DE4228629C2

DE4228629C2 - Bildaufnahme- und Bildverarbeitungssystem zur nächtlichen Videoüberwachung

Info

Publication number: DE4228629C2
Application number: DE4228629A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr Scherbarth
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Senstar Stellar Corp
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2012-08-29
Also published as: DE4228629A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur nächtlichen Videoüberwachung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In WO 91/16786 A1 ist ein System zur (nächtlichen) Videoüberwachung be schrieben, welches zur Beleuchtung des zu überwachenden Objekts einen Halbleiter-IR-Scheinwerfer verwendet; dieser wird synchron zur Bildfrequenz der Kamera derart gepulst, daß die insgesamt zur Verfügung stehende Ab strahlleistung in Pulsen abgestrahlt wird, wobei pro Bild bzw. Halbbild ein Puls abgestrahlt wird. Dabei kann davon ausgegangen werden, daß zur Auf nahme des Objektes eine Videokamera verwendet wird, welche hinsichtlich ihrer Regelungstechnik so eingestellt oder modifiziert ist, daß die Bilder kor rekt eingeregelt aufgenommen werden. Ergänzend werden in dieser Litera turstelle Hinweise gegeben, wie eine Anpassung an unterschiedliche Bildver arbeitungseinrichtungen in Hinblick auf die Ansteuerung der Beleuchtungs impulse erfolgen kann.

Zur Anpassung eines mit unvollständiger Norm einer Bildaufnahmeeinrich tung, beispielsweise einer Wärmebildkamera, erfaßten Bildsignales an die Norm der nachfolgenden Verarbeitungseinrichtungen, welche mit einer ande ren Norm arbeiten, wird in DE 30 14 262 A1 ein Verfahren zu Normwand lung vorgestellt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß fehlende Zei len ausgefüllt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Signal-Rauschverhältnis von Videoaufnahmen in der nächtlichen Überwachung mit IR-Beleuchtung bei gleichbleibender Scheinwerferanschlußleistung und Scheinwerfergeometrie zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptan spruchs gelöst. Der einzige Unteranspruch enthält eine vorteilhafte Ausgestal tung der Erfindung.

Das System aus CCD-Kamera, Halbleiter-IR-Scheinwerfer und Bildverarbei tung wird wie folgt betrieben:

- Der IR-Scheinwerfer wird synchron zur Bildfrequenz der Kamera gepulst betrieben derart, daß die insgesamt zur Verfügung stehende Abstrahl leistung in Pulsen so abgestrahlt wird, daß nur jedes n-te Bild oder Halb bild durch den Scheinwerfer ausgeleuchtet wird (n = 2, 3, . . . vorzugsweise n = 4
- Die CCD-Kamera wird hinsichtlich ihrer Regelungstechnik so modifiziert, daß sie für die jeweils ausgeleuchteten Bilder richtig eingeregelt ist (Verstärkungs- und Schwarzwertregelung).
- Zur Betrachtung, Aufzeichnung oder Weiterverarbeitung des resultieren den Kamerasignals mit Standard-Video-Komponenten wird vor diesen Komponenten eine Bildverarbeitung mit folgenden Funktionen verwen det:
- a) Speicherung des jeweils letzten mit IR-Beleuchtungspuls aufgenommenen Bildes bzw. Halbbildes
- b) Laufende Ausgabe des jeweils gespeicherten Bildes oder Halbbildes
Optional können folgende weitere Funktionen implementiert sein:
- c) Bestimmung des mittleren Untergrundbildes aus den ohne
IR-Beleuchtung zwischen den einzelnen Pulsen des Schein werfers aufgenommenen Bildern
- d) Subtraktion des Untergrundbildes aus c) von den jeweils gespeicherten Bildern aus a)
- e) Laufende Darstellung des Differenzbildes von d).

Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:

- Die zur Verfügung stehende Lichtleistung des Scheinwerfers X [W = J/s] wird nicht wie bei der bisherigen Technik zur Ausleuchtung von 50 Halb bildern/s, sondern nur zur Ausleuchtung von 50/n Halbbildern/s einge setzt. Hierdurch wird das ausgeleuchtete Halbbild statt mit X/50 J mit n*(X/50) J ausgeleuchtet, das heißt mit einer n-fachen Lichtmenge und entsprechend besserem Signal-Rauschverhältnis.
- Bei Implementierung der Funktionen c) bis e) der Bildverarbeitung wird der nichtstatistische Anteil des thermischen Rauschens (fixed-pattern noise) vollständig eliminiert.
- Die Bewegungsunschärfe im Bild bleibt unverändert bzw. kann gegebe nenfalls durch Verwenden von Pulsdauern (20 ms reduziert werden.
- Standard-Video-Komponenten können weiter eingesetzt werden, für Test- oder Wartungszwecke ist auch eine Betrachtung des Kamera signals mit Standardvideomonitoren ohne vorgeschaltete Bildverarbei tung möglich, wobei sich jedoch ein stark flimmerndes Bild ergibt.
- Die Bildverarbeitung wird nur in geringer Stückzahl in der Sicherheitszen trale benötigt.

Als Nachteil des Verfahrens ist zu nennen, daß die Bildaufnahmefrequenz auf 50/n 1/s zurückgeht. Dieser Rückgang zugunsten einer besseren Bildqualität ist bis n = 4 . . . 6 für die Überwachungszwecke jedoch tolerierbar.

Das Verfahren läßt sich beispielsweise wie folgt realisieren:

CCD-Kamera

Es wird eine Standard-CCD-Kamera verwendet, welche für IR-Betrieb auf eine feste Verstärkungs- und Schwarzwerteinstellung justiert wird. Soll mit Rege lung gearbeitet werden, kann eine mittels geeigneter Integrations-Torschal tungen modifizierte Kamera-Regelelektronik verwendet werden.

IR-Scheinwerfer

Als IR-Scheinwerfer können beispielsweise Halbleiter-IR-Scheinwerfer in marktüblicher Konstruktion verwendet werden, deren Stromregelschaltung durch eine geeignete Schaltung zur Erzeugung von Strompulsen ersetzt bzw. erweitert wird.

Bildverarbeitung

Die beschriebenen Funktionen der Bildverarbeitung können von einer Viel zahl von am Markt erhältlichen Bildverarbeitungskarten geleistet werden, als Beispiel sei die IC-40 Karte der Firma Eltex genannt.

Für eine kostengünstige Lösung könnten die Funktionen a), b) der Bildver arbeitung mittels der für die 100 Hz Fernsehertechnik entwickelten integrierten Schaltungen realisiert werden.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen beschriftete Diagramme und Darstellungen des erfin dungsgemäßen Systems.

Claims

1. System zur nächtlichen Videoüberwachung, bei welchem zur Be leuchtung des zu überwachenden Objekts ein Halbleiter-IR-Schein werfer verwendet wird, welcher synchron zur Bildfrequenz der Kamera gepulst betrieben wird und zur Aufnahme des Objektes eine Videoka mera verwendet wird, welche hinsichtlich ihrer Regelungstechnik so eingestellt oder modifiziert ist, daß die jeweils ausgeleuchteten Bilder korrekt eingeregelt aufgenommen werden, und zur Betrachtung, Auf zeichnung bzw. Weiterverarbeitung des resultierenden Kamerasignals mit Standard-Video-Komponenten eine Bildverarbeitung vor diesen Komponenten eingesetzt wird, welche jeweils das letzte während des Beleuchtungspulses aufgenommenen Bild bzw. Halbbild speichert und kontinuierlich zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, daß die insgesamt zur Verfügung stehende Ab strahlleistung des Halbleiter IR-Scheinwerfers in Pulsen so abge strahlt wird, daß nur jedes n-te Bild oder Halbbild durch den Schein werfer ausgeleuchtet wird (n = 2, 3, . . . vorzugsweise n = 4).

2. System zur nächtlichen Videoüberwachung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß zur Betrachtung, Aufzeichnung oder Weiterverarbeitung des resultierenden Kamerasignals mit Standard- Video-Komponenten eine Bildverarbeitung vor diesen Komponenten eingesetzt wird, welche

1.) das jeweils letzte während des Beleuchtungspulses aufgenom menen Bild oder Halbbild speichert;
2.) aus den jeweiligen ohne IR-Beleuchtung aufgenommenen Bildern bzw. Halbbildern durch Mittelwertbildung über mehrere Bilder ein mittleres Untergrundbild berechnet;
3.) die Differenz des Bildes aus 1.) minus dem Untergrundbild aus 2.) kontinuierlich zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stellt.