DE102020121600A1

DE102020121600A1 - Verfahren und Computerprogrammprodukt zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten

Info

Publication number: DE102020121600A1
Application number: DE102020121600.9A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Boss
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: XOVIS GERMANY GMBH, DE
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2022-02-24
Also published as: WO2022037887A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten (12), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:(a) Aufnehmen eines Bildes (10) von einer Umgebung (11), wobei das aufgenommene Bild (10) die betrachtete Fläche abbildet,(b) Erkennen der Objekte (12) in dem aufgenommenen Bild (10),(c) Bestimmen von Abständen (15) zwischen jeweils zwei der erkannten Objekte (12) in dem aufgenommenen Bild (10), und(d) Ermitteln des Dichtemaßes des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten (12) anhand wenigstens einer Durchschnittsbildung der zuvor bestimmten Abstände (15).Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt (5) und ein System (1) mit einer Bildaufnahmevorrichtung (2) und einer Recheneinheit (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten, ein Computerprogrammprodukt zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten sowie ein System mit einer Bildaufnahmevorrichtung und einer Recheneinheit.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, die maschinell bestimmen, wie stark eine Fläche mit Objekten, beispielsweise Personen, gefüllt ist, um daraus entsprechende Maßnahmen einzuleiten. Das Maß für die Füllung der Fläche mit den Objekten wird auch als Füllstand oder Belegungsgrad bezeichnet. Der Belegungsgrad kann beispielsweise in % oder Objekte pro Fläche angegeben werden.
Anwendung finden derartige Verfahren beispielsweise in öffentlichen Verkehrsmitteln zur Ermittlung der Belegung des entsprechenden Verkehrsmittels mit Personen oder bei der Besucherstromlenkung bei Großveranstaltungen oder in Geschäftsläden.
Einige der bekannten Verfahren beruhen auf einer Differenzbildung von Eingangsvorgängen, beispielsweise einem Eintritt einer Person in ein Verkehrsmittel, und Ausgangsvorgängen, beispielsweise einem Austritt einer Person aus dem Verkehrsmittel. Derartige Verfahren stoßen an ihre Grenzen, wenn es keine dedizierten Eingänge und Ausgänge gibt, an denen eine kontrollierte Zählung möglich ist. Dies kann beispielsweise bei einer Warteschlange vor einem Imbiss in einem Stadion der Fall sein. Ferner stoßen derartige Verfahren an ihre Grenzen, wenn das Verhältnis von einer Gefäßgröße und einer Personenumschlagsfrequenz so ungünstig wird, dass es zu einem nennenswerten kumulierenden Fehler kommt. Dies kann beispielsweise bei einem U-Bahn-Betrieb während der sog. Rush Hour der Fall sein.
Andere der bekannten Verfahren ermitteln den Füllstand direkt anhand einer Bildanalyse eines von einem Sensor oder einer Kamera aufgenommenen Bildes. Um den Füllstand direkt ermitteln zu können ist es notwendig, den Sensor oder die Kamera zu kalibrieren, das heißt den jeweiligen Referenzwert (entspricht 100%) festzulegen. Diese Aufgabe ist möglicherweise nicht trivial und nur empirisch lösbar, bedingt zusätzlichen Aufwand und ist potenziell fehleranfällig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt anzugeben, mittels denen es möglich ist, den Belegungsgrad einer betrachteten Fläche mit Objekten möglichst einfach und möglichst genau zu schätzen.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten nach Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten nach Anspruch 14 sowie ein System nach Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt sowie dem erfindungsgemäßen System und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe demnach gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Aufnehmen eines Bildes von einer Umgebung, wobei das aufgenommene Bild die betrachtete Fläche abbildet,
(b) Erkennen der Objekte in dem aufgenommenen Bild,
(c) Bestimmen von Abständen zwischen jeweils zwei der erkannten Objekte in dem aufgenommenen Bild, und
(d) Ermitteln des Dichtemaßes des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten anhand wenigstens einer Durchschnittsbildung der zuvor bestimmten Abstände.

Demgemäß löst das erfindungsgemäße Verfahren die Aufgabe dadurch, dass es, anders als gängige Verfahren, jedenfalls nicht unmittelbar den Belegungsgrad bzw. den Füllstand der betrachteten Fläche ermittelt, was eine genormte Größe wie beispielsweise Objekte pro cm² oder eine prozentuale Angabe der Belegung sein kann, sondern ein Dichtemaß ermittelt, das den Belegungsgrad als gute Schätzung repräsentieren soll. Das Dichtemaß kann dabei insbesondere dimensionslos sein.
Dass das Dichtemaß den Belegungsgrad geeignet repräsentiert unterliegt dabei der Hypothese, dass die Objekte im Allgemeinen gleichmäßig im zur Verfügung stehenden Raum verteilt werden, insbesondere also, dass sich die Personen im Allgemeinen gleichmäßig im zur Verfügung stehenden Raum verteilen, um größtmögliche Privatsphäre zu ermöglichen. Entsprechend lässt sich aus dem durchschnittlichen Abstand zwischen den Objekten das Dichtemaß für den Belegungsgrad ermitteln bzw. auf den Belegungsgrad des betrachteten Raumes schließen. Eine Kalibrierung wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kann vollständig entfallen.
Das Erkennen der Objekte kann dabei durch einen entsprechend eingerichteten Algorithmus erfolgen, der das aufgenommene Bild analysiert und die erkannten Objekte markiert. Zwischen diesen können dann von einem anderen Algorithmus wiederum die Abstände bestimmt werden. Dabei ist es nicht erforderlich, dass sämtliche Abstände zwischen je zwei Objekten bestimmt werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nur zwischen benachbarten Objekten die Abstände bestimmt werden. Ferner müssen gemäß der zuvor angeführten Hypothese nicht zwischen allen benachbarten Objekten die Abstände bestimmt werden.
Anschließend kann der Durchschnitt aller dementsprechend bestimmten Abstände bestimmt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass um jedes der Objekte ein Begrenzungsrechteck gelegt wird und die Abstände zwischen jeweils zwei der gelegten Begrenzungsrechtecke bestimmt werden. Insbesondere können die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten der gelegten Begrenzungsrechtecke bestimmt werden. Die Begrenzungsrechtecke können durch einen entsprechenden Algorithmus einfach gelegt werden, um so von den Begrenzungsrechtecken aus die Abstände zu ermitteln. Die Begrenzungsrechtecke sind insbesondere minimale Begrenzungsrechtecke, die auch als Begrenzungsrahmen oder Umschläge bekannt sind. Das minimale Begrenzungsrechteck ist ein Ausdruck der maximalen Ausdehnung des 2-dimensionalen Objekts in dem aufgenommenen Bild.
Dabei kann vorgesehen sein, dass vordefinierte Merkmale der Objekte identifiziert werden, die alle erkannten Objekte aufweisen, und wobei die Begrenzungsrechtecke um die vordefinierten Merkmale der Objekte gelegt werden. Insbesondere weist jedes der Objekte das vordefinierte Merkmal nur einmal auf. Entsprechend können die Begrenzungsrechtecke kleiner um die vordefinierten Merkmale ausfallen, als um die gesamten Objekte. Dadurch lassen sich Überlagerungen der Begrenzungsrechtecke bei sehr hohem Belegungsgrad reduzieren und dennoch auf einfache Weise die für das erfindungsgemäße Verfahren notwendigen Abstände zwischen den Objekten anhand der vordefinierten Merkmale ermitteln.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Objekte Personen sind. Dies ermöglicht verschiedene Nutzungsarten des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen es wichtig ist, den Belegungsgrad eines Raums mit Personen zu kennen. Beispielhafte Nutzungsarten sind die eingangs erwähnten öffentlichen Verkehrsmittel, Großveranstaltungen und Geschäftsläden.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die vordefinierten Merkmale Köpfe sind. Selbstverständlich können die vordefinierten Merkmale der Personen auch andere sein, beispielsweise Gesichter. Köpfe haben gegenüber den Gesichtern aber den Vorteil, dass diese auch bei rückseitiger Ansicht auf die Person zuverlässig erkannt werden können. Da jede Person nur einen Kopf hat und dieser sich aus Gründen der Privatsphäre am ehesten entfernt von anderen Köpfen anderer Personen in einem eng befüllten Raum befindet, sind Köpfe entsprechend ein besonders gut geeignetes vordefiniertes Merkmal für das erfindungsgemäße Verfahren.
Ferner kann vorgesehen sein, dass Größen der Begrenzungsrechtecke bestimmt werden. Insbesondere kann die Größe jedes Begrenzungsrechtecks bestimmt werden. Die Größe des Begrenzungsrechtecks stellt nämlich eine praktikable Längenmesseinheit für die zu ermittelnden Abstände dar. Die Größe des Begrenzungsrechtecks kann beispielsweise die Länge der kürzesten Seite des Begrenzungsrechtecks, die Länge der längsten Seite des Begrenzungsrechtecks, eine Länge der Diagonalen durch das Begrenzungsrechteck oder dergleichen sein, die für alle Begrenzungsrechtecke bestimmt werden kann. Dies wird später näher erläutert.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass zumindest einige der Begrenzungsrechtecke betrachtet werden und für jedes betrachtete Begrenzungsrechteck zumindest zwei benachbarte Begrenzungsrechtecke identifiziert werden. Insbesondere kann jedes Begrenzungsrechteck betrachtet werden und für jedes betrachtete Begrenzungsrechteck können zumindest zwei benachbarte Begrenzungsrechtecke identifiziert werden. Alternativ können auch mehr als zwei benachbarte Begrenzungsrechtecke identifiziert werden, beispielsweise zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf benachbarte Begrenzungsrechtecke. Die benachbarten Begrenzungsrechtecke können dabei insbesondere diejenigen von allen Begrenzungsrechtecken um das betrachtete Begrenzungsrechteck sein, die den geringsten Abstand zu dem betrachteten Begrenzungsrechteck aufweisen. Entsprechend können für einige oder alle Begrenzungsrechtecke eine Anzahl unmittelbarer Nachbarn ermittelt werden.
Entsprechend kann vorgesehen sein, dass die Abstände zwischen jedem der betrachteten Begrenzungsrechtecke und seinen zumindest zwei benachbarten Begrenzungsrechtecken bestimmt werden. Auf diese Art und Weise können die Abstände auf eine strukturierte Art und Weise, also etwa ohne Wiederholungen, bestimmt werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Abstände zwischen jedem der betrachteten Begrenzungsrechtecke und zumindest zwei benachbarten Begrenzungsrechtecken jeweils durch die bestimmte Größe des betrachteten Begrenzungsrechtecks dividiert wird, sodass die Abstände als relative Abstände bestimmt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die Abstände explizit gemessen werden müssen. Stattdessen wird die Größe der Begrenzungsrechtecke als Längenmaßeinheit gewählt.
Hierzu kann schließlich vorgesehen sein, dass zunächst ein Durchschnittswert für die relativen Abstände jedes betrachteten Begrenzungsrechtecks gebildet wird und ein Durchschnitt aller Durchschnittswerte der relativen Abstände aller betrachteten Begrenzungsrechtecke gebildet wird, der das Dichtemaß des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten ergibt. Entsprechend ist die wenigstens eine Durchschnittsbildung der Abstände zur Ermittlung des Dichtemaßes tatsächlich das zweimalige Bilden eines Durchschnitts bzw. eine zweifache Durchschnittsbildung. Dabei werden zunächst für jedes betrachtete Begrenzungsrechteck die hierzu bestimmten relativen Abstände zu den benachbarten Begrenzungsrechtecken addiert und durch die Anzahl der relativen Abstände des betrachteten Begrenzungsrechtecks dividiert, was den Durchschnittswert für die relativen Abstände des jeweils betrachteten Begrenzungsrechtecks bildet. Diese Bildung des Durchschnittswerts wird für jedes betrachtete Begrenzungsrechteck wiederholt. Am Ende sind Durchschnittswerte der relativen Abstände jedes betrachteten Begrenzungsrechtecks bekannt. Der Durchschnittswert repräsentiert den relativen Abstand jedes betrachteten Begrenzungsrechtecks von seinen benachbarten Begrenzungsrechtecken bzw. der Objekte von den benachbarten Objekten. Schließlich werden alle Durchschnittswerte addiert und durch die Anzahl der Durchschnittswerte dividiert, wodurch der Durchschnitt aller Durchschnittswerte der relativen Abstände gebildet wird. Dieser repräsentiert nun über alle betrachteten Begrenzungsrechtecke, was alle Begrenzungsrechtecke sein können, das gewünschte Dichtemaß des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das aufgenommene Bild in zumindest zwei Bildzeilen unterteilt wird, wobei die Abstände zwischen den jeweils zwei der erkannten Objekte in zumindest einer der zumindest zwei Bildzeilen um einen Korrekturfaktor korrigiert wird. Insbesondere können die Abstände in dieser zumindest einen der zumindest zwei Bildzeilen mit dem Korrekturfaktor multipliziert werden. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die optisch wahrgenommene Dichte mit flacher werdendem Blickwinkel der Kamera oder des Sensors, der das Bild aufnimmt, steigt. Dementsprechend kann es notwendig sein, dass am oberen Bildrand bzw. einer oberen Bildzeile der zumindest zwei Bildzeilen, kleinere vertikal projizierte Abstände als am unteren Bildrand bzw. einer unteren Bildzeile interpretiert werden.
Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der Korrekturfaktor aus den durchschnittlichen Größen der Objekte, insbesondere von um die Objekte oder um die vordefinierten Merkmale der Objekte gelegte Begrenzungsrechtecke, ermittelt wird. Das zu dem Verfahren korrespondierende Computerprogrammprodukt kann dazu eingerichtet sein, den Korrekturfaktor aus den bestimmten, durchschnittlichen Größen der Begrenzungsrechtecke für jede Bildzeile in der tatsächlichen Orientierung der Kamera oder des Sensors zu lernen.
Auch kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner den Schritt des Bestimmens der Anzahl der Objekte in dem aufgenommenen Bild aufweist. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass das Dichtemaß bei einer unterhalb einer vorbestimmten Anzahl der Objekte liegenden bestimmten Anzahl der Objekte, beispielsweise bei nur einem Objekt, einem Paar oder wenigen Objekten, nicht ermittelt wird, da das Dichtemaß den Belegungsgrad in diesen Fällen nur unzuverlässig repräsentieren würde.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das ermittelte Dichtemaß des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit einem für die Umgebung spezifischen Umrechnungsfaktor zu einem Füllstand der betrachteten Fläche bestimmt wird. Der spezifische Umrechnungsfaktor kann für die bekannte Umgebung, in der die das Bild aufnehmende Kamera oder der Sensor installiert ist, vorbestimmt werden. So kann der Umrechnungsfaktor für ein Bahnabteil oder eine Veranstaltungshalle beispielsweise anhand von Erfahrungswerten mit exakt bestimmtem Belegungsgrad im Vorhinein bestimmt werden. Dies erlaubt einen vergleichsweise zuverlässigen Rückschluss auf den tatsächlichen Belegungsgrad bzw. Füllstand trotz der Anwendung des vergleichsweise einfachen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt gelöst durch ein Computerprogrammprodukt zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten, wobei das Computerprogrammprodukt auf einer Recheneinheit ausführbar ist und dazu eingerichtet ist, ein von einer Umgebung aufgenommenes Bild zu empfangen, wobei das aufgenommene Bild die betrachtete Fläche abbildet, die Objekte in dem aufgenommenen Bild zu erkennen, Abstände zwischen jeweils zwei der erkannten Objekte in dem aufgenommenen Bild zu bestimmen, und das Dichtemaß des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten anhand zumindest einer Durchschnittsbildung der zuvor bestimmten Abstände zu bestimmen.
Entsprechend weist das Computerprogrammprodukt gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung dieselben Vorteile wie das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf und kann über dieselben Merkmale verfügen, insbesondere zur Ausführung der hierin beschriebenen weiteren Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung eingerichtet sein.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt ferner gelöst durch ein System mit einer Bildaufnahmevorrichtung und einer Recheneinheit, wobei das System zur Durchführung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung eingerichtet ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das System eine Speichereinheit aufweisen, auf der das Computerprogrammprodukt gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gespeichert ist. Demgemäß kann das Computerprogrammprodukt zur Ausführung auf der Recheneinheit des Systems eingerichtet sein.
Das System kann eine von der Recheneinheit separate Bildaufnahmevorrichtung aufweisen, die allerdings miteinander verbunden sein können, sodass das von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommene Bild der betrachteten Fläche an die Recheneinheit zur Bildanalyse bzw. Ermittlung des Dichtemaßes des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten weitergeleitet werden kann. Die Recheneinheit und die Bildaufnahmevorrichtung des Systems können alternativ aber auch eine gemeinsame Einheit bilden.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei zeigen:

1 ein System gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 einen Ablauf der Schritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 ein von einer Bildaufnahmevorrichtung des Systems aus 1 aufgenommenes Bild einer Umgebung, das eine betrachtete Fläche mit Objekten abbildet,
4 das Bild aus der 3 gemäß einem Schritt in dem Verfahren aus 2, und
5 das Bild aus der 4 gemäß einem weiteren Schritt in dem Verfahren aus 2.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Bei Auftreten mehrerer Elemente in einer Figur können einzelne Elemente fortlaufend nummeriert werden, wobei die fortlaufende Nummerierung mit einem Punkt von dem Bezugszeichen getrennt wird, um beispielhaft die einzelnen Elemente voneinander zu unterscheiden und auf diese näher einzugehen.
1 zeigt ein System 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das System 1 weist eine Bildaufnahmevorrichtung 2 sowie eine Recheneinheit 3 auf. Vorliegend ist die Bildaufnahmevorrichtung 2 als eine Kamera ausgebildet. Die Recheneinheit 3 ist vorliegend als ein Computer ausgebildet und mit der Bildaufnahmevorrichtung 2 verbunden. Die Recheneinheit 3 weist ferner eine Speichereinheit 4 auf, auf der ein Computerprogrammprodukt 5 gespeichert ist. Bei Ausführung des Computerprogrammprodukts 5 auf der Recheneinheit 3 wird das mit Bezug auf 2 im Folgenden beschriebene Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt.
2 zeigt hierzu schematisch die einzelnen Schritte zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einem ersten Schritt 20 nimmt die Bildaufnahmeeinrichtung 2 ein Bild 10 von einer Umgebung 11 auf, die von der Bildaufnahmeeinrichtung 2 überwacht wird. Das aufgenommene Bild 10 ist in der 3 gezeigt und bildet eine betrachtete Fläche, nämlich die der Umgebung 11 mittels der Bildaufnahmeeinrichtung 2 ab. In einem dem ersten Schritt 20 folgenden zweiten Schritt 21 werden vordefinierte Merkmale 13 von Objekten 12 in dem aufgenommenen Bild 20 erkannt. Für die erkannten vordefinierten Merkmale 13 der Objekte 12 soll ein Dichtemaß eines Belegungsgrads der betrachteten Fläche des aufgenommenen Bilds 10 mit den erkannten Objekten 12 anhand der vordefinierten Merkmale 13 der Objekte 12 bestimmt werden.
Wie anhand des Bilds 10 der 3 zu erkennen ist, ist die Umgebung 11, von der das Bild 10 aufgenommen worden ist, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Bahnabteil in einer U-Bahn. In dem Bild 10 sind die mehreren Objekte 12 mit den vordefinierten Merkmalen 13 vorliegend Personen 12 mit Köpfen 13. Die vordefinierten Merkmale 13 sind also Köpfe 13 der Personen 12. Die Köpfe 13 der Personen 12 werden durch einen entsprechenden Algorithmus der Bildaufnahmevorrichtung 2 oder der Recheneinheit 3 erkannt. Die in dem Bild 10 vorhandenen bzw. erkannten Objekte 12 können alternativ aber auch andere sein, beispielsweise Kraftfahrzeuge auf einem Parkplatz oder auf einer Autobahn als Umgebung 11.
In einem dritten Schritt 22 werden minimale Begrenzungsrechtecke 14 um die vordefinierten Merkmale 13 der Objekte 12 gelegt, wie in dem aufgenommenen Bild 10 der 4 gezeigt ist. Das weitere Verfahren wird, soweit möglich, anhand der hier beispielhaft bezeichneten Personen 12.1, 12.2, 12.3 mit ihren Köpfen 13.1, 13.2, 13.3 und Begrenzungsrechtecken 14.1, 14.2, 14.3 veranschaulicht.
In einem dem dritten Schritt 22 folgenden vierten Schritt 23 wird für jedes der vordefinierten Merkmale 13 der Objekte 12 zumindest eine Größe seines Begrenzungsrechtecks 14 bestimmt. Dabei kann es sich beispielsweise um die Länge der kürzesten Seitenlänge der Begrenzungsrechtecke 14 oder die Länge der längsten Seitenlänge der Begrenzungsrechtecke 14 handeln. Ferner werden in dem vierten Schritt 23 für jedes Begrenzungsrechteck 14 der vordefinierten Merkmale 13 der Objekte 12 die benachbarten Begrenzungsrechtecke 14 bestimmt. Das Begrenzungsrechteck 14, das jeweils mit seinen benachbarten Begrenzungsrechtecken 14 betrachtet wird, wird im Folgenden und hierin auch als betrachtetes Begrenzungsrechteck 14 bezeichnet. Dabei kann ein Teil oder es können alle der Begrenzungsrechtecke 14 im Folgenden betrachtet werden. Statistisch betrachtet kann die Genauigkeit des ermittelten Dichtemaßes mit der Anzahl der betrachteten Begrenzungsrechtecke 14 steigen. Dabei können beispielsweise zumindest die zwei nächsten benachbarten Begrenzungsrechtecke 14 bestimmt werden. In der 4 beispielsweise sind für das betrachtete Begrenzungsrechteck 14.1 die Begrenzungsrechtecke 14.2, 14.3 die nächsten zwei Nachbarn. Schließlich wird ein Abstand der betrachteten Begrenzungsrechtecke 14 zu ihren bestimmten benachbarten Begrenzungsrechtecken 14 bestimmt. Dies ist in 5 beispielhaft für das betrachtete Begrenzungsrechteck 14.1 mit Abstand 15.1 zu dem benachbarten Begrenzungsrechteck 14.2 und Abstand 15.2 zu dem benachbarten Begrenzungsrechteck 14.3 gezeigt.
In einem auf den vierten Schritt 23 folgenden fünften Schritt 24 werden für jedes betrachtete Begrenzungsrechteck 14 die Quotienten aus den Längen der Abstände 15 zu den benachbarten Begrenzungsrechtecken 14 und der bestimmten Größe des jeweils betrachteten Begrenzungsrechtecks 14, das von den benachbarten Begrenzungsrechtecken 14 umgeben wird, gebildet. In der 5 erfolgt dies beispielsweise für das betrachtete Begrenzungsrechteck 14.1 dadurch, dass die Länge des Abstands 15.1 durch die Länge der größten Seitenlänge des betrachteten Begrenzungsrechtecks 14.1 als zuvor bestimmte Größe und die Länge des Abstands 15.2 durch die Länge der größten Seitenlänge des betrachteten Begrenzungsrechtecks 14.1 als zuvor bestimmte Größe dividiert wird. Damit werden dimensionslose relative Abstände 15 zwischen den Begrenzungsrechtecken 14 gebildet.
In einem dem fünften Schritt 24 folgenden sechsten Schritt 25 wird ein Durchschnittswert der zuvor ermittelten Abstände 15 für jedes betrachtete Begrenzungsrechteck 14 gebildet. Gemäß dem Beispiel des Bildes 10 der 5 wird also der Durchschnittswert aus den relativen Abständen 15.1 und 15.2 für das Begrenzungsrechteck 14 gebildet. Dieser Durchschnittswert repräsentiert einen durchschnittlichen relativen Abstand 15 des betrachteten Begrenzungsrechtecks 14 von seinen benachbarten Begrenzungsrechtecken 14.
In einem dem sechsten Schritt 25 folgenden siebten Schritt 26 wird der Durchschnitt aus allen Durchschnittswerten der relativen Abstände 15 der betrachteten Begrenzungsrechtecke 14 gebildet. Mit anderen Worten wird der gemäß Bild 10 der 5 gemittelte Durchschnittswert aus den relativen Abständen 15.1 und 15.2 mit allen anderen gemittelten Durchschnittswerten von relativen Abständen 15 der anderen betrachteten Begrenzungsrechtecke 14, also etwa der Begrenzungsrechtecke 14.2, 14.3, addiert und anschließend durch die Anzahl der betrachteten Begrenzungsrechtecke 14 dividiert. Das Ergebnis ist ein Dichtemaß des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit Personen 12.
Das Dichtemaß kann mit einem zuvor bestimmten spezifischen Umrechnungsfaktor für die Umgebung 11, hier das Bahnabteil, multipliziert werden, um den Belegungsgrad bzw. Füllstand des Bahnabteils mit Personen 12 schnell und mit hoher Genauigkeit ermitteln zu können. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei robust gegen Okklusion.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Bildaufnahmevorrichtung
3: Recheneinheit
4: Speichereinheit
5: Computerprogrammprodukt
10: Bild
11: Umgebung
12: Objekt, Person
13: vordefiniertes Merkmal, Kopf
14: Begrenzungsrechteck
15: Abstand, relativer Abstand
20: erster Schritt
21: zweiter Schritt
22: dritter Schritt
23: vierter Schritt
24: fünfter Schritt
25: sechster Schritt
26: siebter Schritt

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten (12), wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: (a) Aufnehmen eines Bildes (10) von einer Umgebung (11), wobei das aufgenommene Bild (10) die betrachtete Fläche abbildet, (b) Erkennen der Objekte (12) in dem aufgenommenen Bild (10), (c) Bestimmen von Abständen (15) zwischen jeweils zwei der erkannten Objekte (12) in dem aufgenommenen Bild (10), und (d) Ermitteln des Dichtemaßes des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten (12) anhand wenigstens einer Durchschnittsbildung der zuvor bestimmten Abstände (15).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei um jedes der Objekte (12) ein Begrenzungsrechteck (14) gelegt wird und die Abstände (15) zwischen jeweils zwei der gelegten Begrenzungsrechtecke (14) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei vordefinierte Merkmale (13) der Objekte (12) identifiziert werden, die alle erkannten Objekte (12) aufweisen, und wobei die Begrenzungsrechtecke (14) um die vordefinierten Merkmale (13) der Objekte (12) gelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Objekte (12) Personen (12) sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die vordefinierten Merkmale (13) Köpfe (13) sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei Größen der Begrenzungsrechtecke (14) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei zumindest einige der Begrenzungsrechtecke (14) betrachtet werden und für jedes betrachtete Begrenzungsrechteck (14) zumindest zwei benachbarte Begrenzungsrechtecke (14) identifiziert werden und die Abstände (15) zwischen jedem der betrachteten Begrenzungsrechtecke (14) und seinen zumindest zwei benachbarten Begrenzungsrechtecken (14) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Abstände (15) zwischen jedem der betrachteten Begrenzungsrechtecke (14) und zumindest zwei benachbarten Begrenzungsrechtecken (14) jeweils durch die bestimmte Größe des betrachteten Begrenzungsrechtecks (14) dividiert wird, sodass die Abstände (15) als relative Abstände (15) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei zunächst ein Durchschnittswert für die relativen Abstände (15) jedes betrachteten Begrenzungsrechtecks (14) gebildet wird und ein Durchschnitt aller Durchschnittswerte der relativen Abstände (15) aller betrachteten Begrenzungsrechtecke (14) gebildet wird, der das Dichtemaß des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten (12) ergibt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das aufgenommene Bild in zumindest zwei Bildzeilen unterteilt wird, wobei die Abstände (15) zwischen den jeweils zwei der erkannten Objekte (12) in zumindest einer der zumindest zwei Bildzeilen um einen Korrekturfaktor korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Korrekturfaktor aus den durchschnittlichen Größen der Objekte (12), insbesondere von um die Objekte (12) oder vordefinierte Merkmale (13) der Objekte (12) gelegte Begrenzungsrechtecke (14), ermittelt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Bestimmens der Anzahl der Objekte (12) in dem aufgenommenen Bild (10) aufweist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das ermittelte Dichtemaß des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit einem für die Umgebung (11) spezifischen Umrechnungsfaktor zu einem Füllstand der betrachteten Fläche bestimmt wird.
Computerprogrammprodukt (5) zur Ermittlung eines Dichtemaßes eines Belegungsgrads einer betrachteten Fläche mit Objekten (12), wobei das Computerprogrammprodukt (5) auf einer Recheneinheit (3) ausführbar ist und dazu eingerichtet ist, ein von einer Umgebung (11) aufgenommenes Bild (10) zu empfangen, wobei das aufgenommene Bild (10) die betrachtete Fläche abbildet, die Objekte (12) in dem aufgenommenen Bild (10) zu erkennen, Abstände (15) zwischen jeweils zwei der erkannten Objekte (12) in dem aufgenommenen Bild (10) zu bestimmen, und das Dichtemaß des Belegungsgrads der betrachteten Fläche mit den Objekten (12) anhand zumindest einer Durchschnittsbildung der zuvor bestimmten Abstände (15) zu bestimmen.
System (1) mit einer Bildaufnahmevorrichtung (2) und einer Recheneinheit (3), wobei das System (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 eingerichtet ist.