DE19601854C1

DE19601854C1 - Methods for identifying people, animals and objects

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Publication number: DE19601854C1
Application number: DE19601854A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: WO1997026561A2; WO1997026561A3; EP0875005A2

Abstract

The invention concerns a method of identifying people, animals and objects. The aim of the invention is to be able to identify an object, a person or an animal in a large crowd or herd or in a vast landscape and also at night-time. The method according to the invention comprises the following steps: an object to be identified is marked with a luminescent dye which is energized by UV radiation in the invisible range and emits IR radiation; an area to be swept in order to locate the object is irradiated with UV radiation in the energizing range; and the area irradiated with UV radiation is checked for the appearance of an IR response signal in the emission range of the dye by means of an IR detection device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Identifizieren von Menschen, Tieren und Objekten.The present invention relates to a method and an apparatus to identify people, animals and objects.

In der DE 93 08 917 U1 ist eine Vorrichtung zur Erkennung der Bewegung eines Patienten beschrieben. Das zu überwachende Kör perteil des Patienten wird mit einem Laserstrahl bestrahlt, der an einem am Körperteil des Patienten angebrachten Reflektorele ment reflektiert und anschließend durch eine optoelektronische Empfangseinrichtung detektiert wird. Eine derartige Überwachung läßt sich nur zur Überwachung genau definierter Orte oder Ob jekte verwenden.DE 93 08 917 U1 describes a device for detecting the Movement of a patient described. The body to be monitored part of the patient is irradiated with a laser beam on a reflector element attached to the body part of the patient reflected and then by an optoelectronic Receiving device is detected. Such surveillance can only be used to monitor precisely defined locations or whether use objects.

Es besteht jedoch in allen Bereichen des Personen- und Objekt schutzes im Bereich der Luft- und Seenotrettung und im Bereich der Überwachung und Verfolgung von Lebewesen ein starkes Be dürfnis, ein Objekt, eine Person oder ein Tier in einer unüber sehbaren Menge bzw. Herde oder in einer unübersehbaren Land schaft und auch bei Nacht identifizieren zu können. Diese Iden tifizierung sollte möglichst genau und unabhängig von klimati schen Störungen sein.However, it exists in all areas of the person and object protection in the field of air and sea rescue and in the area surveillance and persecution of living things drought, an object, a person or an animal all in one visible crowd or herd or in an unmistakable country shaft and to be able to identify at night. These ides Certification should be as precise as possible and independent of climatic conditions disturbances.

Weiterhin ist es wünschenswert, wenn die Anwendung des Verfah rens als solche nicht erkennbar ist, was ebenfalls bei der be kannten Vorrichtung nicht zutrifft.Furthermore, it is desirable if the application of the method rens is not recognizable as such, which is also the case with be knew device does not apply.

Ein derartiges Verfahren wird durch den Anspruch 1 zur Verfü gung gestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Vorrichtung zur Identifizierung von Individuen oder Objekten ergibt sich aus Anspruch 15.Such a method is provided by claim 1 posed. Advantageous developments of the invention are Subject of the subclaims. An identification device of individuals or objects results from claim 15.

Die Erfindung macht sich die Fluoreszenzeigenschaft einiger Lu mineszenzfarbstoffe zu eigen, von Strahlung im UV-Bereich ange regt zu werden und Strahlung im IR-Bereich zu emittieren. Ein geeigneter Farbstoff ist in seinem Emissions- und Excitations verhalten in den Fig. 1 und 2 beschrieben. Dieser Farbstoff wird durch UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 329 nm, d. h. im für das menschliche Auge nicht sichtbaren UV-Bereich ange regt. Das aufgrund der Fluoreszenzeigenschaft des Farbstoffes abgegebene Emissionsspektrum hat zwei Peaks bei 880 nm und 1060 nm. Die Funktionsweise der Lumineszenz ist im Römpp Chemie Le xikon, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York aufgeführt.The invention adopts the fluorescence properties of some luminescent dyes, to be excited by radiation in the UV range and to emit radiation in the IR range. A suitable dye is described in its emission and excitation behavior in FIGS. 1 and 2. This dye is excited by UV radiation with a wavelength of 329 nm, ie in the UV range that is not visible to the human eye. The emission spectrum emitted due to the fluorescence property of the dye has two peaks at 880 nm and 1060 nm. The functioning of the luminescence is listed in Römpp Chemie Le xikon, 9th edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York.

Der Vorteil der Emission im IR-Bereich liegt darin, daß die Dämpfung der Strahlung in der Erdatmosphäre bei den abgegebenen Wellenlängen nahezu keine Rolle spielt, was aus Fig. 3 er sichtlich ist.The advantage of the emission in the IR range is that the attenuation of the radiation in the earth's atmosphere plays almost no role at the wavelengths emitted, which is evident from FIG. 3.

UV-Strahlung wird im Gegensatz zur IR-Strahlung von den Luftmo lekülen gestreut. Aufgrund dieser Streuung wirkt der UV-Strah ler in einem gewissen Abstand von der Strahlungsquelle nicht mehr als Punkt- sondern als Flächenstrahler. Diese Streuung der UV-Strahlung ist hingegen für die Anregung nicht unerwünscht, da man in der Regel nicht weiß, in welchem genau en Bereich die zu identifizierende Person bzw. das zu identi fizierende Objekt (z. B. PKW oder Rettungsboot) sich befindet. Durch die Eigenschaft als Flächenstrahler wird der Farbstoff auch angeregt, wenn sich das Objekt nicht in direkter Sicht verbindung zur Strahlungsquelle befindet, z. B. durch Wolken, Nebel oder Gegenstände abgeschattet ist. Wenn andererseits der Farbstoff des zu identifizierenden Objekts angeregt worden ist, emittiert er im IR-Bereich und ist damit auch in größerer Entfernung als Punktstrahler wahrnehmbar und somit genau zu orten.In contrast to IR radiation, UV radiation is generated by the air mo scattered. Because of this scattering, the UV beam works at a certain distance from the radiation source no longer as a spotlight but as a surface spotlight. This Scattering of UV radiation, however, is not for the excitation undesirable, since you usually do not know in which exactly area the person to be identified or the person to be identified object (e.g. car or lifeboat) is located. Due to the property as a surface radiator, the dye also excited when the object is not in direct view connection to the radiation source, z. B. through clouds, Fog or objects are shadowed. On the other hand, if the Dye of the object to be identified has been excited is emitted in the IR range and is therefore also larger Distance perceptible as a spotlight and therefore exactly too locate.

Die Eigenschaft des oben genannten Farbstoffs, zwei Emissions peaks zu besitzen, läßt sich in vorteilhafter Weise zur Ver besserung des Störabstandes des detektierten IR-Signals nüt zen, indem das Signal (z. B. durch eine logische UND- Verknüpfung in der Detektionseinrichtung) nur ausgewertet wird, wenn in beiden Wellenlängen Signale detektiert werden. Auf diese Weise läßt sich der Signal/Rauschabstand zu den Si gnalen anderer störender IR-Strahler vergrößern.The property of the above dye, two emissions To have peaks can advantageously be used for ver improve the signal-to-noise ratio of the detected IR signal zen by the signal (e.g. by a logical AND Linkage in the detection device) only evaluated becomes when signals are detected in both wavelengths. In this way, the signal / noise ratio to the Si enlarge other annoying IR emitters.

Eine weitere Verbesserung des Signal/Rauschabstandes erhält man, wenn man das UV-Anregungssignal nicht kontinuierlich ab strahlt sondern moduliert. Vorteilhaft zur Modulation sind Rechteck-Impulse mit einer Frequenz, in der die Abstände zwi schen den Impulsen größer als die Abklingzeit (z. B. auf 10%) des Farbstoffes ist. Man erhält so ein getaktetes IR- Antwortsignal, dessen maximale Frequenz (z. B. 250 Hz) von der Abklingzeit des Farbstoffs abhängt. Man kann das detektierte IR-Antwortsignal nun durch einen Bandpaß leiten, dessen Durch laßbereich im Bereich der Taktfrequenz liegt. Diese Möglich keit zur Verbesserung des Signal/Rauschabstandes läßt sich alternativ oder zusätzlich zur Nutzung der Mehrfachpeaks ein setzen. Vorzugsweise verwendet man Lumineszenzfarbstoffe mit einer sehr kurzen Abklingzeit (10%) von wenigen ms bis µs, was eine Anregung auch mit einer höheren Frequenz im kHz-Bereich ermöglicht. Begrenzt ist die Abklingzeit nach unten hin jedoch durch die Emissionsausbeute, die mit kurzer Abklingzeit gerin ger wird. Durch kombinierten Einsatz der beiden oben beschrie benen Filtermöglichkeiten erhält man ein sehr reines Signal.A further improvement in the signal-to-noise ratio is obtained one if one does not continuously turn off the UV excitation signal radiates but modulates. Are advantageous for modulation Rectangular pulses with a frequency in which the distances between pulses greater than the decay time (e.g. to 10%) of the dye. You get a clocked IR Response signal whose maximum frequency (e.g. 250 Hz) from the Cooldown depends on the dye. You can do that Now pass the IR response signal through a bandpass filter, the through let range lies in the range of the clock frequency. This possible speed to improve the signal-to-noise ratio can be alternatively or in addition to using the multiple peaks put. Luminescent dyes are preferably used a very short decay time (10%) from a few ms to µs what an excitation also with a higher frequency in the kHz range enables. However, the downward cooldown is limited through the emission yield, which closes with a short decay time becomes. Using the two described above combined filter options you get a very pure signal.

Bei Verwendung einer getakteten Anregung kann alternativ zum Bandpaß die IR-Detektionseinrichtung auch mit der Anregung des UV-Strahlers synchronisiert werden.When using a pulsed excitation, you can alternatively to Bandpass the IR detection device also with the excitation of the UV lamp can be synchronized.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist technisch sehr einfach zu realisieren. Es können herkömmliche getaktete und ungetaktete UV-Strahlungsquellen verwendet werden. Als IR-Detektoren kön nen gängige handelsübliche Sensoren verwendet werden, wie sie beispielsweise für Fernbedienungen verbreitet sind. Für an spruchsvollere Anwendungen können lichtstarke IR-CCD-Kameras mit entsprechenden Optiken verwendet werden. Der technische Aufwand, selbst im Falle der Mehrfachpeakauswertung und Ver wendung eines Bandpaßfilters, ist vergleichsweise gering.The method according to the invention is technically very simple to do realize. It can be conventional clocked and unclocked UV radiation sources are used. As IR detectors Common commercial sensors can be used as they for example, are common for remote controls. For at More demanding applications can be bright IR-CCD cameras can be used with appropriate optics. The technical Effort, even in the case of multiple peak evaluation and ver using a bandpass filter is comparatively low.

Die Pigmente dieses Farbstoffes haben bezüglich ihrer Lumines zenzeigenschaften eine Anregungsfrequenz von 329 nm und eine Emissionsfrequenz von 1060 nm und 880 nm. Dieser Farbstoff enthält allerdings ein kleines Anregungsmaximum im sichtbaren Bereich bei 592 um. Damit man auch tagsüber ein markiertes Objekt eindeutig identifizieren kann, ist es vorteilhaft, wenn man den Farbstoff mit einer Schicht überdeckt, die den VIS- Bereich bzw. den Spektralbereich des Lichtes außerhalb des Anregungsbereich filtert. Eine derartige Schicht kann z. B. durch eine Folie oder eine Art Lackschicht gebildet sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Lumineszenzfarbstoff nur durch das UV-Licht der Detektionseinrichtung angeregt wird.The pigments of this dye have luminescence features an excitation frequency of 329 nm and a Emission frequency of 1060 nm and 880 nm. This dye contains a small excitation maximum in the visible Area at 592 µm. So that you also have a marked one during the day Can uniquely identify the object, it is advantageous if you cover the dye with a layer that covers the VIS Range or the spectral range of light outside the Filters excitation area. Such a layer can e.g. B. be formed by a film or a kind of lacquer layer. On this ensures that the luminescent dye only excited by the UV light of the detection device becomes.

Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Erläuterung die nachfolgenden Beispiele beschrieben.For the application of the method according to the invention Explanation described the following examples.

1. Rescue services

Im Bereich des Rettungswesens ergeben sich neue und ungeahnte Möglichkeiten. So lassen sich mit dem Farbstoff z. B. Schwimm westen, Rettungsinseln, Fallschirme, Tauchausrüstungen, Lawinen-Airbags und andere Sicherheitseinrichtungen kennzeich nen. Selbst bei schlechter Sicht und ungünstiger Witterung lassen sich die gesuchten Objekte schnell und eindeutig iden tifizieren. Hierfür muß ein Rettungshubschrauber lediglich mit der notwendigen oben beschriebenen IR-Erkennungsvorrichtung ausgerüstet sein. Da UV-Strahlung selbst Schnee in gewissem Maße durchdringt, ist auch im Bereich der Lawinenrettung an eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu denken.In the area of rescue services, there are new and unimagined Possibilities. So with the dye z. B. swimming vests, life rafts, parachutes, diving equipment, Avalanche airbags and other safety devices nen. Even in poor visibility and bad weather the searched objects can be quickly and clearly identified certify. For this, a rescue helicopter only has to be with the necessary IR detection device described above be equipped. Because UV radiation itself snow in some way Penetrating dimensions is also in the area of avalanche rescue to think of an application of the method according to the invention.

Auch Wasser wird von UV-Strahlung bis in eine Tiefe von ca. 50 m durchdrungen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher auch eine Suche nach vermißten Tauchern möglich. In gleicher Weise wie die Kennzeichnung von Rettungszubehör lassen sich auch Flugzeuge und Schiffe selbst mit dem Farbstoff kennzeich nen. Im Falle eines Unglücks kann somit das Objekt schnell gefunden werden. Mit dem Verfahren lassen sich auch automati sierte Antikollisionsmaßnahmen im Bereich von Seefahrt und Luftfahrt durchführen. Da vor allem bei der alpinen Rettung und Seenotrettung die Schnelligkeit der Suche nach den Verun glückten einen wesentlichen Faktor für den Erfolg der Rettung darstellt, läßt sich somit durch das erfindungsgemäße Verfah ren die Suche bei der Rettung schneller, effizienter und er folgreicher durchführen.Water is also exposed to UV radiation to a depth of approx. 50 m permeated. With the method according to the invention a search for missing divers is also possible. In the same How to label rescue accessories can be also mark planes and ships themselves with the dye nen. In the event of an accident, the object can quickly being found. The process can also be done automatically Anti-collision measures in the field of seafaring and Carry out aviation. Especially when it comes to alpine rescue and sea rescue the speed of finding the Verun succeeded in an essential factor for the success of the rescue represents, can thus by the inventive method the search for the rescue faster, more efficiently and he perform more successfully.

2. Building surveillance

Im Bereich der Objektüberwachung läßt sich ein Raum automa tisch überwachen. Bislang werden reale oder virtuelle Schnei sen im zu überwachenden Raum vorgesehen, innerhalb derer sich das Wachpersonal bewegen muß, ansonsten automatisch Alarm aus gelöst wird. Damit ist jedoch nur eine Teilüberwachung mög lich. Nun kann das Wachpersonal mit gekennzeichneter Kleidung versehen werden, die die automatische Überwachung, die über eine IR-Erkennungseinrichtung verfügt, veranlaßt, nur das gekennzeichnete Personal zu ignorieren. Es ist auch möglich, nur die Schneisen des Wachpersonals in dieser Weise zu überwa chen, so daß der bislang zu überwachende Bereich ohne IR- Erkennung überwacht wird, und der Bereich der Schneisen mit IR-Erkennung überwacht wird.A room can be automa monitor table. So far, real or virtual cuts provided in the room to be monitored, within which the guards have to move, otherwise the alarm will automatically go off is solved. However, only partial monitoring is possible with this Lich. Now the guards can wear labeled clothing be provided, the automatic monitoring, the over an IR detection device has caused only that ignore labeled personnel. It is also possible, only to guard the guards' aisles in this way Chen, so that the area to be monitored so far without IR Detection is monitored, and the area of the aisles with IR detection is monitored.

3. Security services

Einsatzfahrzeuge, offizielle Fahrzeuge, präparierte Flucht fahrzeuge oder die Kleidung von Zivilfahndern oder sonstigen offiziellen Personen läßt sich mit dem Farbstoff kennzeichnen. Aus hoch fliegenden Hubschraubern läßt sich somit ein gekenn zeichnetes Fahrzeug in unübersehbarem Gelände ausmachen. Eben so ist eine Person, z. B. Zivilfahnder in einer großen Men schenmenge leicht auszumachen. Durch das Verfahren läßt sich auch eine nicht erkennbare Nachtüberwachung realisieren.Emergency vehicles, official vehicles, prepared escape vehicles or the clothes of civilian investigators or others official people can be identified with the dye. From high-flying helicopters one can thus be identified Make out the marked vehicle in an unmistakable area. Exactly so is a person, e.g. B. Civilian investigators in a large menu crowd easy to spot. The procedure can be also realize an undetectable night surveillance.

Der wesentliche Vorteil beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, daß die Anregung des Farbstoffs als auch die Emission im nicht sichtbaren Spektralbereich erfolgt, so daß sich die Anwendung des Verfahrens unbemerkt durchführen läßt.The main advantage of the method according to the invention is that the excitation of the dye as well Emission takes place in the invisible spectral range, so that the application of the method can be carried out unnoticed.

Die meisten Polizeihubschrauber sind mit IR-Nachtsichtgeräten ausgerüstet. Es wäre also nur notwendig, einen UV-Strahler anzubringen und mit ca. 0,1 bis 25 Hz zu takten. Die präpa rierten Objekte wären dann sofort ohne jegliche Filterung für das menschliche Auge über einen Monitor der Erfassungseinrichtung als Oszillatoren bzw. "Blinklichter" zu sehen.Most police helicopters come with IR night vision devices equipped. So it would only be necessary to have a UV lamp attached and clocked at approx. 0.1 to 25 Hz. The prep objects would then immediately be without any filtering for the human eye through a monitor of the Detection device as oscillators or "flashing lights" see.

Ein weiterer Aspekt bei der Nutzung der Erfindung ist die Kennzeichnung von Hochspannungsmasten und Luftfahrthindernis sen, insbesondere im Bereich von Autobahnen und Landeplätzen, z. B. auf Krankenhäusern. Die so gekennzeichneten Flächen, Ma sten, Leitungen oder sonstigen Hindernisse sind für die ent sprechend ausgerüsteten Luftfahrzeuge auch bei schlechter Sicht am Tag als auch in der Nacht gut erkennbar.Another aspect of using the invention is that Labeling of high voltage pylons and aviation obstacles sen, especially in the area of motorways and landing sites, e.g. B. in hospitals. The areas marked in this way, Ma Most, lines or other obstacles are for the ent speaking equipped aircraft even in bad Visibility clearly visible during the day and at night.

Werden Folien mit dem Farbstoff versehen, so lassen sich durch Aufrollen der Folien an einem Unfallort durch die Einsatzkräf te sehr leicht Hubschrauberlandeplätze kennzeichnen. Dies wür de wiederum die Rettungsaktion beschleunigen und die Rettung schancen erhöhen.If foils are provided with the dye, they can be The emergency personnel roll up the foils at an accident site It is very easy to mark helipads. This would de accelerate the rescue operation and the rescue increase opportunities.

Claims

1. A method for identifying individuals or objects, comprising the following procedural steps:

an object to be identified is identified with a luminescent dye which is excited by UV radiation in the invisible region and emits IR radiation,
an area to be searched for the object is irradiated with UV radiation in the excitation area,
- The area irradiated with UV is checked by means of an IR detection device for the occurrence of an IR response signal in the emission area of the dye.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Detection window of the IR detection device on the Emis tion range of the dye is limited.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a dye with multiple emission peaks in the IR range is used and an evaluation of the signal only before is taken when a signal in all, the emission peaks corresponding spectral ranges is detected.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the UV radiation with a clock frequency is emitted whose period is longer than the afterglow time of the dye, and that the IR detector with a bandpass is provided, the frequency of which with the clock frequency sequence matches.

5. The method according to claim 4, characterized in that the Clock frequency is in the range from 25 Hz to 1 kHz and in ver binding with an electrical filtering or synchronization is applied.

6. The method according to any one of claims 1-4, characterized records that the UV radiation with a clock frequency with 0.5 is emitted up to 25 Hz.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the object to be identified with a machine-readable pattern.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the dye on a collapsible portable label carrier is applied, and that the label carrier at a location to be labeled Visualization of the place is spread.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the luminescent dye with a visible area filtering layer is covered.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that a dye with an excitation maximum is used in a spectral range that is natural Radiation spectrum of the sun on the earth's surface largely is absorbed by the atmosphere.

11. The method according to any one of claims 1-10, characterized by using a luminescent dye with inc range in the UV range and emission in the IR range Marking of rescue material.

12. The method according to any one of claims 1-10, characterized by using a luminescent dye with inc range in the UV range and emission in the IR range Marking of vehicles.

13. The method according to any one of claims 1-10, characterized by using a luminescent dye with inc range in the UV range and emission in the IR range Labeling of clothing.

14. The method according to any one of claims 1-10, characterized by using a luminescent dye with inc range in the UV range and emission in the IR range Identification of danger spots.

15. Device for identifying individuals or objects ten, comprising a UV radiation source, the emission spec at least partially in the excitation spectrum of a lumines zenzfarbstoffes, with which an identifiable Ob jekt is marked, and with an IR detection device device for the occurrence of an IR response signal in the emission area of dye.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the UV radiation source for pulsed UV radiation is trained.

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the IR detection device has a bandpass whose Passband in the range of the clock frequency of the UV radiation source lies.