DE3316122A1

DE3316122A1 - Freigelaendeueberwachungsanlage

Info

Publication number: DE3316122A1
Application number: DE19833316122
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. 6050 Offenbach Herrmann; Hans Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Kaiser; Hartmut Dipl.-Ing. 6078 Neu-Isenburg Schulz
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1983-05-03
Filing date: 1983-05-03
Publication date: 1984-11-08
Also published as: EP0126955B1; DE3462636D1; EP0126955A1

Description

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Freigeländeüberwachungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Freigeländeüberwachungsanlage mit einem zu überwachenden Geländestreifen und mit längs des Geländestreifens aufgestellten Masten für die Halterung von Beleuchtungskörpern und von Fernsehkameras.

Freigelände mit zu schützenden Einrichtungen sind im allgemeinen umzäunt und werden von Zeit zu Zeit kontrolliert. Zur Verringerung des für die Überwachung erforderlichen Personalaufwandes ist es bekannt, einen das zu überwachende Freigelände umschließenden Geländestreifen, im allgemeinen den am Zaun unmittelbar angrenzenden Geländestreifen, zu beleuchten und mittels an Masten installierten Fernsehkameras zu überwachen. Bei langen zu überwachenden Geländestreifen sind dann aber die Fernsehbilder der vielen Fernsehkameras zu kontrollieren. Das kann dann dazu führen, daß das Durchqueren des zu überwachenden Geländestreifens übersehen wird, weil das Überwachungspersonal gerade einen anderen Fernsehmonitor beobachtet. Darüber hinaus ist die fortlaufende Beobachtung einer Vielzahl von Fernsehmonitoren mit stets gleichartiger Bildinformation ermüdend und führt zu Konzentrationsschwäche.

Ein automatisches Bildauswertesystem, das speziell für die Überwachung von Fabrikationsprozessen entwickelt wurde, befindet sich bereits auf dem Markt. Dieses Bildauswertesystem bemerkt Abweichungen von aufgenommenen Bildinhalten gegenüber vorgespeicherten Bildinhalten. Bei Abweichungen zwischen dem gespeicherten und dem aufgenommenen Bildinhalt ist dieses Bildauswertesystem im Stande selbsttätig eine Funktion auszulosen.

Stk 2 Ste - 25.04.1983

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In der deutschen Offenlegungsschrift 24 39 102 ist ein Verfahren zum Speichern von mit einer Fernsehkamera aufgenommenen und digitalisierten Bildern beschrieben, bei denen die Koordinaten der Helligkeits- oder Farbänderungen und die in Richtung der Fernsehzeilen gemessenen Längen bis zur nächsten Helligkeits- oder Farbänderung gespeichert werden. Bei einem solchen Verfahren brauchen zur Bildauswertung nur die relevanten Bildpunkte, in denen sich Helligkeit- oder Farbänderungen des gespeicherten Sollbildes manifestieren mit jenen des zu untersuchenden Istbildes vergleichen zu werden. Soll- und Istwertdifferenzen können dann zu einer selbsttätigen Signalauslösung führen.

In der DE-OS 29 49 580 ist offenbart, wie von einer Fernsehkamera aufgenommene Bilder aufbereitet werden können, damit in vereinfachter Weise untersucht werden kann, ob in dem aufgenommenen Bild vorgegebene Strukturen enthalten sind. Hierzu wird das Bild in Rasterabschnitte unterteilt. In den einzelnen Rasterabschnitten werden die einzelnen Signalsprünge gezählt und in einem Signalsprungspeicher übernommen, dessen Zellen je einem Rasterschritt zugeordnet sind. Die Bildpunkte innerhalb der Rasterabschnitte, an denen die Signal-Sprünge auftreten, werden mittels eines Bildpunktzählers bestimmt, der Impulse konstanter Taktfrequenz während der Abtastung eines jeden Rasterabschnittes aufsummiert. Dessen Stand wird bei Auftreten eines Signalsprunges in einen Bildpunktspeicher übernommen. Eine Auswerteeinrichtung ruft die im Signalsprungspeicher enthaltenen Werte in der Reihenfolge des Einspeicherns ab, summiert die empfangenen Werte auf und gibt, wenn der empfangene Wert in einem aufgrund der festzustellenden Struktur vorgegebenen Wertebreich liegt, die durch Aufsummieren der empfangenen Werte gebildete Zahl auf den Adresseingang des Bildpunktspeichers und wertet die Inhalte der so aufgerufenen Bildpunktspeicherzellen aus.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie für die Überwachung relevante Vorgänge in dem zu überwachenden Geländestreifen automatisch erfaßt und zur Anzeige gebracht werden können. Dabei soll aber gleichzeitig vermieden werden, daß für die Überwachung irrelevante Vorgänge, wie die plötzliche Abdeckung der Sonne durch Wolken, klimatische Änderungen, wie z.B. Schneefall oder Regen, wie auch andere natürliche Ereignisse, wie etwa der Laubfall im Herbst zur Anzeige gelangen oder Fehlalarme auslösen.

Bei einer Freigeländeüberwachungsanlage der eingangs genannten Art besteht daher erfindungsgemäß der Geländestreifen aus mindestens drei parallel zueinander ausgerichteten Kontrollstreifen, von denen ein jeder einen unterschiedlichen Grauwert besitzt, sind die ein- und demselben Geländestreifenbereich zugeordneten Beleuchtungskörper und Fernsehkameras mehrere Meter über dem Kontrollstreifen angeordnet und die Fernsehkameras an eine Bildauswerteeinrichtung angeschlossen. Bei einem solchen Geländestreifen führt die Durchquerung mit einem Körper beliebigen Grauwerts in mindestens einem Kontrollstreifen zu einer Grauwertänderung. Zugleich wird damit auch die Voraussetzung geschaffen, Grau-Wertänderungen,die klimatisch bedingt sind, oder durch andere natürliche Ereignisse erzeugt werden, von solchen Grauwertänderungen zu unterscheiden, die beim Überqueren des Gländestreifens entstehen.

Die Nachweisempfindlichkeit läßt sich beträchtlich steigern, wenn in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung, die einem bestimmten Geländestreifenbereich zugeordneten Beleuchtungskörper einerseits und die demselben Geländestreifenbereich zugeordneten Fernsehkameras andererseits von diesem Geländestreifenbereich aus gesehen einen Öffnungswinkel von mehr als 10° miteinander bilden. Hierdurch wird von den Fernsehkameras

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nicht nur der von einem Kontrollstreifen abweichende Grauwert des eindringenden Objektes, sondern bei Dunkelheit auch noch der Schatten dieses Objektes auf den einzelnen Kontrollstreifen erfaßbar. 5

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert:

Die Figur zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen, ein zu schützendes Freigelände umschließenden, selbsttätig überwachten Geländestreifen.

In der Darstellung der Figur ist auf der linken Seite ein zu überwachendes Freigelände 1 zu erkennen. Dieses wird durch einen beiderseits umzäunten, überwachten Geländestreifen 2 gegenüber einem rechts des Geländestreifens befindlichen, ungesicherten Gelände 3 abgegrenzt. Der das zu überwachende Freigelände umschliessende Geländestreifen 2 ist auf der an das Freigelände angrenzenden Seite mit einem übermannshohen, gegen Übersteigen gesicherten Drahtzaun 4 abgesichert. Auf der dem ungesicherten·Gelände 3 zugewandten Seite ist der Geländestreifen 2 lediglich mit einem WiIdschutzzaun 5 gesichert. Auf der dem zu überwachenden Freigelände 1 zugewandten Seite des Geländestreifens sind Masten 6, 7, 8 aufgestellt, die auf dem Geländestreifen 2 ausgerichtete Beleuchtungskörper 9, 10, 11, 12, 13, 14 und Fernsehkameras 15, 16, 17 tragen.

Die Fernsehkameras sind auf einen seitlich des jeweiligen Mastes befindlichen Teil des Geländestreifens 2 ausgerichtet. Dabei bildet ihr Aufnahmekegel einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Geländestreifens. Hierdurch läßt sich eine größere Fläche mit weniger Fernsehkameras überwachen. Die beiden Beleuchtungskörper eines jeden Mastes beleuchten jeweils den unter und seitliche des Mastes befindlichen Bereich des Gelände-

Streifens. Der gegenseitige Abstand der einzelnen Masten ist so ausgelegt, daß sich die von den einzelnen Fernsehkameras 15, 16, 17 überwachten Bereiche 18, 19, 20 des Geländestreifens 2 über dessen ganze Breite hinweg überlappen

Auf dem Geländestreifen sind fünf, unmittelbar aneinandergrenzende Kontrollstreifen 21, 22, 23, 24, 25 angelegt, die sich parallel zueinander längs des Glände-Streifens 2 erstrecken. Die Kontrollstreifen sind auf beiden Seiten zum jeweiligen Zaun 4, 5 hin von je einem weiteren schmalen mit niedriger Bepflanzung, wie z.B. Gras bedeckten Streifen Geländes 26, 27 umsäumt. Die einzelnen Kontrollstreifen 21 bis 25 sind in der Darstellung der Figur von links nach rechts wie folgt aufgebaut: Der erste, dem umzäunten Freigelände 1 zugewandte Kontrollstreifen 21 ist etwa 0,8 m breit und mit Flußkies bedeckt. Daran schließt sich ein 0,6 m breiter Kontrollstreifen 22 an, der mit Quarzkies bedeckt ist.

Danach folgt ein weiterer 1,0 m breiter Kontrollstreifen 23, der wiederum mit Flußkies bedeckt ist. Längs des hieran anschließenden 0,45 m breiten Kontrollstreifens sind zwei 0,3 m hohe Mäuerchen 28, 29 errichtet. Sie bestehen in der Darstellung der Figur aus grauem Beton, sie könnten aber auch ebensogut aus grauen senkrecht stehenden Steinplatten gefertigt sein. Die Mäuerchen 28, 29 sind elektrisch beheizbar. An dem Kontrollstreifen 24 mit den beiden Mäuerchen schließt sich ein mit Flußkies bedeckter 2,15 m breiter Kontrollstreifen 25 an.

Dahinter beginnt der mit Gras bedeckte Streifen Geländes 27, der bis zum Wildschutzzaun 5 reicht.

Durch den Wildschutzzaun 5 auf der Außenseite des Geländestreifens 2 und den höheren Drahtzaun 4 auf der dem zu überwachenden Freigelände 1 zugewandten Seite des Geländestreifens 2 wird verhindert, daß größere Tiere, wie Rehe, Hunde und Hasen, in dem zu überwachenden Gelän-

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destreifen 2 eindringen können. Die Kontrollstreifen 21 bis 25 sind so ausgelegt, daß bei jeder Witterung deutliche Grauwertänderungen zwischen benachbarten Kontrollstreifen bestehen. Bei trockener und noch mehr bei nasser Witterung hebt sich der helle Quarzkies mit seinem Grauwert stark gegenüber den beiden benachbarten dunklen Flußkiesstreifen ab. Wenn im Winter eine geschlossene Schneedecke liegt und die verschiedenen Kiesstreifen zudeckt, so bleiben dennoch die Seitenflanken der beiden Mäuerchen 28, 29 schneefrei. Selbst wenn auf deren Oberkante Schnee liegen sollte, so hebt sich diese Schneehaube, aus der Blickrichtung der Fernsehaufnähmekameras 15, 16, 17 von schräg oben, vom Grau der Seitenflanken dieser Mäuerchen kontrastreich ab.

Dieser Kontrast wird Nachts noch dadurch verstärkt, daß die Oberkante des den Beleuchtungskörpern 9 bis 14 zugewandten Mäuerchens 28 einen Schlagschatten auf das dahinter befindliche Mäuerchen 29 wirft, der von den vor den Beleuchtungskörpern mit steilerer Blickrichtung angeordneten Fernsehkameras 15, 16, 17 mit erfaßt wird. Den Fernsehkameras präsentiert sich somit eine Folge von dunkel-hell-dunkel-hell-dunkel-....-Streifen.

Bei einer Überquerung des Geländestreifens 2 unterbricht die überquerende Person, selbst wenn ihre Bekleidung im Grauwert mit der eines der verwendeten Kontrollstreifen 21 bis 25 übereinstimmt, dennoch den Grauwert der jeweils benachbarten Kontrollstreifen. Gleiches gilt auch für das Überqueren der beiden parallelen Mäuerchen 28, 29. Aber auch bei Schneelage wird beim Überqueren der beiden Mäuerchen in einem weißen Schneeanzug das kontrastreiche Streifenmuster gestört. Im letztgenannten Fall hebt sich das Weiß des Schneeanzugs vom Grau der Stirnflächen der Mäuerchen ab. Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn die beiden Mäuerchen mit einer Heizeinrichtung versehen sind, die den auf der Maueroberkante

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liegenden Schnee abtaut.

Bei einer Überquerung des Geländestreifens 2 bei Nacht ergeben sich nicht nur jene Änderungen der Grauwerte im Bereich der einzelnen Kontrollstreifen, wo die einzelnen Grauwerte durch den oder die Grauwerte der den Geländestreifen 2 überquerenden Person ersetzt werden, sondern es ergeben sich auch zu beiden Seiten der überquerenden Person Grauwertänderungen in den Kontrollstreifen, die durch die beiden seitlichen Schlagschatten bedingt sind, die die auf den jeweils benachbarten Masten 6, 7, 8 angeordneten Beleuchtungskörper 9 bis von der überquerenden Person auf die Kontrollstreifen 21 bis 25 werfen.

Wenn sich ein Objekt beliebigen Grauwerts über einen Kontrollstreifen eines anderen Grauwertes schiebt, so verändert sich dessen Grauwert im abgedeckten Bereich zunächst nur in einer bestimmten Richtung. Es wird entweder heller oder dunkler, ohne daß sich dadurch der Grauwert des zunächst noch nicht betretenen benachbarten Kontrollstreifens verändert. Bei gleichzeitiger Abdekkung zweier benachbarter Kontrollstreifen durch ein und dasselbe Objekt beliebigen Grauwertes, wird im allgemeinen der hellere Kontrollstreifen im abgedeckten Bereich dunkler und der dunklere Kontrollstreifen im abgedeckten Bereich heller. Dies ist immer dann der Fall, wenn der Grauwert des abdeckenden Objektes zwischen den Grauwerten der beiden benachbarten Kontrollstreifen liegt. Erreicht der Grauwert des abdeckenden Objektes, den Grauwert eines der beiden Kontrollstreifen, so wird sich dennoch der Grauwert des anderen Kontrollstreifens gegenüber dem unveränderten Grauwert des ersten Kontrollstreifens ändern. Unter Zugrundelegung dieser Überlegungen lassen sich Fehlalarme, wie sie z.B. durch die Abdeckung der Sonne durch eine Wolke erzeugt werden können, vermeiden. Voraussetzung

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hierfür ist aber, daß die Bildauswerteeinrichtung die Bildinformation in einzelnen kleine Rasterfeldern erfaßt. Dabei wird der Grauwert je Rasterfeld mit dem zuvor gespeicherten Grauwert dieses Rasterfeldes verglichen. Grauwertänderungen, d.h. Differenzen zwischen dem gespeicherten Grauwertsignal und dem neuen Grauwertsignal werden als Signal weitergeleitet und mit der Grauwertänderung des benachbarten Rasterfeldes verglichen. Über eine Schaltungslogik wird nun dafür gesorgt, daß nur gegenläufige Grauwertänderungen benachbarter Rasterfelder zu einem Auslösesignal führen, während sich die Signale gleichgerichteter Grauwertänderungen gegenseitig blockieren. Auf diese Weise können Vorgänge, die eine gleichsinnige Änderung des Grauwertes benachbarter Rasterfelder - die benachbarten Kontrollstreifen zugeordnet sein können - zur Folge haben, wie z.B. Beleuchtungsänderungen, unterdrückt werden.

Fehlalarme, wie sie durch sehr kleine Objekte, wie z.B. fallendes Laub oder kleine Tiere, wie z.B. Mäuse, ausgelöst werden können, lassen sich vermeiden, wenn die Bildauswerteeinrichtung die von Grauwertänderungen herrührenden Auslösesignale mehrerer unmittelbar benachbarter Rasterfelder, soweit in ihnen ein Grauwertänderungssignal erzeugt wird, aufsummiert und das aufsutomierte Signal über einen Diskriminator leitet. Dessen Schwelle kann bedarfsweise so hoch gelegt werden, daß kleine Abdeckungen, wie sie durch eine Maus oder ein Blatt verursacht werden, mit ihren aufsummierten Signalwerten noch unter jener Schwelle liegen, die zur eigentlichen Signalauslösung erforderlich ist. Größere Gegenstände, wie ein Hund oder eine Person haben jedoch eine derartige Aufsummierung der Auslösesignale zur Folge, daß eine Signalauslösung erfolgt.
23 Patentansprüche
2 Figur

Claims

Patentansprüche

Γ 1 J Freigeländeüberwachungsanlage mit einem zu überwachenden Geländestreifen und mit längs des Gelände-Streifens aufgestellten Masten für die Halterung von Beleuchtungskörpern und von Fernsehkameras, dadurch gekennzeichnet, daß der Geländestreifen (2) aus mindestens drei parallel zueinander ausgerichteten Kontrollstreifen (21, 22, 23, 24, 25) besteht, von denen ein jeder einen unterschiedlichen Grauwert besitzt, die ein und demselben Geländestreifenbereich zugeordneten Beleuchtungskörper (9, 10, 11, 12, 13, 14) und Fernsehkameras (15, 16, 17) mehrere Meter über den Kontrollstreifen gehaltert und die Fernsehkameras an eine Bildauswerteeinrichtung angeschlossen sind.
2. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einem bestimmten Geländestreifenbereich zugeordneten Beleuchtungskörper (9, 10, 11, 12, 13, 14) einerseits und Fernsehkameras (15, 16, 17). andererseits von diesem Geländestreifenbereich aus gesehen, einen Öffnungswinkel von mehr als 10° miteinander bilden.
3. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkel von 5° bei der Projektion des öffnungswinkels in eine Ebene parallel zur Erstreckung des Gelände-Streifens (2) nicht unterschritten wird.
4. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollstreifen (21 bis 25) parallel zum Geländestreifen (2) ausgerichtet sind.

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5. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kontrollstreifen (21, 22, 23, 25) mit geschottertem Steinmaterial bedeckt ist.
6. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kontrollstreifen (21, 23, 25) mit Flußkies bedeckt ist.
7. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kontrollstreifen (22) mit Quarzkies bedeckt ist.
8.Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kontrollstreifen (24) betoniert ist.
9. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kontrollstreifen zementiert ist.
10. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs eines Kontrollstreifens auf einer Stirnseite stehende Platten aufgestellt sind.
11. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine kleine Mauer (28, 29) längs einem der Kontrollstreifen (24) errichtet ist.
12. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mauer (28, 29) mindestens 10 cm hoch ist.

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13. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dai3 zwei annähernd gleich hohe Mauern (28, 29) parallel zueinander errichtet sind.
14. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der beiden Mauern (28, 29) geringer ist als ihre Höhe.
15. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geländestreifen (2) beidseitig mit je einem Zaun (3, 4) gesichert ist.
16. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masten (6, 7» 8) auf der Seite des Geländestreifens (2) angeordnet sind, die dem abzusichernden Freigelande (1) zugewandt ist.
17. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung die Bildinformation in einzelnen Rasterfeldern untersucht.
18. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung Änderungen der Grauwertabstufung gegenüber einem benachbarten Kontrollstreifen erfaßt.
19. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung zwischen gleichgerichteten und entgegengerichteten Änderungen des Grauwertes in benachbarten Kontrollstreifen unterscheidet.

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20. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung die Signale nebeneinanderliegender auslösender Bildrasterfelder summiert.
21. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontrollstreifen beheizbar ist.
22. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mauer (25, 26) beheizbar ist.
23. Freigeländeüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der Achsen der Aufnahmekegel der Fernsehkameras auf die Geländestreifen mit deren Längsachsen einen spitzen Winkel bilden.