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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Rauchdetektionsvorrichtung zur Detektion von Rauch eines Brandes in einem Überwachungsbereich mit einer Kameraschnittstelle zur Übernahme von einer Bildfolge mit zeitlich aufeinanderfolgenden Einzelbildern von einer Überwachungskamera, wobei die Einzelbilder den Überwachungsbereich zeigen, mit einem ersten Auswertemodul, wobei das erste Auswertemodul eine erste Bewegungsschätzung zur Bestimmung einer Bewegung eines Rauchabschnitts in dem Überwachungsbereich auf Basis von zwei Einzelbildern der Bildfolge durchführt, wobei die zwei Einzelbilder einen ersten zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion eines Brandes, vorzugsweise mit der Rauchdetektionsvorrichtung sowie ein Computerprogramm.
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Zur Branddetektion sind vielfache Messprinzipien umgesetzt worden. So ist es möglich, einen Brand über dessen Temperatur mittels eines Temperatursensors, über die Rauchpartikel mittels eines Streulichtsensors oder auch videobasiert mittels digitaler Bildverarbeitung automatisiert zu detektieren.
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In der Druckschrift
WO 2008/037 293 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion von Rauch mit einer Videokamera vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird mindestens ein Videobild einer ein Gebiet überwachenden Videokamera aufgenommen. Nachfolgend wird mindestens ein sich bewegender Bereich des mindestens einen Videobildes durch Bestimmung der Richtung und der Größe des sich bewegenden Bereiches auf das wahrscheinliche Vorliegen von Rauch überprüft. Bei einem positiven Prüfergebnis wird zumindest ein Teil des mindestens einen sich bewegenden Bereichs abhängig von mindestens einer für Rauch charakteristischen Information hinsichtlich des Vorliegens von Rauch ausgewertet.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Rauchdetektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruch 11 vorgeschlagen. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Rauchdetektionsvorrichtung vorgeschlagen, welche zur Detektion von Rauch eines Brandes in einem Überwachungsbereich geeignet und/oder ausgebildet ist. Der Rauch wird durch Rauchemissionen, insbesondere Verbrennungsprodukte des Brandes, gebildet. Bei dem Überwachungsbereich kann es sich um einen geschlossenen Überwachungsbereich, wie zum Beispiel eine Halle handeln, alternativ kann der Überwachungsbereich auch als ein Freibereich ausgebildet sein. Optional ergänzend ist die Rauchdetektionsvorrichtung ausgebildet einen Brandalarm auf Basis der Rauchdetektion auszugeben. Insbesondere ist die Rauchdetektionsvorrichtung als ein automatisierter Brandmelder ausgebildet.
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Die Erkennung des Brandes erfolgt somit mittelbar über die Detektion von Rauch oder Rauchabschnitten, insbesondere über die Bewegung des Rauchs oder des Rauchabschnitts oder der Rauchabschnitte, in dem Überwachungsbereich. Insgesamt basiert die Rauchdetektionsvorrichtung auf der Grundlage, dass ein Brand zu einer Rauchentwicklung führt, wobei sich der Rauch in dem Überwachungsbereich entwickelt und insbesondere bewegt. Nachdem Rauch im Vergleich zur Umgebung üblicherweise eine höhere Temperatur aufweist, steigt der Rauch in vertikaler und/oder lotrechter Richtung auf. Es wurde festgestellt, dass sich Rauch mit einer typischen Geschwindigkeit von ca. 0,5 Meter pro Sekunde bewegt, wobei diese Bewegung des Rauchs, insbesondere die Bewegungsgeschwindigkeit und die Richtung, charakteristisch für den Rauch ist und damit ein Merkmal zur Detektion des Rauchs bildet.
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Die Rauchdetektionsvorrichtung ist insbesondere als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, wie zum Beispiel ein Computer, ein Mikrocontroller, etc. ausgebildet. Die Rauchdetektionsvorrichtung weist eine Kameraschnittstelle auf, welche zur Übernahme von einer Bildfolge mit zeitlich aufeinanderfolgenden Einzelbildern von einer Überwachungskamera ausgebildet ist. Die Kameraschnittstelle kann als eine interne oder als eine externe Kameraschnittstelle ausgebildet sein. Die Übertragung der Bildfolge kann kabellos oder kabelgestützt, insbesondere über eine Netzwerkverbindung, erfolgen. Die Einzelbilder zeigen den Überwachungsbereich. Besonders bevorzugt zeigen die Einzelbilder jeweils den gleichen Abschnitt des Überwachungsbereichs und sind somit von einer stationären Überwachungskamera mit stationären Objektiveinstellungen aufgenommen. Bei den Einzelbildern kann es sich um Schwarz-Weiß-Bilder oder Farbbilder handeln. Insbesondere stammt die Bildfolge mit den Einzelbildern von einer einzigen Überwachungskamera.
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Die Rauchdetektionsvorrichtung weist ein erstes Auswertemodul auf, welches besonders bevorzugt als ein Softwaremodul realisiert ist. Alternativ kann die Funktion des ersten Auswertemoduls auch hardwaretechnisch dargestellt sein.
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Das erste Auswertemodul ist programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet, eine erste Bewegungsschätzung zur Bestimmung einer Bewegung eines Rauchabschnitts in dem Überwachungsbereich auf Basis von zwei Einzelbildern der Bildfolge durchzuführen. Insbesondere ist das erste Auswertemodul ausgebildet, eine Bewegung des Rauchabschnitts in dem Überwachungsbereich auf Basis von zwei Einzelbildern der Bildfolge mit dem ersten zeitlichen Abstand zu erfassen. Die zwei Einzelbilder weisen einen ersten zeitlichen Abstand zueinander auf. Insbesondere wird durch das erste Auswertemodul eine Bewegung eines Rauchabschnitts des Rauchs in dem Überwachungsbereich zwischen den zwei Einzelbildern bestimmt. Bei dem Rauchabschnitt kann es sich um einen einzigen Pixelabschnitt des Rauchs in den Einzelbildern oder um einen räumlich ausgedehnten Teilbereich des Rauchs handeln. In einem kontinuierlichen Betrieb der Rauchdetektionsvorrichtung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Bestimmung der Bewegung des Rauchabschnitts in dem Überwachungsbereich über weitere Einzelbilder fortgeführt wird, wobei jedoch die Bewegung zwischen den Einzelbildern mit dem ersten zeitlichen Abstand zueinander bestimmt wird.
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Der erste zeitliche Abstand ist so gewählt, dass mit Bezug auf die oben beschriebene Eigenbewegung und/oder Steigbewegung des Rauches eine gute Detektion der Bewegung des Rauchs und/oder des Rauchabschnitts ermöglicht ist. Zum einen ist der erste zeitliche Abstand so gewählt, dass die Bewegung des Rauchs und/oder Rauchabschnitts in dem Überwachungsbereich zu einer ausreichenden Änderung der Position des Rauches und/oder Rauchabschnitts in den Einzelbildern – insbesondere in den Bildkoordinaten der Einzelbilder – führt. So ist es beispielsweise vorteilhaft zur Bestimmung der Bewegung, dass sich in dem ersten zeitlichen Abstand der Rauch bzw. Rauchabschnitt mit der zuvor genannten Steiggeschwindigkeit in den Bildkoordinaten um mindestens ein Pixel in der Position in den Bildkoordinaten verändert. Auf der anderen Seite wird die Bestimmung erschwert, wenn der erste zeitliche Abstand so gewählt ist, dass der Rauch bzw. Rauchabschnitt zwischen den Einzelbildern innerhalb des ersten zeitlichen Abstands mehr als 10 oder 20 Pixel zurückgelegt hat, da dann das Wiederfinden und die Zuordnung (Korrespondenz) der Rauchabschnitte zwischen den Einzelbildern schwierig wird.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Rauchdetektionsvorrichtung ein zweites Auswertemodul aufweist, welches in den gleichen Variationen oder Ausgestaltungen des ersten Auswertemoduls ausgebildet sein kann. Das zweite Auswertemodul ist programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet, eine zweite Bewegungsschätzung zur Bestimmung einer Bewegung eines ggf. weiteren Rauchabschnitts in dem Überwachungsbereich auf Basis von zwei Einzelbildern der Bildfolge durchzuführen, wobei die zwei Einzelbilder einen zweiten zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Der erste und der zweite zeitliche Abstand weisen eine unterschiedliche zeitliche Länge auf.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass die zuvor beschriebene Anzahl der Pixel in den Einzelbildern, die der Rauchabschnitt zwischen zwei Einzelbildern zurücklegt, stark von der Entfernung des Rauches von der Überwachungskamera abhängt. Bezogen auf die Abbildung des Überwachungsbereichs auf die Einzelbilder führt Rauch, welcher in einem Nahbereich aufsteigt, innerhalb eines kürzeren zeitlichen Abstands zu einer signifikanten und auswertbaren Änderung der Bildposition des Rauchabschnitts, wohingegen Rauch in einer größeren Entfernung deutlich mehr Zeit benötigt, um die Bildposition in den Einzelbildern signifikant zu ändern.
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Auf Basis dieser Überlegung ist es folglich vorteilhaft, mindestens oder genau zwei Auswertemodule zu verwenden, welche parallel zueinander die Bildfolge analysieren, wobei unterschiedliche zeitliche Abstände zwischen den Einzelbildern verwendet werden, um unterschiedliche Entfernungsbereiche in dem Überwachungsbereich in angepasster Weise analysieren zu können.
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In einer möglichen konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist somit der erste zeitliche Abstand kleiner als der zweite zeitliche Abstand ausgebildet, wobei das erste Auswertemodul für die Detektion des Brandes in einem Nahbereich und das zweite Auswertemodul für die Detektion in einem Fernbereich ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass die Rauchdetektionsvorrichtung für zwei unterschiedliche Entfernungsbereiche angepasst ist und damit deutlich genauer arbeiten kann, als wenn nur ein einziger zeitlicher Abstand verwendet würde. Beispielsweise ist der zweite zeitliche Abstand mindestens doppelt oder dreifach so groß wie der erste zeitliche Abstand.
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In einer möglichen konkreten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Rauchdetektionsvorrichtung die Überwachungskamera, wobei der erste zeitliche Abstand so ausgebildet ist, dass eine Höhenänderung eines Rauchabschnitts des Rauchs in dem Nahbereich mit einer Steiggeschwindigkeit von 0,5 Meter pro Sekunde der Änderung eines Pixels entspricht und/oder dass der zweite zeitliche Abstand so ausgebildet ist, dass eine Höhenänderung eines Rauchabschnitts in dem Fernbereich mit einer Steiggeschwindigkeit von 0,5 Meter pro Sekunde der Änderung eines Pixels entspricht. Dabei ist ein Nahbereich beispielsweise zwischen 5 und 25 Meter und ein Fernbereich zwischen 20 und 45 Meter ausgebildet. Die vorgeschlagene Ausgestaltung ist beispielhaft zu verstehen und kann an reale Messsituationen angepasst werden.
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Es ist besonders bevorzugt, dass das erste und das zweite Auswertemodul in einem Parallelbetrieb arbeiten und/oder als zwei parallele Bearbeitungslinien, insbesondere zwei parallele Pipelines, ausgebildet sind. Die Rauchdetektionsvorrichtung ist wahlweise auf genau die zwei Bearbeitungslinien und/oder Pipelines beschränkt oder kann weitere Bearbeitungslinien und/oder Pipelines aufweisen.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Bewegungsschätzung als ein Block-Matching-Verfahren ausgebildet. Eine besonders bevorzugte Methode zur Bewegungsschätzung ist die Bestimmung eines ersten und zweiten optischen Flussfeldes. Unter dem optischen Flussfeld wird ein Vektorfeld der in die Bildebene der Einzelbilder projizierten Geschwindigkeitsvektoren von sichtbaren Punkten, insbesondere von Rauchabschnitten, des Überwachungsbereichs im Bezugssystem der Abbildungsoptik der Überwachungskamera verstanden. Auf einen Pixelabschnitt des Rauchs als Rauchabschnitt in den Einzelbildern oder auf einen räumlich ausgedehnten Teilbereich des Rauchs als Rauchabschnitt bezogen umfasst das optische Flussfeld einen Vektor, der die Geschwindigkeit und die Richtung des Pixelabschnitts oder räumlich ausgedehnten Teilbereich des Rauchs angibt, die dieser Bereich zwischen den zwei Einzelbildern zurückgelegt hat. Die Berechnung des optischen Flusses in Einzelbildern ist dem Fachmann bekannt und wird vielfach in der digitalen Bildverarbeitung eingesetzt, sodass mittels der Berechnung des optischen Flusses die Rauchdetektionsvorrichtung sehr zuverlässig umgesetzt werden kann.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Auswertemodul oder die Auswertemodule zur Bewegungsschätzung auf Basis der Einzelbilder ausgebildet sind, wobei in den Einzelbildern vollständige Objektinhalt dargestellt ist. Somit sind bei den Einzelbildern sowohl stationäre, quasi-stationäre und bewegte Objekte angeordnet, wenn diese durch das oder die Auswertemodule bearbeitet werden.
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Bei einer möglichen Weiterbildung oder Alternative der Erfindung umfasst die Rauchdetektionsvorrichtung ein Differenzmodul zur Eliminierung eines insbesondere statischen oder quasi-statischen Szenenhintergrunds mit insbesondere statischen und/oder quasi-statischen Objekten. Beispielsweise kann das Differenzmodul den Szenenhintergrund durch eine Mittelung von vorhergehenden Einzelbildern modellieren und den modellierten Szenenhintergrund von den aktuellen Einzelbildern abziehen. Auf diese Weise können hintergrundbereinigte Zwischenbilder, insbesondere Differenzbilder, entstehen, wobei das Auswertemodul oder die Auswertemodule zur Bewegungsschätzung auf Basis der hintergrundbereinigten Zwischenbilder ausgebildet sind. Alternativ hierzu können auch jeweils Differenzbilder zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Einzelbildern als die hintergrundbereinigten Zwischenbilder erstellt werden. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass durch die Nutzung der hintergrundbereinigten Zwischenbilder insbesondere ein dünner und/oder transparenter Rauch besser detektiert werden kann und somit eine etwaige Bewegung besser bestimmt werden kann. Es ist dabei möglich, dass die mindestens zwei Auswertemodule beide mit hintergrundbereinigten Einzelbildern arbeiten, oder dass nur eine echte Teilmenge der Mehrzahl von Auswertemodulen mit den hintergrundbereinigten Einzelbildern und eine andere Teilmenge mit vollständigen Einzelbildern arbeitet.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Rauchdetektionsvorrichtung ein Dektektionsmodul auf, wobei das Dektektionsmodul ausgebildet ist, auf Basis der Bewegungsschätzung den Rauch und damit den Brand zu detektieren. Umfasst die Bewegungsschätzung beispielsweise die Bestimmung eines optischen Flussfeldes, so ist der Rauch durch eine charakteristische Ansammlung von Flussvektoren, welche vertikal oder im wesentlichen vertikal ausgerichtet sind und eine vorbestimmte Länge haben, als Merkmal detektierbar, da der Rauch meist in einem zusammenhängenden Bereich angeordnet ist, vertikal nach oben steigt und eine einheitliche Steiggeschwindigkeit aufweist.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Detektionsmodul ausgebildet ist, auf Basis der Bewegungsschätzung des ersten Auswertemoduls Rauch und damit einen Brand in dem Nahbereich und auf Basis der Bewegungsschätzung des zweiten Auswertemoduls Rauch und damit einen Brand in dem Fernbereich zu detektieren. Insbesondere erfolgen die Detektionen zwar zeitgleich oder parallel, jedoch unabhängig voneinander.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das Detektionsmodul eine Rauchwahrscheinlichkeit auf Basis der Bewegungsschätzung bestimmt und beispielsweise bei dem Überschreiten einer vorgebbaren Wahrscheinlichkeit Rauch detektiert. Optional ergänzend kann vorgesehen sein, dass weitere Parameter wie zum Beispiel die Größe der Fläche in den Einzelbildern mit ausreichender Rauchwahrscheinlichkeit und/oder die zeitliche Länge der detektierten Rauchwahrscheinlichkeit in die Berechnung einfließen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Rauch in einem Überwachungsbereich, welches vorzugsweise durch die Rauchdetektionsvorrichtung, wie diese zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umgesetzt wird. Bei dem Verfahren wird eine Bildfolge mit zeitlich aufeinanderfolgenden Einzelbildern ausgewertet, wobei die Einzelbilder den Überwachungsbereich zeigen. Es erfolgt eine erste Bewegungsschätzung, wobei eine Bewegung in dem Überwachungsbereich auf Basis von zwei Einzelbildern der Bildfolge bestimmt wird, wobei die zwei Einzelbilder einen ersten zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Vorzugsweise zeitlich parallel und/oder überlappend dazu erfolgt eine zweite Bewegungsschätzung, wobei eine Bewegung in dem Überwachungsbereich auf Basis von zwei Einzelbildern der Bildfolge bestimmt wird, wobei die zwei Einzelbilder einen zweiten, anderen zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Optional ergänzend erfolgt in einem nachfolgenden Schritt eine Detektion des Rauchs und damit des Brandes auf Basis der ersten und der zweiten Bewegungsschätzung.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens, vorzugsweise auf einer Rauchdetektionsvorrichtung oder auf einer Datenverarbeitungsanlage.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Blockdarstellung einer Rauchdetektionsvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ein Einzelbild der Rauchdetektionsvorrichtung in der 1 zur Erläuterung der prinzipiellen Funktionsweise der Rauchdetektionsvorrichtung in der 1;
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3 eine Illustration zur Erläuterung des Verfahrens zum Betreiben der Rauchdetektionsvorrichtung in der 1.
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In der 1 ist in einer stark schematisierten Darstellung eine Rauchdetektionsvorrichtung 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Rauchdetektionsvorrichtung 1 kann optional eine Überwachungskamera 2 umfassen, diese kann jedoch auch als eine separate Komponente ausgebildet sein und mit der Rauchdetektionsvorrichtung 1 verbunden sein.
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Die Überwachungskamera 2 stellt eine Bildfolge 3 mit zeitlich aufeinanderfolgenden Einzelbildern 4 zur Verfügung und übergibt diese an die Rauchdetektionsvorrichtung 1. Zur Übernahme der Bildfolge 3 weist die Rauchdetektionsvorrichtung 1 eine Kameraschnittstelle 5 auf. Die Kameraschnittstelle 5 kann als eine kabelgebundene, interne, externe oder drahtlose Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein. Die Bildfolge 3 weist beispielsweise Einzelbilder 4 mit einer Frequenz von 30 Hertz oder 60 Hertz auf.
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Die Überwachungskamera 2 ist auf einen Überwachungsbereich U gerichtet, wobei in diesem Beispiel in dem Überwachungsbereich U ein Nahbereich N und ein Fernbereich F dargestellt ist, wobei der Fernbereich F weiter von der Überwachungskamera 2 entfernt ist als der Nahbereich N. In dem Nahbereich N ist zur Visualisierung der Größenverhältnisse eine Person 6 sowie eine Rauchfackel 9 als Rauch mit einem Rauchabschnitt 7 schematisiert dargestellt. In gleicher Weise ist in dem Fernbereich F ebenfalls eine Person 6 sowie eine Rauchfackel 9 als Rauch mit einem Rauchabschnitt 7 gezeigt. Der Nahbereich befindet sich beispielsweise in einem Abstand von 5 bis 25 Meter zu der Überwachungskamera 2. Der Fernbereich F befindet sich dagegen in einem Abstand von zum Beispiel 20 bis 45 Meter zu der Überwachungskamera 2.
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Die 2 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung ein Einzelbild 4 des Überwachungsbereichs U. Es ist zu erkennen, dass die Person 6 und der Rauchabschnitt 7 in dem Nahbereich N in dem Einzelbild 4 größer dargestellt ist als die Person 6 und der Rauchabschnitt 7 in dem Fernbereich F. Dies ist durch die Abbildung, insbesondere Abbildungsoptik der Überwachungskamera 2 vorgegeben.
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Die Rauchdetektionsvorrichtung 1 ist zur Detektion von Rauch, wie z.B. der Rauchfackel 9 eines Brandes anhand der Bestimmung einer Bewegung von Rauchabschnitten 7 in dem Überwachungsbereich U in oder von dem Rauchabschnitt 7 ausgebildet. Das Vorgehen beruht darauf, dass eine Bewegungsschätzung zur Bestimmung der Bewegung in dem Überwachungsbereich U durchgeführt wird. In der Rauchdetektionsvorrichtung 1 in der 1 wird als Bewegungsschätzung der optische Fluss, insbesondere ein oder mehrere optische Flussfelder berechnet. Bei der Berechnung des optischen Flusses werden Verschiebungen von Bildabschnitten oder Bildpunkten von einem Einzelbild 4 zu dem nächsten Einzelbild 4 berechnet und beispielsweise durch Vektoren 8 visualisiert. In der 2 sind mögliche Vektoren 8 sowohl für den Nahbereich N als auch für den Fernbereich F für die Bewegung des Rauchabschnitts 7 und andere Rauchabschnitte dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich beide Rauchabschnitte 7 mit der gleichen Steiggeschwindigkeit von ca. 0,5 Meter pro Sekunde in vertikaler Richtung bewegen. Aus der Darstellung ist zu entnehmen, dass für eine einheitliche Auswertung des optischen Flusses in dem Einzelbild 4 die Flussvektoren 8 des Nahbereichs N und des Fernbereichs F hinsichtlich der Länge stark unterschiedlich sind. So sind die Vektoren 8 in dem Nahbereich N deutlich länger als die Vektoren 8 in dem Fernbereich F. Dem Verfahren des optischen Flusses sind bei der Auswertung von Einzelbildern 4 Grenzen gesetzt, da Veränderungen der Position von Bildpunkte von einem Einzelbild 4 zu dem nächsten Einzelbild 4 zum einen so gestaltet sein sollten, dass diese mindestens in der Größenordnung von einem Bildpixel sind. Auf der anderen Seite sollen die Veränderungen auch nicht zu groß sein, da sonst die Bildpunkte bei aufeinanderfolgenden Einzelbildern 4 nicht mehr zueinander zugeordnet werden können, sodass keine Vektoren 8 ableitbar sind.
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Somit muss der zeitliche Abstand zwischen zwei Einzelbildern 4 zur Bestimmung des optischen Flusses auf die Entfernung des Rauchabschnitts 7 zu der Überwachungskamera 2 abgestimmt werden. Insbesondere muss der zeitliche Abstand zwischen zwei Einzelbildern 4 zur Bestimmung des optischen Flusses oder zur Bestimmung der Vektoren 8 so ausgebildet sein, dass die Länge der Vektoren 8 in dem Einzelbild 4 größer als 1 Pixel und kleiner als zum Beispiel 10 oder 20 Pixel ist. Im Ergebnis führt diese Überlegung dazu, dass bei einer Erstellung eines optischen Flussfeldes mit einem einheitlichen zeitlichen Abstand zwischen den Einzelbildern 4 stets ein Kompromiss zwischen der bestmöglichen Bearbeitung von Rauchabschnitten 7 im Nahbereich N und Rauchabschnitten 7 in dem Fernbereich F ist.
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In der 1 ist die Rauchdetektionsvorrichtung 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei diese zwei Auswertemodule 10a, b aufweist, welche parallel zueinander die Bildfolge 3 oder eine Auswahl von Einzelbildern 4 der Bildfolge 3 bearbeiten, wobei das erste Auswertemodul 10a für den Nahbereich N und das zweite Auswertemodul 10b für den Fernbereich F abgestimmt ist. Die entfernungsabhängige Abstimmung wird anhand der 3 erläutert:
In der 3 ist in einer stark schematisierten Darstellung der zeitliche Verlauf t der Auswertung der Bildfolge 3 der Einzelbilder 4 dargestellt. Das erste Auswertemodul 10a setzt eine erste Bearbeitungslinie 11a um, wobei die Vektoren 8 jeweils aus zwei Einzelbildern 4 bestimmt werden, welche einen ersten zeitlichen Abstand dt1 für den Nachbereich N aufweisen. Es ist vorgesehen, dass die Vektoren 8 mindestens drei Mal pro Sekunde berechnet werden, um eine verlässliche Aussage machen zu können. Ferner zeigt die 3 eine zweite Bearbeitungslinie 11b, welche durch das zweite Auswertemodul 10b umgesetzt wird. In der zweiten Bearbeitungslinie 11b werden ebenfalls die Vektoren 8 berechnet, wobei jedoch zwischen zwei Einzelbildern 4 ein zweiter, größerer zeitlicher Abstand dt2 vorgesehen ist. Auch die Berechnung in der zweiten Bearbeitungslinie 11b erfolgt vorzugsweise mindestens drei Mal pro Sekunde.
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Durch eine unterschiedliche Wahl des zeitlichen Abstands dt1, dt2 zwischen den Einzelbildern 4 in den Bearbeitungslinien 11a, b wird erreicht, dass die zu erwartende Länge der Vektoren 8 angepasst und/oder optimal auf die Berechnung des optischen Flusses abgestimmt ist.
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So werden durch die kürzeren ersten zeitlichen Abstände dt1 die Länge der Vektoren 8 im Vergleich zu den längeren zweiten zeitlichen Abständen dt2 der Vektoren 8 im Fernbereich F angepasst oder sogar gleich eingestellt. Dadurch können die Längen der Vektoren 8 für den Nahbereich N und für den Fernbereich F zugleich vorteilhaft für die Berechnung des optischen Flusses abgestimmt werden. Wie aus der 3 zu entnehmen ist, arbeiten die zwei Bearbeitungslinien 11a, b parallel oder zumindest zeitlich überlappend zueinander. Die Ergebnisse des ersten und des zweiten Auswertemoduls 10a, b werden an ein Detektionsmodul 12 übergeben, welches auf Basis des optischen Flussfeldes den Rauchabschnitt 7 und dadurch einen Brand detektiert. Prinzipiell ist es möglich, weitere Auswertemodule 10a, b einzusetzen, um weitere Entfernungsbereiche mit weiteren zeitlichen Abständen vorteilhaft abzustimmen.
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Eine beispielhafte Konfiguration der Rauchdetektionsvorrichtung 1 sieht bei einem Gesamtöffnungswinkel alpha der Überwachungskamera 2 von 70° vor, für einen Nahbereich N von 5 Meter bis 25 Meter den ersten zeitlichen Abstand dt1 von 80 Millisekunden und für einen Fernbereich F von 20 Meter bis 45 Meter den zweiten zeitlichen Abstand dt2 von 300 Millisekunden zu verwenden. Somit können durch die Kombination der parallelen optischen Flussalgorithmen wesentlich größere Entfernungsbereiche abgedeckt werden. Die Weiterverarbeitung der optischen Flussergebnisse muss in dem Detektionsmodul 12 nur einmal durchgeführt werden.
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Es ist prinzipiell möglich, dass die Auswertemodule 10a, b auf die unbearbeiteten oder weitgehend unbearbeiteten Einzelbilder 4 angewandt werden. Eine mögliche Ergänzung sieht vor, dass den Auswertemodulen 10a, b oder nur einem der Auswertemodule 10 a oder 10 b ein Differenzmodul (nicht gezeigt) vorgeschaltet ist, welches aus den Einzelbildern 4 einen statischen Szenenhintergrund entfernt, sodass die Auswertemodule 10a oder 10b auf hintergrundbereinigten Einzelbildern arbeiten. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die Rauchabschnitte 7 insbesondere bei transparentem Rauch besser herausgearbeitet oder erkannt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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