DE4221280C2 - Verfahren und Einrichtung für Aufnahme, Abspeichern und Wiedergabe von Videobildern zur Dokumentation von Verkehrssituationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für Aufnahme, Abspeichern und Wiedergabe von Videobildern zur Dokumentation von Verkehrssituationen, mit einem Endlosschleifenspeicher eines Fahrzeuges, wobei die aktuellen neuen Bilder die ältesten Bilder überschreiben und wobei ein Einspeicherhalt veranlaßt wird durch Kriterien wie Beschleunigung, ungerade oder abnormale Wegeabweichung, wobei nach dem Veranlassen der Einspeicherhalt erst um eine einstellbare Zeitspanne verzögert erfolgt und wobei Standbilder aufgenommen werden, wobei die Bildspeicherung durch Fahrparameter bzw. Betriebszustandsdaten des Fahrzeugs gesteuert wird und wobei die Sequenzfrequenz der Standbilder derart steuerbar ist, daß bei abnormen Fahrparametern oder Betriebszustandsdaten die Bildfolge der Standbilder erhöht wird (DE-OS 30 15 737).

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 5.

Durch die europäische Patentoffenlegungsschrift 5532 ist ein magnetisches Aufzeichnungsgerät bekannt geworden, welches Bilder in einem Endlosspeicher aufzeichnet und wobei das Einspeichern der Signale mittels eines Sensors angehalten wird, welcher auf einer plötzliche Abbremsung, abnormale Abweichung des Fahrzeuges usw. reagiert. Auch das System gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 30 15 737 dient der Unfalldokumentation; hier initiiert ein Sensor das Einspeichern von TV-Signalen einer Kamera, wobei der Sensor auf scharf es Bremsen des Fahrzeugs reagiert.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die es erlauben eine Verkehrs- insbesondere Unfalldokumentation in objektiv sicherer Weise, mit hoher Aussagekraft und mit wirtschaftlich tragbaren Mitteln durchzuführen.

Diese Aufgabe wurde gelöst mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Unteransprüche.

In dem Aufsatz "Codierung von farbigen Bewegtbildszenen mit 64 kbit/s - ein neuer Ansatz zur Verwirklichung eines Bildtelefons im ISDN", Frequenz 43 (1989)3, Seite 86-96, ist ein Codierverfahren beschrieben, das bei einer Datenrate von 64 kbit/s eine gute Bildqualität bietet, wobei die Eigenschaften der Bildsequenzen in Form von starken statistischen Abhängigkeiten in zeitlicher und in örtlicher Richtung ausgenutzt werden zur Bilddatenkompression mittels Redundanz- und Irrelevanz-Reduktion. Derartige Redundanz- und Relevanz-Reduktions-Verfahren zur Bilddatenkompression werden bei der vorliegenden Erfindung vorteilhaft angewendet, allerdings nicht aus Gründen der beschränkten Kanalkapazität, sondern um die Kapazität des Bildspeichers in vernünftigen Grenzen zu halten.

In der US Patentschrift 5,111,289 ist ein Fahrzeugüberwachungssystem mit Videorekorder und Monitor beschrieben, bei dem die Bilddaten gegen unautorisierten Zugriff geschützt sind, jedoch wird dies mittels eines Blockiermechanismus erzielt, welcher verhindert, daß die Videokassette durch unautorisiertes Personal entnommen bzw. überspielt werden kann.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich eine objektiv sichere, relativ unaufwendige Verkehrs- und Unfalldokumentation mit hoher Aussagekraft durchzuführen. Das vorliegende System dient dabei einer lückenarmen Unfallklärung, der Unfallforschung und dadurch, daß das System auch nach einem Unfall noch einige Minuten lang Bilder aufnimmt, auch der Dokumentation einer eventuellen Fahrerflucht bzw. Folgeunfällen wie z. B. Auffahrunfällen usw. Mittels einer geschützten Datenhaltung und einer autorisierten Bildwiedergabe ist eine Manipulation der Bilddaten so gut wie ausgeschlossen. Durch eine Bildkodierung, die Irrelevanz und Redundanz der Bildinformationen reduziert, können sehr viele Standbilder aufgezeichnet werden, wobei die Bildfolgefrequenz im interessanten Moment des Abbremsens, des Crashs usw. automatisch erhöht wird, so daß Bewegungen in Zeitlupentempo verfolgt werden können.

Es folgt nun die Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren.

Die Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel den Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung nach Funktionsbaugruppen, und
die Fig. 2 gibt mögliche Einbauorte innerhalb eines Kraftfahrzeuges mittels- einer Schrägansicht eines PKWs wieder.

In Fig. 1 ist die Aufteilung der erfindungsgemäßen Einrichtung in ein sogenanntes Bildgebermodul BG und ein Speichermodul S erkennbar. Die Bildaufnahmeeinheit besteht aus einem Weitwinkelobjektiv 1 und einem Bildsensor 2, z. B. CCD. Die Bildsensorsignale werden mittels eines AD-Umsetzers 3 digitalisiert und in einen sogenannten Framespeicher 4 eingespeichert. Anschließend erfolgt eine Kodierung, welche Irrelevanzen und Redundanzen der Bildinformationen minimiert. Als Kodierer empfiehlt sich beispielsweise der Standard nach CCITT Rec T.81/JSO 10 918-1 (Joint Picture Coding Experts Group, JPEG). Aufgrund der hohen Datenreduktion des Kodierers und der dadurch reduzierten Datenübertragungsrate kann das Bildgebermodul mit dem Speichermodul mittels einer einfachen robusten Zweitdrahtleitung verbunden werden. Im Speichermodul S werden die Bilder in den Bildspeicher 6 eingeschrieben. Alle Einheiten stehen unter der Überwachung und Steuerung einer Steuerungseinheit 7. Diese Steuerung 7 wird ihrerseits beeinflußt von einer Anzahl von Inputs von Sensoren. Diese Sensorinputs können beispielsweise die Fahrparameter umfassen wie Datum, Uhrzeit, Geschwindigkeit, Radumdrehungszahl aber auch Fahrzeugdaten, Fahrzeugbetriebszustandsdaten, Fahrerzustandsdaten etc. wie Lichtbenutzung, Blinkerbenutzung, Bremskraftdruck, Gaspedalstellung, Motordrehzahl, Kurzschlußstatus, Werte von Abstandswarnern usw. Es sei angenommen, daß die Einrichtung in einem Kraftfahrzeug eingebaut sei, dann kann die Frequenz der von der Bildsensoreinheit z. B. CCD-Chip mit Fischaugenoptik, kontinuierlich gelieferten Farbstandbilder in Videoformat durch die Rotationsgeschwindigkeit der Räder und andere Parameter beeinflußt werden. Eine Steuerung der Standbildfolgefrequenz durch andere Fahrparameter ist außerdem denkbar. So wird die Bildfolge beispielsweise bei starken Abbremsungen erhöht, während bei normalem Verkehr oder unkritischen Situationen beispielsweise eine Bildfrequenz von einem Hz vollkommen genügt, so daß eine kontinuierliche Speicherung von Standbildsequenzen des Verkehrsgeschehens beispielsweise der letzten fünf Minuten ermöglicht wird. Bei Eintritt eines Triggerereignisses, beispielsweise Blockade der Räder bei Unfall oder Schwellenüberschreitung von einstellbaren Verzögerungswerten wird der Schreibmodus des als Ringspeicher ausgebildeten Bildspeichers unter Berücksichtigung einer gewissen Nachlaufzeit automatisch unterbrochen, und die gespeicherten Bilddaten, beispielsweise 5 Minuten vor Ereigniseintritt bis zum Ereigniseintritt und eine Nachlaufzeit von beispielsweise ebenfalls einigen Minuten, können dann entnommen werden. Die Entnahme und Auswertung der Bildsequenzen ist jedoch nur möglich auf dafür vorgesehenen autorisierten Lesestationen, wo die Bildsequenzen dekodiert, auf Monitoren dargestellt, auf Videofarbdruckern ausgedruckt, auf Disketten, Festplatten, Videorekordern usw. gespeichert oder über ISDN/PSTN übertragen werden können. Der Schreibmodus des Speichers kann ebenfalls nur von autorisierten Lesestationen wieder aktiviert werden. Die über Zugriffsschlüssel geschützten Daten können beispielsweise schnell an Rechtsanwälte, Gerichte, Versicherungen, Polizei und Gutachter weitergeleitet werden. Die zusätzlich gespeicherten Daten wie Datum, Uhrzeit, Geschwindigkeit usw. und weitere verschlüsselte Authentisierungsinformationen erhöhen die Gerichtsverwertbarkeit.

Bei der Bildauswertung in den dafür vorgesehenen autorisierten Festbildlesestationen können vorteilhafterweise Hilfsmittel wie Falschfarbendarstellung zum Analysieren von Vorgängen, Bildmanipulationen durch Zoom, Farbveränderungen, Aufhellungen Kantenversteilerungen, Filterungen usw. angewendet werden. Aus Fig. 2 sind mögliche Einbauorte des Bildgebermoduls in Frontnähe beispielsweise Kühlergrill eines Kraftfahrzeuges und für das Speichermodul in der relativ Unfallgeschützten Passagierzelle des Kraftfahrzeugs, beispielsweise in der Nähe des Sicherungskasten erkennbar. Durch Verwendung eines CCD- Chips in Verbindung mit einem Fischauge werden die geometrischen Abmessungen für das Bildgebermodul so klein, daß auch eine Montage desselben hinter dem Innenrückspiegel oder im Scheinwerfergehäuse sowie Mehrfachanordnungen an verschiedenen Stellen ermöglicht wird. Bei mehreren Bildgebermodulen müssen weitere Bildspeicher vorgesehen werden oder aber der vorhandene Bildspeicher in entsprechende Bereiche unterteilt werden. Der Vorteil eines solchen Systems liegt auf der Hand, ermöglicht es doch beispielsweise einen Rundumblick nicht nur außerhalb sondern auch innerhalb der Fahrgastzelle und erfaßt dadurch alle Begleitumstände, die es zu dem Unfall kommen ließen. Der Bildspeicher ist vorzugsweise als Halbleiterspeicher mit Pufferakku oder als anderer nicht flüchtiger Speicher, z. B. EEPROM, realisierbar, so daß bei Ausfall des Bordnetzes die eingeschriebenen Daten erhalten bleiben. Zum Lesen auf einer Lesestation muß entweder das Speichermodul dem Kraftfahrzeug entnehmbar sein oder sein Dateninhalt an Ort und Stelle über eine Schnittstelle in eine bewegliche Lesestation oder mittels Funkübertragung in eine entfernte Lesestation ausgelesen werden können.

Der beispielsweise als Einchipspeicher, 64 Mbit-Chip, ausgeführte Bildspeicher ist vorteilhafterweise in weitere Bereiche gesplittet, die jeweils für unterschiedliche Bildfolgefrequenz, Raster, Zeitraffer beispielsweise im 10- Sekunden Raster, vorzusehen sind.

Neben einer zeitäquidistanten Standbildaufnahme ist aber auch denkbar eine ortsäquidistante Standbildaufnahmetechnik, welche in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht wird.

Um eine höhere Bildschärfe zu gewinnen, ist die Verwendung der Halbbildtechnik zu empfehlen; dadurch reduziert sich auch die Menge der abzuspeichernden Bilddaten um den Faktor 2. Eine weitere Datenreduzierung um den Faktor 2 erreicht man durch die alleinige Abspeicherung des Luminanz-Signals bei Unterdrückung des Chrominanz-Signals bei unkritischen Verkehrssituationen. Selbstverständlich ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf Kraftfahrzeuge beschränkt, sondern kann auch auf alle Fahrzeuge zu Land, zu Wasser und in der Luft ausgedehnt werden.

Claims (10)

1. Verfahren für Aufnahme, Abspeichern und Wiedergabe von Videobildern zur Dokumentation von Verkehrssituationen, mit einem Endlosschleifenspeicher eines Fahrzeuges, wobei die aktuellen neuen Bilder die ältesten Bilder überschreiben und wobei ein Einspeicherhalt veranlaßt wird durch Kriterien wie Beschleunigung, ungerade oder abnormale Wegeabweichung, wobei nach dem genannten Veranlassen der Einspeicherhalt erst um eine einstellbare Zeitspanne verzögert erfolgt und wobei Standbilder aufgenommen werden, wobei die Bildspeicherung durch Fahrparameter, Fahrerzustandsdaten und Betriebszustandsdaten des Fahrzeugs gesteuert wird und wobei die Sequenzfrequenz der Standbilder derart steuerbar ist, daß bei kritischen Situationen die Bildfolge der Standbilder erhöht wird, wobei die Bilddaten zugriffsverschlüsselt und derart kodiert aufgezeichnet werden, daß Irrelevanz und Redundanz der Bildinformation reduziert werden und wobei eine Bildwiedergabe und eine Wiederaktivierung des Schreibmodus des Endlosschleifenspeichers nur mit Hilfe einer autorisierten Leseeinrichtung ermöglicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrparameter, wie Datum und Uhrzeit, sowie die Fahrzeugbetriebszustandsdaten und Fahrerzustandsdaten gespeichert werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zeitäquidistante Standbildaufnahmen erfolgen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Wert und Richtung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ortsäquidistante Standbilder aufgenommen werden.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Bildaufnahmegerät und Bildspeicher, gekennzeichnet durch die Serienschaltung einer Optik, eines Bildsensors, eines Analogdigitalumsetzers, eines Zwischenspeichers, eines Kodierers und des Bildspeichers.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik ein Weitwinkelobjektiv, insbesondere ein Fischauge, ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildspeicher ein nichtflüchtiger Speicher ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch die Aufteilung in zwei Module, nämlich einem Bildgebermodul bestehend aus der Optik, dem Bildsensor, dem Zwischenspeicher und dem Kodierer, und einem Speichermodul mit Bildspeicher und Steuerung, welche Module mittels Zweitdrahtleitungen miteinander verbunden sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bildsensoren und ihnen zugeordnete getrennte Bildspeicher zur gleichzeitigen Abspeicherung mehrerer Standbilder verschiedenen Inhalts in diese separate Bildspeicher vorgesehen sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Bildspeicher vorgesehen sind zur gleichzeitigen Abspeicherung von Standbildern mit unterschiedlicher Folgefrequenz.