DE102016119343A1

DE102016119343A1 - Objektüberwachung mit Infrarotbildaufnahme und Infrarotpulsbeleuchtung

Info

Publication number: DE102016119343A1
Application number: DE102016119343.7A
Authority: DE
Inventors: Lukas Bolliger; Christoph Schlott; Daniel Nef; Urs Hunziker
Original assignee: Bircher Reglomat AG
Current assignee: Bircher Reglomat AG
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-12
Also published as: WO2018069341A1; EP3526963A1

Abstract

Vorrichtung (100) zum Überwachen eines Objekts (102), wobei die Vorrichtung (100) eine infrarotemittierende gepulste elektromagnetische Strahlungsquelle (116), die eingerichtet ist, das zu überwachende Objekt (102) mit mindestens einem Infrarotpuls zu beleuchten, und eine infrarotsensitive Bildaufnahmeeinrichtung (72) aufweist, die eingerichtet ist, zumindest zum Teil während des Beleuchtens mit dem mindestens einen Infrarotpuls mindestens ein Bild des zu überwachenden Objekts (102) aufzunehmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Steuerverfahren sowie eine Anordnung.
Es sind verschiedene Verfahren zur Steuerung von Türen und Toren bekannt, die auf einer Vermessung eines dadurch hindurch bewegten Objektes basieren. So beschreibt zum Beispiel US 7,984,590 einen Stereometriesensor, der durch unabhängige Steuerung und Motorisierung von horizontalen Türflügeln eine Schiebetüre derart öffnet, dass sie den Konturen des passierenden Objektes angepasst ist.
Es sind verschiedene Verfahren zur Erfassung von dreidimensionalen Objekten bekannt. Bei einem davon wird mittels eines auf das Objekt projizierten Lichtgitters die dreidimensionale Erkennung ermöglicht. Hier ist aber das Lichtgitter (strukturiertes Licht) eine Notwendigkeit zur dreidimensionalen Sensorik, da nur mit einer Kamera gearbeitet wird und das System ohne Lichtgitter keine dreidimensionale Sensorik hat. Ein typisches Verfahren aus diesem Umfeld ist die Streifenprojektion.
Allgemein kann also die Überwachung von Objekten auf einfache und fehlerrobuste Weise wünschenswert sein. Herkömmliche Überwachungssysteme beruhen zum Beispiel auf Time-Of-Flight-(TOF)Messungen von Licht, was aufwendig, energieintensiv und fehleranfällig ist. TOF bezeichnet hierbei die Laufzeitmessung eines Lichtstrahls.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Objektüberwachung fehlerrobust und energieeffizient zu gestalten.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Überwachen eines Objekts geschaffen, wobei die Vorrichtung eine infrarotemittierende (insbesondere eine nur im Infrarotbereich emittierende) gepulste (d.h. nicht kontinuierlich emittierende, sondern in Form von zeitlich voneinander beabstandeten Pulsen emittierende) elektromagnetische Strahlungsquelle, die eingerichtet ist, das zu überwachende Objekt mit mindestens einem Infrarotpuls (insbesondere mit einer Serie von zeitlich voneinander beabstandeten Infrarotpulsen) zu beleuchten, und eine infrarotsensitive (insbesondere nur im Infrarotbereich sensitive) Bildaufnahmeeinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, zum Teil, zumindest teilweise bzw. zumindest zeitweise während des Beleuchtens mit dem mindestens einen Infrarotpuls mindestens ein Bild (insbesondere mehrere Bilder) des zu überwachenden Objekts aufzunehmen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen eines Objekts bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren das zu überwachende Objekt mit mindestens einem Infrarotpuls beleuchtet wird, und mindestens ein Infrarotbild des zu überwachenden Objekts (insbesondere innerhalb mindestens eines begrenzten Zeitintervalls) zum Teil, zumindest teilweise bzw. zumindest zeitweise während des Beleuchtens mit dem mindestens einen Infrarotpuls aufgenommen wird (wobei optional mindestens ein Pulsbeleuchtungszeitraum und mindestens ein Aktivitätszeitraum des Bildaufnehmens synchronisiert werden).
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung bereitgestellt, die eine Zugangsstruktur mit einer von einem Objekt zu passierenden Öffnung, mindestens einen Verschließkörper zum selektiven zumindest teilweisen Öffnen oder zumindest teilweisen Schließen der Öffnung und eine Vorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Steuern einer Bedeckungscharakteristik der Öffnung durch den mindestens einen Verschließkörper basierend auf dem mindestens einen aufgenommenen Bild des zu überwachenden Objekts aufweist.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Infrarot“ insbesondere nichtsichtbare elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen größer als jene von sichtbarem Licht verstanden, weiter insbesondere elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von mehr als 800 nm, weiter insbesondere von mehr als 1 µm, noch weiter insbesondere zwischen 800 nm und 1 mm. Gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung implementierbare Kameras mit Sensitivität für Infrarotstrahlung können im niederfrequenten Infrarotbereich Körperwärmesensoren sowie im höherfrequenten Infrarotbereich normale Kameras mit (zum Beispiel zusätzlicher und/oder nicht weggefilterter) Sensitivität für Infrarotstrahlung am Infrarotende des sichtbaren Lichtbereiches sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Objekt“ insbesondere eine beliebige physische Struktur verstanden, insbesondere eine bewegliche oder bewegte Struktur, deren Trajektorie oder Verhalten erfasst werden soll. Beispiele für ein solches Objekt sind ein Mensch, ein Fahrzeug, eine Maschine oder ein Maschinenteil.
Im Rahmen dieser Anmeldung kann unter dem Begriff „Bedeckungscharakteristik“ insbesondere verstanden werden, wie groß eine von dem mindestens einen Verschließkörper unbedeckte Öffnungsfläche zum Passierenlassen des Objekts ist, welche Form eine solche Öffnungsfläche hat und/oder für welches Zeitintervall eine solche Öffnungsfläche geöffnet bleibt.
Im Rahmen dieser Anmeldung kann unter dem Begriff „objektadaptiv“ insbesondere ein Kriterium für das Konfigurieren des Öffnens eines Durchgangs (insbesondere nur) so weit oder ein Stückchen weiter verstanden werden, dass ein Objekt durch die Öffnung passieren kann. Somit steht der Begriff objektadaptiv im Gegensatz zu objektunspezifischen Steuersystemen, bei denen die Öffnung vollständig oder bis zu einer vorgegebenen (bzw. fixen) Öffnungsweite erfolgt.
Im Rahmen dieser Anmeldung kann unter dem Begriff „Verschließkörper“ insbesondere eine körperliche Barriere verstanden werden, die aus einem oder mehreren Komponenten zusammengesetzt sein kann, um einen Teilbereich oder die gesamte Öffnung zu verschließen. Der mindestens eine Verschließkörper kann dabei zum Beispiel eine starre Tür, ein starres Tor, eine Rolltür, ein Rolltor, etc. sein, das oder die horizontal und/oder vertikal verfahrbar, klappbar, faltbar und/oder ein- bzw. ausrollbar ausgebildet sein kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Überwachungssystem für ein Objekt geschaffen, bei dem ein oder mehrere nicht sichtbare Infrarotpulse emittiert werden, um das zu überwachende Objekt zeitweise mit Infrarotlicht zu beleuchten. Durch das temporäre Beleuchten des Objekts kann dessen Erkennbarkeit auf einem oder mehreren aufgenommenen Infrarotbildern mit hoher Qualität ermöglicht werden. Durch den bloßen Pulsbetrieb der Infrarotstrahlungsquelle (im Gegensatz zu einer permanenten Beleuchtung) ist deren Betrieb mit geringem Energiebedarf möglich. Außerdem kann mit der infrarotbezogenen Überwachungsanordnung eine Überwachung eines Objekts diskret erfolgen, und ohne das Objekt (zum Beispiel einen Fahrer eines Fahrzeugs) bei seiner insbesondere sicherheitsrelevanten Aktivität durch sichtbares Zusatzlicht zu stören. Durch das Beleuchten des Objekts mit der Infrarotstrahlung kann außerdem die Helligkeit bzw. der Kontrast des Objekts auf dem oder den Bildern verbessert werden. Insgesamt arbeitet das Überwachungssystem fehlerrobust, energiearm und einfach.
Spezieller ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein dreidimensionales Überwachungs- bzw. Sensorsystem geschaffen, das zum Beispiel aus zumindest einer passiven Kamera als Bildaufnahmeeinrichtung, einem Infrarotblitzgerät als Strahlungsquelle und der Steuereinrichtung gebildet sein kann. Die Kamera kann (insbesondere nur) im Infrarotbereich sensitiv sein. Die Bildaufnahmeeinrichtung des Überwachungssystems kann mindestens eine Kamera mit mindestens einer Kameraoptik oder mindestens zwei Kameras aufweisen (wobei sich ein Stereometriesystem auch mit einer Lochkamera ohne Optik realisieren lässt). Das Infrarotblitzgerät kann während Aktivzeiten (zum Beispiel der Bildaufnahmeeinrichtung) rhythmisch ein und ausgeschaltet werden. Für die dreidimensionale Überwachung bzw. Bilderkennung sind keine aufwendigen und fehleranfälligen Laufzeitmessungen von elektromagnetischen Wellen erforderlich (d.h. es ist kein TOF vonnöten). Die Steuereinrichtung kann für die Synchronisation der Aufnahmen der mindestens einen passiven Kamera mit der Blitzdauer und Blitzzeit des Infrarotblitzgeräts sorgen.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausführungsbeispiele der Vorrichtung, der Anordnung und des Verfahrens beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die infrarotsensitive Bildaufnahmeeinrichtung eingerichtet sein, innerhalb mindestens eines begrenzten Zeitintervalls (insbesondere innerhalb mehrerer zeitlich voneinander beabstandeter Zeitintervalle), das zumindest teilweise mit einer oder mit mehreren Phasen des Beleuchtens mit dem mindestens einen Infrarotpuls zusammenfallen kann, das mindestens eine Bild des zu überwachenden Objekts aufzunehmen. Die Vorrichtung kann ferner eine Steuereinrichtung (die zum Beispiel als Prozessor eingerichtet sein kann) aufweisen, die zum Steuern der Strahlungsquelle und der Bildaufnahmeeinrichtung derart eingerichtet sein kann, dass mindestens ein Pulsbeleuchtungszeitraum der Strahlungsquelle und mindestens ein Aktivitätszeitraum der Bildaufnahmeeinrichtung zum Bildaufnehmen synchronisiert (d.h. zeitlich aufeinander abgestimmt bzw. koordiniert) sind. Insbesondere kann die Steuereinrichtung zum koordinierten Steuern der Strahlungsquelle und der Bildaufnahmeeinrichtung derart eingerichtet sein, dass mindestens ein infrarotemissionsfreier Nichtbeleuchtungszeitraum (d.h. ein Zeitraum, in dem die Strahlungsquelle keine Infrarotstrahlung emittiert, zum Beispiel ein oder mehrere Zeiträume zwischen Infrarotpulsen) der Strahlungsquelle und mindestens ein Inaktivitätszeitraum oder Nichtaufnahmezeitraum der Bildaufnahmeeinrichtung (d.h. ein Zeitraum, in dem die Bildaufnahmeeinrichtung nicht betriebsbereit zum Aufnehmen eines Bildes ist, zum Beispiel ausgeschaltet ist) synchronisiert sind bzw. zusammenfallen. Selektiv während der Aktivitätszeiträume der Strahlungsquelle kann also die Bildaufnahmeeinrichtung aktiv geschaltet werden, wobei durch das temporäre Beleuchten des Objekts auch dessen Erkennbarkeit auf einem oder mehreren aufgenommenen Bildern mit hoher Qualität ermöglicht ist. Indem die Bildaufnahmeeinrichtung zwischen der Aufnahme mehrerer Bilder bzw. in Zeiträumen zwischen Pulsen inaktiv geschaltet werden kann, ist nicht nur der Betrieb der Infrarotstrahlungsquelle, sondern auch der Betrieb der Bildaufnahmeeinrichtung mit geringem Energiebedarf möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Bildaufnahmeeinrichtung mindestens eine Kamera mit einer einen Detektionspfad vermehrfachenden Kameraoptik oder eine Mehrzahl von Kameras aufweisen. Unter einer „einen Detektionspfad vermehrfachenden Kameraoptik“ kann insbesondere eine Anzahl optischer Pfade verstanden werden, von denen jeder einen Teilbereich eines abzubildenden Objekts oder anderen Raumbereichs auf eine gemeinsame Kamera richtet (siehe 2). Ein dreidimensionales Überwachen ist somit zum Beispiel auch mittels einer einzigen Kamera möglich, die unter Verwendung von Linsen, Strahlteilern, Reflektoren, etc. Teilbilder aus unterschiedlichen Raumbereichen und/oder Beobachtungsrichtungen gleichzeitig erfassen kann. Alternativ können mehrere Kameras und/oder mindestens eine bewegliche Kamera eingesetzt werden, um stereometrische Information zu erfassen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Strahlungsquelle und die Bildaufnahmeeinrichtung eine Objekterkenneinrichtung bilden, die zum Erkennen des Objekts basierend auf dem mindestens einen aufgenommenen Bild eingerichtet ist. Hierfür kann die Objekterkenneinrichtung das eine oder die mehreren aufgenommenen Bilder unter Berücksichtigung der Emissionscharakteristik der Strahlungsquelle auswerten, wofür insbesondere Verfahren der Bilderkennung eingesetzt werden können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Objekterkenneinrichtung eine stereometrische Objekterkenneinrichtung sein, insbesondere eingerichtet zum Erkennen des Objekts mittels Triangulation unter Verwendung dreidimensionaler Photogrammetrie. Somit kann das eindimensionale Sensorsystem stereometrische Modelle berücksichtigen, die bevorzugt auf Triangulation durch dreidimensionale Photogrammetrie basieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Dekodiereinrichtung aufweisen, die zum Dekodieren von Information eingerichtet ist, welche mittels Infrarottinte und/oder Infrarotphosphoreszenzmittel in einem zu überwachenden Raum, insbesondere auf dem Objekt, codiert ist. Infrarottinte und/oder Infrarotphosphoreszenzmittel kann die Eigenschaft haben, erst in Anwesenheit von Infrarotlicht auf einem Bild erkennbar zu sein. Insbesondere kann das Sensorsystem mittels Infrarottinte und/oder Infrarotphosphoreszenzfarbe gebildete Markierungen erkennen, mit der das Objekt bzw. die Umgebung versehen sein können. Besonders bevorzugt ist es, dass die mit diesen Farben codierten bzw. verschlüsselten weiteren Informationen mittels der Objekterkenneinrichtung erkannt und mittels der Dekodiereinrichtung decodiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Objekterkenneinrichtung ausgebildet sein, unterschiedliche Bilder (zum Beispiel desselben Objekts) gegeneinander abzugleichen, denen unterschiedliche Emissionsintensitäten des jeweiligen mindestens eine Infrarotpulses zugeordnet sind. Somit können zum Beispiel unterschiedlich aufgehellte Aufnahmen gegeneinander derart abgeglichen werden, dass insgesamt eine bessere Objekterkennung und/oder Störungsausblendung (zum Beispiel Insektenausblendung, Schnee-, Regen-, Graupel-, Nebelausblendung) erreicht wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Strahlungsquelle ausgebildet sein, mit dem mindestens einen Infrarotpuls eine vorzugsweise bidirektionale Kommunikation mit einem Kommunikationspartnergerät zu initiieren, insbesondere Daten an das Kommunikationspartnergerät zu übertragen, weiter insbesondere codierte Daten an das Kommunikationspartnergerät zu übertragen. Durch das Infrarotblitzgerät bzw. die Strahlungsquelle kann also eine Rückantwort von einem anderen Gerät initiiert werden. Vorzugsweise kann eine solche Rückantwort auf mittels des emittierten Infrarotlichts übertragenen Daten basieren. Besonders bevorzugt kann es sein, dass diese Übertragung codiert bzw. kryptografisch abgesichert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Kommunikationseinrichtung (zum Beispiel eine Sende- und/oder Empfangsantenne) aufweisen, die eingerichtet ist, aus der Überwachung erhaltene Informationen (zum Beispiel über ein Kommunikationsnetzwerk wie das öffentliche Internet oder ein Mobilfunknetzwerk) an ein Kommunikationspartnergerät (zum Beispiel ein Server oder ein portables Gerät wie ein Mobiltelefon) zu übertragen. Das Überwachungssystem kann also Umgebungs-(zum Beispiel Zone besetzt, Fluchtweg belegt, Bewegungsalarm, Objektgrößen und Objektvektoren, Identitätsdaten von erkannten Tags, etc.) und/oder Umweltinformationen (zum Beispiel Regenschauer, Schneefall, etc.) an andere Systeme weitergeben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Energieverwaltungseinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die Strahlungsquelle beim Aufnehmen des mindestens einen Bilds zumindest zeitweise abzuschalten, wenn ein vorgegebenes Bildqualitätskriterium (zum Beispiel ein Soll-Kontrast) auch ohne Beleuchten mit dem mindestens einen Infrarotpuls erfüllt ist, insbesondere bei Tageslicht und/oder wenn Konturen des Objekts ein vorgegebenes Klarheitskriterium erfüllen. Gemäß einem solchen Management der Aktivzeiten der Strahlungsquelle kann diese zum Beispiel tagsüber zur Energieersparnis oder bei sehr klaren Konturen ausgeschaltet sein (dies kann als zyklischer Betrieb bezeichnet werden).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Energieverwaltungseinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die Strahlungsquelle zum Aufnehmen des mindestens einen Bilds erst dann einzuschalten, wenn eine Energieversorgungsbereitschaft eines temporären Energiespeichers zum Versorgen der Strahlungsquelle mit Energie erfasst wurde. Ein solcher temporärer Energiespeicher kann zum Beispiel eine wiederaufladbare Batterie oder ein Kondensator sein, die bzw. der von einer volatilen Energieversorgungsquelle gespeist wird. Wenn dieser temporäre Energiespeicher gegenwärtig zum Bereitstellen von Energie betriebsbereit ist, kann eine entsprechende Mitteilung oder sensorische Erfassung das Infrarotpulsemittieren zum Aufnehmen des mindestens einen Bilds auslösen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Strahlungsquelle zum Emittieren von Infrarotlicht in einem Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 100 µm, insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 30 µm, weiter insbesondere von ungefähr 10 µm, eingerichtet sein. Es hat sich herausgestellt, dass in diesem Wellenlängenbereich besonders präzise Bildaufnahmen möglich sind. Diese umfassen insbesondere den für Körperwärme indikativen Wellenlängenbereich (insbesondere 7 µm bis 14 µm) und sind somit zum Erfassen von menschlichen Objekten besonders gut geeignet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Strahlungsquelle zum Emittieren von Infrarotlicht entsprechend einer vorgebbaren (insbesondere räumlich asymmetrischen) Emissionsrichtungs-Emissionsintensitäts-Charakteristik eingerichtet sein. Somit kann die Intensität der Abstrahlung von Infrarotlicht in unterschiedliche Raumrichtungen unterschiedlich sein. Damit kann asymmetrischen geometrischen Umgebungsverhältnissen Rechnung getragen werden. Wenn zum Beispiel ein zu überwachender Raum länger als hoch ist, kann die in die Längsrichtung abgestrahlte Infrarotleistung höher sein als die in vertikaler Richtung abgestrahlte Infrarotleistung, um auch weiter entfernte Objekte ausreichend stark beleuchten zu können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung ferner zum Steuern einer Bedeckungscharakteristik einer von dem überwachten Objekt zu passierenden Öffnung durch mindestens einen Verschließkörper eingerichtet sein. Insbesondere kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, die Bedeckungscharakteristik objektadaptiv zu steuern, wofür die aufgenommene Bildinformation verwendet werden kann. Somit kann auf Basis des Überwachungsergebnisses eine Bedeckungscharakteristik einer von einem Objekt zu passierenden Öffnung durch mindestens einen Verschließkörper gesteuert werden. Das infrarotpulsbezogene Überwachungssystem kann somit vorteilhaft zur Zugangskontrolle durch Tore oder Türen eingesetzt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, die Bedeckungscharakteristik basierend auf geometrischen Objektdaten und/oder mindestens einer zusätzlichen Situationscharakteristik zu steuern. Im Rahmen dieser Anmeldung können unter dem Begriff „geometrische Objektdaten“ insbesondere Informationen hinsichtlich Größe und/oder Form eines oder mehrerer Objekte verstanden werden, das oder die die ganz oder teilweise von dem Verschließkörper freie Öffnung passieren sollen. Solche geometrischen Objektdaten können statisch sein, zum Beispiel wenn ein Fahrzeug einer konstanten Form und Größe die Öffnung passieren soll. Alternativ oder ergänzend können solche geometrischen Objektdaten aber auch dynamisch sein, zum Beispiel wenn ein Mensch als Objekt die Öffnung passieren soll, der während des Gehens fortlaufend seine äußere Kontur verändert. Geometrische Objektdaten können auch die Position oder Trajektorie eines Objekts vor und/oder beim Passieren der Öffnung angeben. Im Rahmen dieser Anmeldung können unter dem Begriff „zusätzliche Situationscharakteristik“ insbesondere Informationen als Kriterium für die Einstellung der von dem mindestens einen Verschließkörper unbedeckt bleibenden Teilfläche der Öffnung beim Passierenlassen des Objekts verstanden werden, welche Informationen nicht bloß Form, Größe und Position des Objekts betreffen, sondern stattdessen mindestens eine von der vorliegenden Situation des Passierenlassens eines Objekts abhängige Information für den Justiervorgang beisteuern. Eine solche zusätzliche Situationscharakteristik kann gemäß einem Ausführungsbeispiel von dem Objekttyp abhängig sein, das die Öffnung passieren soll. In diesem Fall kann zum Beispiel zwischen einer ersten Situation, in der das Objekt eine Person ist, und zwischen einer zweiten Situation unterschieden werden, in der das Objekt ein Gegenstand ist. Menschliche Bedürfnisse beim Durchschreiten einer Öffnung hinsichtlich eines verbleibenden Freiraums zu dem mindestens einen Schießkörper bzw. einer Begrenzung der Öffnung können dadurch berücksichtigt werden, um ein Unwohlsein eines Benutzers beim Durchschreiten der Öffnung zu vermeiden. Gegenstände hingegen unterliegen einem solchen potentiellen Unwohlsein nicht, sodass in dieser Situation ein verbleibender Freiraum geringer oder sogar gleich Null gewählt werden kann. Ferner kann, wenn das Objekt ein Mensch ist, abhängig von mindestens einer weiteren Eigenschaft dieses Menschen (zum Beispiel Zugehörigkeit zu einem bestimmten Kulturkreis, Geschlecht, Alter, Status innerhalb einer Organisation, Gemütszustand, Bewegungsgeschwindigkeit, etc.) eine Einstellung der Bedeckungscharakteristik erfolgen. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, als die zumindest eine zusätzliche Situationscharakteristik eine vollständig außerhalb des Objekts liegende Eigenschaft des Szenarios des Passierenlassens des Objekts durch die Öffnung für die Einstellung der Bedeckungscharakteristik zu berücksichtigen. Beispielsweise kann eine Temperatur, eine Jahreszeit, ein Wetter, ein Temperaturunterschied zwischen innen und außen, etc. als ein solches Kriterium eingesetzt werden. Demzufolge ist ein System zum Einstellen einer Bedeckungscharakteristik einer Öffnung durch einen oder mehrere Verschließkörper bereitgestellt, bei dem nicht nur Form, Größe bzw. Position in Form von geometrischen Objektdaten des passierenden Objekts berücksichtigt wird oder werden, sondern zusätzlich die Einstellung der Bedeckungscharakteristik von der aktuellen Situation bzw. dem aktuellen Szenario beim Passierenlassen des Objekts durch die zu einem einstellbaren Grad freigelegte Öffnung in eine entsprechende Steuerung des mindestens einen Verschließkörpers miteinbezogen wird. Indem objektgeometriebezogen und situationsbezogen die Verschließkörpersteuerung bewerkstelligt wird, können sowohl harte als auch weiche Parameter bei der Einstellung berücksichtigt werden, um einen ausreichend großen Öffnungsgrad bei einer ausreichend großen Öffnungsdauer für ein bequemes und sicheres Passierenlassen des Objekts zu erzielen. Gleichzeitig kann oder können Öffnungsgrad bzw. Öffnungsdauer ausreichend klein bzw. kurz gewählt werden, um einen parasitären Energietransfer zwischen einem Inneren und einem Äußeren der Öffnung gering zu halten. Dadurch können eine hohe Betriebssicherheit, ein hoher Benutzerkomfort und ein energieeffizienter Betrieb kombiniert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die geometrischen Objektdaten geometrische Objektmaße (insbesondere eine Form und/oder eine Größe des Objekts) und/oder für eine Position des Objekts indikative Positionsdaten (zum Beispiel eine Position des Objekts zu einem Erfasszeitpunkt und/oder eine erwartete bzw. prognostizierte Position des Objekts beim Erreichen der Öffnung) aufweisen oder daraus bestehen. Anders ausgedrückt können die geometrischen Objektdaten sich auf die intrinsischen geometrischen Eigenschaften des Objekts sowie auf dessen extrinsische geometrische Eigenschaften im Verhältnis zu der Öffnung und/oder den mindestens einen Verschließkörper beziehen. Solche Informationen können vorbekannt sein und/oder durch eine Objekterkenneinrichtung unter Einsatz von Methoden der Bildverarbeitung, Mustererkennung, Fuzzy-Logik, etc. ermittelt werden. Form und/oder Größe des Objekts bilden eine Untergrenze für die Bemessung einer Passierfläche, die beim Passierenlassen des Objekts durch die Öffnung mindestens einzuhalten ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine zusätzliche Situationscharakteristik unabhängig von den geometrischen Objektdaten sein und für eine Situation beim Passierenlassen des Objekts durch die Öffnung indikativ sein. Anders ausgedrückt kann die zusätzliche Situationscharakteristik im Vergleich zu den geometrischen Objektdaten gerade eine komplementäre Information beisteuern, die daher auch die Präzision und Aussagekraft der Steuerung des mindestens einen Verschließkörpers verstärken kann. Mit anderen Worten kann es sich bei der mindestens einen zusätzlichen Situationscharakteristik gerade nicht um geometrische Objektdaten handeln, sondern im Unterschied dazu um von der gegenwärtigen Situation des Passierenlassens des Objekts durch die Öffnung abhängige Komplementärinformation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Falschobjekterkenneinrichtung aufweisen, die zum Erkennen eines Falschobjekts in einem Umgebungsbereich der Öffnung eingerichtet ist, das keinen Zugang zu der Zugangsstruktur durch die Öffnung begehrt. Wenn also ein Objekt im Eingangsbereich einer Zutrittsstruktur (zum Beispiel im Bereich einer Toreinfahrt vor einem Gebäude) erkannt wird, kann es sich bei diesem Objekt immer noch um eines handeln, das in die Zutrittsstruktur eindringen möchte, oder eben um ein Falschobjekt, das sich nur zufällig oder zu einem anderen Zweck im Eingangsbereich der Zutrittsstruktur befindet (zum Beispiel Querverkehr). Wenn ein Falschobjekt (zum Beispiel aufgrund seiner Orientierung, Geschwindigkeit oder einer sonstigen Verhaltensweise) von einem zu der Zutrittsstruktur tatsächlich Zugang begehrenden Objekt unterschieden werden kann, kann die Zahl der falschen bzw. unnötigen Öffnungsvorgänge zum Freilegen zumindest eines Teils der Öffnung gegenüber dem mindestens einen Verschließkörper verringert werden. Dies erhöht die Sicherheit der Zugangskontrolle und verbessert die Energiebilanz.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Kollisionserkennungseinrichtung aufweisen, die zum Erkennen einer drohenden Kollision des Objekts mit einer Zugangsstruktur um die Öffnung herum eingerichtet und ferner eingerichtet ist, bei Erkennen einer drohenden Kollision ein Kollisionsvermeidungsereignis auszulösen. Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel kann also die Kollisionserkennungseinrichtung Kollisionskurse erkennen und darauf basierend eine oder mehrere Maßnahmen einleiten, wie zum Beispiel das Bereitstellen einer zusätzlichen Öffnungsweite und/oder die Ausgabe von Warnungen und/oder das Anregen oder Einleiten einer Ausweichroute.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die gesteuerte Bedeckungscharakteristik mindestens eines aus einer Gruppe aufweisen, die besteht aus einer in einem Öffnungszustand zum Passierenlassen des Objekts von dem mindestens einen Verschließkörper freigehaltenen Passierfläche der Öffnung, und einer Öffnungszeit zum Passierenlassen des Objekts vor einem, insbesondere vollständigen, Wiederverschließen der Öffnung durch den mindestens einen Verschließkörper.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung zum Steuern der Bedeckungscharakteristik basierend auf den geometrischen Objektdaten und der mindestens einer zusätzlichen Situationscharakteristik derart eingerichtet sein, dass ein Energietransfer zwischen einem Äußeren der Öffnung und einem Inneren der Öffnung während einem Öffnen zum Passierenlassen das Objekt geringstmöglich gehalten wird. Informationen betreffend Öffnungsweite und/Öffnungszeit können zu diesem Zweck auch an ein Heiz- und/oder Kühlsystem (zum Beispiel zum Bereitstellen eines Warmluftvorhangs) weitergegeben werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung zum Steuern der Bedeckungscharakteristik derart eingerichtet sein, dass während einem Passierenlassen des Objekts die Öffnung von dem mindestens einen Verschließkörper immer noch teilweise abgedeckt bleibt. Somit ist gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung gerade ein stufenloser Übergang zwischen einer vollständig offenen und einer vollständig geschlossenen Konfiguration der Öffnung möglich, wobei jede Zwischenstufe (das heißt jeder partielle Bedeckungsgrad) bedarfsgerecht eingestellt werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung zum Steuern der Bedeckungscharakteristik derart eingerichtet sein, dass während einem Passierenlassen des Objekts die Öffnung von dem mindestens einen Verschließkörper soweit frei bleibt, dass eine durch die geometrischen Objektdaten gegebene Basisöffnung und zusätzlich zu der Basisöffnung eine durch die mindestens eine zusätzliche Situationscharakteristik gegebene Zusatzöffnung erfolgt. Somit kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beiden Erfordernissen Rechnung getragen werden, nämlich der Sicherstellung einer objektiv erforderlichen Minimalgröße der unbedeckten Öffnung sowie das Hinzufügen eines (ggf. auch durch subjektive Kriterien motivierten) Freiraums.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zusatzöffnung eine Mehröffnung und/oder eine Längeröffnung gegenüber der Basisöffnung sein. Unter einer Mehröffnung wird dabei insbesondere eine Pufferfläche verstanden, die zum Passierenlassen des Objekts aus geometrischen Gründen eigentlich nicht erforderlich ist, aber aus den oben beschriebenen Erwägungen heraus zum Erhöhen der Sicherheit oder zum Vermeiden eines Unbehagens eines Menschen zusätzlich bereitgestellt wird. Unter einer Längeröffnung wird dabei insbesondere eine Pufferzeit verstanden, die zum Passierenlassen des Objekts aufgrund dessen Kinematik vielleicht nicht erforderlich sein mag, aber aus den oben beschriebenen Erwägungen heraus zum Erhöhen der Sicherheit oder zum Vermeiden eines Unbehagens eines Menschen zusätzlich bereitgestellt werden kann. Diese Mehr- und/oder Längeröffnungen können auch einen Menschen als Fahrer eines Fahrzeuges betreffen (z.B. dem Fahrer die Sicherheit geben, dass ein Tor für eine Durchfahrt genügend weit geöffnet ist).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zugangsstruktur aus einer Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus einem Gebäude, einem Raum, eine Maschine, einem Fahrzeug, einem Vorratsspeicher, einer Garage und einem Hangar. Andere Zugangsstrukturen sind natürlich ebenfalls möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine Verschließkörper aus einer Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus mindestens einem verschwenkbar ansteuerbaren Verschließkörper, mindestens einem längsverfahrbar ansteuerbaren Verschließkörper, und mindestens einem einrollbar ansteuerbaren Verschließkörper. Auch klappbare Verschließkörper oder dergleichen können eingesetzt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der mindestens einen Verschließkörper aus einer Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus mindestens einem horizontal verfahrbaren Verschließkörper und mindestens einem vertikal verfahrbaren Verschließkörper. Auch schräg verfahrbare Verschließkörper sind möglich. Insbesondere in horizontaler und/oder vertikaler Richtung kann jeweils ein Verschließkörper oder eine Mehrzahl Verschließkörper vorgesehen sein.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
1 zeigt eine Vorrichtung zum Überwachen eines Objekts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt einen Teil einer Vorrichtung zum Überwachen eines Objekts gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine Anordnung mit einer Vorrichtung zum Überwachen eines Objekts und zum dementsprechenden Steuern von Verschließkörpern gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt einen von einer Schließstruktur nicht abgedeckten Bereich einer Öffnung während des Passierenlassens eines Objekts durch diesen Bereich hindurch, wobei der Bereich aus einer den Maßen der menschlichen Anatomie entsprechenden Basisöffnung und einer situationsbedingten Zusatzöffnung gebildet ist.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Bei herkömmlichen kamerabasierenden dreidimensionalen Sensorsystemen, welche mit einer nennenswerten Sensorsensitivität im Infrarotbereich arbeiten, hat sich gezeigt, dass diese Systeme in ihrer grundlegenden dreidimensionalen Sensorfähigkeit beeinträchtigt sind, wenn schwierige Infrarot-Strahlungssituationen im Sensorbereich herrschen. Diese Schwierigkeiten können im hochfrequenten Infrarot-Bereich das Fehlen oder der Mangel an jeglicher Beleuchtung sein oder im niederfrequenten Infrarotbereich das Vorhandensein von stark strahlenden Dauerquellen (permanenten Wärmestrahlern). Insbesondere im hochfrequenten Infrarotbereich ist eine reine Zusatzbeleuchtung mit einer Infrarotstrahlungsquelle aus energetischen Gründen suboptimal.
Des Weitern sind Farbstoffe bekannt, welche anorganisch kristalline Verbindungen von Seltenerdenelementen enthalten. Diese haben die Eigenschaft, bei Bestrahlung mit Infrarotlicht im sichtbaren Bereich zu leuchten. Dies ist ein weiteres Problem bei konstanter Ausleuchtung einer Detektionsszene mittels Infrarotscheinwerfern, denn für den Einsatz solcher Systeme im Sicherheitsbereich ist es wünschenswert, wenn keine trivial sichtbaren bzw. parasitären Emissionen entstehen und so den Überwachungsbereich visualisieren.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung überwinden diese und andere Nachteile:
1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Überwachen eines Objekts 102 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit der Vorrichtung 100 gemäß 1 ist eine infrarotbeleuchtungsmodulierte dreidimensionale Objektsensorik ermöglicht. Das Szenario, in dem die Vorrichtung 100 gemäß 1 implementiert ist, kann die Umgebung einer Tür 91 in einem Gebäude sein, durch welche ein Gang 93 führt. Die Vorrichtung 100 kann sensorisch überwachen, ob und welche Personen als Objekte 102 sich durch den Gang 93 bewegen.
Die Vorrichtung 100 zum Überwachen von Objekten 102 weist eine infrarotemittierende gepulste elektromagnetische Strahlungsquelle 116 auf, die als Anordnung von Infrarot-LEDs ausgebildet sein kann. Die Strahlungsquelle 116 ist eingerichtet, das zu überwachende Objekt 102 mit mindestens einem Infrarotpuls zu beleuchten, während dieses durch eine Bildaufnahmeeinrichtung 72 abgebildet wird. Als gepulste Infrarot-Strahlungsquelle 116 oder Infrarotblitzsystem kann also ein Gerät zur Abgabe kurzer pulsartiger Infrarotemissionen zur blitzlichtartigen Erleuchtung der beobachteten Szene verstanden werden. Mit Vorteil kann die Strahlungsquelle 116 zum Emittieren von Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von ungefähr 1 µm eingerichtet sein. Das mindestens eine erfasste Bild ist Grundlage für das Überwachungsergebnis durch die Vorrichtung 100, und bildet zum Beispiel die Basis für eine Entscheidung, ob einem Objekt 102 der Zugang zu einem Gebäude gewährt wird.
Eine infrarotsensitive Bildaufnahmeeinrichtung 72 der Vorrichtung 100 weist hier zwei Infrarotkameras auf, zwischen denen die Strahlungsquelle 116 angeordnet ist. Die Bildaufnahmeeinrichtung 72 ist eingerichtet, innerhalb jeweils begrenzter Zeitintervalle während Zeiträumen des Beleuchtens des Objekts 102 mit den Infrarotpulsen ein oder mehrere Bilder des zu überwachenden Objekts 102 aufzunehmen. In anderen Zeiträumen zwischen den Pulsen kann die infrarotsensitive Bildaufnahmeeinrichtung 72 zwischenzeitlich abgeschaltet werden, um Energie zu sparen.
Eine mikroprozessorbasierte oder mikroprozessorunterstützte Steuereinrichtung 74 dient zum Steuern der Strahlungsquelle 116, der Bildaufnahmeeinrichtung 72 und weiterer Entitäten der Vorrichtung 100. Die Steuereinrichtung 74 kann mehr als nur einen Mikroprozessor aufweisen, zum Beispiel mehrere Mikroprozessoren, zusätzliche Hilfselektronik, etc. Die Steuereinrichtung 74 führt ihre Steuerung derart aus, dass Pulsbeleuchtungszeiträume der Strahlungsquelle 116 und Aktivitätszeiträume der Bildaufnahmeeinrichtung 72 zum Bildaufnehmen synchronisiert sind bzw. zumindest teilweise zusammenfallen. Entsprechend können beleuchtungsfreie Zwischenpulszeiträume der Strahlungsquelle 116 und Inaktivitätszeiträume der Bildaufnahmeeinrichtung 72 zum Bildaufnehmen synchronisiert sein bzw. können zumindest teilweise zusammenfallen. Gemäß 1 weist die Bildaufnahmeeinrichtung 72 zwei Kameras auf, um sterische Bildinformation über das Objekt 102 zusammenzustellen.
Gemeinsam bilden die Strahlungsquelle 116 und die Bildaufnahmeeinrichtung 72 eine Objekterkenneinrichtung 114, die zum Erkennen des Objekts 102 basierend auf dem mindestens einen aufgenommenen Bild eingerichtet ist. Hierfür kann oder können das ein oder die mehreren aufgenommenen Bilder mit Methoden der Bildverarbeitung analysiert werden, um Information (zum Beispiel Form, Größe, Art, Identität), etc. über das Objekt 102 zu extrahieren. Die Objekterkenneinrichtung 114 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine stereometrische Objekterkenneinrichtung 114. Diese kann zum Beispiel zum Erkennen des Objekts 102 mittels Triangulation unter Verwendung dreidimensionaler Photogrammetrie konfiguriert sein. Darüber hinaus ist die Objekterkenneinrichtung 114 ausgebildet, unterschiedliche Bilder (die zum Beispiel bei unterschiedlichen Beleuchtungsintensitäten mit Infrarotlicht aufgenommen worden sind) gegeneinander abzugleichen, wobei den Bildern unterschiedliche Emissionsintensitäten von Infrarotpulsen zugeordnet sind. Ein solcher Vergleich erlaubt es, zusätzliche Bildinformation zu ermitteln.
1 zeigt ferner, dass die Vorrichtung 100 eine Dekodiereinrichtung 76 aufweist, die zum Dekodieren von Information eingerichtet ist, welche mittels Infrarottinte und/oder Infrarotphosphoreszenzmittel in dem zu überwachenden Raum (d.h. der Tür 91 mit dem Gang 93) und/oder auf dem Objekt 102 codiert ist. Wenn der Raum bzw. das Objekt 102 in definierter Weise mit Infrarottinte oder dergleichen versehen ist (zum Beispiel unter Ausbildung eines Barcodes aus Infrarottinte), kann durch die Bildaufnahmeeinrichtung 72 auch diese (insbesondere verschlüsselte) Information miterfasst (und ggf. entschlüsselt) werden.
Ferner ist die Strahlungsquelle 116 ausgebildet, mittels der Infrarotpulse zusätzlich eine bidirektionale Kommunikation mit einem Kommunikationspartnergerät 78 (d.h. mit einem kommunizierfähig gekoppelten anderen Gerät) zu initiieren und dabei verschlüsselte bzw. codierte Daten an das Kommunikationspartnergerät 78 zu übertragen. Auf diese Weise kann das Beleuchten des Objekts 102, von dem ein Bild aufgenommen werden soll, mit einer Datenübertragung kombiniert werden. Anders ausgedrückt können in dem gepulsten Infrarotlicht auch zu übermittelnde Daten enthalten sein. Eine (zum Beispiel drahtgebunden oder drahtlos) über ein Kommunikationsnetzwerk kommunizierfähige Kommunikationseinrichtung 80 ist eingerichtet, aus der Überwachung erhaltene Informationen an das Kommunikationspartnergerät 78 zu übertragen.
Ferner ist bei der Vorrichtung 100 eine Energieverwaltungseinrichtung 82 vorgesehen, die eingerichtet ist, die Strahlungsquelle 116 beim Aufnehmen des oder der Bilder zeitweise abzuschalten, wenn ein vorgegebenes Bildqualitätskriterium auch ohne Beleuchten mit dem mindestens einen Infrarotpuls erfüllt ist. Zum Beispiel kann ein solches Abschalten bei Tageslicht oder wenn Konturen des Objekts 102 ein vorgegebenes Klarheitskriterium erfüllen, eingesteuert werden. Die Energieverwaltungseinrichtung 82 kann ferner eingerichtet sein, die Strahlungsquelle 116 zum Aufnehmen des oder der Bilder erst dann einzuschalten, wenn eine Energieversorgungsbereitschaft eines temporären Energiespeichers 88 zum Versorgen der Strahlungsquelle 116 mit Energie erfasst wurde.
Die Strahlungsquelle 116 kann zum Emittieren von Infrarotlicht entsprechend einer vorgebbaren Emissionsrichtungs-Emissionsintensitäts-Charakteristik eingerichtet sein. Dies bedeutet, dass die Strahlungsquelle 116 Infrarotlicht unterschiedlicher Intensitäten in unterschiedliche Raumrichtungen abstrahlen kann, zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Umgebungsgeometrie. Zum Beispiel kann aufgrund der Tatsache, dass die Höhe der Tür 91 sehr viel geringer ist als die Tiefe des Gangs 93, in Gangrichtung mehr Energie abgestrahlt werden als entlang der Türhöhe. Dies vermeidet das Auftreten toter Raumbereiche auf den Bildern.
Durch den Einsatz von einer oder mehr hochempfindlichen Kameras als Bildaufnahmeeinrichtung 72, welche wegen ihrer Empfindlichkeit nur eine kurze Expositionszeit benötigen, kann mittels eines Infrarotblitzgeräts als Strahlungsquelle 116, welches über die Steuereinrichtung 74 mit der Expositionssteuerung der Kamera(s) verbunden ist, eine nur sehr geringe oder sogar minimale Menge von Infrarotlicht in die zu überwachende Region abgegeben werden. Dies erlaubt einen energiesparenden Betrieb.
Insbesondere bei einer vorbekannten Ausgestaltung der Überwachungsszene kann durch geeignete Steuerung oder Streuung der von der Strahlungsquelle 116 richtungsabhängig abgegebenen Infrarotlichtmenge eine Szene für dreidimensionale Sensorverfahren ideal beleuchtet werden. Wenn zum Beispiel bekannt ist, dass der Sensor in Form der Bildaufnahmeeinrichtung 72 über einem Durchgang (zum Beispiel definiert durch die Tür 91) oder an der Decke in Gang 93 mit einem bestimmten Winkel zum Boden montiert ist, kann davon ausgegangen werden, dass nach unten (zum Boden hin) weniger Aufhellungslicht benötigt wird als in horizontaler Richtung (d.h. in die Fernregion der Detektion, wenn diese räumlich weiter reicht als ein Durchgang hoch ist). Die für bestimmte Regionen, Sektoren und/oder Winkelbereiche benötigte Infrarotlichtmenge kann durch einen Einlernprozess angelernt werden. Des Weiteren kann mittels der Steuereinrichtung 74 die Infrarotlichtmenge adaptiv (d.h. von Bild zu Bild oder über mehrere Bilder hinweg) aufgrund von bereits gemachten Aufnahmen oder aufgrund von bekannten Objektsituationen (zum Beispiel in der Abendsonne oder an einer Straßenlampe reflektierende Autoscheiben) angepasst werden.
In einer Steuerungsvariante der Steuereinrichtung 74 werden mehrere Aufnahmen des dreidimensionalen Sensoriksystems (d.h. mehrere mittels der Bildaufnahmeeinrichtung 72 aufgenommene Bilder) mit unterschiedlichen Infrarotblitzintensitäten ausgewertet. So kann sowohl die Bewegungserkennung, die Objekttrennschärfe und die Ausblendung von Fremdlicht stark verbessert werden.
Insbesondere bei objektadaptiven Tür- und/oder Toröffnungssteuerungen mittels der Steuereinrichtung 74 der Vorrichtung 100 kann mit der beschriebenen Technik ein deutlich höheres Maß an Erkennungssicherheit erreicht werden als mit herkömmlichen Systemen. Durch eine solche Vorrichtung 100 ist auch eine zusätzliche Sicherheit für Fluchtwegüberwachungen möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Strahlungsquelle 116 durch eine oder mehrere Infrarotleuchtdioden (LEDs) realisiert sein, welche in einer besonders bevorzugten Ausführungsform Bündelungseigenschaften haben. Mit bevorzugt eingesetzten Strahlungsquellen 116 kann je nach Abstrahlwinkel eine unterschiedliche Intensität des Blitzlichtinfrarots eingesteuert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das dreidimensionale Sensorsystem in Form der Bildaufnahmeeinrichtung 72 durch zwei Kameras mittels stereometrischer bzw. (insbesondere dreidimensionaler) photogrammetrischer Methoden realisiert. Hierbei lässt oder lassen sich durch unterschiedliche Ansteuerungen eine oder mehrere der folgenden speziellen Eigenschaften realisieren:

– Aufnahme von Bildern mit gegebener Blitzleistung, aber unterschiedlichen Lichtempfindlichkeiten der beiden Kameras (zum Beispiel realisiert durch Blendensteuerung und/oder Expositionszeit und/oder Expositionsempfindlichkeit, oder durch zwei Aufnahmen sehr kurz hintereinander). Dadurch entsteht auch bei bewegten Objekten 102 eine HDR-Aufnahme, was ein besonders gut aufgelöstes dreidimensionales Detektionsergebnis liefert. Unter einem HDR oder High Dynamic Range Image (HDRI, HDR-Bild, „Bild mit hohem Dynamikumfang“) oder Hochkontrastbild kann ein digitales Bild verstanden werden, das große Helligkeitsunterschiede detailreich wiedergibt.
– Superposition von unterschiedlich belichteten Bildern zum Erzielen einer erhöhten Konturschärfe und ggf. Herausrechnen von entsprechenden schärferelevanten Anteilen
– Kontrastanhebung von Konturen auf dem Boden
– Durch Aufnahme von zwei Bildern mittels der Bildaufnahmeeinrichtung 72 sehr kurz hintereinander, wobei nur ein Bild durch einen schnellen Infrarotpuls aufgehellt ist und das andere nicht, kann sowohl ein HDR-Effekt erreicht werden, als auch die Bewegungsunschärfe zwischen beiden Bildern reduziert werden. Je nach Ausführungsbeispiel können die mehreren Bilder mit einer oder mehreren Kameras und/oder einer sehr schnellen Kamera gemacht werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann durch die Verwendung von hochempfindlichen Kameras als Bildaufnahmeeinrichtung 72 die benötigte Aufhelllichtleistung (d.h. Lichtintensität multipliziert mit der Einschaltzeit bzw. Pulslänge des von der Strahlungsquelle 116 emittierten Infrarotpulses) derart reduziert werden, dass Materialien des Objekts 102 und/oder der Umgebung, welche in Reaktion auf das Vorhandensein von Infrarotstrahlung sichtbares Licht abgeben, derart schwach leuchten, dass dieses Leuchten von Auge nicht mehr festgestellt werden kann.
In einer weiteren bevorzugen Ausführungsform kann nebst der Versorgung der Kamera(s) der Bildaufnahmeeinrichtung 72 mit Infrarotstrahlung mittels der Strahlungsquelle 116 auch (ggf. sogar gleichzeitig, d.h. mindestens eine Kamera zeichnet während der hellen Emissionszeiten des Modulationsverfahrens gleichzeitig ihre Bilder auf) ein codiertes Signal übertragen werden. Dabei können verschiedene Modulationsverfahren zur Anwendung kommen (zum Beispiel Pulsmodulation, lineare und nichtlineare Modulationsverfahren, gegebenenfalls Multiplexe (Zeit-, Frequenz-, Codemodulation, usw.).
Somit kann mittels des Infrarotlichts auf vielfältige Arten kommuniziert werden, zum Beispiel auf eine oder mehrere der folgenden Weisen:

– Datenübertragung
– Allgemeine Kommunikation, zum Beispiel zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung
– Anforderung von Identitätsinformation und/oder Autorisierungsinformation eines Objekts 102 (zum Beispiel einer Person oder eines ggf. autonom gesteuerten Fahrzeugs)
– Kommunikation im Zusammenhang mit einer Zutrittskontrolle eines Kommunikationspartnergeräts 78, zum Beispiel ein Mobilfunkgerät (ggf. Zweiwegkommunikation: Infrarotsignal der Strahlungsquelle 116 löst auf Kommunikationspartnergerät 78 eine Backchannel-Datenübertragung via Wifi, Bluetooth, NFC, etc.) aus. Weitere implementierbare Varianten von Backchannels sind: Datensender im Kommunikationspartnergerät 78 (zum Beispiel portables Gerät) via Infrarot-Diode; oder wenn das mobile Gerät ein Mobilfunkgerät ist: Antwortkommunikation via Blitzer-LED oder Displayweißtastung. In einer weiteren Ausführungsform zur Antwortkommunikation zeigt ein Display des Mobilfunkgeräts einen visuellen Code an (zum Beispiel einen Barcode oder einen QR-Code), welcher von der Bildaufnahmeeinrichtung 72 wiederum erfasst wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird durch die Verwendung von Infrarot-Tinte auf einem stationären Gegenstand (zum Beispiel einer Fahrbahn) und/oder auf einem bewegten Objekt 102 (zum Beispiel einem Fahrzeug) mit der Infrarot-Tinte eine (optional codierte) Information (zum Beispiel als Tag) aufgebracht. Durch das Infrarotblitzlicht der Strahlungsquelle 116 können so zum Beispiel in einem Differenzverfahren diejenigen Bereiche von zwei Bildern herausgefiltert werden, welche bei Infrarot-Bestrahlung in einem anderen Frequenzbereich zurückstrahlen.
Insbesondere beim Einsatz von hochauflösenden Kameras als Bildaufnahmeeinrichtung 72 kann unterdrückt oder verhindert werden, dass die übermittelten Informationen von Unbefugten visuell gelesen werden können. Auch die maschinelle Lesung ist nicht trivial möglich, da eine fremde Empfangseinrichtung zuerst mit dem Senderhythmus der Vorrichtung 100 bzw. der Strahlungsquelle 116 synchronisiert werden muss. Dieses fremde Abhören kann durch einen Verschleierungsmechanismus (zum Beispiel Randomisierung der Zeitintervalle zwischen zwei von der Strahlungsquelle 116 emittierten Infrarotlichtpulsen, Staggered Pulsrepetitionsfrequenz, etc.) zusätzlich erschwert werden.
In einer weiteren bevorzugen Ausführungsform wird nicht von einer übergeordneten Steuereinrichtung 74 sowohl die Strahlungsquelle 116 als auch die Bildaufnahmeeinrichtung 72 gesteuert (zum Beispiel Blitzauslösung mit Kameratake synchronisiert), sondern wird (insbesondere bei durch Energieharvesting versorgten Systemen) durch die Strahlungsquelle 116 festgestellt, dass ein temporärer Energiespeicher 88 (zum Beispiel ein Kondensator) genügend Energie für einen Infrarotlichtimpuls enthält. Dann können sowohl der Infrarotlichtblitz als auch die Aufnahme eines Bilds durch die Bildaufnahmeeinrichtung 72 ausgelöst werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird durch phosphoreszierende Tinte (zum Beispiel am Boden) eine noch sicherere Auswertung erreicht: Durch Laden der Tinte mit einem mittels der Strahlungsquelle 116 emittierten Infrarotpuls und der daraus resultierenden für jede Tinte typischen Intensitätsabfallzeit lässt sich eine Markierung mit besonders hoher Sicherheit erkennen. So können sensible Informationen sicher codiert werden. Zum Beispiel kann eine solche Information „Vorfeld belegt“ und/oder „Detektionsbereich frei“ sein. Als Detektionsbereich kann ein Teil eines gesamten erfassbaren Bereichs innerhalb eines Durchgangs angesehen werden. In diesem Bereich kann eine Toröffnung erfolgen (auch Aktivierungsbereich genannt). Dieser Bereich ist typischerweise größer als der Vorfeldbereich, wobei als Vorfeldbereich ein Absicherungsbereich in direkter Nähe des Durchgangs angesehen werden kann. Es ist auch möglich, zum Beispiel Fluginsekten besser aus dem Bild auszublenden, zum Beispiel durch ein statistisches Mitteln über mehrere Aufnahmen.
In einer weiteren Ausführungsform wird durch die vergleichende Kombination von durch die Strahlungsquelle 116 aufgehellten Bildern mit nicht durch die Strahlungsquelle 116 aufgehellten Bildern eine Erkennung von Umweltsituationen mit großer Trefferwahrscheinlichkeit erreicht. So können Aussagen wie „Regenschauer“, „Schneefall“, „Fluginsekten“, „Graupel“, „Nebel“ (und die jeweilige Intensität bzw. Dichte), sowie optische Verzerrungen durch hohe Temperatur (insbesondere „Fata Morgana“-Effekte und dergleichen) treffsicherer getroffen werden als mit konventionellen Technologien. Diese Ergebnisse können sowohl für Durchgangssteuerungen (zum Beispiel Ausblenden der Störeffekte) als auch für andere Informationsbezugssysteme (zum Beispiel als berührungsloser Regensensor für Gebäudeautomation) verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Sensitivität der Infrarot-Kameras der Bildaufnahmeeinrichtung 72 auf den Bereich der Körperwärmesensorik (d.h. auf einen Wellenlängenbereich um 10 µm herum, zum Beispiel zwischen 7 µm und 14 µm) konzentriert bzw. beschränkt. Die für diese Mechanismen zur Anwendung kommende Strahlungsquelle 116 kann zum Beispiel laserbasierend sein. So kann zum Beispiel mit einem CO₂ Laser im typischen Emissionsbereich um 10 µm eine ganze Szene gleichzeitig (zum Beispiel mittels optischem Diffusor) mittels eines Wärmeimpulses aufgeheizt werden und insbesondere bei der Auswertung die unterschiedlichen Abkühlraten der bestrahlten Objekte 102, sowie die in diesem Frequenzbereich (zum sichtbaren Licht) unterschiedlichen Transmissionseigenschaften ausgewertet werden.
In einem Detail 99 zeigt 1 die zeitliche (Zeit t) Synchronisation des Pulsbetriebs der Strahlungsquelle 116 (siehe Pulsintensität P) mit dem Aktivitätszyklus der Bildaufnahmeeinrichtung 72 (in Perioden der Aktivität der Kamera(s) ist die Detektionsfähigkeit D von Null verschieden). Wie Detail 99 darstellt, fallen Zeitintervalle des Aussendens von Infrarotpulsen und Zeitintervalle der Kameraintensität zusammen. Ferner zeigt Detail 99, dass unterschiedliche Pulse, die unterschiedlichen aufgenommenen Bildern zugeordnet sein können, eine unterschiedliche Intensität haben, womit Kontrastvergleiche ermöglicht werden.
2 zeigt einen Teil einer Vorrichtung 100 zum Überwachen eines Objekts 102 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Ausführungsform gemäß 2 wird das dreidimensionale Sensoriksystem der Vorrichtung 100 als stereometrisches (zum Beispiel mit photogrammetrischer Auswertung arbeitendes) Sensorsystem der Bildaufnahmeeinrichtung 72 mit einer Kamera und zwei Linsensystemen ausgeführt.
2 zeigt somit eine Ausgestaltung, bei der die Objekterkenneinrichtung 114 nur mit einer Kamera mit einer einen Detektionspfad verdoppelnden Kameraoptik versehen ist. Der elektronische Aufwand zum Ausbilden der entsprechenden Vorrichtung 100 kann dadurch sehr gering gehalten werden.
Ein erster Detektionspfad der Bildaufnahmeeinrichtung 72 weist einen (insbesondere strahlteilenden) ersten Ablenkspiegel 71, ein erstes Filter 73 und eine erste Linse 75 auf. Ein zweiter Detektionspfad der Bildaufnahmeeinrichtung 72 weist einen (insbesondere vollreflektierenden) zweiten Ablenkspiegel 77, ein zweites Filter 79 und eine zweite Linse 81 auf. Aufgrund dieser Kameraoptik können zwei Teilbereiche des (schematisch dargestellten) zu überwachenden Objekts 102 mittels ein und derselben Kamera 114 simultan erfasst werden. Dabei können die beiden aufgenommenen Bilder zeitlich (Filter 73, 79 können als steuerbarere Lichtschalter ausgebildet sein, d.h. für eine Aufnahme kann (insbesondere nur) Filter 73 freigeschaltet sein und für die nachfolgende Aufnahme kann (insbesondere nur) Filter 79 freigeschaltet sein) und/oder örtlich (die Strahlengänge beider Objektivsysteme können auf unterschiedliche Bereiche der lichtempfindlichen Zone der Kamera geleitet werden) unterschiedlich aufgelöst werden.
3 zeigt eine Anordnung 150 mit einer Vorrichtung 100 zum Überwachen eines Objekts 102 und zum daraus resultierenden Steuern von Verschließkörpern 106 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Obgleich dies in 3 nicht gezeigt ist, kann die Vorrichtung 100 gemäß 3 jede der Komponenten aufweisen, die bezugnehmend auf 1 oder 2 beschrieben sind.
Die in 3 dargestellte Anordnung 150 weist eine nur schematisch dargestellte Zugangsstruktur 152 mit einer von einem nur schematisch dargestellten Objekt 102 zu passierenden Öffnung 104 auf. Die Zugangsstruktur 152 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Gebäude. Das Objekt 102 kann zum Beispiel ein Mensch sein, der das Gebäude betreten möchte, indem er durch die Öffnung 104 hindurchgeht. Alternativ kann das Objekt 102 zum Beispiel ein Automobil sein, das durch die Öffnung 104 hindurch fahren soll, um in die Zugangsstruktur 152 hinein zu fahren. Mehrere Verschließkörper 106 sind zum selektiven, partiellen oder vollständigen Öffnen oder Schließen der Öffnung 104 vorgesehen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei horizontal verfahrbare Schiebetüren sowie ein vertikal verfahrbares Rolltor als Verschließkörper 106 vorgesehen. Die Verschließkörper 106 können mittels eines Motors 160 (oder einer anderen Antriebseinrichtung) einzeln bewegt werden, der gesteuert durch eine Steuereinrichtung 74 jeden einzelnen der Verschließkörper 106 an eine definierte Position bewegen kann. Ferner bildet eine im Weiteren näher beschriebene Vorrichtung 100 zum Steuern einer Bedeckungscharakteristik der Öffnung 104 durch die Verschließkörper 106 während des Betretens des Gebäudes durch den Menschen Teil der Anordnung 150.
Die Vorrichtung 100 ist also zum Steuern oder Regeln der Bedeckungscharakteristik der von dem Objekt 102 zum Erlangen von Zugang zu der Zugangsstruktur 152 zu passierenden Öffnung 104 durch die Verschließkörper 106 ausgebildet. Je nachdem, wie weit die Verschließkörper 106 die Öffnung 104 verschließen, ist durch die Verschließkörper 106 und die Öffnung 104 eine Passierfläche begrenzt, durch die das Objekt 102 in das Innere der Zugangsstruktur 152 gelangen kann. Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird diese Passierfläche hinsichtlich Raum und Zeit abhängig von objektiven strukturellen Objekteigenschaften bzw. geometrischen Objektdaten, d.h. Form, Größe und Position des Objekts 102, eingestellt. Zusätzlich wird die Passierfläche abhängig von situativen Gegebenheiten betreffend das Szenario des Betretenwollens der Zugangsstruktur 152 durch das Objekt 102 sowie unter Berücksichtigung von Energieeffizienzkriterien gesteuert. Die Vorrichtung 100 kann zum Beispiel ganz oder teilweise computerimplementiert sein. Kernstück der Vorrichtung 100 ist eine zum Beispiel als ein oder mehrere Prozessoren ausgebildete Steuereinrichtung 74, welche die Bedeckungscharakteristik in der nachfolgend beschriebenen Weise steuert. Die Steuereinrichtung 74 ist eingerichtet, die Bedeckungscharakteristik objektadaptiv, d.h. abhängig von Charakteristika bzw. Eigenschaften des Objekts 102 (zum Beispiel erfassbar mittels der Objekterkenneinrichtung 114), zu steuern und dabei sowohl geometrische Objektdaten als auch eine oder mehrere zusätzliche Situationscharakteristika zu berücksichtigen. Während ihres Betriebs kann die Steuereinrichtung 74 im Wege eines Lese- und/oder Schreibzugriffs auf eine Datenbank 162 zugreifen, in der Bilddaten, geometrische Objektmaße, Situationscharakteristika, erlernte Daten, Besonderheiten eines Kulturkreises, etc. gespeichert werden können. Die Datenbank 162 kann zum Beispiel als elektronischer Massenspeicher (beispielsweise als Festplatte) ausgebildet sein.
Ferner kann die Steuereinrichtung 74 zum Steuern der Bedeckungscharakteristik (in räumlicher und/oder zeitlicher Hinsicht) basierend auf den geometrischen Objektdaten und der mindestens einer zusätzlichen Situationscharakteristik derart ausgebildet sein, dass als weiteres Kriterium ein Energietransfer zwischen einem Äußeren der Öffnung 104 und einem Inneren der Öffnung 104 während einem Öffnen zum Passierenlassen des Objekts 102 geringstmöglich gehalten wird. Ein effizientes und sicheres Management des Transfers von Objekten 102 zwischen einem Inneren und einem Äußeren der Zugangsstruktur 152 durch die Öffnung 104 kann dadurch mit einer energieeffizienten Betriebsweise verbunden werden. Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung 74 zum Steuern der Bedeckungscharakteristik derart eingerichtet sein, dass während einem Passierenlassen des Objekts 102 die Öffnung 104 von dem mindestens einen Verschließkörper 106 immer noch teilweise abgedeckt bleibt. Die Passieröffnung kann insbesondere nur so weit geöffnet werden, wie dies angesichts der geometrischen Objektmaße und der Situationscharakteristik(a) unter Berücksichtigung einer Energiebilanz notwendig ist.
Wie bereits ausgeführt, charakterisieren die geometrischen Objektdaten eine Form und/oder eine Größe sowie eine Position des Objekts 102. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Passierfläche räumlich groß genug ist, um es dem Objekt 102 zu ermöglichen, die Passierfläche zu durchschreiten bzw. zu durchfahren, ohne an die Verschließkörper 106 oder eine Begrenzung der Öffnung 104 durch das Gebäude (oder eine andere Zugangsstruktur 152) anzustoßen. Ferner kann die Passierfläche zeitlich über einen ausreichend langen Zeitraum offen gehalten werden, um abhängig von einer (zum Beispiel vorbekannten oder ermittelten) aktuellen oder maximalen Geschwindigkeit sicherzustellen, dass das Objekt 102 innerhalb des Öffnungszeitraums die Zugangsstruktur 152 durch die Passierfläche betreten oder befahren kann. Auch Lichtschranken oder dergleichen können hierfür verwendet werden.
Bei der/den zusätzliche(n) Situationscharakteristik(a) kann zum Beispiel eine aktuell herrschende Temperatur T1 innerhalb der Öffnung 104 (d.h. im Inneren der Zugangsstruktur 152) und/oder eine aktuell herrschende Temperatur T2 außerhalb der Öffnung 104 (d.h. im Freien) berücksichtigt werden. Dadurch kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass die Temperaturen innerhalb und außerhalb der Öffnung 104, insbesondere ein Temperaturunterschied zwischen drinnen und draußen, einen maßgeblichen Einfluss auf einen unerwünschten Energieverlust haben kann, der durch das zeitweise thermische Koppeln zwischen Innen und Außen verursacht wird. Je höher die Temperaturdifferenz, desto kleiner und kürzer sollte die offen gehaltene Passierfläche werden. Auch hat sich herausgestellt, dass bei einer sehr niedrigen Temperatur außerhalb der Öffnung 104 und einer gleichzeitig höheren Temperatur innerhalb der Öffnung 104 menschliche Objekte 104 eine stärkere Neigung haben, auch durch eine kleinere Passierfläche hindurch ins Innere der Zugangsstruktur 152 einzutreten.
Bei der/den zusätzliche(n) Situationscharakteristik(a) kann alternativ oder ergänzend zum Beispiel eine für ein aktuelles Wetter indikative Wettercharakteristik außerhalb der Öffnung 104 berücksichtigt werden. Insbesondere bei Vorliegen von Regen und/oder Wind hat sich gezeigt, dass die Tendenz von menschlichen Objekten 104, auch durch eine relativ kleine Passierfläche hindurch ins Innere der Zugangsstruktur 152 einzutreten, stärker ausgeprägt ist als bei freundlichem Wetter.
Bei der/den zusätzliche(n) Situationscharakteristik(a) kann alternativ oder ergänzend zum Beispiel ein Kulturkreis an einem Installationsort der Vorrichtung 100 berücksichtigt werden. Der Steuereinrichtung 74 kann hierfür zum Beispiel Information hinsichtlich eines Installationsorts der Vorrichtung 100 übermittelt werden. Lokale, länderspezifische oder kulturelle Besonderheiten hinsichtlich des subjektiven Empfindens von menschlichen Objekten 102 beim Betreten einer Zugangsstruktur 152 können dadurch bei der Einstellung der Bedeckungscharakteristik berücksichtigt werden.
Bei der/den zusätzliche(n) Situationscharakteristik(a) kann alternativ oder ergänzend auch eine Identität des Objekts 102 berücksichtigt werden. Bei einem menschlichen Objekt 102 können subjektive Empfindungen eines Menschen berücksichtigt werden, der zum Beispiel bei Durchschreiten einer Passierfläche einen Sicherheitsabstand benötigt, um ohne Unbehagen die Zugangsstruktur 152 zu betreten. Bei einem Gegenstand, zum Beispiel einem unbemannten Fahrzeug, kann dagegen die Passierfläche nur unwesentlich größer gewählt werden als eine Querschnittsfläche des Gegenstands. Entsprechendes gilt für die Einstellung einer Öffnungszeit der Passierfläche, die im Falle eines menschlichen Objekts 102 unter Berücksichtigung menschlicher Empfindungen in der Regel länger eingestellt werden sollte als bei einem gegenständlichen Objekt 102.
Bei der/den zusätzliche(n) Situationscharakteristik(a) kann alternativ oder ergänzend zum Beispiel eine Kleidung eines menschlichen Objekts 102 berücksichtigt werden. Wird (zum Beispiel sensorisch) erkannt, dass das menschliche Objekt 102 Winterkleidung trägt, kann die Passierfläche bzw. die Passierzeit kleiner eingestellt werden als wenn das menschliche Objekt 102 Sommerkleidung trägt.
Auch kann alternativ oder ergänzend als zusätzliche Situationscharakteristik eine Geschwindigkeit des Objekts 102 in die Steuerung eingehen. Diese kann insbesondere Einfluss auf die Passierzeit, d.h. eine Öffnungszeit der Passierfläche, haben, da ein schnelleres Objekt 102 die Zugangsstruktur 152 durch die Öffnung 104 schneller durchlaufen oder durchfahren kann als ein langsameres Objekt 102. Andererseits kann es angezeigt sein, bei einem schnelleren Objekt 102 die Passierfläche größer zu wählen als bei einem langsameren Objekt 102, um der größeren Geschwindigkeit durch einen größeren Sicherheitsabstand zu Verschließkörper(n) 106 bzw. einer Begrenzung der Öffnung 104 Rechnung zu tragen. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Objekt 102 ein Mensch ist oder von einem Mensch gesteuert wird.
3 zeigt ferner, dass die Vorrichtung 100 eine Lerneinrichtung 110 zum Erlernen von Verhaltensmustern von Objekten 102 hinsichtlich eines Passierens der Öffnung 104 aufweisen kann. Derart erlernte Verhaltensmuster können dann eine zusätzliche Situationscharakteristik bilden, die bei zukünftigen Steuervorgängen berücksichtigt werden kann. Auf diese Weise kann die Vorrichtung 100 die Präzision ihrer Steuerung mit fortwährender Benutzungsdauer sukzessive verbessern. Auf diese Weise kann zum Beispiel auch, beispielsweise unter Verwendung von Wahrscheinlichkeitsverteilungen, ein potenziell irrationales Verhalten von menschlichen Objekten 102 prognostiziert und bei der Steuerung berücksichtigt werden.
Die Vorrichtung kann alternativ oder ergänzend zu der Lerneinrichtung 110 eine Benutzerschnittstelle 112 zum benutzerdefinierten Vorgeben von zumindest einem Teil der zusätzlichen Situationscharakteristika aufweisen. Eine solche Benutzerschnittstelle 112 kann eine Eingabeeinrichtung (zum Beispiel eine Tastatur, einen Touchscreen, eine Maus oder einen Joystick) aufweisen, über die Situationscharakteristika (zum Beispiel ein Installationsort der Anordnung 150) eingegeben und der Steuereinrichtung 74 als Basis für das Steuern der Bedeckungscharakteristik übermittelt werden kann. Ferner kann die Benutzerschnittstelle 112 eine Ausgabeeinrichtung aufweisen, über die (zum Beispiel Steuer-)Information einer Bedienperson der Vorrichtung 100 zugänglich gemacht werden kann.
Die Vorrichtung 100 kann ferner eine stereometrische Objekterkenneinrichtung 114 aufweisen, die gemäß 1 und/oder 2 ausgebildet sein kann und zum Erkennen und dreidimensionalen Charakterisieren eines Objekts 102 in einem Umgebungsbereich der Öffnung 104 und zum Ermitteln der geometrischen Objektdaten eingerichtet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Objekterkenneinrichtung 114 zwei Infrarotkameras als Bildaufnahmeeinrichtungen 72 auf, die hier beidseitig der beiden horizontal verfahrbaren Verschließkörper 106 angebracht sind, um einen Raumbereich vor der Öffnung 104 möglichst vollständig zu erfassen. Die Objekterkenneinrichtung 114 weist zudem eine oder mehrere gepulste Beleuchtungsquellen als Strahlungsquelle 116 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel Infrarotpulse emittieren. Mit diesen Infrarotpulsen kann in Kombination mit den Infrarotkameras Objekt 102 im Eingangsbereich der Öffnung 104 energieeffizient (aufgrund der nicht dauerhaften, sondern nur gepulsten Beleuchtung) und unabhängig von Tageslicht (d.h. auch nachts) erfasst werden. Die von den Infrarotkameras erfassten Bilddaten werden der Steuereinrichtung 74 als Basis für das Ermitteln der geometrischen Objektdaten eines Objekts 102 und gegebenenfalls zum Identifizieren des Objekttyps (zum Beispiel Mensch, Automobil, etc.) zum präzisen Steuern der Bedeckungscharakteristik zugeführt.
Die Steuereinrichtung 74 kann ferner kommunizierfähig mit einer Falschobjekterkenneinrichtung 118 gekoppelt sein, die ebenfalls als mindestens ein Prozessor oder Teil davon ausgebildet und zum Erkennen eines Falschobjekts in einem Umgebungsbereich der Öffnung 104 eingerichtet sein kann. Als ein solches „Falschobjekt“ wird ein Objekt 102 angesehen, das keinen Zugang zu der Zugangsstruktur 152 durch die Öffnung 104 begehrt. Zum Beispiel kann die Falschobjekterkenneinrichtung 118 derartige Falschobjekte (zum Beispiel auf einer Straße fahrende Kraftfahrzeuge) anhand ihrer Bewegungsrichtung, Orientierung, Geschwindigkeit und/oder anhand eines anderen Kriteriums ermitteln. Hat die Falschobjekterkenneinrichtung 118 ein Falschobjekt erkannt, kann die Steuereinrichtung 74 hierüber informiert werden und dann von einem Antreiben der Verschließkörper 106 zum zumindest teilweisen Öffnen der Öffnung 104 absehen. Dadurch kann ein mit einem unnötigen Öffnen verbundener Energieverlust vermieden werden.
Mit Vorteil kann die Vorrichtung 100 auch eine Kollisionserkennungseinrichtung 120 aufweisen, die zum Erkennen einer drohenden Kollision des Objekts 102 mit der Zugangsstruktur 152 um die Öffnung 104 herum eingerichtet und ferner eingerichtet ist, bei Erkennen einer drohenden Kollision ein Kollisionsvermeidungsereignis auszulösen. Die Kollisionserkennungseinrichtung 120 kann ebenfalls mit Daten versorgt werden, die von der Objekterkenneinrichtung 114 aufgenommen oder daraus abgeleitet werden. Insbesondere kann die Kollisionserkennungseinrichtung 120 aus entsprechenden Orts- und/oder Geschwindigkeitsdaten eine zu erwartende Trajektorie des Objekts 102 berechnen und dies mit einer Trajektorie der Verschließkörper 106 vergleichen. Auf diese Weise können drohende Kollisionen prognostiziert werden, und es können vor Auftreten einer Kollision Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um eine solche drohende Kollision zu vermeiden. Zum Beispiel kann bei Erkennung einer drohenden Kollision ein Alarm ausgegeben werden. Alternativ oder ergänzend kann eine Steuerung der Verschließkörper 106 so angepasst werden, dass die Kollision verhindert wird. Auch kann über eine Kommunikationsverbindung Kontakt mit dem Objekt 102 (zum Beispiel einem automatisch gesteuerten Kraftfahrzeug) aufgenommen werden, damit das Objekt 102 seine Bewegung anpasst, um die drohende Kollision zu verhindern.
Mit der in 3 gezeigten Vorrichtung 100 ist eine Reduzierung bzw. sogar eine Optimierung des Energieverbrauchs durch eine intelligente Torsteuerung geschaffen. Ein Mensch, als Beispiel für ein Objekt 102, bewegt beim Durchschreiten einer Türe typischerweise 6 m³ Luft mit sich. Bei geheizten oder gekühlten Räumen oder Gebäuden (oder einer anderen Zugangsstruktur 152) ist es daher energiemäßig sehr relevant, wie weit und wie lange die entsprechenden Verschließkörper 106 (zum Beispiel Türen und/oder Tore) beim Passierenlassen eines Objekts 102 geöffnet sind, um durch ein ausreichend geringes und/oder kurzes Öffnen den Energiefluss zu reduzieren.
Bei Untersuchungen im Vorfeld der Entwicklung einer objektadaptiven Tür- und/oder Toröffnungssteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat sich gezeigt, dass Menschen beim Durchschreiten einer (ganz oder nur teilweise geöffneten) Öffnung 104 unterschiedliche Wahrnehmungen haben, wieviel größer der Durchtritt geöffnet sein muss als die eigene Kontur des Menschen, damit sich der Mensch noch wohlfühlt und nicht zu Ausweichbewegungen tendiert oder ein Portal nur mit (allenfalls unbewusstem) Unbehagen durchschreitet (oder gar den Durchtritt meidet). Insbesondere die Meinungsänderung hin zu einem Nichtdurchschreiten aufgrund eines Unbehagen im Zusammenhang mit der Durchtrittsweite ist gerade beim Eingang von Verkaufsgeschäften ein kritischer Faktor.
Andererseits soll im Sinne der Energieverbrauchsreduzierung bzw. -optimierung die Weite und/oder die Höhe der von den Verschließkörpern 106 freigehaltenen Passierfläche der Öffnung 104 gering gehalten bzw. minimiert sein. Dies gilt in entsprechender Weise für die Öffnungszeit einer solchen Passierfläche.
Die Vorrichtung 100 gemäß 3 wird diesen beiden an sich widersprüchlichen Bedürfnissen gleichermaßen gerecht.
Je nach situativem Kontext benötigt ein Mensch als Objekt 102 unterschiedliche zusätzliche Freiräume (zum Beispiel eine weiter als nötig geöffnete Türe) zusätzlich zu seiner minimalen Kontur. Dieses Sicherheitsbedürfnis bzw. ein Wohlfühl-/Unwohlfühlgrad ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Hierzu gehören:

– Antrieb bzw. Motivation eines menschlichen Objekts 102
– Kleidung des menschlichen Objekts 102
– Temperatur außerhalb und/oder innerhalb der Zutrittsstruktur 152
– kulturelle Gegebenheiten am Installationsort der Anordnung 150
– individuelle psychische Situation eines menschlichen Objekts 102 Tests haben gezeigt, dass bei sehr niedrigen Temperaturen (insbesondere bei Minustemperaturen auf der Celsius-Skala) und/oder bei mit Winterkleidung bekleideten Menschen oft eine hohe Bereitschaft besteht, auch durch einen kleinen oder sogar zu kleinen Durchtritt zu schreiten, wenn es im Inneren der Zutrittsstruktur 152 wohlig warm ist. Entsprechende Verhaltensmuster können bei schlechten Wetterbedingungen, insbesondere bei Regen und/oder Sturm, ebenfalls festgestellt werden.

Auch kann es bei Menschen als Objekt 102 je nach Kulturkreis unterschiedliche Freiraumbedürfnisse geben, die in der Zugangssteuerung durch die Steuereinrichtung 74 ebenfalls berücksichtigt werden können.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung implementieren zur Erfüllung der genannten Anforderungen einen oder mehrere von verschiedenen Mechanismen, die unabhängig voneinander sinnvolle Ergebnisse bringen können, wobei insbesondere die Kombination mehrerer dieser Mechanismen zusätzlich positiven Gesamtnutzen erbringen kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann ein konfigurierbarer Freiraum im Steuerungssystem der Steuereinrichtung 74 (im einfachsten Fall nur ein Parameter, in komplexen Systemen können größere Parametersätze sinnvoll zum Einsatz kommen) geschaffen werden. So kann insbesondere auf kulturelle und situative Gegebenheiten reagiert werden.
Dieser Freiraum kann auch unter Verwendung der Lerneinrichtung 110 eingelernt werden (in einem einfachen Fall durch Service- oder Installationspersonal, alternativ oder ergänzend kann dieses Einlernen auch automatisch erfolgen).
Insbesondere kann eine solche Freiraumsteuerung durch die Steuereinrichtung 74 in Abhängigkeit der Temperatur oder der Temperaturdifferenz im Installationsbereich der Anordnung 150 erfolgen: Wenn Außen und Innen die gleiche Temperatur herrscht (T1 = T2), ist der Einfluss einer Passierfläche auf die Energieoptimierung eher gering (wobei erwünschte Effekte, zum Beispiel die Reinigung der Luft im Inneren, bei der Steuerung berücksichtigt werden können). Insbesondere bei Belüftungssystemen mit ausgeprägter Filterung der Zuluft, ist es von großem Interesse, partikelbelastete Fremdluft gering zu halten oder zu minimieren. Für ein solches System kann auch die Luftqualitätsmessung eine zur Steuerung verwendete indikative Größe sein. Des Weiteren ist für Prozesse und Anlagen, welche zum Beispiel in einem Inertgas stattfinden, eine geringe oder sogar minimale Durchmischung mit der Außenluft wünschenswert oder gefordert, zum Beispiel wenn Objekte ein- und ausgeschleust werden sollen. Ohne objektadaptive Öffnung kann ein Mensch pro Durchgang ca. 6 m³ Luft mitschleppen. Mit den beschriebenen Maßnahmen ist eine Energieersparnis in der Luftaufbereitung, in der Gebäudereinigung, etc. möglich. In einem solchen Szenario bzw. in einer solchen Situation kann der Durchschreitungskomfort eines Menschen als Objekt 102 bei der Steuerung Priorität haben. Je größer der Temperaturunterschied oder die absolute Außentemperatur ist, desto präziser kann die Passierfläche der Öffnung 104 an die Objektkonturen angenähert werden. Dies kann zum Beispiel auch eine Voreilung des Öffnens und/oder eine Verzögerung beim Schließen beinhalten. Eine entsprechende Steuerlogik der Steuereinrichtung 74 kann auf die Außenwettersituation betreffend Wind und/oder Regen angewandt werden.
Ferner ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 74 die Verschließkörper 106 so steuert, dass die Öffnungsweite der Öffnung 104 und/oder die Schließung an die Objektgeschwindigkeit angepasst ist.
Aufgrund der oben beschriebenen Funktionalität der Falschobjekterkenneinrichtung 118 kann eine Verhinderung eines Öffnungsvorgangs durch ein Erkennen bewerkstelligt werden, dass ein Objekt 102 die Öffnung 104 gar nicht durchschreiten möchte (zum Beispiel durch Querverkehrsausblendung). Dies kann die gefühlte Sicherheit eines Menschen als Objekt 102 für die Anordnung 150 erhöhen. Beim Querverkehr werden dann zudem vorteilhaft keine Irritationen durch eine (möglicherweise sehr schnelle) Türöffnung ausgelöst.
Da die Vorrichtung 100 mit der Objekterkenneinrichtung 114 zum Bereitstellen einer (insbesondere statischen, d.h. positionsbezogenen, und/oder dynamischen, d.h. positionsveränderungsbezogenen) Objekterkennungseigenschaft versehen ist, lässt sich die Verbesserung bzw. sogar Optimierung der Steuerung weiter verfeinern: Bei Fahrzeugen oder anderen Gegenständen als Objekt 102 kann zum Beispiel die Schließung schneller erfolgen als bei Menschen als Objekte 102. Bei unbemannten Fahrzeugen kann zum Beispiel auch die Öffnung sehr spät oder in Kommunikation mit dem Fahrzeug oder in Bewusstsein über dessen Sicherheitssysteme (zum Beispiel wieviel vorher eine Türe offen sein soll, damit kein Notstopp erfolgt) erfolgen. Bei bemannten Fahrzeugen kann zum Beispiel dem Fahrer angezeigt werden, dass die Öffnung genügend groß ist, auch wenn die Öffnung für den Fahrer eventuell intuitiv zu knapp wirkt und der Fahrer andernfalls abbremsen oder stoppen würde.
Insbesondere kann die Steuereinrichtung 74 die Weite und/oder die Höhe der Passieröffnung (zum Beispiel eine Türöffnungsweite und/oder -höhe) objektadaptiv und zusätzlich situationsbezogen einstellen. Ein vorteilhaftes Steuerungsprinzip, das gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung von der Steuereinrichtung 74 durchgeführt werden kann, ist das Prinzip “Nur so weit wie nötig, nicht so weit wie möglich“. Dies bewirkt eine effiziente Energieeinsparung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung 150 bei ihrer Installation oder Errichtung mit den entsprechenden Werten für das Freiraumbedürfnis konfiguriert werden, das durch die mindestens eine zusätzliche Situationscharakteristik abgebildet wird. Alternativ oder ergänzend können entsprechende Werte, die für die mindestens eine zusätzliche Situationscharakteristik indikativ sind, eingelernt werden. Ein solches Einlernen bzw. Konfigurieren kann zum Beispiel durch zwei verschiedene Bewegungsformen erfolgen. Es ist in diesem Zusammenhang möglich, auch eine Steuerung mittels einer Handyapplikation, mittels einer Serviceverbindung, über einen in der Steuerung integrierten Webserver, etc. vorzunehmen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann (zum Beispiel mittels der Steuereinrichtung 74 und/oder mittels der Lerneinrichtung 110) ausgewertet werden, wie viele Durchschreitungsabbrüche stattfinden. Unter einen Durchschreitungsabbruch wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass ein Objekt 102 den Vorgang des Passierens der Öffnung 104 beginnt, aber vor dessen Vollendung wieder beendet. Diese Information kann sowohl an ein externes System weitergeleitet werden, als auch zur adaptiven Anpassung der Öffnungsweite durch die Steuereinrichtung 74 verwendet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zum Beispiel jahreszeitabhängig, durch ein externes Signal und/oder durch Temperaturmessung zwischen verschiedenen Freiraumgraden umgeschaltet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung 74 die Steuerung derart vornehmen, dass zusätzlicher Freiraum geschaffen wird, wenn die Sicherheit bezüglich der Objektkonturen klein, kleiner als üblich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellwert ist. Das verwendete Objekterkennungs- und/oder Konturerfassungssystem in Form der Objekterkenneinrichtung 114 kann mit einer Auswertefunktion ausgestattet werden, die beurteilt, mit welcher Sicherheit die Konturen der Objekte 102 erkannt wurden. Solche Erkennungsunsicherheiten können zum Beispiel bei Ultraschallsystemen oder Infrarotsystemen auftreten (zum Beispiel aufgrund des Einflusses von Fremdlicht oder Fremdschall). Bei hoher Sicherheit kann die Steuereinrichtung 74 dann einen kleineren Freiraum einsteuern als bei niedriger Sicherheit. Der so gewonnene Sicherheitspuffer bei niedriger Vermessungs- oder Erkennungssicherheit ergibt bei einer Großzahl der Fälle auch bei unsicherer Erkennung genügend Freiraum, so dass sich auch die Großzahl der Anwender wohlfühlt.
Die Türöffnungsweiten, die Anzahl durchschreitender Personen, deren Richtung, die Außen- und Innentemperatur und/oder die jeweilige Öffnungsdauer können in einem Energiemodell zusammengeführt werden, das den Energiefluss durch die Öffnung 104 ermittelt und eine entsprechend aufbereitete Steuerinformation an ein geeignetes Heiz- oder Kühlsystem (nicht gezeigt) übermitteln kann. Dies kann gesteuert durch die Steuereinrichtung 74 erfolgen, wobei entsprechende Daten der Datenbank 162 entnommen werden können und/oder in dieser gespeichert werden können. Es ist auch möglich, nur einzelne Parameter zu verarbeiten. Zum Beispiel kann der Wärmevorhang nur dann ausgeschaltet werden, wenn für eine gewisse Zeit kein Objekt 102 das Portal durchschritten hat. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, auch die passierenden Objekte 102 zu erkennen, und so abhängig von der Identifizierung eines Objekts 102 ein zugehöriges Wärmetransportvolumen für die Energiebilanz in Ansatz zu bringen. Zum Beispiel kann bei einem Fahrzeug als Objekt 102 ein anderes Wärmetransportvolumen angenommen werden als bei einem Menschen als Objekt 102.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Konturerkennung eines Objekts 102 durch die Objekterkenneinrichtung 114 bewerkstelligt werden, zum Beispiel mittels Kameras. Hierbei können vorteilhaft insbesondere stereometrische Verfahren durch Interpretation von Bildern von Infrarotkameras eingesetzt werden. Damit auch bei Dunkelheit eine genügend gute Bildqualität erreicht werden kann (und Menschen und Fahrzeuge oder andere Objekte 102 nicht gestört oder geblendet werden), kann der Aufnahmebereich der Objekterkenneinrichtung 114 in Form von Kameras als Bildaufnahmeeinrichtungen 72 mittels der Strahlungsquelle 116 mit Infrarotlicht beleuchtet werden. Im Sinne einer Energieoptimierung kann diese Beleuchtung in einer bevorzugten Ausführungsform auch mittels gepulstem IR-Licht oder IR-Blitzsystemen erfolgen. Insbesondere gepulstes Infrarotlicht hat den Vorteil, dass Bewegungsunschärfe in einem Kamerasystem durch kurze oder sehr kurze Lichtimpulse bereits bei der Erfassung reduziert oder verhindert werden kann und nicht nachträglich mit softwarebasierenden Methoden herausgerechnet werden muss. Außerdem bewirkt das Realisieren einer Strahlungsquelle 116 mit Pulslicht einen nur geringen Energiebedarf der Strahlungsquelle 116.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Sensorsystem der Vorrichtung 100, das gemäß 3 als Objekterkenneinrichtung 114 ausgebildet ist, in der Lage sein, die gesteuerten Verschließkörper 106 (insbesondere mindestens eine Tür oder mindestens ein Tor) selbst zu erkennen und zu analysieren. Dabei kann entweder mittels Lernfahrten, einem installations- oder servicepersonalbegleiteten Lernverfahren oder im Betrieb in Echtzeit ein Tür- oder Torprofil oder dergleichen angelegt oder errechnet werden, das der Steuerung durch die Steuereinrichtung 74 als Referenz für die Korrelation zwischen Soll-Öffnungsweite und Ist-Öffnungsweite dienen kann. Insbesondere bei einer Steuereinrichtung 74, welche die Steuerung der Bewegung der Verschließkörper 106 auf Basis einer „Start Öffnung“- und „Stopp Öffnung“-Steuerung durchführt, kann auch der Beschleunigungs- und/oder der Bremsvorgang der Verschließkörperbeschleunigung bzw. -verzögerung berücksichtigt werden. Dies kann eine Unterdrückung oder Verhinderung von Nachlaufeffekten erlauben.
Durch die Funktionalität der Kollisionserkennungseinrichtung 120 können Kollisionskurse von Objekten 104 (zum Beispiel von beiden Seiten des Durchgangs) erfasst und ausgewertet werden. Dabei kann im Falle einer potentiellen erkannten Kollision, die von den Verschließkörpern 106 teilbedeckte Öffnung 104 weiter geöffnet werden, als dies aufgrund der restlichen Bedingungen (insbesondere geometrische Objektdaten und Energiesparkriterien) vorzusehen wäre. Wenn es sich bei den Objekten 102 nicht um Menschen handelt, kann die Vorrichtung 100 bzw. die Anordnung 150 zusätzlich eine Kollisionswarnung ausgeben. Diese kann bei menschengeführten Objekten 102 zum Beispiel optisch oder akustisch erfolgen, bei autonom fahrenden Objekten 102 kann diese Warnung drahtlos übermittelt werden. In beiden Fällen kann mit der Warnung ein Vorschlag für die Fahrroutenanpassung übermittelt werden oder im Wege einer Steuerung eingesteuert werden.
4 zeigt einen von einer Schließstruktur 106 nicht abgedeckten Bereich einer Öffnung 104, die aus einer den Maßen der menschlichen Anatomie entsprechenden Basisöffnung 130 und einer situationsbedingten Zusatzöffnung 132 gebildet ist. Die Steuereinrichtung 74 kann zum Steuern der Bedeckungscharakteristik derart eingerichtet sein, dass während einem Passierenlassen des Objekts 102 die Öffnung 104 von dem mindestens einen Verschließkörper 106 soweit frei bleibt, dass die durch die geometrischen Objektdaten gegebene Basisöffnung 130 und zusätzlich zu der Basisöffnung 130 eine durch die zusätzlichen Situationscharakteristika gegebene Zusatzöffnung 132 erfolgt. Anschaulich kann die Zusatzöffnung 132 eine Mehröffnung und/oder eine Längeröffnung gegenüber der Basisöffnung 130 darstellen. Hierdurch kann zum Beispiel ein Sicherheitsabstand zwischen einem menschlichen Objekt 102 und einer durch die Verschließkörper 106 und die Öffnung 104 begrenzten Passierfläche aufrechterhalten bleiben, der zuverlässig eine Kollision des Objekts 102 beim Passieren der Öffnung 104 verhindert und subjektiven, auch irrationalen, Gefühlen des Unbehagens durch ein menschliches Objekt 102 beim Durchschreiten einer zu kleinen (wenn auch objektiv ausreichend großen) Passierfläche Rechnung zu tragen.
Wenngleich der von einer Bedeckung mit Verschließkörpern 106 freigehaltene Flächenbereich der Öffnung 104 gemäß 4 rechteckig ist (was zum Beispiel mit den drei Verschließkörpern 106 gemäß 3 einstellbar ist), kann der von einer Bedeckung mit einem oder mehreren Verschließkörpern 106 freigehaltene Flächenbereich alternativ jede andere Form einnehmen, abhängig davon wie viele Verschließkörper 106 mit welcher Form vorgesehen sind.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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

US 7984590 [0002]

Claims

Vorrichtung (100) zum Überwachen eines Objekts (102), wobei die Vorrichtung (100) aufweist: eine infrarotemittierende gepulste elektromagnetische Strahlungsquelle (116), die eingerichtet ist, das zu überwachende Objekt (102) mit mindestens einem Infrarotpuls zu beleuchten; eine infrarotsensitive Bildaufnahmeeinrichtung (72), die eingerichtet ist, zumindest zum Teil während des Beleuchtens mit dem mindestens einen Infrarotpuls mindestens ein Bild des zu überwachenden Objekts (102) aufzunehmen.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die infrarotsensitive Bildaufnahmeeinrichtung (72) eingerichtet ist, innerhalb mindestens eines begrenzten Intervalls zumindest teilweise während des Beleuchtens mit dem mindestens einen Infrarotpuls das mindestens eine Bild des zu überwachenden Objekts (102) aufzunehmen; und aufweisend eine Steuereinrichtung (74), die zum Steuern der Strahlungsquelle (116) und der Bildaufnahmeeinrichtung (72) derart eingerichtet ist, dass mindestens ein Pulsbeleuchtungszeitraum der Strahlungsquelle (116) und mindestens ein Aktivitätszeitraum der Bildaufnahmeeinrichtung (72) zum Bildaufnehmen synchronisiert sind.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (74) zum Steuern der Strahlungsquelle (116) und der Bildaufnahmeeinrichtung (72) derart eingerichtet ist, dass mindestens ein infrarotemissionsfreier Nichtbeleuchtungszeitraum der Strahlungsquelle (116) und mindestens ein Inaktivitätszeitraum der Bildaufnahmeeinrichtung (72) synchronisiert sind.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung (72) mindestens eine Kamera mit einer einen Detektionspfad vermehrfachenden Kameraoptik oder eine Mehrzahl von Kameras aufweist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Strahlungsquelle (116) und die Bildaufnahmeeinrichtung (72) eine Objekterkenneinrichtung (114) bilden, die zum Erkennen des Objekts (102) basierend auf dem mindestens einen aufgenommenen Bild eingerichtet ist.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, wobei die Objekterkenneinrichtung (114) eine stereometrische Objekterkenneinrichtung ist, insbesondere eingerichtet zum Erkennen des Objekts (102) mittels Triangulation unter Verwendung dreidimensionaler Photogrammetrie.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend eine Dekodiereinrichtung (76), die zum Dekodieren von Information eingerichtet ist, welche mittels Infrarottinte und/oder Infrarotphosphoreszenzmittel in einem zu überwachenden Raum, insbesondere auf dem Objekt (102), codiert ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Objekterkenneinrichtung (114) ausgebildet ist, unterschiedliche Bilder gegeneinander abzugleichen, denen unterschiedliche Emissionsintensitäten des jeweiligen mindestens einen Infrarotpulses zugeordnet sind.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Strahlungsquelle (116) ausgebildet ist, mittels des mindestens einen Infrarotpulses eine vorzugsweise bidirektionale Kommunikation mit einem Kommunikationspartnergerät (78) zu initiieren, insbesondere Daten an das Kommunikationspartnergerät (78) zu übertragen, weiter insbesondere codierte Daten an das Kommunikationspartnergerät (78) zu übertragen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend eine Kommunikationseinrichtung (80), die eingerichtet ist, aus der Überwachung erhaltene Informationen an ein Kommunikationspartnergerät (78) zu übertragen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine Energieverwaltungseinrichtung (82), die eingerichtet ist, die Strahlungsquelle (116) beim Aufnehmen des mindestens einen Bilds zumindest zeitweise abzuschalten, wenn ein vorgegebenes Bildqualitätskriterium auch ohne Beleuchten mit dem mindestens einen Infrarotpuls erfüllt ist, insbesondere bei Tageslicht und/oder wenn Konturen des Objekts (102) ein vorgegebenes Klarheitskriterium erfüllen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend eine Energieverwaltungseinrichtung (82), die eingerichtet ist, die Strahlungsquelle (116) zum Aufnehmen des mindestens einen Bilds erst dann einzuschalten, wenn eine Energieversorgungsbereitschaft eines temporären Energiespeichers (88) zum Versorgen der Strahlungsquelle (116) mit Energie festgestellt wurde.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Strahlungsquelle (116) zum Emittieren von Infrarotlicht in einem Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 100 µm, insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 800nm und 30 µm, eingerichtet ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Strahlungsquelle (116) zum Emittieren von Infrarotlicht entsprechend einer vorgebbaren, insbesondere asymmetrischen, Emissionsrichtungs-Emissionsintensitäts-Charakteristik eingerichtet ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner eingerichtet zum Steuern einer Bedeckungscharakteristik einer von dem überwachten Objekt (102) zu passierenden Öffnung (104) durch mindestens einen Verschließkörper (106), wobei die Bedeckungscharakteristik insbesondere objektadaptiv steuerbar ist.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 15, wobei die Bedeckungscharakteristik steuerbar ist basierend auf: geometrischen Objektdaten; und/oder mindestens einer zusätzlichen Situationscharakteristik.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 16, wobei die geometrischen Objektdaten zumindest eines aus einer Gruppe aufweisen, die besteht aus geometrischen Objektmaßen, insbesondere eine Form und/oder eine Größe des Objekts (102), und für eine Position des Objekts (102) indikativen Positionsdaten.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei die mindestens eine zusätzliche Situationscharakteristik unabhängig von den geometrischen Objektdaten ist und für eine Situation beim Passierenlassen des Objekts (102) durch die Öffnung (104) indikativ ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, aufweisend eine Falschobjekterkenneinrichtung (118), die zum Erkennen eines Falschobjekts in einem Umgebungsbereich der Öffnung (104) eingerichtet ist, das keinen Zugang durch die Öffnung (104) begehrt.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, aufweisend eine Kollisionserkennungseinrichtung (120), die zum Erkennen einer drohenden Kollision des Objekts (102) beim Passieren der Öffnung (104) eingerichtet und ferner eingerichtet ist, bei Erkennen einer drohenden Kollision ein Kollisionsvermeidungsereignis auszulösen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die gesteuerte Bedeckungscharakteristik mindestens eines aus einer Gruppe aufweist, die besteht aus einer in einem Öffnungszustand zum Passierenlassen des Objekts (102) von dem mindestens einen Verschließkörper (106) freigehaltenen Passierfläche der Öffnung (104), und einer Öffnungszeit zum Passierenlassen des Objekts (102) vor einem, insbesondere vollständigen, Wiederverschließen der Öffnung (104) durch den mindestens einen Verschließkörper (106).
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, eingerichtet zum Steuern der Bedeckungscharakteristik basierend auf den geometrischen Objektdaten und der mindestens einer zusätzlichen Situationscharakteristik derart, dass ein Energietransfer zwischen einem Äußeren der Öffnung (104) und einem Inneren der Öffnung (104) während einem Öffnen zum Passierenlassen des Objekts (102) geringstmöglich gehalten wird.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 22, eingerichtet zum Steuern der Bedeckungscharakteristik derart, dass während einem Passierenlassen des Objekts (102) die Öffnung (104) von dem mindestens einen Verschließkörper (106) immer noch teilweise abgedeckt bleibt.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 23, eingerichtet zum Steuern der Bedeckungscharakteristik derart, dass während einem Passierenlassen des Objekts (102) die Öffnung (104) von dem mindestens einen Verschließkörper (106) soweit frei bleibt, dass eine durch die geometrischen Objektdaten gegebene Basisöffnung (130) und zusätzlich zu der Basisöffnung (130) eine durch die mindestens eine zusätzliche Situationscharakteristik gegebene Zusatzöffnung (132) erfolgt.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 24, wobei die Zusatzöffnung (132) eine Mehröffnung und/oder eine Längeröffnung gegenüber der Basisöffnung (130) ist.
Anordnung (150), aufweisend: eine Zugangsstruktur (152) mit einer von einem Objekt (102) zu passierenden Öffnung (104); mindestens einen Verschließkörper (106) zum selektiven zumindest teilweisen Öffnen oder Schließen der Öffnung (104); und eine Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25 zum Steuern einer Bedeckungscharakteristik der Öffnung (104) durch den mindestens einen Verschließkörper (106) basierend auf dem mindestens einen aufgenommenen Bild des zu überwachenden Objekts (102).
Anordnung (150) gemäß Anspruch 26, wobei die Zugangsstruktur (106) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus einem Gebäude, einem Raum, einem Fahrzeug, einer Anlage, einem Vorratsspeicher, einer Garage und einem Hangar.
Anordnung (150) gemäß Anspruch 26 oder 27, wobei der mindestens eine Verschließkörper (106) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus mindestens einem verschwenkbar ansteuerbaren Verschließkörper, mindestens einem längsverfahrbar ansteuerbaren Verschließkörper, und mindestens einem rollbar ansteuerbaren Verschließkörper.
Anordnung (150) gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei der mindestens einen Verschließkörper (106) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus mindestens einem horizontal verfahrbaren Verschließkörper (106) und mindestens einem vertikal verfahrbaren Verschließkörper.
Verfahren zum Überwachen eines Objekts (102), wobei das Verfahren aufweist: Beleuchten des zu überwachenden Objekts (102) mit mindestens einem Infrarotpuls; und Aufnehmen von mindestens einem Infrarotbild des zu überwachenden Objekts (102) zumindest zum Teil während des Beleuchtens mit dem mindestens einen Infrarotpuls.