DE102020110223B4

DE102020110223B4 - Anordnung, eingerichtet zur Durchführung eines Videotelefonats

Info

Publication number: DE102020110223B4
Application number: DE102020110223.2A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2040-04-15
Also published as: DE102020110223A1

Abstract

Anordnung (1), eingerichtet zur Durchführung eines Videotelefonats, umfassendeine Drohne (10),eine Kamera (20), die an der Drohne (20) montiert ist,ein Mikrofon (30),ein Lautsprecher (40), sowieeine Telekommunikationseinheit (50),wobei die Anordnung derart eingerichtet ist,dass ein Gesicht (91) eines Nutzers (9) während des Videotelefonats zumindest zeitweise in einem Sichtfeld (V) der Kamera (20) positioniert ist und das Mikrofon (20) eine Stimme des Nutzers (9) erfasst,dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung eingerichtet ist,- eine drohende Kollision mit einem Objekt außer dem Nutzer zu erkennen und- definiert ein dem Objekt ausweichendes Flugmanöver der Drohne zu veranlassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, eingerichtet zur Durchführung eines Videotelefonats.
Videotelefonate werden üblicherweise über eine stationäre Kamera an einem PC oder einem mobilen Endgerät, beispielsweise ein Mobiltelefon oder Tablet PC, durchgeführt. Letzter Fall hat den Vorteil, dass das Videotelefonat nicht ortsgebunden durchzuführen ist, da das mobile Endgerät mitsamt der Kamera mitgeführt werden kann.
Die DE 20 2007 015144 U1 beschreibt ein Mobilfunk-Videoheadset welches handlich und transportfähig überall eigenständig eingesetzt werden kann.
Die US 2018/0327070 A1 beschreibt eine Drohne, an der ein Mobiltelefon befestigt ist. Das Mobiltelefon kann so mit der Drohne umherfliegen. Mit dem umherfliegenden Mobiltelefon kann eine Videokonferenz durchgeführt werden.
Es ist Aufgabe eine verbesserte Möglichkeit zur Durchführung von Videotelefonaten bereitzustellen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung sowie eine Verwendung nach den Hauptansprüchen; Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung.
Die Erfindung sieht folglich vor, eine Drohne als eine Art „Kameramann“ während des Videotelefonats zu verwenden. Die Kamera ggf. muss somit nicht lästig mit einer Hand vor sich hergehalten werden. Der Nutzer hat folglich beide Hände frei und kann daher deutlich freier sprechen. Dies ist insbesondere auch bei der Durchführung eines Vortrags über Onlinemedien hilfreich. Der Nutzer kann so die Hände auch verbessert zur Präsentation von Gegenständen einsetzen. Zugleich behält der Nutzer die Möglichkeit, sich frei im Raum bewegen zu können, da die Kameraposition durch entsprechende Flugmanöver das Gesicht des Nutzers im Sichtfeld gehalten wird. Die Anordnung ist insbesondere eingerichtet, um in unterschiedlichen Kameraprogrammen betrieben zu werden. Ein Kameraprogramm stellt dabei ein Art Anweisung an den virtuellen Kameramann dar, wie die Kamera zu führen ist. Soll beispielsweise während des Videotelefonats ein Gegenstand präsentiert werden, so kann es sinnvoll sein, das Sichtfeld der Kamera starr auf eine vorgegebene Position zu richten. Liegt allerdings der Fokus des Videotelefonats eher auf dem Nutzer, so sollte das Sichtfeld der Kamera stets auf das Gesicht des Nutzers gerichtet sein, auch wenn dieses ständig die Position ändert.
Insbesondere um die Anordnung auch im öffentlichen Raum verwenden zu können weist die Anordnung eine Kollisionserkennungsfunktion auf. Hierzu wird das Umfeld der Drohne auf Objekte außer dem Nutzer überwacht und im Falle einer drohenden Kollision wird ein ausweichendes Flugmanöver durchgeführt. Eine drohende Kollision kann beispielsweise dadurch erkannt werden, wenn ein Mindestabstand zu einem Objekt unterschritten wird und dies anhand durch einen oder mehrere geeignete Sensoren ermittelt wird.
Die Flugeigenschaften der Drohne sind insbesondere derart ausgewählt, dass die Drohne in der Luft stehen kann. Insbesondere gehört die Drohne zur Gattung der Drehflügler.
Die bezüglich jeweils zum Verfahren und der Vorrichtung genannten Vorteile und Ausgestaltungen sind jeweils auch auf die Vorrichtung bzw. das Verfahren anwendbar.
Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert; hierin zeigt:

1 eine erfindungsgemäße Anordnung;
2 die Drohne der Anordnung nach 1 während eines Videotelefonats mit einem Nutzer;
3 die Struktur der Flugregelung der Drohne der Anordnung nach 1 ;
4 schematisch mehrere Kameraprogramme der Anordnung nach 1.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 1. Die Anordnung 1 umfasst eine Drohe 10, die beispielsweise als Quadrokopter ausgebildet ist. Auf die üblichen Bestandteile der Drohne 10 wird hier nicht näher eingegangen. Die Drohne sollte derart ausgebildet sein, dass diese in der Luft ihre Position statisch halten kann oder mit geringer Geschwindigkeit insbesondere von weniger als 10m/s fliegen kann, was insbesondere durch einen reinen Starrflügler nicht erfüllt wird.
Die Drohne 10 umfasst eine Kamera 20, ein Mikrofon 30 sowie einen Lautsprecher 40 und verfügt damit über die wesentlichen Ein- und Ausgabemittel, die zur Durchführung eines Videotelefonats erforderlich sind.
Die Anordnung 1 kann ferner ein Smartphone 2 umfassen, welches wie üblich ebenfalls ein Mikrofon 30 und einen Lautsprecher 40 umfasst. Zudem umfasst das Mobiltelefon 2 auch eine Telekommunikationseinheit 50. Die Telekommunikationseinheit 50 kann auch in der Drohne 50 selbst integriert sein, so dass das Mobiltelefon kein zwangsläufiger Bestandteil der Anordnung ist und insbesondere nicht zwingend zum Aufbau des Videotelefonats erforderlich ist. Gleichwohl stellt das Mobiltelefon eine geeignete Möglichkeit dar, die Anordnung über eine App zu bedienen. Auch kann über das Mobiltelefon eine Internetverbindung bereitgestellt werden. Die Drohne kann mit dem Mobiltelefon über übliche drahtlose Datenverbindungen verbunden sein, insbesondere über WLAN oder Bluetooth.
Mit der Telekommunikationseinheit 50 ist eine funktionale Anordnung gemeint, die eingerichtet ist, ein Videotelefonat zu betreiben. Ein Videotelefonat kann auch anhand einer IP Verbindung bereitgestellt werden, z.B. über die Apps von Skype oder WhatsApp. Insofern ist es nicht erforderlich, dass die Telekommunikationseinheit 50 einen Mobilfunkzugang bereitstellt. Der Begriff Videotelefonat umfasst auch eine Online- oder Videokonferenz.
2 zeigt die Drohne während eines Videotelefonats mit einer Person 9, die das Videotelefonat führt. Ein Gesicht 91 der Person 9 soll dabei stets einigermaßen zentriert im Sichtfeld V der Kamera 20 positioniert sein, auch wenn sich die Person unstetig bewegt oder das Gesicht zur Seite dreht.
3 zeigt die Struktur der Regelung für die Flugbewegungen der Drohne während des Videotelefonats.
Die Kamera 20 nimmt fortlaufend Bilder 21 des Gesichts 91 auf. Anhand einer Bilderkennungssoftware 21 wird stets das Gesicht 91 des Nutzers 9 erkannt. Entsprechende Funktionen zur Gesichtserkennung werden seit geraumer Zeit von Standardkameras verwendet. Ist das Gesicht erkannt, kann anschließend anhand einer Positionserkennung des erkannten Gesichts im Bild auf die Position X,Y des realen Gesichts 91 im Sichtfeld V geschlossen werden. Ein Abstandswert D der Drohne von dem Gesicht 91 kann anhand der Größe des Gesichts in dem Bild 21 erkannt werden. Die Positionsdaten werden dann mit entsprechenden Sollwerten Xs,Ys,Ds verglichen. Die Sollwerte können dabei veränderbar sein. So kann der Nutzer vorgeben, ob das Gesicht zentral oder dezentral, groß oder klein im Bild erscheinen soll. Entsprechend werden die Sollwerte eingestellt.
Die Regeldifferenz ΔX, ΔY,ΔD aus den Ist-Werten X,Y,D und des Sollwerten Xs,Ys,Ds bildet dann die Eingangsgröße für den Regler 12, der die Stellgrößen S für die Flugaktoren 11 bereitstellt.
Ein Sicherheitsentscheider 13 ist dabei dem Regler 12 vorgeschaltet. Als Eingang dienen dem Sicherheitsentscheider 13 Umfeldwerte U, die von Umfeldsensoren 60 erzeugt werden. In einer Ausgestaltung sind diese Umfeldsensoren Ultraschallsensoren 60, wie diese aus bei der Einparkhilfe von Automobilen bekannt sind. Diese Umfeldsensoren 60 können insbesondere eine Annäherung zu einem Objekt erkennen und dienen daher zur Kollisionsprävention.
Sollte anhand der Umfeldsensoren 60 eine mögliche Kollision erkannt werden kann der Sicherheitsentscheider 13 die Eingangsgrößen des Reglers ändern (geänderte Regeldifferenz ΔX', ΔY',ΔD' erzeugen) oder diese durch Sicherheitseingangswerte UX, UY, UD vollständig überschreiben, so dass eine Kollision vermieden, bevorzugt sicher verhindert wird.
Bei der Kollisionsvermeidung können unterschiedliche Sicherheitsstufen vorgesehen sein, die je nach Situation angewendet werden. Eine erste Sicherheitsstufe kann durch geringe Korrektur der Flugbewegung vorgenommen werden, wobei dann die Sichtverbindung zwischen der Kamera und dem Gesicht des Nutzers bestehen bleibt. In einer zweiten Sicherheitsstufe erfolgt ein stärkeres Ausweichen, was zu einem Abbruch der Sichtverbindung zwischen der Kamera 20 und dem Gesicht 91 führt. Ein solches Ausweichen kann insbesondere nach oben erfolgen.
Die vorbeschriebene Regelung kann bis zu einem gewissen Grad Windeinflüsse automatisch ausregeln, solange die Antriebsleistung mit der Windstärke mithalten kann.
Die Elemente der Flugregelung können durch Softwarefunktionen implementiert sein.
Das Mikrofon 30 ist ein Richtmikrofon mit einer Richtrichtung R, die parallel ausgerichtet ist zu einer Kamerarichtung K der Kamera 20. In diesem Zusammenhang ist der Begriff parallel breit zu verstehen und soll berücksichtigen, dass aus Sicht der Drohne die Bildquelle und Stimmenquelle, auf welche Kamera und Mikrofon ausgerichtet sind, im Gesicht des Nutzers weitgehend ortsgleich angeordnet ist. Insbesondere zu Optimierungszwecken kann von einer exakt parallelen Ausrichtung abgewichen werden, was dennoch als parallel zu verstehen ist.
In einer Ausgestaltung umfasst die Anordnung eine Geräuschunterdrückungsfunktion für Nebengeräusche, einschl. der durch die drehenden Rotorblätter erzeugten Geräusche. Die Geräuschunterdrückungsfunktion kann insbesondere eine sog. White Noise Cancellation Funktion sein.
Die Anordnung ist eingerichtet, um in unterschiedlichen Kameraprogrammen betrieben zu werden. Die 4a bis 4c zeigen die Ausrichtung der Drohne 10 zum Nutzer mit der Kamera 20 schematisch von oben für die jeweiligen beispielhaften vorgestellten Kameraprogramme.
In einem ersten Kameraprogramme P1 (4a) ist die Anordnung derart eingerichtet, dass die Kamera 20 stets eine statisch vorgegebene Ausrichtung K aufrechterhält. Dreht sich das Gesicht, so verharrt die Drohne an der Position, ungeachtet dessen, dass das Gesicht nicht mehr voll erkennbar ist. Dies entspricht beispielsweise der starren Kameraposition während des Interviews eines Fußballspielers, wenn dieser sich seitlich umsieht und nicht zwangsläufig in die Kamera blickt. Hier hält die Kamera starr deren Ausrichtung unabhängig von einer Bewegung des Gesichts.
In einem zweiten Kameraprogramm P2 (4b) ist die Anordnung derart eingerichtet, dass die Kamera stets in einer vorgegebenen Relativposition vor dem Gesicht des Nutzers positioniert ist. Dreht sich das Gesicht, so folgt die Drohne dem Gesicht. Eine gewisse Verzögerung ist aber möglich, um einen ruhigen Bildverlauf zu erhalten, was durch entsprechende Regelwerte einstellbar ist.
In einem dritten Kameraprogramm P3 (4c) ist die Anordnung derart eingerichtet, dass die Kamera zwar auf das Gesicht des Nutzers ausgerichtet ist, aber vor dem Gesicht des Nutzers langsam hin und her schwenkt. Dies erzeugt eine Dynamik und lässt das Videotelefonat lebendiger erscheinen, als würde die Kamera von einem professionellen Kameramann geführt.
Die einzelnen Kameraprogramme können anhand des Positionsvorgebers 14 umgesetzt werden (3). Je nach Kameraprogramm P1, P2, P3 stellt der Positionsvorgeber 14 unterschiedliche Sollwerte dem Regelkreis bereit. Insbesondere im dritten Kameraprogramm können die Sollwerte dynamisch verändert werden.
Die Anordnung 1 ist durch Gestenbefehle und/der Stimmbefehle steuerbar. Hierbei kann sich der Fachmann den Funktionen bedienen, die beispielsweise unter dem Namen „Siri“ bekannt sind. Durch solche Befehle kann insbesondere ein Videotelefonat aufgebaut bzw. beendet werden, eine Aufzeichnungsfunktion an- bzw. ausgeschaltet werden, zwischen unterschiedlichen Kameraprogrammen gewechselt werden usw.
Die Kamera kann ein oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen: Die Kamera 20 kann eine Rundumkamera sein und/oder ein Sichtfeld von mehr als 180° aufweisen. Die Kamera kann drehbar und/oder schwenkbar an der Drohne angebracht sein. Die Kamera 20 kann an einem bewegbaren Arm an der Drohne befestigt sein. Es können mehrere Kameras vorgesehen sein. Die Kameras können durch Gesten und Sprache angesteuert werden.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Mobiltelefon
9: Person
91: Gesicht
10: Drohne
11: Flugaktoren
120: Positionsregelung
12: Flugregler
13: Sicherheitsentscheider
14: Positionsvorgeber
20: Kamera
21: Gesichtserkenner
22: Positionierungsermittler
30: Mikrofon
40: Lautsprecher
50: Telekommunikationseinheit
60: Umfeldsensor
70: Flugkontrollanordnung
71: Aktuatoren
72: Flugregler
V: Sichtfeld
X,Y,D: Positionsdaten(ist)
Xs, Ys,: Ds Positionsdaten(soll)
ΔX, ΔY, ΔD: Regeldifferenz
ΔX', ΔY', ΔD': geänderte Regeldifferenz
UX, UY, DU: Sicherheiteingangswerte
U: Umfeldwert
K: Kamerarichtung
R: Richtrichtung

Claims

Anordnung (1), eingerichtet zur Durchführung eines Videotelefonats, umfassend eine Drohne (10), eine Kamera (20), die an der Drohne (20) montiert ist, ein Mikrofon (30), ein Lautsprecher (40), sowie eine Telekommunikationseinheit (50), wobei die Anordnung derart eingerichtet ist, dass ein Gesicht (91) eines Nutzers (9) während des Videotelefonats zumindest zeitweise in einem Sichtfeld (V) der Kamera (20) positioniert ist und das Mikrofon (20) eine Stimme des Nutzers (9) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eingerichtet ist, - eine drohende Kollision mit einem Objekt außer dem Nutzer zu erkennen und - definiert ein dem Objekt ausweichendes Flugmanöver der Drohne zu veranlassen.
Anordnung (1) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung derart eingerichtet ist, dass während des Videotelefonats eine Ausrichtung (K) der Kamera auf das Gesicht (91) der Person unabhängig von deren Bewegung aufrechterhalten wird.
Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (20) anhand einer Positionsregelung (120), insbesondere einer Relativpositionsregelung, derart geregelt wird, dass das Gesicht (91) in einer vorgegebenes Relativposition (XS,YS,DS) zur Kamera (20) gehalten wird, insbesondere dass das Gesicht in einem Sichtfeld (V) der Kamera (20) gehalten wird, wenn sich das Gesicht (91) bewegt, insbesondere wenn sich das Gesicht aus dem ursprünglichen Sichtfeld (V) entfernt.
Anordnung (1) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Positionsregelung eine Relativposition (X,Y,D) des Gesichts zur Kamera (20) ermittelt wird und mit einer Sollwertvorgabe (Xs, Ys, Ds) verglichen wird.
Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1) eingerichtet ist, um in unterschiedlichen Kameraprogrammen (P1, P2, P3) betrieben zu werden, wobei zumindest zwei unterschiedliche Kameraprogramme vorgesehen sind.
Anordnung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraprogramme sich durch unterschiedliche Relativpositionen relativ zum Gesicht des Nutzers unterscheiden, und/oder die Kameraprogramme sich durch unterschiedliche Größen der Positionsregelung, insbesondere unterschiedliche Positionssolldaten (XS,YS,DS), auszeichnen.
Anordnung (1) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eingerichtet ist, dass ein Kameraprogramm durch eine Nutzereingabe aktiviert werden kann und/oder dass anhand einer Nutzereingabe zwischen unterschiedlichen Kamerapositionen gewechselt werden kann.
Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Sicherheitsentscheider (13) umfasst, der eingerichtet ist, das ausweichende Flugmanöver zu veranlassen.
Anordnung (1) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung, insbesondere der Sicherheitsentscheider, zur situationsabhängigen Auswahl einer von zumindest zwei Sicherheitsstufen eingerichtet ist, wobei - in einer ersten Sicherheitsstufe ein erstes ausweichendes Flugmanöver eingeleitet wird, in welchem die Kamera (20) derart positioniert bleibt, dass das Gesicht (91) des Nutzers in einem Sichtfeld (V) der Kamera verbleibt, oder - in einer zweiten Sicherheitsstufe ein zweites ausweichendes Flugmanöver eingeleitet wird, in welchem die Kamera (20) derart positioniert wird, dass das Gesicht aus dem Sichtfeld (V) der Kamera entschwindet.
Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (30) ein Richtmikrofon ist, insbesondere wobei eine Richtrichtung (R) des Richtmikrofons ausgerichtet ist zu einer Kamerarichtung (K) der Kamera (20), und/oder dass die Anordnung eine Geräuschunterdrückungsfunktion umfasst, eingerichtet zur Unterdrückung von Nebengeräuschen, die durch das Mikrofon aufgenommen werden.
Verwendung einer Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche zur Durchführung eines Videotelefonats, insbesondere wobei das Videotelefonat eine Videokonferenz ist.