DE2906681A1

DE2906681A1 - Ueberwachungssystem zum ueberwachen eines gebietes

Info

Publication number: DE2906681A1
Application number: DE19792906681
Authority: DE
Inventors: Jacques Claude Cayzac
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1979-02-21
Publication date: 1979-09-06
Also published as: CA1128169A; NL7901439A; AU4452779A; DE2906681C2; JPS6222509B2; GB2015223B; FR2418505A1; US4236180A; FR2418505B1; AU525083B2; GB2015223A; JPS54124621A

Description

TO.T.79 / PHF 78507

Ueberwachungssystem zum Ueberwachen eines Gebietes.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Uebe-r—

wachungssystem zum Ueberwachen eines Gebietes, insbesondere ziim Anzeigen einer Bewegung von Gegenständen innerhalb einer bestimmten Zone, welches System mit einer Detektionsstufe ausgebildet ist, die mit einer Kamera für Signalaufnahme in bezug auf die zu überwachende Zone, versehen ist, weiterhin mit einer Verarbeitungsstufe mit einem Speicher und einer Vergleichsschaltung zum Liefern von Vergleichssignalen abhängig von Signal— unterschieden bzw. -Übereinstimmungen zwischen wohl und nicht im Speicher verzögerten, von der Kamera abgegebenen Signalen und mit einer selektiven Einschaltstufe mit einer Kontrollanordnung, die abhängig von der Anzahl Vergleichssignale wirksam wird,

Ein derartiges Bewegungsdetektionssystem ist in der US-Patentschrift 24935^3 beschrieben worden und wird hauptsächlich auf dem Gebiet des Diebstal- oder Ueberfallschutzes von Räumen angewandt.

Die einfacheren modernen Ueberwachungsanord— nungen sind im allgemeinen ziemlich ortsgebunden (beispielsweise Geräte mit IR-Strahluiig) und lassen sich von Personen, die über die Wirkungsweise der Anordnung im Bilde sind, leicht umgeben. Die Wirksamkeit derartiger Anordnungen ist folglich oft mangelhaft.

Zum Ueberwachen einer grossbemessenen Zone

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können verwickeitere Systeme angewandt werden, die eine oder mehrere Kameras benutzen, aber derartige Anordnungen erfordern oft das Vorhandensein einer überwachenden Person zum Auswerten des Resultates der Beobachtung und zum Treffen der geeigneten Entscheidungen. Weiterhin ist es möglich, automatische Detektionsanordnungen vom Radartyp zu benutzen, die mit einer sehr hohen Frequenz arbeiten. Diese Systeme sind jedoch für Streusignale empfindlich und sind dadurch nichtrechtzeitigen Reaktionen ausgesetzt.

Andererseits kann kein einziges bereits existierendes Ueberwachungssystem eine Selektion zwischen beweglichen Gegenständen in der Ueberwachungszone machen, wobei die Abmessungen in Betracht gezogen werden (der Ausdruck "Gegenstand" soll hier im breitesten Sinne aufgefasst werden: es kann sich um eine Person, ein Tier oder gegebenenfalls um jeden Gegenstand handeln, der eine bestimmte Bewegung unter Einfluss einer bestimmten ¥irkung macht). Bei diesen Anordnungen gibt es nicht nur die Möglichkeit, dass sie zu funktionieren anfangen, wenn eine Person diese Zone betritt, sondern auch zu ganz ungelegenen Zeitpunkten, insbesondere beim einfachen "Vorbeigehen eines Tieres.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Ueberwachungssystem zu schaffen, das zweckmässig sowie für Streusignale unempfindlich ist und das ohne Vorhandensein einer überwachenden Person im Stande ist, eine bestimmte Selektion nach Abmessungen durchzuführen unter den beweglichen Gegenständen in der überwachten Zone, bevor eine Alarmanordnung oder ein anderer Gerät wirksam gemacht wird.

Die Erfindung bezieht sich deswegen auf ein Ueberwachungssystem, das das Kennzeichen aufweist, dass es mindestens zwei Kameras enthält, die je in einem anderen Winkel gegenüber der von den Kameras zu überwachenden Zone angeordnet sind, wobei jede Kamera über eine Verarbeitungsstufe mit der genannten einzigen selektiven Einsehaltstufe verbunden ist, in der die Vergleichssig-

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nale, die aus den jeweiligen Kamerasignalen abgeleitet sind, gemeinsam, das Wirksamwerden der Kontrollanordnung bestimmen.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Ueber— wachungssystems weist das Kennzeichen auf, dass gegenüber der zu überwachenden Zone zwei Kameras mehr oder weniger in entgegengesetzter Richtung angeordnet sind. Eine bevorzugte Ausführungsform mit mehr als zwei Kameras weist das Kennzeichen auf, dass das System vier Kameras enthält, die gegenüber der zu überwachenden Zone aufeinanderfolgend rechtwinklig angeordnet sind.

Das Resultat der Zusammenfügung der Vergleichs signale lässt sich am einfachsten an Hand der Systemausbildung mit zwei Kameras, die mehr oder weniger in entgegengesetzter Richtung angeordnet sind, erläutern.

Wenn der Fall eines Gegenstandes betrachtet wird, der sich nahezu parallel zu der Achse bewegt, die die. beiden einander gegenüberliegend angeordneten Kameras verbindet, und wenn dieser Gegenstand sich von der einen Kamera entfernt, nähert er sich der anderen und umgekehrt. Das Resultat der Gesamtzählung, die von der selektiven Einschaltstufe durchgeführt wird, ändert sich dadurch weniger mit dem Abstand zwischen dem bewegliehen Gegenstand und jeder Kamera als beim Vorhandensein einer einzigen Kamera, denn die Anzahl Vergleichssignale, die beispielsweise von einer ersten Verarbeitungsstufe abgegeben wird, welche Stufe mit der ersten Kamera verbunden ist, der sich der Gegenstand nähert, wird ausgeglichen durch die Anzahl der Vergleichssignale, die von der anderen Verarbeitungsstufe abgeliefert wird.

In einer verbesserten Ausführungsform umfasst die Erfindung eine Anordnung zum Neutralisieren des Einflusses der gegenseitigen Abstände zwischen einem bewegliehen Gegenstand in der überwachten Zone und jeder Kamera auf das Resultat der Zählung der Gesamtanzahl der Vergleichssignale, wobei diese Anordnung mit einer Verwertungsschaltung versehen ist, die geeignet ist, einem

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Zähler den Wertder Anzahl der Vergleichssignal'e zu entnehmen, die sequentiell bzw. simultan von einer gemeinsamen bzw. von zwei einzelnen Verarbeitungsstufen abgegeben worden sind und zum Bestimmen eines Koeffizienten in Abhängigkeit von den beiden auf diese Weise entnommenen Werten, der dem mathematischen Ausdruck der Gesamtzahl der Vergleichssignale umgekehrt proportional ist, welche Anzahl am Ausgang des Zählers vorhanden ist als Funktion der gegenseitigen Abstände, die orthogonal auf die Achse projiziert sind, die die beiden Kameras verbindet, zwischen dem beweglichen Gegenstand und jeder Kamera und mit einer Korrekturschaltung, die geeignet ist, diesen Ausdruck für die Gesamtzahl der Vergleichs— signale mit diesem Koeffizienten zu multiplizieren.

Durch die völlige Unterdrückung des Einflusses des Abstandes zwischen dem beweglichen Gegenstand und den Kameras auf das Resultat der Zählung ist es möglich, den Schwellenwert genau den Abmessungen des Gegenstandes entsprechen zu lassen, unterhalb dessen man jedes Funktionieren der Kontrollanordnung für nutzlos hält. Das auf diese Weise verwirklichte Ueberwachungssystem versorgt auf zweckmässige Weise das Einschalten der Kontrollanordnung, wenn ein Gegenstand sich in der überwachten Zone zeigt und sich dahin bewegt, lässt aber dieses Einschalten nur zu, nachdem eingehend überprüft wurde, ob die Abmessungen des Gegenstandes grosser sind als ein gegebener Schwellenwert. Ein nicht rechtzeitiges Einschalten, das bei den bereits bekannten Ueberwachungssystemen geschieht, ist dabei unmöglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Ueberwachungssystems,

Fig. 2 ein Beispiel für die Benutzung der nacheinander von einer Detektionsstufe abgegebenen Rastersignale ,

Fig. 3 die von Kameras des Ueberwachungssystems

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nach. Fig. 1 überwachte Zone,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Kurve der Gesamtzahl der Vergleichssignale als Funktion der Stelle eines beweglichen Gegenstandes, der in der überwachten Zone von dem Ueberwachungssystem nach Fig. 1 detektiert worden ist,

Fig. 5 eine Anordnung zum Neutralisieren des Einflusses des Abstandes zwischen dem Gegenstand und den Kameras auf das Zählresultat, wobei diese Anordnung in einer selektiven Einschaltstufe des Ueberwachungssystems nach Fig. 1 eingebaut ist.

Das in Fig, 1 dargestellte Ueberwachungssystem, dient zum Beobachten von Bewegungen, die innerhalb einer überwachten Zone 1 auftreten können. Das zu überwachende Gebiet kann ein Raum sein, der vor Diebstahl oder Einbruch (Wohnung, Kasse einer Bank) geschützt werden muss oder an einer öffentlichen Stelle, wie in einem Museum, die unmittelbare Nähe eines ausgestellten wertvollen Gegenstandes, oder aber die Zone, die eine bestimmte Anlage umgibt (elektrische Geräte unter sehr hoher Spannung, Lagerung gefährlicher Materialien).

Das erfindungsgemässe Ueberwachungssystem besteht dazu aus einer Detektionsstufe 2 bzw. 22, einer Verarbeitungsstufe 3 bzw. 23 und einer selektiven Ein— schaltstufe k, die miteinander in Reihe verbunden sind und untenstehend in Einzelheiten beschrieben werden.

Die Detektionssstufe 2 besteht aus einer Taktimpuls schaltung 5> einem Synchronsignalgenerator 6, der durch diese Taktimpulsschaltung gesteuert wird, und einer Kamera 7 zum Umwandeln des Bildes in elektrische Signale mit von diesem Generator bestimmten Intervallen, welches Bild diese Kamera aufnimmt. Diese Signale werden dadurch erhalten, dass das beobachtete Bild zeilenweise abgetastet wird, wobei jede dieser Zeilen eine bestimmte

^3S> Anzahl nacheinander beim Abtasten analysierter Punkte selektiert (auf die Art und Weise einer Bemusterung). Jedem Punkt, der entsprechend dieser Abtastung analysiert wird, entspricht ein analoges Ausgangssignal,

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dessen Amplitude von der von dem beobachteten Bild herrührenden Lichtstärke abhängig ist. Die gesamte Anzahl Punkte und folglich die gesamte Anzahl analoger elektrischer Signale, die nach dieser Abtastung erhalten wird, hängt mit der Auflösung der Kamera zusammen. In einer teureren Ausführungsform des Ueberwachungssystems -^v benutzt .man beispielsweise eine Kamera, die das Bild in 50 Zeilen zu je 50 Punkten abtastet; die Anzahl der Zeilen und Punkte je Zeile kann jedoch verschieden sein, abhängig von der Auflösung mit der Analysengenauigkeit, die man wünscht. Weiterhin wird man in dieser Beschreibung und nur zur Vereinfachung derselben voraussetzen, dass das Abtasten zeilenweise erfolgt und kein Zeilensprungverfahren angewandt wird, wie dies normalerweise bei Fernsehen der Fall ist. Das Ganze aus abgetasteten elektrischen Signalen, das nach jedem Abtasten eines Bildes erhalten wird, wird als Rastersignal bezeichnet, und die Kamera liefert periodisch aufeinanderfolgende Rastersignale, die aufeinanderfolgenden beobachteten Bildern entsprechen. Die Folgefrequenz der Raster bzw. die Rasterfrequenz ist im allgemeinen 25 oder 50 Raster/ Sekunde, kann aber auch anders sein.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die gewählte Frequenz 25 Raster/Sekünde und jedes Rastersignai umfasst eine feste Reihe von 25OO analogen elektrischen Signalen, die 25OO Punkten entsprechen, die beim Abtasten eines Bildes nacheinander untersucht werden, d.h. in I/25 Sekunde. Die Taktimpulssqhaltung 5 liefert eine Reihe von Impulsen mit einer Periode von 16 MikrοSekunden, die die Frequenz bestimmt, mit der die analysierten Punkte aufeinanderfolgen (62.5ΟΟ Hz) bzw. die Abtastfrequenz. Durch Frequenzteilung liefert diese Taktimpulsschaltung 5 eine Reihe von Impulsen mit einer Periode von 8OO MikroSekunden bzw. 0j8 Millisekunden, die die Frequenz feststellt, mit der die Abtastzeilen aufeinanderfolgen (125Ο Hz) bzw. die Zeilenfreqvienz. Die Taktimpuls schaltung 5 liefert ebenfalls nach einer zweiten Frequenzteilung eine

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Reihe von Impulsen mit einer Periode von 4θ Millisekunden, die die Rasterfrequenz (25 Hz) bestimmt. Diese Signale mit 6^.500, 1250 und 25 Hz werden dem Synchronsignalgenerator 6 zugeführt, der seinerseits der Kamera 7 Synchronsignale zuführt, um ein genaues Abtasten des beobachteten Bildes zn ermöglichen. Die Abtastfrequenz wird durch das Signal mit 62.500 Hz bestimmt. Deren TJebergang von einer abgetasteten Zeile zu der nachfolgenden wird durch das Signal mit I25O Hz gesteuert, und der Uebergang von einem Raster zum nachfolgenden Raster durch das Signal mit 25 Hz. Einfachheitshalber vernachlässigt man in der vorliegenden Beschreibung die Zeiten, die für den Uebergang vom Ende einer Zeile zum Anfang der nachfolgenden Zeile und vom Ende eines Rasters zum Anfang des nachfolgenden Rasters notwendig sind.

Die Verarbeitungsstufe 3» die am Eingang die Rastersignale erhält, die von der Detektionsstufe 2 sequentiell abgegeben werden, umfasst in Reihe eine Verteilerschaltung 8 für die aufeinanderfolgenden Raster, eine Gruppe zweier paralleler Kanäle 9 und 10, die von den Rastersignalen durchflossen werden, die dieser Gruppe durch die Verteilerschaltung 8 zugeführt werden, und eine Vergleichsschaltung 11 mit zwei Eingängen, die mit den Ausgängen der Kanäle 9 und 10 verbunden s ind.

Beim Empfang des Signals eines bestimmten Rasters (das an dieser Stelle als erstes Raster bezeichnet _xwird), das von der Kamera 7 abgegeben wird, richtet die Verteilerschaltung 8 dieses erste Rastersignal auf einen der beiden parallelen Kanäle, der als "Speicherkanal" 9 bezeichnet wird. In diesem Kanal 9 befindet sich ein Speicher 12 vom analogen Typ, der das erste Rastersignal erhält und speichert. Beim Empfang eines nachfolgenden Rastersignals (das später als das erste Raster eintrifft und das an dieser Stelle als zweites Raster bezeichnet wird, wobei nicht unbedingterweise dieses Raster dem ersten Raster unmittelbar folgt) richtet die Verteilerschaltung 8 dieses zweite Rastersignal auf den anderen

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-. ... der beiden parallelen Kanäle, der als "Unmittelbarüebertragungskanal" 10 bezeichnet wird. Venn das zweite Rastersignal den Unmittelbar-Uebertragungskanal 10 durchfliesst, um am entsprechenden Eingang der Vergleichsschaltung 11 zu erscheinen, gibt der Speicher 12 die gespeicherten Informationen . wieder ab: das erste Rastersignal erscheint am entsprechenden Eingang der Vergleichsschaltung 11 gleichzeitig mit dem zweiten Rastersignal am zweiten Eingang. Die Vergleichsschaltung 11 erhält also gleichseitig an jedem der beiden Eingänge derselben die Signale derselben Ordnung der ersten und zweiten Raster, die zeitlich verschoben sind, und nachdem diese Raster miteinander verglichen worden sind, gibt die Vergleichsschaltung am Ausgang ein Vergleichssignal ab, wenn — und nur dann — wenn die Signale derselben Ordnung jedes der beiden Raster verschieden sind.

Wenn m die Ordnung des ersten Rasters ist (beispielsweise von dem Augenblick, in dem das Ueberwachungssystem funktioniert) und m + i = η die Ordnung des zweiten Rasters ist, dürfte es einleuchten, dass i dann jeden beliebigen Wert annehmen kann. Wenn beispielsweise zwei um eine fünftel Sekunde verschobene Raster verglichen werden müssen, wählt man i = 5» denn die Raster folgen in der beschriebenen Ausführungsform alle fünfundzwanzigstel Sekunden aufeinander. Dies bedeutet, dass, nachdem das Signal des Rasters m in den Speicherkanal 9 geschickt worden ist, wo dieses Signal vorübergehend im Speicher 12 gespeichert wird, die Verteilerschaltung 8 die Signale der vier nachfolgenden Raster mit der Ordnung m+1,m+2, m+3, und m + k nicht weiterleitet, und erstebeim Eintreffen des Rasters mit der Rangordnung m + 5 gibt die Verteilerschaltung 8 dieses zum Unmittelbar-Uebertragungskanal 10 weiter. Das Vorhandensein eines Rastersignals im Kanal 10 schaltet das Wiedergeben des ersten Rastersignals durch den Speicher 12 ein, ebenso wie die obenstehend detailliert beschriebene Vergleichung. Wenn das Vergleichen beendet ist, führt die Verteilerschaltung 8 abermals

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dieselben Bearbeitungen aus, indem ein neues erstes Raster gewählt wird, beispielsweise mit der Rangordnung ρ = η + k mit k = 3 und ein neues zweites Raster, beispielsweise mit der Rangordnung η + k + i mit immer i = 5· Die "ersten Raster", die nacheinander in den Speicherkanal 9 geschickt werden, haben also Rangordnung m, m+8, m + 16, usw. und die "zweiten Raster", die nacheinander in den Unmittelbar-Uebertragungskanal geschickt werden, haben die Rangordnung η (= m + 5)> ΊΟ η + 8, η + 16 usw. Derartige Folgerhythmen der Raster lassen sich leicht durch Frequenzteilung aus der Taktimpuls schaltung 5 der Detektionsstufe 2 erreichen. Eine Steuerverbindung 13 verbindet dazu die Taktimpulsschaltung 5 und die Verteilerschaltung 8. Auf gleiche Weise verbindet eine Steuerverbindung 14 die Schaltungsanordnung 5 und den Speicher 12, um diesem letzteren das Wiedergeben des ersten Rastersignals zu ermöglichen und dieses Signal dem ersten Eingang der Vergleichsschaltung 11 zuzuführen, gerade zu dem Augenblick, wo das zweite Rastersignal den Unmittelbar-Uebertragungskanal 10 durchläuft und am zweiten Eingang der Vergleichsschaltung 11 erscheint.

Fig. 2 zeigt deutlich den Gebrauch der aufeinanderfolgenden raster in dem speziellen, obenstehend beschriebenen Fall. Die Signale der Raster m, m+8, m + 16 usw. werden dadurch in den Speicherkanal 9 geschickt, dass beispielsweise vorausgesetzt wird, dass das Einführen eines Rastersignals in den Speicher 12 das vorhergehende Rastersignal löscht, bzw. dass das Wiedergeben des Rasters, das von diesem Speicher 12 eingeschrieben wurde, gleichzeitig den Inhalt des Speichers vernichtet. Die Signale der Raster m + 5, m + 13, m + 21 usw. werden in den Unmittelbar-Uebetragungskanal 10 geschickt. An den beiden Eingängen der Vergleichsschaltung 11 erscheinen gleichzeitig die Signale der Raster m und m + 5> danach die Signale der Raster m+8 und m + 13, dann die Signale der Raster ...... _m + i6 und m + 21 usw.

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Die selektive Einsehaltstufe 4, die am Eingang die sequentiellen von der Verarbeitungsstufe 3 abgegebenen Vergleichssignale erhält, umfasst eine Reihenschaltung aus einem Zähler 15» einer Schwellenschaltung 17 und einer Kontrollanordnung 17. Der Zähler 15 erhält die Vergleichssignale und bestimmt deren Anzahl. Wenn (und nur in diesem Fall) das am Ausgang des Zählers 15 erhaltene Signal grosser ist als ein bestimmter Schwellenwert, der in der Schwellenschaltung 16 gespeichert ist, erscheint am Ausgang der Schwellenschaltung 16 ein Einsehaltsignal, das die Kontrollanordnung 17 im Gang setzt.

Die Schwellenschaltung 16 kann vom analogen oder digitalen Typ sein. Im ersten Fall beispielsweise sendet der Zähler 15 eine Reihe von Impulsen zu einem Kondensator, in dem die Amplitudenwerte der Impulse addiert werden, bis die Kondensatorspannung den gewählten Schwellenwert erreicht. Im zweiten Fall wird die Anzahl der vom Zähler 15 abgegebenen Impulse mit der Anzahl der Impulse, die den Schwellenwert bilden, verglichen, welche Anzahl in der Schwellenschaltung gespeichert ist. Das periodische Auf-NuIl-Bringen des Zählers 15 und der Schwellenschaltung 16 kann beispielsweise mit Hilfe einer (in der Zeichnung nicht darge— stellten) Verbindung zwischen der Taktimpulsschaltung 5 und dem Zähler 15 und der Schwellenschaltung 16 erfolgen um zu derselben ein Signal "Rasterende" zu übertragen.

Abhängig von den Umständen kann eine Kontrollanordnung 17 eine einfache Alarmanordnung sein oder eine Anordnung, die Mittel enthält, um auf die besondere Situation zu reagieren, die das Einschalten der Anordnung verursacht hat (die Kontrollanordnung 17 kann beispielsweise dafür sorgen, dass Rolläden geschlosssen werden). Im Falle einer Alarmanordnung funktioniert diese im allgemeinen weiter, sogar nach dem Verschwinden des Eingangssignals, das deren Ingangsetzung gesteuert hat. Die Handlung einer Person, beispielsweise das Beta-

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. tigen eines Druckknopfes, ist notwendig, um dieses Funktionieren zu unterbrechen.

Nach der Erfindung enthält das Ueberwachungssystem weiterhin die zweite Detektionsstufe 22 und die zweite Verarbeitungsstufe 23» die der ersten Detektionsstufe 2 bzw. der ersten Verarbeitungsstufe 3 entsprechen. Die zweite Detektionsstufe 22 umfasst eine Taktimpulsschaltung 25» einen Synchronsignalgenerator 26 und eine Kamera 27, während die zweite Verarbeitungsstufe 23 eine Reihenschaltung aus einer Verteilerschaltung 28, einer Gruppe zweier paralleler Kanäle, die aus einem Speicherkanal 29 und aus einem "Unmittelbar-Üebertragungs"-Kanal 30 bestehen, und einer Vergleichsschaltung 3I enthält und in dem Speicherkanal 29 eine Speicher 3^ vorgesehen ist. Steuerverbindungen 33 und 3^, die de'n Verbindungen 13 und 14 entsprechen, verbinden die Taktimpulsschaltung 25 mit der Verteilerschaltung 28 bzw. dem Speicher 32. Die Kamera 27 ist in dem Beispiel nach Fig. 1 gegenüber der Kamera 7 der ersten Detektionsstufe 2 angeordnet, praktisch auf der optischen Achse und auf der anderen Seite der zu überwachenden Zone 1 gegenüber der Kamera 7· Stattdessen, dass die Ueberwachungszone 1 in entgegengesetzter Richtung in einem Winkel von I8O durch die Kameras 7 und 27 beobachtet wird, kann dies auch in anderen Winkeln erfolgen, die jedoch in ausreichendem Masse von 0 abweichen sollen.

Die beiden zusätzlichen Stufen 22 und 23 wer-_% den auf dieselbe Art und Weise angeschlossen wie die erste Detektionsstufe 2"und die erste Verarbeitungsstufe 3 und werden folglich nicht abermals in Einzelheiten beschrieben. Der Ausgang der zweiten Verarbeitungsstufe 23 ist mit einem zweiten Eingang der selektiven Einsehaltstufe 4 verbunden, die den beiden Gruppen von Stufen 2, 3 und 22, 23 gemeinsam ist. Der Zähler I5 liefert am Ausgang eine Zahl, die der Gesamtanzahl der Vergleichssignale entspricht, die von den beiden Verarbeitungsstufen 2 und 23 abgegeben wird, und diese Zahl wird, ebenso wie obenstehend, in der Schwellen-

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Schaltung 16 mit einem in dieser Schaltungsanordnung vorhandenen Schwellenwert verglichen.

Die Signale, die durch die Stufen 2 und 3 hindurchgehen, und diejenigen, die durch die Stufen 22 und 23 hindurchgehen, sind vorzugsweise synchron, aber das Funktionieren des Ueberwachungssystems wird gar nicht geändert, wenn die Abtastfrequenze.n der Signale in den beiden Gruppen von Stufen verschieden sind.

Fig. h, die in Einzelheiten die Zone 1 zeigt, die von den Kameras 7 und 27 des Ueberwachungssystems nach Fig. 1 überwacht wird, ermöglicht es, die Grossen zu bestimmen, die für die Berechnung der Anzahl der vom Zähler 15 gezählten Vergleichssignale von Bedeutung sind. Dabei gilt:

D = Abstand zwischen den Objektiven 01 und 02 der- Kameras 7 und 27}

d1 = Abstand, der senkrecht auf den Abstand D zwischen einem beweglichen Gegenstand M und der Kamera 7 projiziert wird 1

d2 = Abstand, der senkrecht auf den Abstand D zwischen diesem Gegenstand M und der und der Kamera 27 projiziert wird (also d1 + d2 = D);

a = dl/D = 1 - d2/D (der Koeffizient liegt zwischen O und 1 ) ;

B= Abmessung des Gegenstandes M senkrecht zum Abstand D;

N = Gesamtanzahl Punkte einer abgetasteten Zeile; » Y1 = Breite der überwachten Zone 1 im Abstand d1 von der Kamera 7 j

Y2 = Breite der überwachten Zone 1 im Abstand d2 von der Kamera 27|

ζ = halber Winkel, in dem die überwachte Zone 1 von jeder der Kameras 7 und 27 gesehen wird.

Als N1 und N2 werden nun die Anzahlen der Punkte einer Zeile bezeichnet, die durch die Kamera 7 mit dem Objektiv 01 abgetastet wird, und einer Zeile, die von der Kamera 27 mit dem Objektiv 02 abgetastet wird, welche Punkte mit der aufgenommenen Grosse des

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beweglichen Gegenstandes übereinstimmen. Diese Anzahlen N1 und N2 werden nach Vergleich der Raster erhalten werden, welcher Vergleich punktweise in bezug auf die Verarbeitungsstufen 3 und 23 durchgeführt wird, und diese Anzahlen entsprechen den Anzahlen der Vergleichssignale, die von den Verarbeitungsstufen abgegeben werden. Es wird vorausgesetzt, dass Nt die Gesamtanzahl der der Schwellenschaltung 16 zugeführten gezählten Vergleichssignale darstellt, dabei gilt:

Nt = N1 + N2,

N1 = N —■ = N -TT-: = N ^B

Y1 d1. tg ζ - a. D. tg ζ

^N2 = ^N h = ^N = ^N

Venn der konstante Teil von N1 + N2 durch eine Konstante C ersetzt wird, erhält man

N1 + N2 = -S- + (mit C = ) a 1 - a ^v

"■-«-- a - 1 - a ^v'"^" D. tg z'

Nt = N1 + N2 = r-i-2 _r

a ( 1 - a.)

Es stellt sich also heraus, dass die Gesamtanzahl Nt der Vergleichssignale, die dem Zähler 15 von den Verarbeitungsstufen 3 und 23 geliefert wird, auf sehr einfache Weise ausgedrückt werden kann als Funktion der Abstände d1 und d2 oder, was dasselbe ist, des Koefzienten a = =r—. Diese Funktion Nt = f (a) ist vom be- » kannten Typ. Die graphische Darstellung davon in der Form von Nt/c, die in Fig. 4 dargestellt wird, umfasst einen zentralen flachen Teil und zwei, sich symmetrischen Asymptoten annähernde Teile (wobei die Asymptoten durch die geraden Linien a = O und a = 1 gegeben sind). Die auf diese Weise dargestellte Kurve entspricht einem bestimmten Wert der GrSsse B des Gegenstandes M

N "R
(C = ' ) · Für andere Werte von B erhält man Kurven, die parallel nach unten bzw. nach oben verschoben sind.

Der wesentliche Vorteil des Ueberwachungssys-

tems nach Fig. 1 ist nun deutlich: die Kameras 7 und 27

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müssen derart angeordnet werden, dass die überwachte Zone 1, die von einem beweglichen Gegenstand M durchkreuzt werden kann, dem flacheren zentralen Teil der Kurve Nt/C = f(a) entspricht, d.h. in der Mitte der Achse zwischen den beiden Kameras und derart, dass a = γ in der Mitte des wirklich nützlichen Ueberwachungsteils der überwachten Zone 1 liegt. Dadurch wird der ¥ert Nt/C und folglich die Zahl Nt nur wenig gegenüber dem Abstand zwischen dem beweglichen Gegenstand und den Kameras abweichen. Diese Verbesserung gegenüber Ueberwachungssystemen mit nur einer Kamera je Zone ist dem Umstand zu verdanken, dass die Zahl N1 durch die Zahl N2 in Gleichgewicht gebracht, oder umgekehrt, dass die Zahl N2 durch die Zahl NT in Gleichgewicht gebracht wird. Hierdurch ändert sich Nt langsamer als Funktion von a als N1 oder N2 einzeln (zum Vergleich sind in Fig. 4 die Kurven N1/C = f (a) und N2/C = f(a) gestrichelt dargestellt).

In dem gegebenen Beispiel sind gegenüber der Zone 1 die Kameras 7 und 27 in einem Winkel von 180° angeordnet, zu welcher Situation die bei Fig. 3 und 4 gegebene Berechnung gehört. Eine ähnliche Berechnung kann für andere Winkel durchgeführt werden, die jedoch zum Erhalten des günstigen Effektes in ausreichendem Masse vom Winkel von O° abweichen sollen.

Das in Fig. 1 dargestellte Ueberwachungssystem lässt sieh dadurch verbessern, dass der selektiven Einschaltstufe 4 eine Anordnung 37 (Fig. 5) zugefügt wird zum Neutralisieren des Einflusses der gegenseitigen Abstände zwischen dem beweglichen Gegenstand und jeder Kamera 7 oder 27. Die auf diese Weise geänderte Stufe 4 ist in Fig. 5 dargestellt: ausser dem Zähler I5, der Schwellenschaltung 16 und der Kontrollanordnung I7 umfasst diese eine Verwertungsschaltung 35 und eine Korrekturschaltung 36, die zusammenddie Neutralisierungsanordnung 37 bilden.

Beim Betrachten des obenstehend berechneten Ausdruckes von Nt:

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10.1.79 J^' ^ÜHF 7850?

Nt = -7T²-

stellt es sich, heraus, dass das Multiplizieren von Nt durch a.(i-a) oder durch einen Koeffizienten, der dem Wert a(i-a) proportional ist, ausreicht, um Nt von dem Wert von a (und folglich von der augenblicklichen Lage des beweglichen Gegenstandes mit a = ——(Fig. 3) völlig unabhängig zu machen. Weil der Wert von a niemals bekannt ist, muss die Neutralisierungsanordnung 37 versuchen, diesen Wert zu bestimmen:

C = a. N1 = (1 - a). N2

NJL
N2 "

1-1 M. N2 + NI _ Nt
a ~ N2 ~ N2 ~ N2

N2
^a = Nt

N2 Nt- N2 N1

1 - a = 1 -

1	- 1
a	+ N1
N2	N2

Nt ~ Nt Nt
N1. N2 N1 . N2

(nt)² N1² + N2² + 2.N1.N2

a (1-a) =

₂
N2 ⁺ N1 ⁺ *

Es lässt sich feststellen, dass a (1-a) unmittelbar als Funktion von N1 und N"2 ausgedrückt wird. Mit Hilfe der Schaltungsanordnungen bekannter Typen (wie Teiler, Umkehranordnungen, Addieranordnungen usw.) reicht, das Bestimmen des Ausdruckes:

Q =

ILL ₊ M

N2 ⁺ N1

und für jeden Wert von Nt, der vom Zähler 15 geliefert wird, diesen Wert mit Q zu multiplizieren (oder mit einem

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10.1.79 y^ ?HF 7850

. Koeffizienten proportional Q in einem beliebigen konstanten Verhältnis) oder diesen Wert durch 1/Q zu teilen, wenn man den Ausdruck von 1/Q geschätzt hat, zum Erhalten eines Wertes von Nt, der von a, d1 und d2 völlig unabhängig ist.

Die Rolle der Verwertungsschaltung 35 besteht also nicht darin, aus dem Zähler 15 die Werte N1 und N2 von der Anzahl, der von jeder der beiden Bearbeitungsstufen 3 und 23 gelieferter Vergleichssignale zu ent- nehmen und den Koeffizienten Q als Funktion von N1 und N2 zu bestimmen. Die Rolle der Korrekturschaltung 36 besteht aus dem Multiplizieren der Gesamtanzahl Nt mit diesem Koeffizienten Q (oder mit einem Koeffizienten, der demselben proportional ist) zum Erhalten eines korrigierten Wertes Ntq. Dieser Wert Ntq ist von a völlig unabhängig, d.h. von den Abständen zwischen dem beweglichen Gegenstand und jeder Kamera, und ist folglich nur von den wirklichen Abmessungen des detektierten beweglichen Gegenstandes abhängig. Die Information über die Lage des Gegenstandes, die aus N1 und N2 erhalten worden ist, und folglich durch die Existenz zweier verschiedener Gruppen von Stufen 2, 3 und 22 und 23 ermöglicht es, eine Korrekturinformation zu bestimmen, die die Wirkung des Ueberwachungssystems verbessert. Das Vorhandensein der Neutralisierungsanordnung 37 ermöglicht es nämlich auf sehr zweckmässige Weise, das nicht rechtzeitige Funktionieren der Kontrollanordnung 17 zu vermeiden, z.B. infolge des Durchganges kleiner Tiere in der überwachten Zone 1 oder analoge Ursachen, die sonst für ungewolltes Einschalten dieser Anordnung sorgen können.

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfasst das Uebereachungssystem eine Taktimpulsschaltung (5 und 25) je Detektionsstufe (2 und 22). Es ist jedoch möglich, eine einzige Taktimpulsschaltung zu verwenden und weiterhin einen einzigen Synchrongenerator für die beiden Kameras und eine einzige Schaltungsanordnung zum Verteilen der sequentiell von den beiden Detektionsstufen abgegebenen - Rastersignale. Diese einzige Taktimpulsschaltung sorgt

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gleichzeitig für das Reproduzieren der nacheinander in den Speicherkanälen 9 und 29 der Verarbeitungsstufen 3 und 23 aufgezeichneten Raster. Man verwendet diese Lösung einer einzigen Taktimpulsschaltung des Synchronsignalgenerators und der Verteilerschaltung, wenn die beiden Kameras ausreichend nahe beieinander sind, um die gemeinsamen Schaltungsanordnungen benutzen zu können. Dagegen wählt man, wenn das Anordnen der Kamera derart erfolgt, dass eine sehr grosse überwachte Zone bestrichen wird und diese Kameras sehr weit auseinander liegen, lieber für jede einzelne Kamera eine eigene Taktimpulsschaltung, einen eigenen Synchronsignalgenerator und eine eigene Verteilerschaltung.

Weiterhin gilt, dass das System nach Fig. 1 simultan wirksam ist bei den Verarbeitungsstufen 3 und 23. Die Stufe 23 kann beispielsweise fortgelassen werden, wenn die Informationen, die von dem Kameras 7 und 27 herrühren, in der Verarbeitungsstufe 3 sequentiell verarbeitet würden.

Obschon die Wahl der zu vergleichenden Raster auf beliebige Weise durchgeführt werden kann (durch eine geeignete Wahl der Rasternummern m, η = m + i, die in der Beschreibung obenstehend, erwähnt wurden) , stellt es sich heraus, dass zwei Wahlen besonderes interessant sind. Wenn ein schnell beweglicher Gegenstand oder eine schnell bewegliche Person detektiert werden muss, wird man beispielsweise das Zeitintervall zwischen dem ersten im Speicher aufgezeichneten Raster und dem zweiten Raster, das unmittelbar der Vergleichsschaltung 11 (oder 31) zugeführt wird, vorzugsweise auf einen Wert kleiner als eine Sekunde festlegen. Wenn man dagegen langsamere Bewegungen detektieren will, reicht es. dieses Zeitintervall auf einen Wert grosser als eine Sekunde festzulegen.

Für eine Bewegung mit ähnlicher Amplitude, die

35' schnell oder langsam durchgeführt wird durch zwei Gegenstände praktisch gleicher Abmessungen, ist also die Anzahl der Vergleichssignale, die vom Zähler I5 abgegeben und der Schwellenschaltung 16 zugeführt wird, praktisch

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identisch, was gerade die Absicht ist. Während einer vorhergehenden Abtastung des Ueberwachungssystems kann man jedoch feststellen, dass die absolute Identität nicht völlig erhalten wird. Das Vorhandensein einer geringen , Abweichung ist also nicht störend für das Funktionieren des Ueberwachungssysterns, wenn die Anzahl abgegebener Signale·einer Gegenstandsgrösse entspracht, die deutlich grosser oder deutlich kleiner ist als der Grenzwert zum Einschalten der Kontrollanordnung 17· Wenn dagegen die beiden wenig voneinander abweichenden Anzahlen erhaltener Vergleichssignale in der Nähe des in der Schwellenschaltung 16 aufgezeichneten Schwellenwertes liegen, tritt Zweifel in bezug auf das wohl oder nicht Funktionieren auf. Eine der zwei Anzahlen der Vergleichssignale kann nämlich derart sein, dass die Kontrollanordnung 17 eingeschaltet wird, während die andere Anzahl diese Einschaltung nicht herbeiführt. Damit diese Ungewissheit vermieden wird, kann man den Schwellenwert regelbar machen, entweder von Hand oder dadurch, dass eine Anordnung vorgesehen wird, die automatisch den Schwellenwert ändert, wenn das Zeitintervall zwisehen dem ersten und dem zweiten Raster sich ändert. Diese Regelung macht das Einschalten für eine gleiche Abmessung des beweglichen Gegenstandes möglich, ob es eine Detektion schneller oder langsamer Bewegungen anbelangt .

Es dürfte einleuchten, dass das obenstehend beschriebene Ueberwachungssystem auf sehr zweckmässige Weise unrichtige Einschaltungen vermeidet. Diese Zuverlässigkeit in der Wirkungsweise lässt sich dadurch vergrössern, dass dieses Ueberwachungssystem für parasitäre Signale unempfindlich gemacht wird, d.h. dadurch, dass, sobald dies bei der Behandlung möglich ist, die Raster analoger Signale, die nacheinander am Ausgang der Detektionsstufen 2 und 22 vorhanden sind, in Raster digitaler Signale umgewandelt werden. Da diese Technik an sich bekannt ist, wird darauf nicht weiter eingegangen. _ Die vorliegende Erfindung beschränkt sich

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selbstverständlich nicht auf die obenstehend beschriebene und dargestellte Ausführungsform, aus der andere Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung abgeleitet werden können.

Das obenstehend beschriebene Ueberwachungssystem führt zwischen beweglichen Gegenständen in der überwachten Zone ausschliesslich eine Selektion nach Gegenstandsabmessungen durch, die in einer Richtung praktisch senkrecht zum Abstand D liegen, d.h. entsprechend der scheinbaren Oberfläche dieses Gegenstandes bei der verwendeten Kamera bzw. Kameras. Man kann diese Wahl dadurch verfeinern, dass" die Ueberwachung derselben Zone mit einem zusätzlichen Satz zweier Kameras durchgeführt wird, die senkrecht auf den beiden erstgenannten angeordnet sind, und je wie obenstehend, in einer Detektionsstufe eingebaut sind. Diese zusätzlichen Detektionsstufen werden wie obenstehend mit zwei zusätzlichen Verarbeitungsstufen verbunden, die je demselben bereits erwähnten Zähler 15 eine bestimmte Anzahl von Vergleichssignalen (N3 bzw. N4) liefern.

Unter diesen Umständen steht die Gesamtanzahl Nt = N1 + N2 + N3 + N4 der Vergleichssignale, die am Ausgang des Zählers I5 vorhanden sind, im direkten Verhältnis zu einerseits der scheinbaren Oberfläche des bewegliehen Gegenstandes für die beiden ersten Kameras 7 und 27 und andererseits der scheinbaren Oberfläche desselben Gegenstandes für die beiden zusätzlichen Kamers, die senkrecht zu den beiden ersten angeordnet sind. Dieses Ueberwachungssystem mit vier Kameras liefert eine besonders genaue Anzeige in bezug auf die Abmessungen, weil dies mit Abmessungen des Gegenstandes in zwei nahezu senkrechten Ebenen verbunden ist.

In der vorhergehenden Beschreibung wurde vorausgesetzt, dass die Vergleichsschaltung 11 (oder 31), die am Ausgang der Parallelkanäle 9 und 10 (29 und 30)

vorhanden ist, nur dann Vergleichssignale liefern würde, wenn die Signale derselben Rangordnung der beiden ver-. . glichenen Raster verschieden wären. Man kann auch ein

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Ueberwachungssystem verwirklichen, das das komplementäre Prinzip anwendet, d.h.. ein System, in dem die Vergleichsschaltung 11 bzw. 31 nur dann Vergleichssignale liefert, wenn die Signale derselben Rangordnung der beiden verglichenen Raster identisch sind. Die Gesamtanzahl der Vergleichssignale wird dann mit dem Schwellenwert der Schwellenschaltung 16 vergliehen und verursacht nur das Einschalten der Kontrollanordnung 17 wenn diese Anzahl diesen Yert nicht überschreitet.

Es kann wesentlich sein, dass die Schwellenschaltung 16 abwechselnd verschiedene Kontrollanordnungen (17) steuert, und zwar abhängig von dem Wert der Gesamtanzahl der Vergleichssignale, die vom Zähler I5 gezählt wird. Dazu bringt man in der Schwellenschaltung 16 verschiedene Schwellenwerte an, die untereinander verschoben sind und abhängig vom Gebiet, in dem die Gesamtanzahl der Vergleichssignale sich befindet, die eine oder die andere Kontrollanordnurig (17) funktioniert.

Weiterhin ist es möglich, die Kontrollanordnung 17 mit einer an das Ueberwachungssystem angepassten Fernsehwiedergabeanordnung auszubilden, die nach Bewegungsdetektion ein Kamerasignal zugeführt bekommt.

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Claims

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Patentansprüche;

( Λ .J Ueberwachungssystem zum Ueberwachen eines Gebietes, insbesondere zum Anzeigen einer Bewegung von Gegenständen innerhalb einer bestimmten Zone, welches System mit einer Detektionsstufe ausgebildet ist, die mit einer Kamera für Signalaufnahme in bezug auf die zu überwachende Zone versehen ist, weiterhin mit einer ^er-Verarbeitungsstufe mit einem Speicher und einer Vergleichsschaltung zum Liefern von VergleichsSignalen abhängig von Signalunterschieden bzw. -Übereinstimmungen zwischen wohl und nicht im Speicher verzögerten, von der Kamera abgegebenen Signalen und mit einer selektiven Einschaltstufe mit einer Kontrollanordnung, die abhängig von der Anzahl Vergleichssignale wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens zwei Kameras (7 und 27) enthält, die je in einem anderen Winkel gegenüber der von den Kameras zu überwachenden Zone (1) angeordnet sind, wobei jede Kamera (7 und 27) über eine Verarbeitungsstufe (3 und 23) mit der genannten einzigen selektiven Einschaltstufe (4) verbunden ist, in der die Vergleichssignale, die aus den jeweiligen Kamerasignalen abgeleitet sind, gemeinsam, das Wirksamwerden der Kontrollanordnung (17) bestimmen.

2. Ueberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der zu überwachenden Zone (1) zwei Kameras (7 und 27) mehr oder weniger in

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. gegengesetzter Richtung angeordnet sind...

3. Ueberwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System vier Kameras enthält, die gegenüber der zu überwachenden Zone (i) aufeinanderfolgend rechtwinklich angeordnet sind.

h. Ueberwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass das System mit einer Anordnung (37) zum Neutralisieren des Einflusses der gegenseitigen Abstände zwischen einem beweglichen Gegenstand (m) in der überwachten Zone (1) und jeder Kamera (7 und 27) auf das Resultat der Zählung der Gesamtzahl der Vergleichssignale versehen ist, wobei diese Anordnung (37) mit einer Verwertungsschaltung (35) versehen ist, die geeignet ist, einem Zähler (15) den ¥ert der Anzahl der Vergleichssignale zu entnehmen, die sequentiell bzw. simultan von einer gemeinsamen bzw. zwei (3 bzw. 23) einzelnen Verarbeitungsstufen abgegeben worden sind und zum Bestimmen eines Koeffizienten, der dem mathematischen Ausdruck der Gesamtanzahl· der Vergleichssignale umgekehrt proportional ist, abhängig von den beiden auf diese Weise entnommenen Werten, welche Anzahl am Ausgang des Zählers (l5) vorhanden ist als Funktion der gegenseitigen Abstände, die orthogonal auf die Achse (d) projiziert sind, die die beiden Kameras (7 und 27) verbindet, zwischen dem beweglichen Gegenstand (m) und jeder Kamera (7 und 27), und mit einer Korrekturschaltung (37) die geeignet ist, um diesen Ausdruck der Gesamtanzahl der Vergleichssignale mit diesem Koeffizienten zu multiplizieren.

5. Ueberwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System mit einer einzigen Taktimpulsschaltung (5)» einem einzigen Synchronsignalgenerator (6) für die Kameras (7 und 27) und einer einzigen Schaltungsanordnung (8) zum Verteilen der Rastersignale, die von den in den Detektionsstufen (2 und 22) vorhandenen Kameras (7 und 27) sequentiell abgegeben werden, versehen ist.

6. Ueberwachungssystem nach einem der vorstehenden

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Ansprüche, dadurch, gekennzelehnet, dass der Schwellenwert einer Schwellenanordnung (16) in der selektiven Einschalt— stufe (k) abhängig von der Dauer, während der ein erstes von der Kamera (7 bzw. 27) abgegebenes Rastersignal regelbar ist, welches Signal von jeder Detektionsstufe (2 bzw. 22) einem Speicherkanal (9 bzw. 29) der zugeordneten Verarbeitungsstufe (3 bzw. 23) geliefert wird, gespeichert wird.

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