somit die Reduzierung der Kontrastmusterabweichung über einen zeitlichen Verlauf kann als Kontrastannäherung bezeichnet werden. Dieser Rauchentwicklungsverlauf ist somit in den Bildern durch eine Kontrastannäherung ausgehend von der rauchbegründeten Kontrastabweichung ersichtlich. Vor diesem Hintergrund ist bevorzugt, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, zur Raucherkennung in mindestens zwei der Bilder ausgehend von der Kontrastabweichung, insbesondere ausgehend von der Kontrastabnahme, eine Kontrastannäherung des oberen und des unteren Kontrastmusterabschnitts als das mindestens eine Raucherkennungsmerkmal auszuwerten. Insbesondere wird zur Auswertung der Kontrastannäherung die erfasste Kontrastabweichung mit mindestens einer darauffolgenden erfassten Kontrastabweichung verglichen, insbesondere ins Verhältnis gesetzt, wobei sich bei der Kontrastannäherung eine Verringerung der Kontrastabweichung ergibt. Die auf diese Weise bestimmte Kontrastannäherung kann mit einem Modell einer Kontrastannäherung oder mit vorgebbaren Grenzwerten verglichen werden, um diese als Racherkennungsmerkmal zu interpretieren. Die Auswertung der Kontrastannäherung prüft somit die charakteristisch nach unten verlaufende Rauchausbreitung und stellt folglich ein zuverlässiges Raucherkennungsmerkmal dar.
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Da sich der Rauch vom oberen zum unteren Kontrastmusterabschnitt nicht schlagartig, sondern zeitverzögert ausbreitet, erfolgt auch die Kontrastannäherung nicht abrupt, sondern innerhalb eines bestimmten Zeitfensters. Daher ist besonders bevorzugt, dass die ausgewertete Kontrastannäherung als das mindestens eine Raucherkennungsmerkmal durch ein vordefiniertes Zeitfenster verifiziert wird. Zur Verifikation ist bevorzugt, dass das vordefinierte Zeitfenster mit einer erfassten Zeit der Kontrastannäherung verglichen wird. Bei der erfassten Zeit handelt es sich z.B. um die Zeit, die zur Änderung der Kontrastabweichung um einen vorgebbaren Wert vergangen ist.
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Die ausgewertete Kontrastannäherung ist verifiziert, wenn die erfasste Zeit innerhalb des vordefinierten Zeitfensters liegt. Die ausgewertete Kontrastannäherung wird als Täuschungsgröße verworfen, wenn die erfasste Zeit das vordefinierte Zeitfenster über- oder unterschreitet. Beispielsweise liegt das vordefinierte Zeitfenster bei mindestens fünf Sekunden, insbesondere bei mindestens zehn Sekunden und/oder bei höchstens 180 Sekunden, insbesondere bei höchstens 100 Sekunden. Durch die zeitliche Verifizierung wird insbesondere der Geschwindigkeitsverlauf der Kontrastannäherung und folglich der Geschwindigkeitsverlauf der Rauchausbreitung von dem oberen zum unteren Kontrastmusterabschnitt verifiziert. Durch die zeitabhängige Verifizierung der Kontrastannäherung werden zu schnell verlaufende, insbesondere abrupte Kontrastannäherungen, und/oder zu langsam verlaufende Kontrastannäherungen und somit eine Vielzahl an Täuschungsgrößen ausgeschlossen. Folglich ist eine zuverlässige Raucherkennung umgesetzt.
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Die Auswertung des Kontrasts der Kontrastmuster erfolgt z. B. mittels der Erfassung einer Anzahl der in dem mindestens einen Bild sichtbaren oder unterscheidbaren Kontrastbereiche in den Kontrastmustern. Die Erfassung erfolgt insbesondere durch Zählen der Kontrastbereiche, welche z. B. als Linien, Kreise, Rechtecke o. ä. ausgebildet sind. Anhand der Anzahl der erfassten Kontrastbereiche wird der Kontrast der Kontrastmuster als Zahlenwert bestimmt. Insbesondere werden die Zahlenwerte der Kontrastmuster des oberen und unteren Kontrastmusterabschnitts zur Auswertung der Kontrastabweichung, insbesondere der Kontrastabnahme, als Kontraste miteinander verglichen. Bevorzugt weisen die Kontrastmuster der oberen und unteren Kontrastmusterabschnitte die gleiche Anzahl und/oder Form an Kontrastbereichen auf, so dass ein einfacher und schneller Vergleich ermöglicht ist.
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Alternativ oder optional ergänzend erfolgt die Auswertung des Kontrasts mittels der Erfassung eines Kantenkontrasts. Der Kantenkontrast wird z. B. durch die Erfassung der Helligkeitsunterschiede von Übergängen der mindestens zwei Kontrastbereiche erfasst. Anhand der erfassten Helligkeitsunterschiede zwischen den mindestens zwei Kontrastbereichen wird der Kontrast der Kontrastmuster bestimmt. Insbesondere werden die Helligkeitsunterschiede der Kontrastmuster des oberen und unteren Kontrastmusterabschnitts als Kontraste zur Auswertung der Kontrastabweichung, der Kontrastabnahme und/oder der Kontrastannäherung miteinander verglichen. Bevorzugt weisen die Kontrastmuster der oberen und unteren Kontrastmusterabschnitte die gleiche Steilheit des Helligkeitsverlaufs an Hell/Dunkel-Konturkanten auf, so dass ein einfacher und schneller Vergleich ermöglicht ist.
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Vor allem in geschlossenen Räumen liegen zumeist kaum merkliche Windverhältnisse vor, so dass der Rauch steil nach oben, insbesondere in dem Höhenverlauf der beiden Kontrastmusterabschnitte, im Speziellen in vertikaler Richtung zum Boden und/oder zur Decke bzw. Dach aufsteigt. Daher ist es besonders bevorzugt, dass die Auswerteeinrichtung die Kontrastabweichung, insbesondere die Kontrastabnahme von dem unteren zu dem oberen Kontrastmusterabschnitt in dem Höhenverlauf, insbesondere in vertikaler Richtung zum Boden und/oder zur Decke bzw. Dach als das mindestens eine Raucherkennungsmerkmal auswertet. Somit wird insbesondere eine vertikale Kontrastabnahme ausgewertet. Hierfür sind der obere und der untere Kontrastmusterabschnitt zumindest abschnittsweise in vertikaler Richtung fluchtend zueinander angeordnet.
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In einer möglichen Realisierung der Erfindung umfasst die Raucherkennungsvorrichtung das mindestens eine ortsfeste Kontrastmusterobjekt. Beispielsweise handelt es sich bei dem mindestens einen ortsfesten Kontrastmusterobjekt um ein natürliches Kontrastmusterobjekt wie eine Zimmerpflanze oder einen Schrank. Jedoch ist besonders bevorzugt, dass das mindestens eine ortsfeste Kontrastmusterobjekt als ein künstliches Kontrastmusterobjekt ausgebildet ist. Das künstliche Kontrastmusterobjekt kann z. B. eine ein- oder mehrteilige Kontrastmustertafel, -folie, -tapete und/oder eine mit Mustern versehene Wand sein.
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Besonders bevorzugt ist, dass der obere und der untere Kontrastmusterabschnitt des Kontrastmusterobjekts, insbesondere der Kontrastmustertafel, die gleichen Kontrastmuster aufweisen. Unter den gleichen Kontrastmustern sind insbesondere Kontrastmuster mit der gleichen Farbe, gleichen Farbsättigung, gleichen Form, Größe und/oder Anzahl an Kontrastbereichen zu verstehen. Die gleiche Ausbildung der Kontrastmuster ermöglicht die Vergleichbarkeit der Kontraste und damit die Auswertung der Kontrastabweichung auf einfache und zuverlässige Weise.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weisen die Kontrastmuster des oberen und/oder unteren Kontrastmusterabschnitts in vertikaler Richtung genau einen Musterverlauf auf. Unter genau einem Musterverlauf ist ein Kontrastmuster mit mindestens zwei unterscheidbaren, in vertikaler Richtung verlaufenden Kontrastbereichen zu verstehen. Beispielsweise ist das Kontrastmuster mit dem genau einen Musterverlauf als ein vertikal verlaufendes Linienmuster ausgebildet. Alternativ oder optional ergänzend weisen die Kontrastmuster des oberen und/oder unteren Kontrastmusterabschnitts gleiche, sich in vertikaler Richtung wiederholende Musterverläufe auf. Z. B. sind die gleichen, sich in vertikaler Richtung wiederholenden Musterverläufe als horizontal verlaufende Linien- oder Schachbrettmuster ausgebildet. Die Gleichmäßigkeit der Kontrastmuster ermöglicht in den Bildern eine zuverlässige Erfassung der Kontraste und damit die Auswertung der Kontrastabweichung und der Kontrastabnahme.
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Die Erfassung des Kontrastmusterobjekts in den Bildern kann beispielsweise manuell erfolgen. Z. B. wird das Kontrastmusterobjekt an einem Bildschirm, auf dem die Bilder des Überwachungsbereichs dargestellt sind, durch einen Benutzer markiert. Alternativ oder optional ergänzend kann die Erfassung des mindestens einen Kontrastmusterobjekts in den Bildern über eine automatische Erkennung des Kontrastmusterobjekts durch die Auswerteeinrichtung erfolgen. Die automatische Erkennung kann optional durch den Benutzer verifiziert werden.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung betrifft eine Raucherkennungsanordnung mit der Raucherkennungsvorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung. Insbesondere umfasst die Raucherkennungsanordnung das mindestens eine Kontrastmusterobjekt, wobei das mindestens eine Kontrastmusterobjekt in dem Überwachungsbereich ortsfest angeordnet ist. Vorzugsweise ist der obere Kontrastmusterabschnitt, insbesondere eine Oberkante des Kontrastmusterabschnitts von der Decke in einem Abstand weniger als einen Meter angeordnet. Somit kann einerseits die Rauchansammlung in Deckennähe ausgewertet werden. Da zudem die Rauchansammlung zunächst in Deckennähe erfolgt, ist andererseits eine zeitnahe Auswertung der Rauchverdichtung umgesetzt.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Raucherkennung mit einer Raucherkennungsanordnung und/oder mit einer Raucherkennungsvorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung. Insbesondere erfasst die Auswerteeinrichtung der Raucherkennungsvorrichtung in den Bildern das mindestens eine Kontrastmusterobjekt, wobei die Auswerteeinrichtung zur Raucherkennung die Kontrastabweichung zwischen dem oberen und dem unteren Kontrastmusterabschnitt des mindestens einen Kontrastmusterobjekts als das mindestens eine Raucherkennungsmerkmal auswertet.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 die schematische dreidimensionale Darstellung einer Raucherkennungsvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 die schematische Darstellung der Raucherkennung in einem Überwachungsbereich durch die Raucherkennungsvorrichtung;
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3 einen Graph zur Illustration einer möglichen Auswertung einer Kontrastannäherung durch eine Auswerteeinrichtung der Raucherkennungsvorrichtung aus 1.
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1 zeigt eine Raucherkennungsvorrichtung 1, die zur Raucherkennung in einem Überwachungsbereich ausgebildet ist. Die Raucherkennungsvorrichtung 1 eignet sich insbesondere für den Einsatz in geschlossenen oder halbgeschlossenen Räumen mit einem Dach bzw. einer Decke D.
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Die Raucherkennungsvorrichtung 1 ist datentechnisch mit einer Überwachungskamera 2 verbunden, die zur Aufnahme von Bildern des Überwachungsbereichs ausgebildet ist. Optional umfasst die Raucherkennungsvorrichtung 1 die Überwachungskamera 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der von der Überwachungskamera 2 aufgenommene Überwachungsbereich zumindest ein Abschnitt des schematisch dargestellten Raumes.
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Der Überwachungsbereich der Überwachungskamera 2 weist mindestens ein ortsfestes Kontrastmusterobjekt 3 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl an ortsfesten Kontrastmusterobjekten 3 aufgezeigt, die beispielhafte Ausführungsformen des mindestens einen ortsfesten Kontrastmusterobjekts 3 darstellen. Die ortsfesten Kontrastmusterobjekte 3 sind an einer Wand des dargestellten Raumes angeordnet, jedoch kann auch eine freistehende Anordnung in dem Raum vorgesehen sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den gezeigten ortsfesten Kontrastmusterobjekten 3 jeweils um ein künstliches Kontrastmusterobjekt 3. Die künstlichen Kontrastmusterobjekte 3 sind Kontrastmustertafeln. Alternativ oder optional ergänzend sind natürliche Kontrastmusterobjekte 3 wie Türen, Fenster oder Inventar in dem Überwachungsbereich möglich. Die beiden von links aus gesehenen ortsfesten Kontrastmusterobjekte 3 erstrecken sich in einem Höhenverlauf vom Boden bis zur Decke. Das rechte Kontrastmusterobjekt 3 ist im Höhenverlauf zweigeteilt
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Das mindestens eine Kontrastmusterobjekt 3 umfasst einen oberen und einen unteren Kontrastmusterabschnitt 4a, 4b. Beispielsweise umfasst genau ein Kontrastmusterobjekt 3 die Kontrastmusterabschnitte 4a, 4b, wie es jeweils bei den beiden links angeordneten Kontrastmusterobjekten 3 dargestellt ist. Dabei ist es möglich, dass die Kontrastmusterabschnitte 4a, 4b das Kontrastmusterobjekt 3 vollständig bilden, wie im links angeordneten Kontrastmusterobjekt 3 dargestellt. Alternativ ist es ebenso möglich, dass die Kontrastmusterabschnitte 4a, 4b das Kontrastmusterobjekt 3 lediglich abschnittsweise bilden, wie in de min der Mitte angeordneten Kontrastmusterobjekt 3 dargestellt. Alternativ sind die Kontrastmusterabschnitte 4a, b voneinander beabstandet, wie dies bei dem rechten Kontrastmusterobjekt 3 dargestellt ist.
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Der obere Kontrastmusterabschnitt 4a ist in dem oberen Teilbereich des Überwachungsbereichs angeordnet. Z. B. ist der obere Kontrastmusterabschnitt 4a, insbesondere eine horizontale Oberkante des oberen Kontrastmusterabschnitts 4a, zum Dach bzw. zur Decke D in einem Abstand von weniger als einen Meter angeordnet. Der untere Kontrastmusterabschnitt 4b ist in dem unteren Teilbereich des Überwachungsbereichs angeordnet. Z. B. ist der untere Kontrastmusterabschnitt 4b, insbesondere eine horizontale Unterkante des unteren Kontrastmusterabschnitts 4b zum Boden in einem Abstand von weniger als einen Meter angeordnet. Der Abstand zwischen den Kontrastmusterabschnitten 4a, 4b liegt z. B. zwischen 0 und 5 Metern.
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Die Kontrastmuster der Kontrastmusterabschnitte 4a, 4b weisen jeweils mehrere Kontrastbereiche 3a, 3b auf, die durch ihre Unterscheidbarkeit, insbesondere durch ihren Helligkeitsunterschied einen Kontrast bilden. Die Bereiche 3a, 3b bilden in den Kontrastmustern jeweils spezifische Musterverläufe. Das Kontrastmuster des linken Kontrastmusterobjekts 3 weist in vertikaler Richtung genau einen Musterverlauf, nämlich ein vertikal verlaufendes Linienmuster auf. Das mittlere Kontrastmusterobjekt 3 weist gleiche, sich in vertikaler Richtung wiederholende Musterverläufe, in diesem Beispiel Kreisformen auf. Die Kontrastmuster des rechten Kontrastmusterobjekts 3 weisen jeweils gleiche, sich in vertikaler Richtung wiederholende Musterverläufe, nämlich horizontal verlaufende Linienmuster auf. Die Bereiche 3a, 3b können unterschiedliche Farben wie z. B. rot, blau, grün, verschiedene Grautöne, schwarz und/oder weiß aufweisen.
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Die Raucherkennungsvorrichtung 1 umfasst eine Auswerteeinrichtung 5, die das Kontrastmusterobjekt 3 und die Kontrastmusterabschnitte 4a, 4b des Kontrastmusterobjekts 3 in den von der Überwachungskamera 2 übermittelten Bildern erfasst. Beispielsweise erfolgt die Erfassung des Kontrastmusterobjekts 3 und/oder der Kontrastmusterabschnitte 4a, 4b durch eine manuelle Markierung an einem Bildschirm, auf dem die Bilder des Überwachungsbereichs dargestellt sind.
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Die Auswerteeinrichtung 5 ist ausgebildet, in mindestens oder genau einem der Bilder eine Kontrastabweichung der Kontrastmuster zwischen dem oberen und dem unteren Kontrastmusterabschnitt 4a, 4b auszuwerten. Bei der Kontrastabweichung weisen die Kontrastmuster des oberen und unteren Kontrastmusterabschnitts 4a, 4b in dem mindestens einen der Bilder unterschiedliche Kontraste zueinander auf.
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Wie in der 2 gut zu sehen ist, sammelt sich aufsteigender Rauch R zunächst in der Nähe der Decke D an, so dass zu Beginn der Rauchentwicklung in Deckennähe eine höhere Rauchdichte als in Bodennähe zu verzeichnen ist. Um die Kenntnis der Rauchentwicklung als a-priori-Wissen bei der Raucherkennung zu nutzen, ist die Auswerteeinrichtung 5 ausgebildet, in mindestens oder genau einem der Bilder eine Kontrastabweichung der Kontrastmuster von dem unteren zu dem oberen Kontrastmusterabschnitt 4a, 4b auszuwerten und als Raucherkennungsmerkmal zu verwenden. Bereits ein signifikanter, absoluter Unterschied der Kontraste zwischen dem oberen und dem unteren Kontrastmusterabschnitt 4a, b in den Bildern der Überwachungskamera 2 ist ein aussagekräftiges Branderkennungsmerkmal.
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Das Kontrastmusters des oberen Kontrastmusterabschnitts 4a weist durch die Rauchansammlung in dem oberen Teilbereich einen niedrigeren Kontrast als das Kontrastmuster des unteren Kontrastmusterabschnitts 4b in den Bildern der Überwachungskamera 2 auf. Daher ist die Auswerteeinrichtung 5 z. B. ausgebildet, in dem mindestens einen Bild eine Kontrastabnahme bei der Erfassung eines niedrigeren Kontrasts im oberen Kontrastmusterabschnitt 4a als im unteren Kontrastmusterabschnitt 4b als Raucherkennungsmerkmal auszuwerten. Die Detektion der Kontrastabweichung, insbesondere der Kontrastabnahme bildet ein zuverlässiges Raucherkennungsmerkmal zur Raucherkennung.
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Im weiteren Rauchentwicklungsverlauf staut sich der Rauch an der Decke und breitet sich von dem oberen zum unteren Teilbereich des Überwachungsbereichs aus, so dass sich in den nachfolgenden Bildern die Kontrastabweichung zunehmend reduziert und folglich eine Kontrastannäherung der beiden Kontrastmusterabschnitte 4a, 4b erfolgt. Um diese charakteristische Rauchausbreitung als weiteres Raucherkennungsmerkmal zu erfassen, ist die Auswerteeinrichtung 5 ausgebildet, in mindestens zwei der Bilder ausgehend von der Kontrastabweichung, insbesondere ausgehend von der Kontrastabnahme mindestens eine Kontrastannäherung des oberen und des unteren Kontrastmusterabschnitts 4a, 4b als das mindestens eine Raucherkennungsmerkmal auszuwerten. Auf diese Weise können Täuschungsgrößen wie z. B. vorbeigehende Menschen ausgeschlossen und folglich Fehlalarme zumindest reduziert werden. Die Auswertung der Kontrastannäherung liefert ein weiteres zuverlässiges Raucherkennungsmerkmal zur Raucherkennung.
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3 zeigt in einem Diagramm eine mögliche Auswertung der Kontrastannäherung. Auf der x-Achse des Diagramms ist die Zeit t und auf der y-Achse der ausgewertete Kontrast K zu den Kontrastmusterabschnitten 4a, 4b als Messwert aufgetragen. Entlang der Zeitachse sind als Beispiel aufgenommene Bilder B10 und B20 eingetragen.
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Die Auswerteeinrichtung 5 ist ausgebildet, in den Bildern B10, B20 die Kontrastabweichung zwischen dem oberen und dem unteren Kontrastmusterabschnitt 4a, 4b auszuwerten. Sofern die derart ermittelte Kontrastüberwachung einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, bildet diese das mindestens eine Raucherkennungsmerkmal. Die Kontrastabweichung wird zudem als Kontrastabnahme KA1, KA2 erkannt, wenn der Kontrast K des oberen Kontrastmusterabschnitts 4a niedriger als der des unteren Kontrastmusterabschnitts 4b ist. Die Kontrastabnahme bildet ein weiteres Raucherkennungsmerkmal.
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Die Auswerteeinrichtung 5 ist ausgebildet, in mindestens zwei der Bilder B10, B20 ausgehend von der Kontrastabnahme KA1 eine Kontrastannäherung des oberen und des unteren Kontrastmusterabschnitts 4a, 4b auszuwerten. Zur Auswertung der Kontrastannäherung wird die erfasste Kontrastabweichung KA1 mit mindestens einer darauffolgenden erfassten Kontrastabweichung KA2 verglichen. Die Kontrastannäherung wird durch die Erfassung einer im Vergleich zur Kontrastabweichung KA1 reduzierten Kontrastabweichung KA2 erkannt. Die Kontrastannäherung bildet ein weiteres Raucherkennungsmerkmal.
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Da die Rauchausbreitung von dem oberen zum unteren Teilbereich des Überwachungsbereichs und somit die Kontrastannäherung in einem bestimmten Zeitfenster erfolgt, ist es möglich, dass die ausgewertete Kontrastannäherung durch ein vordefiniertes Zeitfenster verifiziert wird. Zur Verifikation wird das vordefinierte Zeitfenster mit der erfassten Zeit dt der Kontrastannäherung, d. h. mit der Zeit dt zwischen den ausgewerteten Kontrastabweichungen KA1, KA2 verglichen. Z. B. liegt das vordefinierte Zeitfenster bei mindestens fünf Sekunden und/oder bei höchstens 180 Sekunden. Die ausgewertete Kontrastannäherung ist verifiziert, wenn die erfasste Zeit dt innerhalb des vordefinierten Zeitfensters liegt. Die ausgewertete Kontrastannäherung wird verworfen, wenn die erfasste Zeit dt das vordefinierte Zeitfenster über- oder unterschreitet. Die zeitabhängige Verifizierung der Kontrastannäherung hilft Täuschungsgrößen, wie z. B. die vorbeigehenden Menschen oder sich langsam verändernde Lichtverhältnisse von tatsächlichen Rauchsituationen zu trennen.
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Wie in 2 gut erkennbar, ist die Überwachungskamera 2 an der Decke D des Raums angeordnet. Auf diese Weise umfasst das Blickfeld zeitnah die Rauchansammlung in der Deckennähe. Durch die Anordnung des oberen Kontrastmusterabschnitts 4a in Deckennähe ist es möglich, einen großen Bereich der Rauchansammlung und Rauchausbreitung mit nur einer Überwachungskamera 2 zu überwachen.
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Für eine optimale Blickrichtung der Überwachungskamera 2 und damit einer möglichst großen Abdeckung des Überwachungsbereichs wird z. B. ein Kippwinkel Alpha zwischen der Decke D und einer Blickrichtung oder optischen Achse der Überwachungskamera 2 festgelegt. Beispielsweise liegt der Abstandswinkel Alpha unter 25°. Alternativ oder optional ergänzend wird ein Längenabstand L von der Decke D zu einem Endabschnitt der Überwachungskamera 2 festgelegt. Alternativ oder optional ergänzend wird ein Abstandswinkel Beta zwischen der Decke D und einem oberen Längenverlauf des Blickfelds der Überwachungskamera 2 festgelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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