DE2710883C2 - System zur Diskrimination eines Videosignals - Google Patents
System zur Diskrimination eines VideosignalsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Diskrimination eines Videosignals für das Feststellen
einer Bewegung bzw. einer Veränderung in einem von einer Fernsehkamera überwachten Bereich, wobei vor
einer Auswertung das analoge Videosignal in Abhängigkeit des Über- oder Unterschreitens des Pegels eines
Schwellwertsignals in ein Binärsignal umgewandelt wird.
Ein solches System ist aus der DE-OS 20 02 478 bekannt. Dieses System weist den Nachteil auf, daß der
Pegel des Schwellwertsignals konstant ist. So erfolgt M
beispielsweise im Binärsignal nur dann ein Übergang von L nach H, wenn der Pegel des Bildsignals den Pegel
des Schwellwertsignals überschreitet Schwankungen in der Bildhelligkeit des Videosignals, die sich z. B. durch
Änderung des Tageslichtes ergeben, werden als alarmrelevant erfaßt und lösen unerwünschterweise
Alarm aus. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die bekannte Art der Diskrimination des Videosignals
abhängig vom Standort der einen bestimmten Bereich überwachenden Fernsehkamera ist, 4 h, daß je nach
aufgenommener Szene des überwachten Bereiches für einen mittleren Graubereich nur dunklere oder hellere
Objekte detektiert werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein System nach der eingangs genannten Art anzugeben,
bei welchem das von einer Fernsehkamera erzeugte Videosignal unabhängig von der Helligkeitsverteilung
des jeweils überwachten Bereichs diskriminiert-werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein wechselspannungsförmiges Schwellwertsignal, dessen
Frequenz mit der Horizontalfrequenz des Videosignals verkoppelt ist und dessen Spannungspegel
mindestens den Bildsignal-Amplitudenbereich des Videosignals zwischen den Extremwerten weiß (100%)
und schwarz (0%) überstreicht
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß durch den wcchsclspannungsförmigen Verlauf
des Schwellwertsignals eine bildortungsabhängige Diskrimination des Bildsignals erreicht wird, weil in jeder
Zeile das Bildsignal den Schwellwertpegel mindestens einmal schneidet
Vorteilhafte Weilerbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Systems sind den kennzeichendnen Teilen
der Unteransprüche zu entnehmen.
Besonders vorteilhaft ist daß durch zusätzliches alternierendes Invertieren des abzuleitenden Binärsignals
während einer jeden Zeile alarmirrelavante Grundhelligkeitsschwankungen kompensiert werden.
Außerdem kann in vorteilhafter Weise eine gezielte Sensibilisierung der Alarmauslösung in bestimmten
Feldern eines unterteilten Fernsehbildes durch Wahl einer Diskrimination mit und ohne Kompensation der
Grundhelligkeit durchgeführt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden in einem Ausführungsbeispiel mit
mehreren Figuren dargestellt und näher beschrieben. Von den Figuren zeigt
F i g. 2 und 3 Spannungszeitdiagramme zur näheren Erläuterung der Erfindung,
Fig.4 ein Prinzipschaltbild zur Erzeugung des Schwell wertsignals gemäß der Erfindung und
F i g. 5 Spannungszettdiagramme zur Erläuterung des Prinzipschaltbildes.
In dem Blockschaltbild der F i g. 1 wird mit einer Fernsehkamera 1 ein analoges Videosignal erzeugt
welches an einer Klemme 2 abnehmbar ist Die Fernsehkamera 1 ist auf ein bestimmtes zu überwachendes
Objekt ausgerichtet Synchronisiert wird die Fernsehkamera 1 durch ein von einem Taktgeber 3
erzeugtes Synchronsignal S. Das analoge Videosignal liegt an einem Eingang eines Komparators 4, dessen
anderer Eingang (Klemme 5) mit dem Ausgang eines Funktionsgenerators 6 verbunden ist. Der Funktionsgenerator
6 wird ebenfalls durch das Synchronsignal S des Taktgebers 3 synchronisiert Das über die Klemme S
dem Komparator 4 zugeführte Signal wird im folgenden als Schwellwertsignal bezeichnet In Abhängigkeit des
Ober- oder Unterschreitens des Pegels dieses Schwellwertsignals zum Pegel des analogen Videosignals
erscheint am Ausgang des Komparators 4 mit Klemme 7 ein Binärsignal, welches über ein Exklusiv-ODER 8
zum Eingang (Klemme 9) einer Einrichtung 10 zum Auswerten des binären Videosignals weitergeleitet
wird. Einer der Eingänge des Exklusiv-ODERS 8 kann
über die Kontaktstrecke eines Umschalters ti einmal mit einem anderen Ausgang des Funktionsgenerators 6
und zum anderen mit einem konstanten Potential an einer Klemme 12 verbunden sein. Die Einrichtung 10
kann entsprechend der Vielzahl von Alarm auslösenden Kriterien verschieden aufgebaut sein. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß das an der Klemme 9 liegende Binärsignal einen Start-Stop-Oszillator
13 freigibt, dessen am Ausgang abgegebene Impulse für die Dauer eines Vollbildes mit einem Zähler
14 gezählt werden. Das Zählergebnis wird nach Ablauf des Vollbildes in einem Speicher 15 zwischengespeichert
und mit einem an einer Klemme 16 liegenden Sollwert in einem Vergleicher 17 verglichen. Wird vom
Vergleicher 17 eine vorgegebene Differenz zwischen dem Sollwert und dem gezählten Istwert festgestellt,
wird in einem Alarmgeber IS Alarm ausgelöst
Das dem Komparator 4 zugeführte Schwellwertsignal
hat z. B. einen dreieckförmigen Signalverlauf, der
während der Austastintervalle unterbrochen ist In der F i g. 2a ist das an Klemme 5 liegende Schwellwertsignal
gestrichelt dargestellt. Die vollgezeichnete Linie der F i g. 2a zeigt eine Horizontalperiode H eines treppenförmigen
Signalverlaufes eines analogen Videosignals an der Klemme Z Die Frequenz des an Klemme 5
liegenden dreieckförmigen Schwellwertsignals ist fest mit der Horizontalfrequenz des Videosignals verkoppelt
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich im Bereich einer aktiven Zeile 16 Perioden des
dreieckförmigen Schwellwertsignals. Der jeder Periode des Schwellwertsignals zugeordnete Zeilenausschnitt ist
Teil eines Feldes eines in gleich groDe Felder unterteilten Fernsehbildes. Die Amplitude des dreieckförmigen
Schwellwertsignals wird mindestens so groß gewählt, daß der Bildsignal-Amplitudenbereich des
Videosignals zwischen den Extremwerten weiß (100%) und schwarz (0%) überstrichen wird. Vorzugsweise wird
der Amplitudenbereich des Schwellwertsignals größer als der Bildsignal-Amplitudenbereich des Videosignals
sein. In aufeinanderfolgenden Zeilen wird die Phase des Sch well wertsignals um 180° gedreht. Unter der
Voraussetzung, daß an den Eingangsklemmen 2 und 5 des Komparator 4 die in der F i g. 2a gezeigten Signale
liegen, ist das in der Fig.2b gezeigte Binärsignal an
Klemme 7 abnehmbar. In Bereichen wo der Pegel des 4^
Bildsignals größer ist als der Pegel des Schwellwertsignals nimm' das Binärsignal den logischen Pegel H an.
Ist dagegen der Pegel des Bildsignals kleiner als der Pegel des Schwellwertsignals, wird der Pegel des
Binärsignals L
Durch einen Schnitt d^ Binärsignals mit einer vom
Start-Stcp-Oszillator 13 erzeugten Folge äquidistanter und ausreichend hohe Folgefrequenz aufweisender
Impulse wird mit dem Zähler 14 ein Maß aller über den
Pegel des Schwellwertsignals liegenden Bildsignalabschnitte gewonnen. Durch das erfindungsgemäße
wechselspannungsförmige Schwellwertsignal wird demnach
sichergestellt, daß in jedem Zeilenabschnitt des Bildsignals wenigstens einmal ein Schwellwertpegel des
Schwellwertsignals geschnitten wird. Diese Maßnahme erfüllt die Forderung nach einer bildortungsunabhängigen
Bildsignalanalyse.
Bei einer Änderung der Grundhelligkeit im Videosignal
verschiebt sich die Lage der Treppe im Bildsignal-Amplitudenbereich in vertikaler Richtung,
Damit verbunden ändert sich auch die Verweildauer der Η-Pegel im Binärsignal, so daß die nachgeschaltete
Auswertungseinrichtung 10 auf Alarm entscheidet.
Derartige Änderungen der Grundhelligkeit können beispielsweise durch tageszeitlich und witterungsmäßig
bedingte Schwankungen der Beleuchtungsverhältnisse im Außenoetrieb einer Alarmanlage entstehen unü
werden üblicherweise als alarmirrelevant angesehen.
Die in der F i g. 3 gezeigten Spannungszeitdiagramme dienen zur Erläuterung der Kompensation von alarmirrelevanten
Grundhelligkeitsschwankungen. Die Signalverläufe der Fig.3 umfassen die Dauer von vier
fortlaufenden Zeilenausschnitten Fn+1 bis Fn+*. Die
vorgezeichnete Linie in der F i g. 3a soll wieder den Signalverlauf eines analogen Videosignals und die
gestrichelt gezeichnete Linie den Signalverlauf eines Schwellwertsignals kennzeichnen. In der F i g. 3b ist der
entsprechende Signalverlauf eines Binärsignals am Ausgang des Exklusiv-ODERS 8 dargestellt wenn die
Kontaktstrecke des Umschalters 11 am Ausgang des Funktionsgenerators 6 liegt Am Ausgang des Funktionsgenerators
6 liegt ein mäanderförmiges Impulssignal, dessen Frequenz mit der Frequenz des dreieckförmigen
Schwellwertsignals übereinstiprrnt Während der Zeilenauschnitte Fn+ 1 und Fn+3 wird das analoge
Videosignal »normal« in ein entsprechendes Binärsignal umgewandelt Während der Zeilenausschnitte Fn+2 und
F„+4 wird das »normal diskriminierte« Binäruignal
invertiert Durch diese zeilenausschnittsweise alternierende Invertierung des Binärsignals ergibt sich eine
Kompensation der alarmirrelevanten Grundhelligkeitsschwankungen. Zur Verdeutlichung sei angenommen,
daß das vorgezeichnete analoge Videosignal in der Fig.3a durch eine Senkung der Grundhelligkeit den
strichpunktiert gezeichneten Signalverlauf annimmt. Am Ausgang des Exklusiv-ODERS 8 (Klemme 9) ist
dann ein Binärsignal gemäß der F i g. 3c abnehmbar. Bei einer Verkopplung des Schwellwertsignals mit einem
geraden Vielfachen der Horizontalfrequenz wird bei einer Änderung der Grundhelligkeit im Videosignal die
Summe der Intervalle mit Η-Pegel konstant bleiben. Die Summe der Intervalle τί bis Γ2 der F i g. 3b sind demnach
gleich der Summe der Intervalle τι' bis Vt in der F i g. 3c.
Eine die Intervalle auswertende Überwachungseinrichtung 10 wird daher nicht auf Alarm entscheiden.
Im Zeilenauschnitt Fn+1 der F i g. 3a weist das analoge
Videosignal einen negativen Impuls auf. Dieser Impuls wird von einem Schwellwertsignal mit dem gestrichelt
gezeichneten Signalverlauf nicht erfaß'.. Damit auch solche vielleicht alarmrelevante Änderungen im Videosignal
bei einer Alarmauswertung berücksichtigigt werden können, wird das Schweliwertsignal zeilenalternierend
umgepolt so daß sich der punktiert gezeichnete Verlauf des Schwellwertsignals ergibt Das entsprechende
Binärsignal am Absgang des Exklusiv-ODERS 8 ist in der F i g. 3 dargestellt
Die Fig.4 zeigt eine Prinzipschaltung des in der
F; g. 1 ais Block dargestellten Funktionsgenerators 6.
Das im Taktgenerator 3 erzeugte Synchronsignal Swird
einem Monoflop 20 zugeführt Am Ausgang des Monoflops 20 ist ein Impulssignal gemäß der F i g. 5b
abnehmbar. Die Rückflanke des Impulssignals bestimmt den Diskriminatiorsbeginn. Über ein NOR-Gatter 21
wird das Impulssignal dem Takteingang eines Frequenz* tellers 22 zugeführt Die Phasenlage des Frequenzteilers
22 wird durch ein an einer Klemme 73 liegendes Impulssignal der halben Vertikalfrequenz 2 Vfestgelegt.
Die an den Ausgängen des Frequenzteilers 22 abnehmbaren mäancf;rförmigen und zueinander inversen
Impulssignale (Fig.5e und Fig.5d) werden mit
einem ODER-Gatter 24 und einem NOR-Gatter 25 mit
dem am Ausgang des NOR-Gatters 21 abnehmbaren Impulssignals zur Ableitung zweier Steuersignale
(Fig.5f und Fig.5g) für zwei gesteuerte Schalter 26
und 27 logisch verknüpft. Die gesteuerten Schalter 26 und 27 sind an einem Belag eines Ladekondensators 28
angeschlossen, dessen anderer Belag auf einem Massepotential liegt. Der Ladekondensator 28 wird mit
dem Strom 1 / einer an einer negativen Betriebsspannungsquelle 30 liegenden ersten Stromquelle 29 linear
aufgeladen. Die in dem Ladekondensator 28 gespeicherte Ladung wird mit einem entgegengesetzten Strom
-2 /einer an einer positiven Betriebsspannungsquelle 31 angeschlossenen zweiten Stromquelle 32 wieder
linear entladen. Der Entladevorgang wird über die Kontaktstrecke eines gesteuerten Umschalters 33
gesteuert. Die Ableitung der Steuerspannung für die Kontaktstrecke des Umschalters 33 erfolgt mit zwei
Komparatoren 34 und 35, denen ein RS-Flipflop 36
/?S-Flipflops 36 ei folgt in Abhängigkeit der über dem
Ladekondensator 28 stehenden Ladespannung, die bei einer oberen Spannungsgrenze den Komparator 34
umschaltet und bei einer unteren Spannungsgrenze den Komparator 35. Über dem Ladekondensator 28 ist ein
dreieckförmiges Signal gemäß der F i g. 5h abnehmbar, welches der Eingangsklemme 5 des Komparators 4 als
Schwellwertsignal zugeführt wird. Das KS-Flipflop 36
formt das dreieckförmige Signal in ein rechteckförmiges Signal um. Dieses Signal wird über die Kontaktstrecke
des Umschalters 11 zum Exklusiv-ODER 8 weitergeleitet bzw. als Steuersignal zu der Kontaktstrecke des
gesteuerten Schalters 33. Zur Frequenzverkopplung des so erzeugten Schwellwertsignals wird das am Ausgang
des ÄS-Flipflops 36 abnehmbare Signal mit dem am
Ausgang des /?S-Flipflops 36 abnehmbare Signal mit
dem am Ausgang des Frequenzteilers 22 abnehmbaren Impulssignal (Fig.5d) in einem weiteren Exklusiv-ODER
37 logisch verknüpft und einem I6-Teiler 38 zugeführt. Am Ausgang des I6-Teilers 38 ist ein
horizontalfrequentes Signal gemäß der Fig. 5a abnehmbar, das mit dem Impulssignal der Fig.5b in dem
NOR-Gatter 21 logisch verknüpft wird.
Die Wirkung der zuvor beschriebenen Prinzipschallung entspricht der eines Start-Stop-Oszillators. Die Ausgangssignale dieses Start-Stop-Oszillators sind bezüglich ihrer Lage in Hinblick auf die Horizontalfrequenz des Videosignals und den Spannungspegeln genau definiert.
Die Wirkung der zuvor beschriebenen Prinzipschallung entspricht der eines Start-Stop-Oszillators. Die Ausgangssignale dieses Start-Stop-Oszillators sind bezüglich ihrer Lage in Hinblick auf die Horizontalfrequenz des Videosignals und den Spannungspegeln genau definiert.
Wie eingangs erwähnt, ist das Fernsehbild in einzelne Felder unterteilt. Es wurde festgestellt, daß relativ
große, mehrere solcher Felder überdeckende alarmrelevante Objekte zu einer Kompensation der Grundhelligkeit
beitragen können. Dieser Effekt kann dadurch vermieden werden, daß mit Hilfe einer programmierbaren
Sensibilisierungsmatrix in einem Bildbereich alle Felder mit »normaler Diskrimination« in einem anderen
Bildbereich hingegen zwecks Kompensation der Grundhelligkcitsschwankung eine entsprechende Anzahl
von Feldern mit »inverser Diskrimination« ausgewählt werden.
Eine zwischen zwei Feldern stattfindende Kompensa iiopf der durch die Kclligkciisschnürikürigcü herverge
rufenen Signaländerungen ist prinzipiell nur dann als ideal anzusehen, wenn beide Felder gleich helle
Bildberekhc aufweisen. In stark von diesen Idealverhältnissen
abweichenden Fällen können wegen der Möglichkeit der differenzierten Anwahl, z. B. einige
Felder mit dunklerem Inhalt und »normaler Diskrimination« kompensatorisch mit beispielsweise nur einem
helleren Feld mit »inverser Diskrimination« an beliebiger Stelle les Fernsehbildes verknüpft werden. Eine für
eine uneingeschränkte Kompensation erforderliche Egalisierung der bei einer Grundhelligkeitsänderung
Feldern mit unterschiedlicher Helligkeit zukommenden verschieden großen Impulsbreitenänderungen kann
durch einen das Dreiecksignal ersetzenden, einer alternierend ansteigenden und abfallenden e-Funktion
folgenden Schwellwertverlauf erreicht werden. Durch Umschalten der Felder mit »inverser Diskrimination«
auf »normale Diskrimination« wird wegen des Wegfalls der Kompensation eine sehr hohe Empfindlichkeit des
erfindungsgemäßen Systems erzielt, so daß in geschlossenen, mit konstanter Beleuchtung versehenen Räumen
eine zusätzliche alarmrelevante Komponente berücksichtigt werden kann.
Claims (7)
1. System zur Diskrimination eines Videosignals
für das Feststellen einer Bewegung bzw. einer Veränderung in einem von einer Fernsehkamera
überwachten Bereich, wobei vor einer Auswertung das analoge Videosignal in Abhängigkeit des Oberoder
Unterschreitens des Pegels eines Schwellwertsignals in ein Binärsignal umgewandelt wird, to
gekennzeichnet durch ein wechselspannungsförmiges Schwellwertsignal, dessen Frequenz
mit der Horizontalfrequenz des Videosignals verkoppelt ist und dessen Spannungspegel mindestens
den Bildsignal-Amplitudenbereich des Videosignals zwischen den Extremwerten weiß (100%) und
schwarz (0%) überstreicht.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen rampenförmigen, vorzugsweise dreieekförmigen,
Signalverlauf des Sch wellwertsignaJs.
3. Systeii. nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schwellwertsignal in aufeinanderfolgenden Zeilen um 180° phasen versetzt
ist.
4. System nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch das Videosignal
erhaltenes Fernsehbild in gleich große Felder unterteilt ist, derart, daß die Zeilenausschnitte eines
jeden Feldes zeitlich mit der Dauer von Teilen oder Vielfachen einer Periode im Signalverlauf des
Schwellwertsignals übereinstimmt
5. System nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von Grundhelligkeitsschwankungen
im Videosignal ein mit dem wechselspan.iungsfürr.iigen Schwellwertsignal
abzuleitendes Binärsignal zusätzen alternierend mit den Perioden im Signalverlauf des Schwellwertsignals
invertiert wird.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensation von Grundhelligkeits- ίο
Schwankungen im Videosignal nur in bestimmten Feldern des Fernsehbildes durchgeführt wird.
7. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen nichtlinearen, vorzugsweise e-funktionsförmigen,
Signalverlauf des Schwellwertsignals.
Priority Applications (4)
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| DE2710883A DE2710883C2 (de) | 1977-03-12 | 1977-03-12 | System zur Diskrimination eines Videosignals |
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| DE2710883C2 true DE2710883C2 (de) | 1979-04-12 |
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ID=6003480
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|---|---|---|---|
| DE2710883A Expired DE2710883C2 (de) | 1977-03-12 | 1977-03-12 | System zur Diskrimination eines Videosignals |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4090221A (en) * | 1972-03-13 | 1978-05-16 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Apparatus for improving video signal-to-noise ratio |
| US3781468A (en) * | 1972-06-21 | 1973-12-25 | Sanders Associates Inc | Television surveillance system |
-
1977
- 1977-03-12 DE DE2710883A patent/DE2710883C2/de not_active Expired
-
1978
- 1978-03-08 GB GB9179/78A patent/GB1559762A/en not_active Expired
- 1978-03-10 JP JP2676278A patent/JPS53113420A/ja active Pending
- 1978-03-10 US US05/885,455 patent/US4161750A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4161750A (en) | 1979-07-17 |
| JPS53113420A (en) | 1978-10-03 |
| GB1559762A (en) | 1980-01-23 |
| DE2710883B1 (de) | 1978-08-10 |
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