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Die Erfindung betrifft eine Kameraeinheit zum Erfassen von Licht umfassend: ein Bildsensorelement, welches zum Umwandeln des zu erfassenden Lichts in ein Bildsignal ausgebildet ist.
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Grundsätzlich sind Kameraeinheiten, die ein Bildsensorelement aufweisen, bekannt. Zudem ist es bekannt, eine eindeutige Zuordnung eines Bildsignals zu einer bestimmten Kameraeinheit zu erzielen, indem dem Bildsignal eine Identifikationsinformation hinzugefügt wird. Das Hinzufügen der Identifikationsinformation erfolgt dabei durch nachträgliches Bearbeiten des Bildsignals.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, die eindeutige Zuordnung eines Bildsignals zu einer Kameraeinheit zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kameravorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche gekennzeichnet ist durch ein Identifikationselement, welches derart angeordnet ist, dass das zu erfassende Licht auf seinem Weg zu dem Bildsensorelement das Identifikationselement zumindest teilweise durchdringt, wobei das Identifikationselement derart ausgebildet ist, dass dem zu erfassenden Licht bei einer Wechselwirkung mit dem Identifikationselement eine Identifikationsinformation aufgeprägt wird, welche eine Identifikation der Kameraeinheit repräsentiert.
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Die erfindungsgemäße Lösung beruht zum einen auf der Erkenntnis, dass die bei bisherigen Lösungen vorgenommene nachträgliche Bearbeitung des Bildsignals Rechenleistung erfordert. Zudem ergibt sich ein Sicherheitsrisiko dadurch, dass für die Bearbeitung des Bildsignals ein Computerprogramm (Software) zum Einsatz kommt: Es besteht die Gefahr eines datentechnischen Angriffs. Zum anderen besteht das Problem, dass bei einer Kenntnis der Beschaffenheit der Bearbeitung durch Dritte eine nachträgliche Manipulation des Bildsignals möglich wird: Es besteht die Gefahr, dass die Bearbeitung des Bildsignals durch Dritte nachgeahmt und so der Anschein erweckt wird, dass eine Bildsignal von einer bestimmten Kameraeinheit stammt.
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Die erfindungsgemäße Lösung behebt diese Probleme, indem eine Identifikationsinformation zum Identifizieren der Kameraeinheit bereits dem zu erfassenden Licht mittels eines Identifikationselements aufgeprägt wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat zum einen den Vorteil, dass keine Rechenleistung erforderlich ist, um das zu erfassende Licht und damit das Bildsignal mit einer Identifikationsinformation zu versehen. Dadurch ist die erfindungsgemäße Lösung besonders einfach und preiswert implementierbar.
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Die Kameraeinheit ist vorzugsweise als CCTV-Kamera ausgebildet (CCTV: Closed Circuit Television). Die Kameraeinheit ist vorzugsweise weiter ausgebildet, eine Bildserie zu erzeugen, wobei jedes Bild der Bildserie einen räumlichen Bereich in der Umgebung der Kameraeinheit zu einem Zeitpunkt des Erfassens wiedergibt. Weiter vorzugsweise erzeugt die Kameraeinheit 5 bis 30 Bilder pro Sekunde. So können beispielsweise etwa 5 Bilder pro Sekunde erzeugt werden, wenn das Schienenfahrzeug abgestellt ist. Eine höhere Anzahl von Bildern pro Sekunde wird beispielsweise in einem Alarmfall erzeugt. Dadurch wird bei einer Wiedergabe der Bildserie eine Wahrnehmung als Video ermöglicht. Für eine Anzeige der Bilder werden diese an eine Anzeigeeinrichtung übertragen. Die Übertragung der von der Kameraeinheit erzeugten Bilder an die Anzeigeeinrichtung erfolgt vorzugsweise über ein Kommunikationsnetz.
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Das Bildsensorelement besteht vorzugsweise aus einem CCD-Sensor (CCD: Charge-Coupled-Device) und/oder einem CMOS-Sensor (CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconductor).
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Der Fachmann versteht den Begriff „Bildsignal“ beispielsweise als analoges Videosignal und/oder vorzugsweise als digitalen Datenstrom. Der Datenstrom wird beispielsweise im RAW-Format (Englisch RAW zu Deutsch „roh“) oder als komprimierter Datenstrom gemäß dem Standard H.263 oder H.264 für eine Übertragung erzeugt.
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Zudem versteht der Fachmann die Formulierung „zumindest teilweise durchdringt“ vorzugsweise dahingehend, dass das Identifikationselement zumindest teilweise lichtdurchlässig ist.
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Desweiteren versteht der Fachmann den Begriff „aufgeprägt“ vorzugsweise dahingehend, dass die Identifikationsinformation dem mittels der Kameraeinheit erfassten Licht und dem sich daraus ergebenden Bildsignal entnehmbar ist. Beispielsweise ist die Identifikationsinformation anhand eines Musters von Bereichen des erfassten Lichts entnehmbar, die eine geringe Intensität aufweisen.
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Die Formulierung „auf seinem Weg zu dem Bildsensorelement“ ist vorzugsweise dahingehend zu verstehen, dass das Identifikationselement in Richtung des Strahlengangs des Lichts gesehen vor dem Bildsensorelement angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kameraeinheit ist das Identifikationselement auf das Bildsensorelement unmittelbar oder mittelbar aufgetragen. Vorzugsweise ist das Identifikationselement durch Aufkleben aufgetragen.
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Der Fachmann versteht den Begriff „mittelbar“ dahingehend, dass eine oder mehrere Zwischenschichten zwischen dem Identifikationselement und dem Bildsensorelement und/oder eines oder mehrere Zwischenelemente zwischen dem Identifikationselement und dem Bildsensorelement vorgesehen sind. Ein Beispiel für ein Zwischenelement ist eine optische Linse.
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Weiter versteht der Fachmann den Begriff „unmittelbar“ dahingehend, dass das Identifikationselement direkt mit den Bildsensorelementen in mechanischer Verbindung steht und/oder lediglich eine Verbindungsschicht zwischen dem Identifikationselement und dem Sensorelement vorgesehen ist. Die Verbindungsschicht besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff zur Verbindung durch Oberflächenhaftung (Adhäsion), insbesondere einem Klebstoff.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform ist das Identifikationselement als Folie ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine Beschädigung des Identifikationselements, beispielsweise durch Kratzen, zu einer Beschädigung des Bildsensors führt. Demnach kann die Identifikationsinformation in der Regel nicht entfernt werden, ohne die Kameraeinheit an sich zu beschädigen. Dies führt zu einer unmittelbar wahrnehmbaren Funktionsstörung der Kameraeinheit. Zumindest aber ist die Beschädigung des Bildsensorelements in dem von der Kameraeinheit erfassten Bild erkennbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kameraeinheit weist das Identifikationselement wenigstens einen lichtundurchlässigen Bereich auf, welcher ausgebildet ist, die Wechselwirkung zum Aufprägen der Identifikationsinformation bereitzustellen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform ist der lichtundurchlässige Bereich derart bemessen, dass ein Teil des zu erfassenden Lichts zu wenigstens einer Zelle des Bildsensorelements nicht gelangt. Mit anderen Worten: Der lichtundurchlässige Bereich wirft einen Schatten des zu erfassenden Lichts auf wenigstens eine Zelle des Bildsensorelements. Dies hat den Vorteil, dass die Identifikationsinformation beispielsweise als Muster von Zellen des Bildsensorelements, welche von lichtundurchlässigen Bereichen abgedeckt sind, verwirklicht werden kann. Dies ermöglicht eine besonders einfache Auswertung der Identifikationsinformation anhand der abgedeckten Zellen des Bildsensorelements.
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Bei einer Ausbildung des Bildsensorelements als CCD-Sensor wird die Zelle vorzugsweise von einem Pixel gebildet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform ist der lichtundurchlässige Bereich derart bemessen, dass er mit dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar ist. Auf diese Weise wird eine Manipulation des Bildsignals erschwert. Insbesondere ist es durch einfaches Hinsehen nicht möglich, die Identifikationsinformation zu erkennen. Es ist weder erkennbar, ob eine Identifikationsinformation vorhanden ist, noch ist die Beschaffenheit der Identifikationsinformation erkennbar.
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Vorzugsweise weist der lichtundurchlässige Bereich eine Abmessung, insbesondere eine Abmessung in einer Richtung quer zum Strahlengang des zu erfassenden Lichts, auf, die einer Abmessung von einer oder mehrerer Zellen des Bildsensorelements entspricht. Weiter vorzugsweise haben die Pixel (bei einer Ausbildung des Bildsensorelements als CCD-Sensor) jeweils eine Abmessung quer zum Strahlengang des zu erfassenden Lichts von etwa 1 µm bis 100 µm. Wenn der lichtundurchlässige Bereich in einer Richtung quer zum Strahlengang des zu erfassenden Lichts eine Abmessung in der Größenordnung der Abmessung eines oder mehrerer Pixel des CCD-Sensors hat, ist der lichtundurchlässige Bereich mit dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar.
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Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform ist der wenigstens eine lichtundurchlässige Bereich auf das Identifikationselement aufgetragen. Das Auftragen erfolgt vorzugsweise mittels Elektrofotografie, insbesondere Laserdrucken.
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Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform formt der wenigstens eine lichtundurchlässige Bereich zumindest
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- - ein Muster,
- - eine Beschriftung und/oder
- - eine Abbildung.
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Vorzugsweise formt der lichtundurchlässige Bereich die Linie, das Muster, die Beschriftung und/oder die Abbildung in einer dem Strahlengang des zu erfassenden Lichts entsprechenden Betrachtungsrichtung gesehen. Mit anderen Worten: Wird der lichtundurchlässige Bereich in Richtung des Strahlengangs des zu erfassenden Lichts betrachtet, stellt er eine Linie, ein Muster, eine Beschriftung und/oder eine Abbildung dar. Weiter vorzugsweise formt der lichtundurchlässige Bereich eine Kombination von Linien, Mustern, Beschriftungen und Abbildungen.
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Das Muster umfasst vorzugsweise Linien und Punkte. Die Abbildung umfasst vorzugsweise eine Fläche und/oder ein Kennzeichen (Logo).
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kamerasystem mit einer Mehrzahl von Kameraeinheiten der vorstehend beschriebenen Art. Ein wesentlicher Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass eine eindeutige Zuordnung eines Bildsignals zu einer der Kameraeinheiten des Kamerasystems durch einfache Mittel ermöglicht wird.
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Die Erfindung kann in unterschiedlichen Bereichen, beispielsweise an öffentlichen Plätzen, in Gebäuden und/oder Verkehrsmitteln eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Kamerasystems ist wenigstens eine der Mehrzahl von Kameraeinheiten eine Kameraeinheit eines spurgebundenen Fahrzeugs. Insbesondere bei spurgebundenen Fahrzeugen ist die eindeutige Zuordnung eines Bildsignals zu einer Kameraeinheit des Kamerasystems von besonderer Bedeutung.
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So wird durch die erfindungsgemäße Lösung beispielsweise ein datentechnischer Angriff auf das Kamerasystem zuverlässig erkannt. In der Folge wird auch die Umgebung des Fahrzeugs, beispielsweise sich in der Nähe des Fahrzeugs aufhaltende Fahrgäste, durch das erfindungsgemäße System geschützt. Dies ist besonders vorteilhaft für den Abfertigungsvorgang eines spurgebundenen Fahrzeugs an einer Haltestelle, beispielsweise an einem Bahnhof, welcher vom Fahrzeugführer mit Unterstützung der Kameraeinheiten am Fahrzeug durchgeführt wird. Die Kameras ermöglichen dem Fahrzeugführer, den Schließvorgang der Ein- und Ausstiegstüren zu beobachten und sicherzustellen, dass keine Person gefährdet, insbesondere in den Türen eingeklemmt, ist. Ein weiterer Anwendungsbereich ist das Rückwärtsfahren und/oder Rangieren des spurgebundenen Fahrzeugs und/oder Erfassen eines Fahrgastraums während des Betriebs des spurgebundenen Fahrzeugs im Personenverkehr. Zudem kann die erfindungsgemäße Lösung im Fahrbetrieb zwischen zwei Haltestellen eingesetzt werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine der Mehrzahl von Kameraeinheiten eine Kameraeinheit der Umgebung des spurgebunden Fahrzeugs. Die Umgebung des spurgebundenen Fahrzeugs ist beispielsweise die Haltestelle.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erfassen von Licht mittels eines Bildsensorelements einer Kameraeinheit, welches zum Umwandeln des zu erfassenden Lichts in ein Bildsignal ausgebildet ist. Das zu erfassende Licht durchdringt auf seinem Weg zu dem Bildsensorelement ein Identifikationselement. Bei einer Wechselwirkung mit dem Identifikationselement wird dem zu erfassenden Licht eine Identifikationsinformation aufgeprägt, welche eine Identifikation der Kameraeinheit repräsentiert.
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Zu Ausgestaltungen, Weiterbildungen, Ausgestaltungsdetails und Vorteilen des erfindungsgemäßen Kamerasystems sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen der Kameraeinheit verwiesen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Teilabschnitts eines spurgebundenen Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kamerasystems,
- 2 eine schematische Querschnittansicht der erfindungsgemäßen Kameraeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel und
- 3 eine schematische Perspektivansicht eines Identifikationselements.
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Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele werden in Bezug auf die Überwachung eines Außenbereichs (d. h. eine Umgebung) eines spurgebundenen Fahrzeugs beschrieben. Gleichwohl kann die Erfindung auch zur Überwachung anderer räumlicher Bereiche, beispielsweise des Fahrgastraums eines spurgebundenen Fahrzeugs, eingesetzt werden.
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1 zeigt ein spurgebundenes Fahrzeug 1 in einer schematischen Seitenansicht. Das spurgebundene Fahrzeug 1 befindet sich an einer Haltestelle 2. Das spurgebundene Fahrzeug 1 weist mehrere Kameraeinheiten 4 auf, welche ausgebildet sind, einen räumlichen Bereich 6 in der Umgebung des spurgebundenen Fahrzeugs 1 zu erfassen. Die Haltestelle 2 weist mehrere Kameraeinheiten 8 auf, welche ausgebildet sind, den räumlichen Bereich 6 zu erfassen.
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2 zeigt eine Querschnittansicht von wesentlichen Elementen der Kameraeinheit 4 oder 8. Die Kameraeinheit 4 oder 8 umfasst ein Eingangselement 12, welches als Linse 13 ausgebildet ist. Das Eingangselement 12 empfängt zu erfassendes Licht 14 aus dem räumlichen Bereich 6.
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Ein Bildsensorelement 18 der Kameraeinheit 4, 8 ist ausgebildet, das zu erfassende Licht 14 in ein Bildsignal 22 bzw. einen digitalen Datenstrom umzuwandeln. Das Bildsignal 22 bzw. der digitale Datenstrom kann beispielsweise über ein Kommunikationsnetz (nicht gezeigt) an eine Anzeige (nicht gezeigt) übertragen werden. Die Anzeige kann beispielsweise zum Anzeigen von Informationen für einen Fahrzeugführer vorgesehen sein.
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Auf das Bildsensorelement 18 ist ein Identifikationselement 24 aufgetragen. Eine Verbindungschicht 26 zwischen dem Identifikationselement 24 und dem Bildsensorelement 18 wird von einer Klebstoffschicht 27 gebildet.
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Das zu erfassende Licht 14 durchdringt auf seinem Weg zum Bildsensorelement 18 das Identifikationselement 24. Das Identifikationselement 24 weist lichtundurchlässige Bereiche 28 auf. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die lichtundurchlässigen Bereiche 28 jeweils eine Abmessung auf, die etwa der Abmessung einer Zelle 29 des Bildsensorelements 18 entspricht. Auf diese Weise gelangen Teile 32 des zu erfassenden Lichts 14 nicht zu dem Bildsensorelement 18.
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Das Bildsensorelement 18 ist ein CCD-Sensor 19 (CCD: Charge-coupled Device). Die lichtundurchlässigen Bereiche 28 weisen jeweils eine Größenordnung auf, die durch das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
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In einer dem Strahlengang des zu erfassenden Lichts 14 entsprechenden Betrachtungsrichtung 34 gesehen bilden die lichtundurchlässigen Bereiche 28 in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Muster von Linien 36. Das Muster repräsentiert eine Identifikationsinformation. Die Identifikationsinformation wird zur eindeutigen Zuordnung des Bildsignals 22 bzw. des digitalen Datenstroms zu der Kameraeinheit 4, 8 genutzt. Das Identifikationselement 24 ist als Folie 25 ausgebildet.
