DE2646636C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwa­ chung der Gechwindigkeit eines Gegenstandes nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der Literaturstelle "Measuring the Speed of Moving Ob­ jects from Television Signals" aus IEEE Transactions on Communications, April 1975, ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Geschwindigkeit des von der Fernsehkamera erfaßten Gegenstandes durch Analyse aufeinanderfolgender ganzer Bil­ der gemessen wird. Die Werte jedes einzelnen Bildpunktes des einen Bildes werden von den Werten der entsprechenden Bildpunkte des folgenden Bildes subtrahiert, und die abso­ luten Differenzwerte werden zu einer Gesamtsumme addiert. Diese Gesamtsumme ist das Maß für die Geschwindigkeit, wo­ bei sich allerdings die Gesamtsumme bei geringen Geschwin­ digkeiten stetig und bei hohen Geschwindigkeiten unstetig ändert. Die Gesamtsumme ist daher nur ein ungefähres Maß für die Geschwindigkeit.

Wechselt bei einer Messung die Objektgröße des sich fortbe­ wegenden Gegenstandes (z. B. aufgrund Abstandsänderung zur Fernsehkamera), so verfälscht sich die gemessene Geschwin­ digkeit. Die Gesamtsumme muß daher auf den bewegten Bild­ ausschnitt (moving area) normiert werden. Hierzu wird jeder Bildpunkt des ausgewählten Bildausschnittes mit dem ent­ sprechenden Bildpunkt des Bildausschnittes des folgenden Bildes vergleichen und es werden Differenzwerte gebildet, deren absolute Werte eine Normierungssumme bilden, durch die die dem ganzen Bild entsprechende Gesamtsumme geteilt wird.

Bei einer vereinfachten Meßmethode aus der Literaturstelle ist das Grundverfahren gleich; jedoch wird jeder einzelne Differenzwert aller Bildpunktpaare auf ein Schwellwertgat­ ter gegeben, das ausschließlich bei Überschreiten des Schwellwertes T ein Zählsignal "1" abgibt. Die Zählsignale werden in Zähler eingezählt, wobei die Quotient der Zäh­ lerstände nach Auswerten eines ganzen Bildes eine Größe als Maß für die Geschwindigkeit angibt.

Bei dem bekannten Verfahren sind somit die Videosignale mindestens zweier Bilder komplett auszuwerten, bevor eine Aussage über die Geschwindigkeit des Gegenstandes gemacht werden kann. Da die Videosignale einzelner Bilder aber stark schwanken können - z. B. aufgrund extremer Lichtver­ hältnisse oder durch Eintritt anderer bewegter Gegenstände in das Bild - ergeben sich leicht Verfälschungen des Meßer­ gebnisses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes mittels einer Fernsehkamera anzugeben, das bei hoher Meßsicherheit eine rasche und sichere Bestimmung der Geschwindigkeit, insbesondere hoher Geschwindigkeiten ge­ währleistet.

Diese Aufgabe ist nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 2 angegeben.

Das Videosignal der Fernsehkamera wird durch einen Sensor überwacht, der bei Eintreten des bewegten Gegenstandes in den Bildbereich der Kamera die Signaländerung erfaßt und den Impulsgenerator triggert. Die Zählimpulse des Genera­ tors werden so lange gezählt, wie sich die Abbildung des Gegenstandes zwischen den zwei generierten Markierungsli­ nien im Fernsehbild bewegt. Diese Markierungslinien ent­ sprechen in der Natur einer Meßentfernung, so daß sich aus der Anzahl der Impulse und der Entfernung die Ist-Geschwin­ digkeit des Gegenstandes ermitteln läßt. Das Videosignal dient dabei ausschließlich der Triggerung (Start) des Im­ pulsgenerators, dessen Impulse - unabhängig vom sich än­ dernden Videosignal - als gequantelte Zeiteinheiten gezählt werden. Es können sich daher weder bei extremen Lichtver­ hältnissen noch bei Eintreten weiterer bewegter Gegenstände in den Bildbereich der Kamera Verfälschungen ergeben oder Fehlsignale auftreten.

Da Videosignale nicht mehr über längere Zeitspannen mit großem Aufwand ausgewertet werden müssen, sondern lediglich als Start- bzw. Stoppsignal verwendet werden, ist die Zeit­ zählung selbst unabhängig vom Videosignal. Eine Speicherung ganzer Bilder für eine spätere Auswertung entfällt. Auch hohe Geschwindigkeiten können so rasch und mit hoher Genau­ igkeit gemessen werden, was für eine Verkehrsüberwachung vorteilhaft ist.

Außer zur Geschwindigkeitsüberwachung von Fahrzeugen ist die Erfindung auch vorteilhaft bei anderen Arten polizeili­ cher oder militärischer Geschwindigkeitsmessungen, Windka­ naluntersuchungen, Verzögerungsmessungen, Messungen bei Sportveranstaltungen und bei industriellen Prozessen ein­ setzbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 3 bis 9 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vor­ richtung mit zwei, in Straßennähe aufgestell­ ten Fernsehkameras und an die Fernsehkameras angekoppelten Einrichtungen zur Bestimmung und Registrierung der Geschwindigkeit von vorbeifahrenden Fahrzeugen;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Übertragungsein­ richtung innerhalb der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist eine Meß-Fernsehkamera 1 in einer Entfernung I-K vom Straßenrand I eines Straßenab­ schnittes aufgestellt. Der Straßenabschnitt ist begrenzt von den Straßenrändern I und C, zwischen denen eine Fahr­ bahn mit Mittellinie F und Fahrbahnrändern D und H liegt. Die Kamera 1 ist im wesentlichen unter einem rechten Winkel α zur Mittellinie F des Straßenabschnittes ausgerichtet. Die Entfernung I-K beträgt vorzugsweise etwa 30 bis 40 m. Zur Erleichterung der Positionierung der Kamera werden zwei Markierungen I′ und I′′ in einem bestimmten gegenseitigen Abstand am Straßenrand I angebracht, wobei die exakte Positionierung der Meß-Fernsehkamera 1 in an sich bekannter Weise erfolgen kann.

Mit Hilfe der Meß-Fernsehkamera 1 kann die Geschwindigkeit von vorbeifahrenden Fahrzeugen A oder B in der nachstehend erläuterten Weise bestimmt werden. In einer bestimmten Ent­ fernung vom Aufstellungsort K′ (Bezugspunkt) der Meß-Fernsehkamera 1 ist an dem Ort K′′ eine zweite Fernsehkamera 4 zur Beobachtung des Meßfeldes und/oder Identifizierung der vorbeifahrenden Fahr­ zeuge A, B aufgestellt.

Wie des weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Videoaus­ gang 20 der Meß-Fernsehkamera 1 mit einer Übertragungseinrichtung 2 verbunden, die ihrerseits in an sich bekannter Weise mit einem Fernsehmonitor 3 verbunden ist. Mit Hilfe der nachstehend noch näher erläuterten Übertragungseinrichtung 2 wird eine In­ formation über die Geschwindigkeit eines vorbeifahrenden Fahrzeugs A bzw. B in digitaler Form gewonnen, wobei dieser Geschwin­ digkeitswert auf dem Fernsehmonitor 3 dargestellt wird. An den Fernsehmonitor 3 ist ferner eine Zeitvorgabeeinrichtung 5 ange­ schlossen, wobei die exakte Zeitinformation nach Jahr, Datum und Uhrzeit auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors 3 dar­ gestellt wird. Die Beobachtungs-Fernsehkamera 4 ist mit dem Fernsehmonitor 3 verbunden, so daß es möglich ist, die Vorbei­ fahrt des Fahrzeuges auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors 3 zu beobachten.

Ein Videobandaufzeichnungsgerät 6 mit wenigstens zwei Kanälen ist sowohl mit der Beobachtungs-Fernsehkamera 4 als auch mit dem Fernsehmonitor 3 verbunden, wodurch eine gleichzeitige Registrierung des Verkehrsablaufs, der gemessenen Geschwin­ digkeit und der Meßzeit möglich ist. Das Videobandaufzeich­ nungsgerät besitzt vorzugsweise auch einen Toneingang 7 zur gleichzeitigen Aufzeichnung des gesprochenen Kommentars des Überwachungspersonals über den Verkehrsablauf.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, in welcher die in der Übertragungs­ einrichtung 2 vorhandenen Einrichtungen in Form eines Block­ schaltbildes veranschaulicht sind, wird das Videosignal von der Meß-Fernsehkamera 1 zunächst einer Korrektur-Einrichtung 10 zugeführt, welche die sogenannten Kosinusfehler korrigiert. Diese Ein­ richtung kann so eingestellt werden, daß sie die lotrechte Entfernung K′-G bzw. K′-E zwischen der Meß-Fernsehkamera und dem Fahrzeug A bzw. B bezüglich eines vorbestimmten Normwer­ tes korrigiert.

Von der Korrektureinrichtung 10 werden Signale an eine Steuereinrichtung 11 zur Steuerung von Markierungslinien 3 a, 3 b innerhalb des Videosignals abgegeben, wobei die Markierungslinien in einem Markierungsliniengenera­ tor 12 erzeugt werden, der über eine Leitung 21 an den Fernsehmonitor 3 angeschlossen ist. Auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors 3 erscheinen daher zwei vertikale Markierungslinien 3 a; 3 b die in Fig. 1 durch ge­ strichelte Linien innerhalb des den Fernsehmonitor 3 darstel­ lenden Blocks veranschaulicht sind. Der Abstand zwischen die­ sen beiden Markierungslinien 3 a; 3 b entspricht einer bestimmten Meß­ entfernung. Da sich die Entfernung der Meß-Fernsehkamera 1 von dem betrachteten Fahrzeug A bzw. B ändert, ändert sich entsprechend der Abstand zwischen den Markierungslinien 3 a; 3 b, doch entspricht dieser variable Abstand einer festen tatsäch­ lichen Entfernung. Die Zeitdauer, welche das Fahrzeug A bzw. B zum Hindurchtritt zwischen den Markierungslinien 3 a, 3 b auf dem Bild­ schirm benötigt, ist daher umgekehrt proportional der tat­ sächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit.

Die vorstehend erwähnte Korrektureinrichtung 10 zum Ausgleich von Kosinus­ fehlern ist ferner mit einem Verstärker 13 verbunden, der seiner­ seits mit einem Schwarzpegelsensor 14 verbunden ist. Ferner ist der Eingang eines auf einer vorbestimmten, konstanten Fre­ quenz arbeitenden Impulsgenerators 17 mit dem Markierungslinien­ generator 12, dem Schwarzpegelsensor 14, einer Logikeinrichtung 15 für die Fahrtrichtung des Fahrzeugs A bzw. B und einem Prüfimpulsgene­ rator 16 verbunden. Wenn das Fahrzeug A bzw. B in das Beobachtungsfeld der Meß-Fernsehkamera 1 eintritt, erfaßt der Schwarzpegelsensor 14 die Anwesenheit des Fahrzeugs A bzw. B, da der Schwarzpegel des Bil­ des einen bestimmten, einstellbaren Schwellwert überschreitet. Wenn der Markierungsliniengenerator 12 dann eine erste Markie­ rungslinie 3 a erzeugt, wird der Impulsgenerator 17 getriggert, wo­ durch zeitgequantelte Impulse mit der genannten, vorbestimmten konstanten Frequenz erzeugt werden. Der Impulsgenerator 17 arbeitet solange, bis eine zweite Markierungslinie 3 b durch den Markierungslinien­ generator 12 erzeugt wird; die Impulse werden in einem herkömm­ lichen Impulszähler 18 gezählt. Die gezählte Anzahl der Impulse ist umgekehrt proportional der Fahrzeuggeschwindig­ keit, welche daher über den Ausgang 22 unmittelbar auf dem Bildschirm des Fern­ sehmonitors 3 in digitaler, leicht ablesbarer Form angezeigt werden kann.

Der Zweck der an den Eingang des Impulsgenerators 17 angeschlos­ senen Logikeinrichtung 15 besteht darin, die Triggerung des Im­ pulsgenerators 17 in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung des Fahr­ zeugs (von rechts oder von links in dem Beobachtungsfeld) zu steuern.

Der Zweck des Prüfimpulsgenerators 16 besteht einerseits darin, eine Eichung des Impulsgenerators 12 zu ermöglichen, wobei des­ sen Impulsfrequenz auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann, und andererseits darin, Prüfimpulse während der Messung an eine Falschmessungs-Überwachungseinrichtung 19 zu liefern, welche ferner mit dem Ausgang des Impulsgenerators 17 verbunden ist. Wenn beispielsweise mehrere Fahrzeuge gleich­ zeitig das Meßfeld durchfahren, werden leicht falsche Ge­ schwindigkeitswerte registriert; diese Registrierung wird jedoch durch einen von der Flaschmessungs-Überwachungsein­ richtung 19 durchgeführten Vergleich zwischen der Anzahl der von dem Impulsgenerator 17 bei einem Meßvorgang erzeugten Im­ puls und der Anzahl der von dem Prüfimpulsgenerator 16 während der gleichen Zeitdauer erzeugten Impulse vermieden. In Ab­ hängigkeit von einem bestimmten Kriterium erzeugt die Falsch­ messungs-Überwachungseinrichtung 19 auf ihrer Ausgangsleitung ein Alarmsignal, falls der vorgenannte Vergleich eine Falschmeldung anzeigt. Das Alarm­ signal kann beispielsweise zur Rücksetzung der gesamten Vor­ richtung verwendet werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Überwachung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes, wie beispielsweise eines Fahrzeuges, relativ zu einem Bezugspunkt (K′), mit einer Fernseh­ kamera (1), welche an dem Bezugspunkt aufgestellt und unter einem bestimmten Winkel (α) bezüglich der Bewegungsrichtung des Gegenstandes (A, B) ausgerichtet wird, wobei die Videosignale der Kamera (1) zur Geschwindig­ keitsbestimmung des Gegenstandes (A, B) herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Wert der Videosignale aus der Fernsehkamera (1) ein Impulsgenerator (17) getriggert wird, daß die Impulse des Impulsgenerators (17) gezählt werden, solange, wie sich die Abdichtung des Gegenstandes (A, B) zwischen zwei bestimmten Markierungslinien (3 a, 3 b) des Fernsehbildes hindurchbewegt, wobei die Markierungslinien (3 a, 3 b) einer Meßentfernung ent­ sprechen und die gezählte Impulszahl ein Maß für die Geschwindigkeit des Gegenstandes ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer an einem Bezugspunkt (K′) aufgestellten Fernsehkamera (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Videoausgang der Fernsehkamera (1) mit einem Schwarzpegelsensor (14) verbunden ist, dessen Ausgangssignal einem Impulsgenerator (17) zugeführt ist, und daß mit dem Impulsgenerator (17) ein Impulszähler (18) verbunden ist, der die Impulse des Impulsgenerators (17) zählt, wenn sich eine Abbildung des Gegenstandes (A, B) zwischen zwei bestimmten, einer Meßentfernung entsprechenden Markierungslinien (3 a, 3 b) des Fernsehbildes hindurchbewegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fernsehkamera (1) und dem Impulsgenerator (17) eine Korrektureinrichtung (10) zur Korrektur von Kosinusfehlern angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fernsehkamera (1) und dem Impulsgenerator (17) ein Markierungsliniengenerator (12) zur Erzeugung von den Endpunkten der Meßentfernung entsprechenden Markierungslinien (3 a, 3 b) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Prüfimpuls­ generator (16) und dem Impulsgenerator (17) verbundene Falsch­ messungs-Überwachungseinrichtung (19) vorgesehen ist, die bei gleichzeitigem Hindurchtritt mehrerer Gegenstände durch das Meßfeld ein Alarmsignal erzeugt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zähler (18) ein Fernseh­ monitor (3) und/oder ein Videobandaufzeichnungsgerät (6) ver­ bunden ist, wobei die gemessene Geschwindigkeit und die Meßdauer alphanumerisch anzeigbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fernsehmonitor (3) und/oder dem Videobandaufzeichnungsgerät (6) wenigstens eine weitere Fernsehkamera (4) zur Beobachtung des Meßfeldes verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Videobandaufzeichnungs­ gerät (6) wenigstens zwei Aufzeichnungskanäle zur synchronen Aufzeichnung der gemessenen Geschwindigkeit und Meß­ zeit und der Bilder aus der weiteren Fernsehkamera (4) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Videobandaufzeichnungs­ gerät (6) einen Toneingang (7) aufweist.