DE19721741A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen und Abzählen sich längs einer vorbestimmten Richtung bewegender Objekte - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen und Abzählen sich längs einer vorbestimmten Richtung bewegender ObjekteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System
zum Erfassen und Abzählen sich längs einer vorbestimm
ten Richtung bewegender Objekte, insbesondere ein Ver
fahren sowie eine Vorrichtung zum Abzählen von einen
Raum betretenden und/oder verlassenden Personen.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt und
werden insbesondere bei der Personenzählung in öffent
lichen Verkehrsmitteln verwendet. Ziel ist dabei die
möglichst exakte Feststellung der Anzahl der Fahrgäste,
die jeweils an einer Haltestelle zu- bzw. aussteigen,
um auf diese Weise einen Überblick über die üblicher
weise in Personenkilometern (Pkm) ausgedrückte Trans
portleistung des Verkehrsmittels zu erhalten.
Problematisch ist in diesem Zusammenhang, daß moderne
Massenverkehrsmittel mit breiten Einstiegsbereichen ver
sehen sind, die das gleichzeitige Zusteigen mehrerer
Personen ermöglichen. Aus diesem Grunde ist auch die
Verwendung gewöhnlicher horizontal angeordneter Licht
schranken für diesen Zweck nicht sinnvoll. Statt dessen
kommen geometrisch angeordnete aktive und passive Infra
rotsensoren zum Einsatz, deren Wirkungsprinzip beispiels
weise in der Zeitschrift "Der Nahverkehr", 4/96, Seite
57 ff. beschrieben wird. Dabei sind im Dachbereich der
Einstiege der Fahrzeuge Infrarotstrahler angeordnet, die
während des Aufenthaltes des Fahrzeuges an Haltestellen
gepulste Signale in Richtung des Einstiegsbereiches aus
senden. Ein Teil der Signale wird von den ein- bzw. aus
steigenden Personen in Richtung von Infrarotsensoren ge
streut und dort in einen elektronischen Impuls umgewan
delt. Mit einer geeigneten geometrischen Anordnung von
Sendern und Sensoren gelingt es, die Zahl sowie die
Bewegungsrichtung der sich im Einstiegsbereich des Ver
kehrsmittels bewegenden Personen mit einer Genauigkeit
von bis zu 95% zu erhalten. Nachteilig bei dieser Vor
richtung zur Personenzählung ist jedoch, daß es durch
Reflexionen und Absorptionen des ausgestrahlten Infra
rotlichtes sowie durch die gegenseitige Beeinflussung
der Sensoren untereinander zu häufigen Fehlmessungen
kommt, die die Zuverlässigkeit der ermittelten Daten
deutlich beeinträchtigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Schaf
fung eines Verfahrens zum Zählen bewegter Objekte, das
sich gegenüber den Zählsystemen nach dem Stande der Tech
nik durch eine höhere Zuverlässigkeit der ermittelten
Daten auszeichnet, und einer Vorrichtung zum Durchführen
dieses Verfahrens.
In verfahrenstechnischer Hinsicht ist diese Aufgabe durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst.
Im Gegensatz zum Erfassungssystem nach dem Stande der
Technik bei dem nur ein punktweises Abtasten eines
Durchschlagsbereiches nach Objekten erfolgt, und das
somit keinerlei Aussage über die Art und die Größe der
sich hindurchbewegenden Objekte erlaubt, wird durch das
erfindungsgemäße Verfahren eine zeitabhängige Funktion
des Objektes erstellt, die für dieses Objekt und seine
Bewegung charakteristisch ist. Auf diese Weise ist es
leicht möglich, beispielsweise Personen von Gegenständen
zu unterscheiden, die in den Fahrgastraum hineingetragen
werden. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren insbe
sondere dann vorteilhaft, wenn neben einer nur quantita
tiven Erfassung sich bewegender Objekte auch qualitative
Informationen über diese Objekte notwendig oder sinnvoll
sind. Der Anwendungsbereich dieses Verfahrens ist also
somit nicht auf das Zählen gleichartiger Gegenstände be
schränkt, sondern erlaubt auch die Erfassung von Objek
ten, bei denen die Berücksichtigung wesenstypischer
Besonderheiten von Belang ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsge
mäßen Verfahrens erfolgt die Abstandsmessung in einer
schräg zur bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung der Ob
jekte verlaufenden Ebene. Durch diese Weiterbildung ist
eine einfache Möglichkeit gegeben, auch die Bewegungs
richtung der sich bewegenden Objekte zuverlässig zu er
fassen.
Ein besonders zuverlässiges Verfahren zur Messung des
Abstandes zwischen dem sich bewegenden Objekt und dem
Referenzpunkt bedient sich der sogenannten Triangulati
on. Bei diesem Verfahren, das an sich bekannt und in der
Zeitschrift "PHOTONICS NEWS", April 1997, Seite 3, be
schrieben ist sowie bisher insbesondere zur Oberflächen
prüfung oder zur Abstandsmessung unbewegter Objekte ein
gesetzt wurde, wird ein kollimierter Strahl eines Lasers
oder einer Leuchtdiode auf eine Zieloberfläche gestrahlt.
Ein beabstandet von der Strahlungsquelle angeordneter
Detektor erfaßt das vom Ziel gestreute Licht und ermit
telt aus dem Auftreffwinkel die Entfernung des Ziels vom
Detektor. Ein solches Verfahren wurde bislang noch nicht
zur Zählerfassung bewegter Objekte eingesetzt.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des erfindungs
gemäßen Verfahrens bei der Fahrgastzählung in öffentli
chen Verkehrsmitteln. Mit diesem Verfahren läßt sich die
Zahl der an einer Haltestelle ein- und aussteigenden
Personen sehr viel zuverlässiger erfassen als mit auto
matischen Zählverfahren nach dem Stande der Technik.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht ist die Aufgabe
durch ein System zum Erfassen und Abzählen gelöst, das
die Merkmale des Patentanspruchs 5 aufweist.
Dabei werden die von einem Signalgeber ausgesandten und
von den zu erfassenden Objekten in einen vorbestimmten
Raumbereich gestreute Signale von einem ortsauflösenden
Detektor erfaßt. Aus der zeitlichen und räumlichen Abfol
ge der vom Detektor empfangenen Signale wird in einer
mit dem Detektor wirkverbundenen Auswerteeinheit eine
zeitabhängige Abstandsfunktion der bewegten Objekte er
stellt. In einer Signalverarbeitungseinheit wird diese
erfaßte Abstandsfunktion mit bekannten, vorgegebenen
oder eingelesenen Abstandscharakteristiken verglichen.
Der Betrieb der Signalverarbeitungseinheit mit einem ge
eigneten Auswertealgorithmus ermittelt aus dem Vergleich
der Abstandsfunktion mit den Abstandscharakteristiken
Informationen über die Art, die Zahl und/oder die Bewe
gung der bewegten Objekte. Die Information wird in einem
elektronischen Speicher zur späteren Weiterverarbeitung
abrufbar abgelegt.
In besonders vorteilhafter Weise wird die Bewegungsrich
tung der Objekte erfaßt, indem der Signalgeber die Sig
nale in einer zur bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung
vorbestimmten Neigung abstrahlt. Die aus der Streuung
der Signale erstellte Abstandsfunktion weist für die Be
wegungsrichtung des erfaßten Objekts charakteristische
Merkmale auf.
Zweckmäßigerweise wird das Erfassungssystem mit opti
schen Mitteln betrieben, wobei etwa eine Fotodiode oder
ein Laserstrahler als Signalgeber und ein ortsauflösen
der optischer Detektor als Empfangseinheit verwandt wird.
Als besonders zuverlässiger und wirkungsvoller optischer
Detektor kommt ein positionsempfindlicher Detektor (PSD)
oder auch eine Differentialfotodiode in Frage.
Zweckmäßigerweise ist das Erfassungssystem mit einer se
riellen Schnittstelle verbunden, mittels der das Erfas
sungssystem mit externen Geräten verbindbar ist und die
aus dem Vergleich der Abstandsfunktion mit den Abstands
charakteristiken erhaltenen Informationen zur elektroni
schen Weiterverarbeitung übertragbar sind.
Die Kombination mehrerer Signalgeber und/oder Empfangs
einheiten ermöglicht die Kontrolle auch breiter Durch
gangsbereiche, wie etwa sehr breiter Eingangstüren von
öffentlichen Verkehrsmitteln. Wesentlich dabei ist, daß
die entsprechenden Signalgeber bzw. Empfangseinheiten
aufeinander abgestimmt sind, um ein gegenseitiges Beein
flussen der Signalgeber bzw. der Empfangseinheiten zu
verhindern. Vorzugsweise kann dies dadurch geschehen,
daß die Signalgeber bzw. die Empfangseinheiten mit Takt
generatoren betrieben werden, die gegeneinander in vor
bestimmter Weise verstimmt sind, wodurch eine gegensei
tige Beeinflussung durch Streulicht oder durch unbeab
sichtigte Reflexionen wirksam vermieden wird.
In den beigefügten Zeichnungen soll anhand eines Aus
führungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden.
In schematischen Ansichten zeigen:
Fig. 1 ein als Personenzählsystem zur Erfassung der
in ein öffentliches Verkehrsmittel ein- und/
oder aussteigenden Personen ausgebildetes Er
fassungssystem in einer perspektivischen An
sicht,
Fig. 2 das Erfassungssystem aus Fig. 1 in einer Quer
schnittsansicht,
Fig. 3 die elektronischen Verfahrensschritte zur Er
mittlung einer Abstandsfunktion bei dem Erfas
sungssystem aus Fig. 1 und
Fig. 4 die elektronischen Verfahrensschritte zur Aus
wertung einer Abstandsfunktion.
Das in Fig. 1 gezeigte Erfassungssystem 1 besitzt eine
Sende- und Empfangseinheit 2, die an der Dachrahmenkon
struktion 3 im Eingangsbereich 4 eines öffentlichen Ver
kehrsmittels, etwa eines Busses oder einer Straßenbahn,
angeordnet ist, und dient der Erfassung der Anzahl der
an einer Haltestelle ein- bzw. aussteigenden Personen 6.
Die Sende- und Empfangseinheit weist mehrere Strahler 10
auf, die jeweils einen gut kollimierten Lichtstrahl 11
in eine Richtung schräg nach unten in den Eingangsbereich
4 hinein aussenden. Zur Abdeckung der gesamten Breite
des Eingangsbereichs 4 sind im Ausführungsbeispiel ins
gesamt sechs derartige Strahler 10 beabstandet voneinan
der angeordnet, die zueinander jeweils parallele Signal
strahlen 11 aussenden.
Gegenüber der Vertikalen sind die Signalstrahlen 11 in
einem vorbestimmten Winkel α, im Beispiel etwa 15°,
geneigt, um die Bewegungsrichtung von den Eingangsbe
reich 4 des Verkehrsmittels 5 durchquerenden Personen 6
in der unten näher erläuterten Weise zu ermitteln.
Die von dem Strahler 10 emittierten Lichtsignale werden
von den den Eingangsbereich 4 durchquerenden Personen
oder Objekten gestreut und teilweise in Richtung auf in
der Sende- und Empfangseinheit 2 angeordnete ortsauflö
sende Detektoren 12, beispielsweise positionsempfindli
che Detektoren, reflektiert. Die Verwendung ortsauflösen
der Detektoren 12 ermöglicht die Erfassung des Objektab
standes von der Sende- und Empfangseinheit 2 mittels
optischer Triangulation. Dabei wird der Position des vom
Detektor 12 empfangenen Streulichtsignals auf dem Detek
tektor 12 in eindeutiger Weise ein Abstand zwischen De
tektor 12 und dem Auftreffpunkt der vom Strahler 10
emittierten Signale auf die Oberfläche der Person oder
des Objekts zugeordnet. In der Sende- und Empfangsein
heit 2 werden dabei folgende elektronische Verfahrens
schritte durchgeführt:
Mit einem Taktgenerator 15 wird ein Taktsignal erzeugt, mit dessen Hilfe der Strahler 10 über den Verstärker 16 betrieben wird. Die von sich im Eingangsbereich 4 bewe genden Objekten gestreuten und vom Detektor 12 empfange nen Signale des Strahlers 10 erzeugen im Detektor 12 zwei Fotoströme, deren Verhältnis proportional der Po sition der maximalen Lichtstärke des vom Detektor 12 empfangenen Streulichts auf dem Detektor ist. Diese Ströme I1 und I2 werden zunächst parallel in zwei äquvalenten Signalpfaden verarbeitet. In einem Strom-Spannungs konverter 18, 18' werden die genannten Ströme in eine dem jeweiligen Strom proportionale Spannung um gesetzt. Um Fremdsignale zu unterdrücken, ist ein Band paß 19, 19' im jeweiligen Signalpfad vorgesehen. Dem Bandpaß 19, 19' folgt eine automatische Verstärkungsre gelung. Diese besteht aus dem Regelverstärker 21, 21', dem Gleichrichter 22, 22' und dem analogen ODER-Glied 24. Mit dieser Verstärkungsregelung wird auf das Maximum der Signalspannung geregelt. Das Signal wird im Synchron gleichrichter 25, 25' moduliert. Zur Modulation dient ein aus dem Taktgenerator 15 und einem Sinusformer 26 generiertes Referenzsignal. Mit einem nachgeschalteten Tiefpaß 28, 28' werden unerwünschte hochfrequente Spek tralanteile unterdrückt. Der folgende Regelverstärker 29, 29' verstärkt die Signale derart, daß die Summe 31 der beiden Signale auf einem konstanten Wert gehalten wird.
Mit einem Taktgenerator 15 wird ein Taktsignal erzeugt, mit dessen Hilfe der Strahler 10 über den Verstärker 16 betrieben wird. Die von sich im Eingangsbereich 4 bewe genden Objekten gestreuten und vom Detektor 12 empfange nen Signale des Strahlers 10 erzeugen im Detektor 12 zwei Fotoströme, deren Verhältnis proportional der Po sition der maximalen Lichtstärke des vom Detektor 12 empfangenen Streulichts auf dem Detektor ist. Diese Ströme I1 und I2 werden zunächst parallel in zwei äquvalenten Signalpfaden verarbeitet. In einem Strom-Spannungs konverter 18, 18' werden die genannten Ströme in eine dem jeweiligen Strom proportionale Spannung um gesetzt. Um Fremdsignale zu unterdrücken, ist ein Band paß 19, 19' im jeweiligen Signalpfad vorgesehen. Dem Bandpaß 19, 19' folgt eine automatische Verstärkungsre gelung. Diese besteht aus dem Regelverstärker 21, 21', dem Gleichrichter 22, 22' und dem analogen ODER-Glied 24. Mit dieser Verstärkungsregelung wird auf das Maximum der Signalspannung geregelt. Das Signal wird im Synchron gleichrichter 25, 25' moduliert. Zur Modulation dient ein aus dem Taktgenerator 15 und einem Sinusformer 26 generiertes Referenzsignal. Mit einem nachgeschalteten Tiefpaß 28, 28' werden unerwünschte hochfrequente Spek tralanteile unterdrückt. Der folgende Regelverstärker 29, 29' verstärkt die Signale derart, daß die Summe 31 der beiden Signale auf einem konstanten Wert gehalten wird.
Die Ausgangssignale der Regelverstärker 29, 29' sind pro
portional zu den Eingangsströmen I1, I2. Der Quotient
aus Differenz 33 und Summe 31 der Signale der beiden
Signalpfade ist ein Maß für den Abstand des von dem
Strahler 10 emittierten Signals auf das Objekt vom De
tektor.
Zeitlich aufeinanderfolgende Abstandsmessungen werden in
einer Signalverarbeitungseinheit in einem A/D-Wandler 37
digitalisiert und einer Auswertestufe 38 zugeführt. Dort
wird aus den digitalisierten Meßdaten eine zeitabhängige
Abstandsfunktion des sich jeweils durch den Eingangsbe
reich hindurchbewegenden Objektes erstellt und mit ange
gebenen bzw. vorbekannten Abstandscharakteristiken ver
glichen. Aus dem Abgleich der Abstandsfunktion mit den
Abstandscharakteristiken wird auf die Anzahl der ein- und/oder
aussteigenden Personen bzw. Objekte geschlossen.
Das Ergebnis der Auswertung kann über ein serielles In
terface 39 zur statistischen Auswertung ausgelesen wer
den. Ein dem A/D-Wandler 37 vorgeschalteter Multiplexer
40 dient zum Einlesen der Abstandsinformationen mehrerer
im Eingangsbereich 4 nebeneinander angeordneter Detekto
ren 12.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die mit dem Erfassungssy
stem 1 ermittelte Abstandsfunktion auch eine Information
über die Bewegungsrichtung einer den Eingangsbereich 4
durchquerenden Person enthält. Während bei der Bewegung
der Person in das Verkehrsmittel 5 hinein eine kontinu
ierliche Abnahme des Abstandes zwischen Person und Detek
tor erfaßt wird und nach dem Durchschreiten der durch
die Lichtstrahlen 11 definierten Ebene, wodurch ein ab
rupter Abbruch des detektierten Reflexionssignals er
folgt, ist der zeitliche Ablauf der vom Detektor erfaß
ten Signale bei einer das öffentliche Verkehrsmittel 5
verlassenden Person gerade umgekehrt: Auf die abrupte
Detektion eines geringen Abstandes der den Eingangsbe
reich 4 durchquerenden Person von der Sende- und Emp
fangseinheit 2 folgen Signale, die eine kontinuierliche
Abnahme des ermittelten Abstandes signalisieren.
Bei der Verwendung mehrerer Signalgeber 10, wie in Fig. 1
gezeigt, werden die dem jeweiligen Signalgeber 10 zuge
ordneten Taktgeber 15 gegeneinander verstimmt, um eine
störende gegenseitige Beeinflussung der Signalgeber 10
zu vermeiden.
Claims (11)
1. Verfahren zum Erfassen und Abzählen sich längs einer vorbe
stimmten Richtung bewegender Objekte, insbesondere zum Abzählen
von einen Raum betretenden und/oder verlassenden Personen, bei
dem
- - ein in einer quer zur bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung der Objekte (6) verlaufenden Ebene gemessener Abstand (h) der Ober flächen der die Ebene querenden Objekte (6) zu einem Referenz punkt (12) kontinuierlich oder in vorbestimmten Zeitabständen erfaßt wird,
- - aus den gemessenen Abstandsdaten (h) eine zeitabhängige, die Bewegung der Objekte (6) beschreibende Abstandsfunktion berech net wird,
- - die Abstandsfunktion mit vorbestimmten und/oder eingegebenen Abstandscharakteristiken bekannter Objekte verglichen wird und hieraus Informationen über die Anzahl und/oder die Bewegung und/oder die Art der Objekte (6) gewonnen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abstandsmessung in einer schräg zur bestimmungsgemäßen Bewe
gungsrichtung der Objekte verlaufenden Ebene (11) erfolgt, so daß
aus der Abstandsfunktion die Bewegungsrichtung des jeweiligen
Objekts (6) bestimmbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Abstandsmessung des Objekts (6) vom Referenzpunkt (12) ein
optisches Triangulationsverfahren verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet
durch die Verwendung des Verfahrens zur Zählung von in ein
öffentliches Verkehrsmittel (5) ein- und/oder aussteigenden Per
sonen (6).
5. System zum Erfassen und Abzählen sich längs einer vorbestimm
ten Richtung bewegender Objekte, insbesondere zum Abzählen von
einen Raum betretenden und/oder verlassenden Personen
mit einem Signalgeber (10), etwa eine Schall- oder einer Strah
lungsquelle, der Signale in eine zur bestimmungsgemäßen Bewe
gungsrichtung der Objekte (6) im wesentlichen senkrechte Rich
tung aus sendet und mit einem vom Signalgeber beabstandet ange
ordneten Detektor (12) zum Erfassen der von den Objekten in ei
nen vorbestimmten Raumbereich gestreuten Signale des Signalge
bers (10),
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Detektor (12) um einen ortsauflösenden De
tektor handelt mit dem eine aus der zeitlichen und räumlichen
Abfolge der vom Detektor (12) empfangenen Signale eine zeitab
hängige Abstandsfunktion der bewegten Objekte (6) erstellende
Auswerteeinheit (35) wirkverbunden ist, und eine der Auswerte
einheit (35) zugeschaltete Signalverarbeitungseinheit (38) aus
dem Vergleich der Abstandsfunktionen mit vorgegebenen oder ein
gelesenen Abstandscharakteristiken Informationen über die Zahl
und/oder die Bewegungsrichtung und/oder die Art der bewegten Ob
jekte (6) errechnet und diese Informationen in einem elektroni
schen Speicher abrufbar ablegt.
6. Erfassungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Signalgeber (10) die Signale in einer vorbestimmten Neigung
(α) zur bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung der Objekte (6) ab
strahlt.
7. Erfassungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich
net, daß als Signalgeber (10) eine Lichtquelle, etwa eine Foto
diode oder ein Laserstrahler, und als Empfangseinheit (12) ein
optischer Detektor verwendet wird.
8. Erfassungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
als optischer Detektor (12) ein positionsempfindlicher Detektor
(PSD) eingesetzt wird.
9. Erfassungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als optischer Detektor (12) eine Differential-Fotodiode einge
setzt wird.
10. Erfassungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (38) mit einer seriellen
Schnittstelle (39) verbunden ist.
11. Erfassungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 10, gekenn
zeichnet durch mehrere aufeinander abgestimmte Signalgeber (10)
und/oder Empfangseinheiten (12).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997121741 DE19721741A1 (de) | 1997-05-24 | 1997-05-24 | Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen und Abzählen sich längs einer vorbestimmten Richtung bewegender Objekte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997121741 DE19721741A1 (de) | 1997-05-24 | 1997-05-24 | Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen und Abzählen sich längs einer vorbestimmten Richtung bewegender Objekte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19721741A1 true DE19721741A1 (de) | 1998-11-26 |
Family
ID=7830363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997121741 Withdrawn DE19721741A1 (de) | 1997-05-24 | 1997-05-24 | Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen und Abzählen sich längs einer vorbestimmten Richtung bewegender Objekte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19721741A1 (de) |
Cited By (4)
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DE102005048647B4 (de) * | 2005-10-11 | 2011-03-17 | Wvi Prof. Dr. Wermuth Verkehrsforschung Und Infrastrukturplanung Gmbh | Verfahren zur Ermittlung der Anzahl von Fahrgästen in öffentlichen Verkehrsmitteln |
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-
1997
- 1997-05-24 DE DE1997121741 patent/DE19721741A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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8125 | Change of the main classification |
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