DE2617111C3 - Verfahren zum Feststellen einer Bewegung im Überwachungsbereich einer Fernsehkamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen einer Bewegung bzw. einer Veränderung im Überwachungsbereich einer Fernsehkamera gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 23 18 519 bekannt. Dort werden zu Beginn der Überwachung die von der Fernsehkamera abgegebenen, danach digitalisierten und gespeicherten Videosignale ständig mit dem Videosignal des jeweils aktuellen Bildes verglichen. Bei einer Veränderung dieses Oildes wird ein Signal abgegeben und ggf. Alarm ausgelöst. Durch die Art des über mehrere Perioden des Analogsignals dauernden Umsetzvorganges in das Digitalsignal wird das Eingangssignal gemittelt und das Rauschen unterdrückt. Weiterhin ist es zur Verbesserung des Störabstandes aus der DE-OS 20 11 470 bekannt, ein Gesamtbild mehrfach aufzunehmen und das jeweilige Videosignal dem jeweils gespeicherten Signal zu überlagern und wieder zu speichern. Werden die Videosignale von η Bildern gespeichert, so werden sie jeweils mit dem 1/n-fachen der für die Speicherung hochstzulässigen Amplitude dem Speicher zugeführt und diese spannungsuntersetzten Videosignale homologer Bildpunkte aufsummiert.

Bei einem aus der DE-OS 19 13 768 bekannten gattungsgemäßen Verfahren wird der Gesamtüberwachungsbereich in eine Vielzahl einzelner Bereiche unterteilt die getrennt ausgewertet werden, wobei sich der Schwellwert eines Bereiches unabhängig von anderen Bereichen einstellen läßt

Ferner ist aus der DE-OS 22 36 092 eine Schaltungsanordnung zur automatischen Erfassung, Anzeige und Auswertung von Änderungen in fernsehtechnisch erzeugten Bildern bekannt bei welcher ein nach der Lage, Größe und Gestalt wählbarer Szenenausschnitt elektronisch aus dem Videosignal herausgetastet der Mittelwert des zugehörigen Signals bestimmt und mit einem als Referenzsignal dienenden auf gleiche Weise erzeugten Mittelwert verglichen und bei einer relativen Änderung des Ausschnittsignals zum Referenzsignal ein elektrisches Signal abgegeben wird. Das dieser bekannten Schaltung zugrunde liegende Verfahren weist wie das obenbeschriebene Verfahren den Nachteil auf, daß durch lokaleingeschränkte Szenenausschnitte nur eine mangelhafte Bereichsüberwachung möglich ist. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß der als Referenzwert dienende Mittelwert aus Pegeln des Videosignals eines bestimmten Szenenausschnitts ermittelt wird. Dieser Mittelwert beschreibt lediglich eine spezielle Diskriminationsart, so daß unvermeidbare statistische Schwankungen des Mittelwertes voll auf das Ergebnis eingehen und zu Fehlalarmauslösungen führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem der Aufwand gegenüber demjenigen im Stand der Technik geringer sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahren sind den Kennzeichen der Unteransprüche zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß Fehlalarme — zeitlich gesehen — statistisch verteilt und mit individual-meßtechnischen Mitteln nicht adäquat erfaßbar sind. Wegen der statistischen Verteilung der Fehlalarme läßt sich die Fehlalarm-Wahrscheinlichkeit stochastisch beschreiben und mit entsprechenden stochastischen Mitteln auch kontrollieren. Durch geeignete Wahl eines statistisch hinreichend gesicherten Mittelwertes und feststellbare Abweichungen von diesem Mittelwert mit einer Zusammenfassung von Ergebnissen zu Gruppen läßt sich die Fehlalarm-Wahrscheinlichkeit senken und damit vorteilhaft die Schwelle zum Erkennen eines relevanten Ereignisses im Überwachungsbereich einer Fernsehkamera verringern.

Eine Ausführungsform und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden anhand einer Figur näher beschrieben. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
In dem Blockschaltbild liegt an einer Klemme 1 ein von einer Fernsehkamera erzeugtes Videosignal. Die Fernsehkamera ist auf ein bestimmtes zu überwachendes Objekt ausgerichtet. Das entsprechende Videosignal wird einem Amplitudensieb 2 und einem Umschalter 3 zugeführt. Mit dem Amplitudensieb wird der Synchronanteil des Videosignals abgetrennt, und aus dem Synchronanteil wird durch Impulsaufbereitung ein Steuersignal für eine Steuereinheit 4 abgeleitet, welches in Abhängigkeit bestimmter Teilbilder, z. B. geradzeiü-

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ger oder ungeradzeiliger Halbbilder, den zeitlichen Ab- durch Steuerung mit der Steuereinheit 4 in bestimmten lauf eines Auswertungsvorgangs durch die Steuerein- Intervallen durch einen aus dem Mittelwertbildner 7 heit bestimmt Über den Umschalter 3 kann der Bildan- stammenden aktuellen Bezugswert ersetzt Durch diese teil einem Flankendiskriminator 5 oder einem Amplitu- Maßnahme wird gewährleistet, daß eine quasi-statische dendiskriminator 6 zugeführt werden. Die Diskrimina- 5 Anpassung an langsame, alarm-irrelevante Bildverändetoren 5 und 6 wandeln das analoge Videosignal zu einer rungen erfolgt

Folge für den Bildinhalt repräsentativer Zählimpulse Je höher die für eine Alarmauslösung erforderliche

um. Dies kann beispielsweise bei dem Flankendiskrimi- Ereignisanzahl am Ausgang des Ereigniszählers 12 ist nator 5 dadurch geschehen, daß bei der Bildabtastung desto näher kann der für eine Ereignisimpulsbildung jeweils bei Überschreitung einer vorbestimmten Pegel- io verantwortliche erste Wert (an Klemme 11) an den bei änderungsgeschwindigkeit im Bildsignal vom Absolut- unveränderter Szenenstruktur im Differenzzähler 8 sich pegel unabhängig ein Impuls abgegeben wird. Der Flan- theoretisch zu Null ergebenden Mittelwert der Diffekendiskriminator 5 ist, da er gezielt Strukturverände- renzen herangerückt werden. Das bewirkt in vorteilhafrungen registriert somit besonders zur Auswertung sol- ter Weise, daß auch kleinere signifikante Bildverändecher Bilder geeignet die durch relativ schnelle, jedoch 15 rungen, die sich in einer entsprechenden Mittelwertveralarmirrelevante zeitliche Helligkeitsschwankungen Schiebung manifestieren, detektiert werden, ohne daß (ζ. B. Außenaufnahmen bei rasch veränderlicher Be- wegen einer Zählergebnisstreuung zwangsläufig sporaleuchtung durch ziehende Wolken) gekennzeichnet sind. disch auftretende Ereignisimpulse zu einem Fehlalarm Der Amplitudendiskriminator 6 gibt dagegen bei der führen. Nach Ablauf einer bestimmten Anzahl von beBildabtastung immer dann einen Zählimpuls ab, wenn 20 werteten Teilbildern wird der Ereigniszähler 12 durch die Bildhelligkeit einen bestimmten Schwellwert über- die Steuereinheit 4 gelöscht, so daß nicht eine absolute schreitet. Die jeweilige Diskriminatorwahl erfolgt somit Ereignisanzahl, sondern eine zeitliche Ereignishäufigindividuell und richtet sich nach dem Bildcharakter und keit bewertet wird.

den zu erwartenden relevanten Bildveränderungen des Durch die Anwendung von aus der Statistik bekann-

zu überwachenden Gebietes. Die an den Ausgängen der 25 ten Verfahren zur Verringerung stochastischer Störun-Diskriminatoren 5 und 6 abnehmbaren Zählimpulse gen bzw. Erhöhung der Ansprechsicherheit bei relevanwerden einem Mittelwertbildner 7 und einem Differenz- ten Veränderungen im Überwachungsbereich einer zähler 8 zugeführt Der Mittelwertbildner addiert die an Fernsehkamera ergibt sich eine wesentliche Empfindden Diskriminatorausgängen abgegebenen Zählimpulse lichkeitssteigerung gegenüber bekannten Verfahren. Da über mehrere Teilbilder und dividiert die Summe durch 30 ferner vornehmlich Binärsignale verarbeitet werden die Anzahl der berücksichtigten Teilbilder. Der Mittel- und lediglich eine geringe Speicherkapazität erforderwertbildner 7 kann beispielsweise aus einem von der Hch ist wird eine nach diesem erfindungsgemäßen VerSteuereinheit 4 gesteuerten dualen Zähler bestehen, mit fahren realisierte Schaltung durch Verwendung intedessen Hilfe eine Teilung durch Potenzen von »2« in grierter Bausteine wesentlich platzsparender und koeinfacher Weise dadurch realisiert wird, daß, mit der 35 stengünstiger aufgebaut werden können.

niedrigsten beginnend, eine oder mehrere aufeinander-

folgende Stellen des Zählers beim Auslesen unberück- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

sichtigt bleiben. Der vom Mittelwertbildner 7 ermittelte
Mittelwert wird als Bezugswert in einen Speicher 9, der
eine nur geringe Kapazität (ca. 24 bit) aufweisen kann, 40
eingelesen. Vor Beginn einer Teilbildauswertung wird
der Differenzzähler 8 durch Steuerung mit der Steuereinheit 4 auf den im Speicher 9 abgelegten Bezugswert
geladen.

Der Diffcrenzzähler 8 subtrahiert die von den Diskri- 45
minatoren 5 bzw. 6 erzeugten Zählimpulse vom geladenen Wert, so daß am Ende des Teilbildes am Ausgang
des Differenzzählers 8 eine evtl. Differenz direkt zur
Verfügung steht. Die Differenz stellt sich dabei stets als
positiver Betrag dar, da der Differenzzähler 8 vorteil- 50
haft beim Nulldurchgang selbsttätig von einem Rückwärts- auf einen Vorwärtszählmodus umgesteuert wird.
Der am Ausgang des Differenzzählers 8 verbleibende
Differenzbetrag wird mittels eines Komparator 10 mit
einem über eine Klemme 11 eingegebenen vorgewähl- 55
ten ersten Wert verglichen. Beim Überschreiten dieses
ersten Wertes registriert ein am Ausgang des Komparators 10 angeschlossener Zähler 12 ein Ereignis. Dieser
sogenannte Ereigniszähler 12 zähli je ausgewertetes
Teilbild maximal ein Ereignis. Durch Steuerung mit der 60
Steuereinheit 4 wird der Zähler 12 nach einer bestimmten Anzahl von Teilbildern auf Null gesetzt. Überschreitet die intcrvallbezogene Ereignisanzahl am Ausgang
des Zählers 12 einen über eine Klemme 13 zugeführten
vorwählbaren zweiten Wert, so liefert ein weiterer 65
Komparator 14 an einen Alarmgeber 15 ein einen
Alarm auslösendes Signal.

Der in den Speicher 9 eingelesene Bezugswert wird

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Feststellen einer Bewegung bzw. einer Veränderung im Überwachungsbereich einer nach dem Zeilensprungverfahren arbeitenden Fernsehkamera, wobei ein vom Bildinhalt des von der Fernsehkamera erzeugten Videosignals abhängiger, über mehrere aufeinanderfolgende Halbbilder gemittelter Wert gespeichert wird, wobei ein zu einem späteren Zeitpunkt abgeleiteter Wert eines Halbbildes mit dem gespeicherten Wert zur Differenzbildung verglichen wird und wobei beim Überschreiten der ermittelten Differenz um einen bestimmten Schwellwert ein Alarm ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung der zu vergleichenden Werte einzelne für den Bildinhalt repräsentative Zählimpulse durch Amplituden- oder Flankendiskrimination (5; 6) gewonnen werden und zur Mittelwertbildung die Zählimpulse mehrerer aufeinanderfolgender Halbbilder addiert werden und die so erhaltene Summe durch die jeweilige Anzahl der aufeinanderfolgenden Halbbilder dividiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert vor Beginn eines Auswertungsablaufs in einen ersten Zähler (8) geladen wird und daß vom geladenen Mittelwert während des Auswertungsablaufs vom Bildinhalt im Videosignal in an sich bekannter Weise abgeleitete Digitalwerte subtrahiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ende des Auswertungsablaufs im ersten Zähler (8) erhaltene Differenz mit einem wählbaren ersten Wert verglichen wird, daß jedes Überschreiten des ersten Wertes von einem zweiten Zähler (12) gezählt wird und daß der Zählerstand des zweiten Zählers (12) mit einem vorwählbaren zweiten Wert verglichen wird und erst beim Überschreiten des zweiten Wertes der Alarm ausgelöst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zähler (12) in vorwählbaren Zeitabständen auf Null gesetzt wird