DE102019003049A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Objekten - Google Patents

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Abstract

Zum Erfassen von Flugobjekten werden eine Kameraanordnung (10) zur Video-Überwachung eines Überwachungsraums (15) und eine Steuereinheit (16) zum Ansteuern der Kameraanordnung (10) und Auswerten der von der Kameraanordnung (10) erfassten Video-Frames verwendet, wobei die Kameraanordnung (10) eine Infrarot-Beleuchtung (12) für den Überwachungsraum (15) und wenigstens eine Kamera (11) mit Infrarot-Bildsensor aufweist und die Infrarot-Beleuchtung (12) vorzugsweise synchron zu einem Messtakt der Kamera (11) gepulst betrieben wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen von Objekten, insbesondere von Flugobjekten, in einem Überwachungsraum.
  • Unbemannte Flugobjekte (UAV, Unmanned Aerial Vehicle), häufig auch als Drohnen bezeichnet, werden immer häufiger eingesetzt, um zum Beispiel geschützte Orte wie Gefängnisse, Flughäfen, militärische Einrichtungen, Regierungsgebäude, etc. auszukundschaften oder anzugreifen oder Gegenstände in diese einzuschmuggeln. So passiert es zum Beispiel immer häufiger, dass verbotene Gegenstände wie beispielsweise Drogen, Waffen oder Mobiltelefone mit Hilfe von Drohnen über die Gefängnismauer hinweg zu Gefängnisinsassen transportiert werden. Es besteht daher Bedarf an einem Schutzsystem gegen den unerlaubten Einsatz derartiger Flugobjekte.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zum Erfassen von (Flug-)Objekten zu schaffen, mit der Objekte in einem Überwachungsraum auch bei schlechten Lichtverhältnissen zuverlässig erfasst und erkannt werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von Objekten, insbesondere von Flugobjekten, weist eine Kameraanordnung zur Video-Überwachung eines Überwachungsraums und eine Steuereinheit zum Ansteuern der Kameraanordnung und Auswerten der von der Kameraanordnung erfassten Video-Frames auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraanordnung eine Infrarot-Beleuchtung zum Aussenden von Infrarotstrahlung in den Überwachungsraum und wenigstens eine Kamera mit Infrarot-Bildsensor aufweist.
  • Durch die Infrarotbestrahlung des Überwachungsraums können auch bei schlechten Lichtverhältnissen wie beispielsweise bei Nacht, Nebel oder starker Bewölkung Objekte in dem Überwachungsraum mit einer Infrarot-tauglichen Kamera der Kameraanordnung erfasst und erkannt werden.
  • Die Kameraanordnung enthält wenigstens eine Kamera mit Infrarot-Bildsensor, d.h. eine oder mehrere Kameras mit Infrarot-Bildsensor. Neben der wenigstens einen Kamera mit Infrarot-Bildsensor kann die Kameraanordnung optional auch noch weitere Kameras ohne Infrarot-Bildsensor aufweisen. Gemäß der Erfindung weist die Kameraanordnung eine Infrarot-Beleuchtung zum Aussenden von Infrarotstrahlung in den Überwachungsraum auf. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist diese Infrarot-Beleuchtung vorzugsweise ein zusätzlicher Infrarot-Strahler als separate Komponente zur Infrarot-tauglichen Kamera; alternativ oder zusätzlich kann die Infrarot-Beleuchtung aber auch in die Infrarot-taugliche Kamera integriert sein. Bei der von der Infrarot-Beleuchtung ausgesendeten Infrarotstrahlung handelt es sich bevorzugt um nahes Infrarot (NIR, 0,7 bis 1,4 µm), kurzwelliges Infrarot (SWIR, 1,4 bis 3,0 µm), mittleres Infrarot (MWIR, 3,0 µm bis 8 µm) oder langwelliges Infrarot (LWIR, 8 bis 15 µm).
  • Zu den Objekten, die mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung erfasst werden können, zählen - je nach Anwendung - insbesondere unbemannte Flugobjekte (UAVs), Helikopter, Flugzeuge, Vögel und dergleichen. Als Flugobjekte von Interesse werden in diesem Zusammenhang jene erfassbaren Flugobjekte bezeichnet, die - je nach Anwendungsfall - relevant sind und deshalb identifiziert werden sollen. Zu den Flugobjekten von Interesse zählen in diesem Zusammenhang insbesondere die unbemannten Flugobjekte (UAVs), ohne dass die Erfindung auf diese Flugobjekte beschränkt sein soll. Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung kann darüber hinaus auch zum Erfassen und Erkennen von anderen Objekten wie beispielsweise Personen oder stationären Objekten eingesetzt werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgestaltet, um die Infrarot-Beleuchtung gepulst zu betreiben, wobei eine Taktung der Infrarot-Beleuchtung vorzugsweise synchron zu einem Messtakt der Kamera ist, d.h. vorzugsweise die gleiche Frequenz und die gleiche Phase wie der Messtakt der Kamera aufweist. Durch den gepulsten Betrieb können höhere Strahlungsleistungen bei im Mittel geringerem Energieaufwand erzielt werden, wodurch einerseits höhere Helligkeiten und höhere Reichweiten der Infrarotstrahlung und damit eine verbesserte Erfassung und Erkennung von Objekten mit einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis und in einem größeren Raumgebiet und andererseits eine Energieersparnis und geringere thermische Belastungen erzielt werden können.
  • Bei einem gepulsten Betrieb der Infrarot-Beleuchtung kann die Steuereinheit vorzugsweise ferner ausgestaltet sein, um die Infrarot-Beleuchtung mit Pulsen unterschiedlicher Strahlungsleistung zu betreiben, sodass sie aus einem Intensitätsunterschied der von der Kamera als Ergebnis der Infrarot-Pulse unterschiedlicher Strahlungsleistungen erfassten Messsignale einen Abstand eines Objekts zur Kameraanordnung ermitteln kann. Die unterschiedlichen Strahlungsleistungen von zwei aufeinander folgenden Pulsen der Infrarotstrahlung haben vorzugsweise ein Verhältnis von etwa 2:1. Die Steuereinheit kann auf diese Weise ohne empirische Vergleichsdaten anhand der Grauwertverhältnisse und der Grauwerthöhen eine Abstandsschätzung eines erfassten Objekts vornehmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung auch mit Entfernungssensoren wie zum Beispiel Laserentfernungsmessern ausgestattet sein.
  • Bei einem gepulsten Betrieb der Infrarot-Beleuchtung kann die Steuereinheit vorzugsweise ferner ausgestaltet sein, um die Infrarot-Beleuchtung mit Pulsen unterschiedlicher Strahlungsleistung zu betreiben, sodass sie aus einem Intensitätsunterschied der von der Kamera als Ergebnis der Infrarot-Pulse unterschiedlicher Strahlungsleistungen erfassten Messsignale eine Bewegung eines Objekts ermitteln kann. Die unterschiedlichen Strahlungsleistungen von zwei aufeinander folgenden Pulsen der Infrarotstrahlung haben vorzugsweise ein Verhältnis von etwa 2:1. Die Steuereinheit kann auf diese Weise anhand der Grauwertverhältnisse eine Bewegung eines erfassten Objekts erkennen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgestaltet, um die Kameraanordnung in einem Suchmodus zum Erfassen eines Objekts im Überwachungsraum und einem Identifikationsmodus zum Identifizieren eines im Überwachungsraum erfassten Objekts zu betreiben. Bei dieser Ausgestaltung ist die Steuereinheit bevorzugt ferner ausgestaltet, um die Infrarot-Beleuchtung im Suchmodus mit einer geringeren Strahlungsleistung als im Identifikationsmodus zu betreiben. Da Auswertung der Messsignale im Suchmodus weniger komplex und weniger kritisch als im Identifikationsmodus ist, dürfen zum Beispiel die Helligkeit der Infrarotstrahlung, die Auflösung der aufgezeichneten Video-Frames und das Signal-Rausch-Verhältnis im Suchmodus etwas schlechter sein, weshalb die Strahlungsleistung der Infrarot-Beleuchtung im Suchmodus reduziert werden kann, um Energie zu sparen.
  • Zum Zwecke dieser Energieeinsparung kann die Infrarot-Beleuchtung eine Vielzahl von Infrarot-Leuchtdioden aufweisen und die Steuereinheit zum Beispiel ausgestaltet sein, um die Infrarot-Beleuchtung im Suchmodus mit nur einem Teil der Infrarot-Leuchtdioden (zum Beispiel spalten- oder zeilenweises Ausschalten einer Leuchtdiodenmatrix) und/oder mit gedimmten Infrarot-Leuchtdioden zu betreiben. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit ausgestaltet sein, um die wenigstens eine Kamera und die Infrarot-Beleuchtung im Suchmodus zum synchronen Scannen des Überwachungsraums und im Identifikationsmodus zum Beleuchten und Erfassen eines ein erfasstes Objekt enthaltenden Teilbereichs des Überwachungsraums zu betreiben. Beispielsweise kann ein Scannen in horizontaler Richtung mit einer vertikalen Leuchtdiodenanordnung für die Infrarot-Beleuchtung verwendet werden. Durch die deutliche Energieeinsparung im Suchmodus kann die Infrarot-Beleuchtung dann im Identifikationsmodus mit mehr Strahlungsleistung betrieben werden, um eine bessere Signalauswertung zu erzielen, ohne einen zu hohen Energieverbrauch und/oder eine zu hohe Erwärmung der Kameraanordnung zu bewirken.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Kameraanordnung wenigstens eine (bevorzugt Infrarot-taugliche) Kamera auf, die wahlweise im Nicht-Zoom-Betrieb oder im Zoom-Betrieb arbeitet. Die Steuereinheit ist in diesem Fall vorzugsweise ausgestaltet, um die Kamera im Suchmodus im Nicht-Zoom-Betrieb zu betreiben und im Identifikationsmodus im Zoom-Betrieb zu betreiben. Auf diese Weise kann eine mehrstufige Klassifizierung von im Überwachungsraum erfassten (Flug-)Objekten durchgeführt werden, was mit einer relativ kostengünstigen Überwachungsvorrichtung eine zuverlässige und präzise Identifikation der erfassten (Flug-)Objekte ermöglicht.
  • Die Kameraanordnung weist bevorzugt wenigstens eine (bevorzugt Infrarot-taugliche) Schwarz/Weiß-Kamera auf. Eine Schwarz/Weiß-Kamera bietet im Vergleich zu Farbkameras eine bessere Auflösung und kann so das Identifizieren der erfassten (Flug-) Objekte verbessern.
  • Die Kameraanordnung weist bevorzugt wenigstens eine (bevorzugt Infrarot-taugliche) PTZ-Kamera auf. Eine PTZ-Kamera ermöglicht ein seitliches Schwenken und Neigen nach oben und unten und hat eine Zoom-Funktion („Pan-Tilt-Zoom“).
  • Vorzugsweise enthält die Kameraanordnung wenigstens eine Infrarot-taugliche Schwarz/Weiß-PTZ-Kamera.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Kameraanordnung wenigstens einen Hochpassfilter auf. Durch die Verwendung eines Hochpassfilters unterscheiden sich die aufgezeichneten Video-Frames auch bei verschiedenen Lichtverhältnissen (z.B. Tag und Nacht) nicht so stark, wodurch die Auswertung der Video-Frames durch die Steuereinheit vereinfacht und verbessert werden kann.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Kameraanordnung einen Helligkeitssensor auf und ist die Steuereinheit ausgestaltet, um die Infrarot-Beleuchtung nur zu betreiben, falls eine vom Helligkeitssensor erfasste Helligkeit im Überwachungsraum einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. D.h. die Infrarot-Beleuchtung wird ausgeschaltet, wenn die Lichtverhältnisse ausreichend gut sind, dass die Kamera die Objekte im Überwachungsraum auch ohne Beleuchtung mit Infrarotstrahlung erfassen und erkennen kann, wodurch der Energieverbrauch der Kameraanordnung reduziert wird. Der Helligkeitssensor wird vorzugsweise durch die Kamera der Kameraanordnung gebildet, kann alternativ aber auch als separate Komponente vorgesehen sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgestaltet, um die Kameraanordnung zum Erfassen von Referenzbildern zu betreiben. Die Steuereinheit kann dann die von der Kameraanordnung erfassten Video-Frames mit den zuvor aufgezeichneten Referenzbildern vergleichen, um (Flug-)Objekte im Überwachungsraum zu erfassen und zu erkennen. Die Aufzeichnung der Referenzbilder erfolgt vorzugsweise dynamisch (um Bewegungen im Überwachungsraum zu erkennen, die nicht auf Objekten von Interesse basieren), für verschiedene Umgebungsbedingungen (z.B. unterschiedliche Lichtverhältnisse und Wetterverhältnisse) und/oder mit und ohne Objekte. Die Referenzbilder werden vorzugsweise in einem Speicher der Steuereinheit gespeichert.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Infrarot-Beleuchtung mehrere Strahlungsfelder auf, wobei die Strahlungsintensitäten der Strahlungsfelder in Randbereichen zu benachbarten Strahlungsfeldern abfallen. Auf diese Weise kann trotz der Überlappungen der Infrarotstrahlung aus benachbarten Strahlungsfeldern eine möglichst homogene Ausleuchtung des Überwachungsraums erzielt werden, wodurch eine verbesserte Auswertung der aufgezeichneten Video-Frames möglich ist.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen von Objekten, insbesondere von Flugobjekten, werden Video-Frames eines Überwachungsraums durch eine Kameraanordnung erfasst und durch eine Steuereinheit ausgewertet, wobei der Überwachungsraum mittels einer Infrarot-Beleuchtung bestrahlt wird und die Video-Frames des Überwachungsraums mittels wenigstens einer Kamera mit Infrarot-Bildsensor aufgezeichnet werden.
  • Bezüglich der Vorteile, bevorzugten Ausgestaltungen und Begriffserläuterungen wird ergänzend auf die obigen Ausführungen zur erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung verwiesen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Infrarot-Beleuchtung synchron zu einem Messtakt der Kamera gepulst betrieben.
  • Vorzugsweise wird die Infrarot-Beleuchtung mit Pulsen unterschiedlicher Strahlungsleistung betrieben und werden aus einem Intensitätsunterschied der von der Kamera als Ergebnis der Infrarot-Pulse unterschiedlicher Strahlungsleistungen erfassten Messsignale ein Abstand eines Objekts zur Kameraanordnung und/oder eine Bewegung eines Objekts ermittelt.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Kameraanordnung in einem Suchmodus zum Erfassen eines Objekts im Überwachungsraum und einem Identifikationsmodus zum Identifizieren eines im Überwachungsraum erfassten Objekts betrieben, wobei die Infrarot-Beleuchtung bevorzugt im Suchmodus mit einer geringeren Strahlungsleistung als im Identifikationsmodus betrieben wird. Beispielsweise weist die Infrarot-Beleuchtung eine Vielzahl von Infrarot-Leuchtdioden auf und wird die Infrarot-Beleuchtung im Suchmodus mit nur einem Teil der Infrarot-Leuchtdioden und/oder mit gedimmten Infrarot-Leuchtdioden betrieben. Außerdem können die wenigstens eine Kamera und die Infrarot-Beleuchtung im Suchmodus zum synchronen Scannen des Überwachungsraums und im Identifikationsmodus zum Beleuchten und Erfassen eines ein erfasstes Objekt enthaltenden Teilbereichs des Überwachungsraums betrieben werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die wenigstens eine Kamera im Suchmodus im Nicht-Zoom-Betrieb und im Identifikationsmodus im Zoom-Betrieb betrieben.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Helligkeit im Überwachungsraum erfasst (z.B. mittels der wenigstens einen Kamera) und wird die Infrarot-Beleuchtung nur betrieben, falls die erfasste Helligkeit im Überwachungsraum einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden mittels der Kameraanordnung Referenzbilder erfasst und in einem Speicher der Steuereinheit gespeichert, um bei der Auswertung der durch die Kameraanordnung erfassten Video-Frames benutzt zu werden.
  • Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigt die einzige 1 größtenteils schematisch den Aufbau einer Überwachungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Überwachungsvorrichtung enthält eine Kameraanordnung 10 zur Video-Überwachung eines Überwachungsraums 15, in dem Flugobjekte von Interesse O wie beispielsweise unbemannte Flugobjekte (UAVs) bzw. Drohnen und Flugobjekte nicht von Interesse N wie beispielsweise Vögel oder Flugzeuge erscheinen können.
  • Die Kameraanordnung 10 enthält insbesondere eine Infrarot-taugliche Kamera 11, d.h. eine Kamera mit Infrarot-Bildsensor, und eine Infrarot-Beleuchtung 12. Die Kamera 11 ist vorzugsweise auch als PTZ-Kamera und als Schwarz/Weiß-Kamera ausgestaltet. Optional kann die Kamera 11 auch mit einer Gated-Viewing-Funktionalität versehen sein. Die Infrarot-Beleuchtung 12 ist zum Beispiel ein Infrarot-Strahler als separate Komponente zur Kamera 11, die nahes Infrarot (NIR), kurzwelliges Infrarot (SWIR), mittleres Infrarot (MWIR) oder langwelliges Infrarot (LWIR) aussendet. Eine Infrarot-Beleuchtung 12 weist üblicherweise mehrere Strahlungsfelder aus LED-Gruppen auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Infrarot-Beleuchtung 12 so ausgestaltet, dass die Strahlungsintensitäten der Strahlungsfelder in Randbereichen zu benachbarten Strahlungsfeldern abfallen, sodass trotz der Überlappungen der Infrarotstrahlung aus benachbarten Strahlungsfeldern eine möglichst homogene Ausleuchtung des Überwachungsraums 15 erzielt werden kann.
  • In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 1 kann die Kameraanordnung 10 auch mehrere Kameras 11 und/oder mehrere Infrarot-Beleuchtungen 12 aufweisen, die unabhängig voneinander angesteuert werden können, um unabhängig voneinander zu scannen und zu zoomen bzw. zu strahlen. In einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 1 kann die Kameraanordnung 10 zusätzlich zu der einen oder den mehreren PTZ-Kameras 11 eine oder mehrere statische Kameras aufweisen, die wahlweise mit Fisheye-Objektiven ausgestattet sein können, um größere Gesichtsfelder abdecken zu können.
  • Die Kameraanordnung 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel ferner einen Hochpassfilter 14 auf, um kurzwelligeres Licht (z.B. Tageslicht, künstliches Licht von Straßenlaternen, etc.) herauszufiltern. Außerdem weist die Kameraanordnung 10 optional einen Helligkeitssensor 13 auf, der zum Beispiel durch die Kamera 11 selbst oder einen separaten Sensor gebildet sein kann, um die Infrarot-Beleuchtung 12 nur bei schlechten Lichtverhältnissen zu aktivieren.
  • Wie in 1 dargestellt, ist die Kameraanordnung 10 mit einer Steuereinheit 16 verbunden, die insbesondere einen Prozessor 18 und einen Speicher 19 aufweist. Die Steuereinheit 16 steuert die Kameraanordnung 10, insbesondere deren Kamera 11 und Infrarot-Beleuchtung 12 an und wertet die von der Kamera 11 aufgezeichneten Video-Frames bevorzugt mittels neuronaler Netze aus. Im Speicher 19 werden die von der Kamera 11 erfassten Video-Frames gespeichert. Optional können in dem Speicher 19 auch von der Kamera 11 aufgezeichnete Referenzbilder und weitere Referenzbilddaten gespeichert werden, mit denen vom Prozessor 18 die von der Kamera 11 erfassten Video-Frames verglichen werden, um (Flug-) Objekte N, O im Überwachungsraum 15 zu erfassen und zu erkennen. Die Aufzeichnung der Referenzbilder erfolgt vorzugsweise dynamisch, um Bewegungen im Überwachungsraum 15 zu erkennen, die nicht auf Objekten von Interesse O basieren (z.B. durch Wind bewegte Pflanzen, etc.), für verschiedene Umgebungsbedingungen (z.B. unterschiedliche Lichtverhältnisse und Wetterverhältnisse) und mit und ohne Objekte. Die Referenzbilder können auch zum Trainieren der neuronalen Netze mittels Deep Learning verwendet werden.
  • Die Steuereinheit 16 ist mit einem Monitor 22 verbunden, um einem Nutzer der Überwachungsvorrichtung die von der Kamera 11 erfassten Video-Frames und die Auswertungsergebnisse der Steuereinheit 16 anzuzeigen. Die Steuereinheit 16 ist außerdem mit einer Eingabevorrichtung 23 verbunden, über die ein Nutzer der Überwachungsvorrichtung zum Beispiel Steuerbefehle eingeben kann.
  • Im Ausführungsbeispiel von 1 hat die Steuereinheit 16 zudem eine Schnittstelle 24, über die sie mit einem Netzwerk 26 gekoppelt werden kann. Über das Netzwerk 26 (z.B. Funknetz oder Internet) kann die Steuereinheit 16 mit einem entfernten Nutzer 27 verbunden sein, um dem entfernten Nutzer 27 die Auswertungsergebnisse mitzuteilen und/ oder Steuerbefehle von dem entfernten Nutzer 27 zu empfangen. Die Steuereinheit 16 kann die Auswertungsergebnisse über das Netzwerk 26 auch einem bestehenden Sicherheitssystem 28 an einem geschützten Ort (z.B. Gefängnis, Flughafen, militärische Einrichtung, Regierungsgebäude, etc.) mitteilen.
  • Die Steuereinheit 16 bzw. ihr Prozessor 18 und die Kameraanordnung 10 sind derart ausgestaltet, dass die Infrarot-Beleuchtung 12 gepulst betrieben wird, wobei die Taktung der Infrarot-Beleuchtung 12 synchron zum Messtakt der Kamera 11 ist, d.h. die gleiche Frequenz und die gleiche Phase wie der Messtakt der Kamera 11 hat. Außerdem sind die Steuereinheit 16 bzw. ihr Prozessor 18 und die Kameraanordnung 10 derart ausgestaltet, dass die Kameraanordnung 10 in einem Suchmodus zum Erfassen eines Objekts N, O im Überwachungsraum 15 und einem Identifikationsmodus zum Identifizieren eines im Überwachungsraum 15 erfassten Objekts N, O betrieben werden.
  • Im Suchmodus der Kameraanordnung 10 wird die Infrarot-Beleuchtung 12 mit einer geringeren Strahlungsleistung als im Identifikationsmodus zu betreiben. Da Auswertung der Messsignale im Suchmodus weniger komplex und weniger kritisch als im Identifikationsmodus ist, dürfen zum Beispiel die Helligkeit der Infrarotstrahlung, die Auflösung der aufgezeichneten Video-Frames und das Signal-Rausch-Verhältnis im Suchmodus etwas schlechter sein, weshalb die Strahlungsleistung der Infrarot-Beleuchtung 12 im Suchmodus reduziert werden kann, um Energie zu sparen. Zum Zwecke dieser Energieeinsparung wird die Infrarot-Beleuchtung 12 im Suchmodus zum Beispiel mit nur einem Teil der Infrarot-Leuchtdioden (zum Beispiel spalten- oder zeilenweises Ausschalten einer Leuchtdiodenmatrix) und/oder mit gedimmten Infrarot-Leuchtdioden betrieben. Alternativ oder zusätzlich können die Kamera 11 und die Infrarot-Beleuchtung 12 im Suchmodus zum synchronen Scannen des Überwachungsraums 15 und im Identifikationsmodus zum Beleuchten und Erfassen eines ein erfasstes Objekt N, O enthaltenden Teilbereichs ROI (Region of Interest) des Überwachungsraums 15 betrieben. Beispielsweise kann ein Scannen in horizontaler Richtung mit einer vertikalen Leuchtdiodenanordnung für die Infrarot-Beleuchtung 12 verwendet werden.
  • Außerdem wird die PTZ-Kamera 11 im Suchmodus im Nicht-Zoom-Betrieb betrieben und im Identifikationsmodus im Zoom-Betrieb betrieben. Auf diese Weise kann eine mehrstufige Klassifizierung von im Überwachungsraum 15 erfassten (Flug-)Objekten N, O durchgeführt werden, bei der zum Beispiel zunächst erkannt wird, ob es sich bei einem von der Kamera 11 erfassten Objekt um ein Objekt von Interesse O oder ein nicht interessierendes Objekt N handelt, um dann im Fall eines Objekts von Interesse O in der nächsten Auswertungsstufe das erfasste Objekt präzise zu identifizieren.
  • Die Verwendung eines gepulsten Betriebs der Infrarot-Beleuchtung 12 ermöglicht weitere Betriebsarten und Auswertungen. So kann die Infrarot-Beleuchtung 12 insbesondere im Identifikationsmodus mit Pulsen unterschiedlicher Strahlungsleistung betrieben, sodass der Prozessor 18 aus den Grauwertverhältnissen und den Grauwerthöhen der von der Kamera 11 als Ergebnis der Infrarot-Pulse unterschiedlicher Strahlungsleistungen erfassten Messsignale einen Abstand des erfassten Objekts O zur Kameraanordnung 10 abschätzen kann. Die unterschiedlichen Strahlungsleistungen von zwei aufeinander folgenden Pulsen der Infrarotstrahlung haben vorzugsweise ein Verhältnis von etwa 2:1. In ähnlicher Weise kann der Prozessor 18 aus einem Intensitätsunterschied der von der Kamera 11 als Ergebnis der Infrarot-Pulse unterschiedlicher Strahlungsleistungen erfassten Messsignale eine Bewegung eines Objekts O ermitteln.
  • Der gepulste Betrieb der Infrarot-Beleuchtung 12 hat zudem den Vorteil, dass die Infrarot-Beleuchtung 12 nur zeitweise mit hoher Strahlungsleistung betrieben wird. Dies hat zum Ergebnis, dass der mittlere Energieverbrauch der Infrarot-Beleuchtung 12 relativ gering gehalten werden kann. Außerdem erfolgt nur zeitweise eine hohe Wärmeerzeugung, sodass die thermische Belastung insgesamt niedrig gehalten werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kameraanordnung
    11
    Infrarot-Kamera
    12
    Infrarot-Beleuchtung
    13
    Helligkeitssensor
    14
    Bandpassfilter
    15
    Überwachungsraum
    16
    Steuereinheit
    18
    Prozessor
    19
    Speicher
    22
    Monitor
    23
    Eingabevorrichtung
    24
    Kommunikationsschnittstelle
    26
    Netzwerk
    27
    entfernter Nutzer
    28
    Sicherheitssystem
    N
    (Flug-)Objekt nicht von Interesse
    O
    (Flug-)Objekt von Interesse
    ROI
    Region of Interest

Claims (22)

  1. Vorrichtung zum Erfassen von Objekten, insbesondere von Flugobjekten, aufweisend eine Kameraanordnung (10) zur Video-Überwachung eines Überwachungsraums (15) und eine Steuereinheit (16) zum Ansteuern der Kameraanordnung (10) und Auswerten der von der Kameraanordnung (10) erfassten Video-Frames, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraanordnung (10) eine Infrarot-Beleuchtung (12) zum Aussenden von Infrarotstrahlung in den Überwachungsraum (15) und wenigstens eine Kamera (11) mit Infrarot-Bildsensor aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um die Infrarot-Beleuchtung (12) gepulst zu betreiben, wobei eine Taktung der Infrarot-Beleuchtung (12) synchron zu einem Messtakt der Kamera (11) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um die Infrarot-Beleuchtung (12) mit Pulsen unterschiedlicher Strahlungsleistung zu betreiben; und die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um aus einem Intensitätsunterschied der von der Kamera (11) als Ergebnis der Infrarot-Pulse unterschiedlicher Strahlungsleistungen erfassten Messsignale einen Abstand eines Objekts (O) zur Kameraanordnung (10) zu ermitteln.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um die Infrarot-Beleuchtung (12) mit Pulsen unterschiedlicher Strahlungsleistung zu betreiben; und die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um aus einem Intensitätsunterschied der von der Kamera (11) als Ergebnis der Infrarot-Pulse unterschiedlicher Strahlungsleistungen erfassten Messsignale eine Bewegung eines Objekts (O) zu ermitteln.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um die Kameraanordnung (10) in einem Suchmodus zum Erfassen eines Objekts (N, O) im Überwachungsraum (15) und einem Identifikationsmodus zum Identifizieren eines im Überwachungsraum (15) erfassten Objekts (N, O) zu betreiben; und die Steuereinheit (16) ferner ausgestaltet ist, um die Infrarot-Beleuchtung (12) im Suchmodus mit einer geringeren Strahlungsleistung als im Identifikationsmodus zu betreiben.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die Infrarot-Beleuchtung (12) eine Vielzahl von Infrarot-Leuchtdioden aufweist und die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um die Infrarot-Beleuchtung (12) im Suchmodus mit nur einem Teil der Infrarot-Leuchtdioden und/oder mit gedimmten Infrarot-Leuchtdioden zu betreiben.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um die wenigstens eine Kamera (11) und die Infrarot-Beleuchtung (12) im Suchmodus zum synchronen Scannen des Überwachungsraums (15) und im Identifikationsmodus zum Beleuchten und Erfassen eines ein erfasstes Objekt (O) enthaltenden Teilbereichs (ROI) des Überwachungsraums (15) zu betreiben.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welcher die Kameraanordnung (10) wenigstens eine Kamera (11) aufweist, die wahlweise im Nicht-Zoom-Betrieb oder im Zoom-Betrieb arbeitet, und die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um die Kamera im Suchmodus im Nicht-Zoom-Betrieb zu betreiben und im Identifikationsmodus im Zoom-Betrieb zu betreiben.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Kameraanordnung (10) wenigstens eine Schwarz/Weiß-Kamera (11) aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Kameraanordnung (10) wenigstens eine PTZ-Kamera (11) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Kameraanordnung (10) wenigstens einen Hochpassfilter (14) aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Kameraanordnung (10) einen Helligkeitssensor (13) aufweist und die Steuereinheit (16) ausgestaltet ist, um die Infrarot-Beleuchtung (12) nur zu betreiben, falls eine vom Helligkeitssensor (13) erfasste Helligkeit im Überwachungsraum (15) einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Infrarot-Beleuchtung (11) mehrere Strahlungsfelder aufweist, wobei die Strahlungsintensitäten der Strahlungsfelder in Randbereichen zu benachbarten Strahlungsfeldern abfallen.
  14. Verfahren zum Erfassen von Objekten, insbesondere von Flugobjekten, bei welchem Video-Frames eines Überwachungsraums (15) durch eine Kameraanordnung (10) erfasst und durch eine Steuereinheit (16) ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsraum (15) mittels einer Infrarot-Beleuchtung (12) bestrahlt wird und die Video-Frames des Überwachungsraums (15) mittels wenigstens einer Kamera (11) mit Infrarot-Bildsensor aufgezeichnet werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die Infrarot-Beleuchtung (12) synchron zu einem Messtakt der Kamera (11) gepulst betrieben wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Infrarot-Beleuchtung (12) mit Pulsen unterschiedlicher Strahlungsleistung betrieben wird und aus einem Intensitätsunterschied der von der Kamera (11) als Ergebnis der Infrarot-Pulse unterschiedlicher Strahlungsleistungen erfassten Messsignale ein Abstand eines Objekts (O) zur Kameraanordnung (10) und/oder eine Bewegung eines Objekts (O) ermittelt werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei welchem die Kameraanordnung (10) in einem Suchmodus zum Erfassen eines Objekts (N, O) im Überwachungsraum (15) und einem Identifikationsmodus zum Identifizieren eines im Überwachungsraum (15) erfassten Objekts (N, O) betrieben wird, wobei die Infrarot-Beleuchtung (12) im Suchmodus mit einer geringeren Strahlungsleistung als im Identifikationsmodus betrieben wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die Infrarot-Beleuchtung (12) eine Vielzahl von Infrarot-Leuchtdioden aufweist und im Suchmodus mit nur einem Teil der Infrarot-Leuchtdioden und/oder mit gedimmten Infrarot-Leuchtdioden betrieben wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei welchem die wenigstens eine Kamera (11) und die Infrarot-Beleuchtung (12) im Suchmodus zum synchronen Scannen des Überwachungsraums (15) und im Identifikationsmodus zum Beleuchten und Erfassen eines ein erfasstes Objekt (O) enthaltenden Teilbereichs (ROI) des Überwachungsraums (15) betrieben werden.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei welchem die wenigstens eine Kamera (11) im Suchmodus im Nicht-Zoom-Betrieb betrieben wird und im Identifikationsmodus im Zoom-Betrieb betrieben wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, bei welchem eine Helligkeit im Überwachungsraum (15) erfasst wird und die Infrarot-Beleuchtung (12) nur betrieben wird, falls die erfasste Helligkeit im Überwachungsraum (15) einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, bei welchem mittels der Kameraanordnung (10) Referenzbilder erfasst und in einem Speicher (19) der Steuereinheit (16) gespeichert werden.
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