DE4239013C2

DE4239013C2 - Zustandsmeßvorrichtung

Info

Publication number: DE4239013C2
Application number: DE19924239013
Authority: DE
Inventors: Akira Kobayashi; Takeshi Kawai; Hiroshi Sasaki
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1991-11-19
Filing date: 1992-11-19
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2012-11-20
Also published as: DE4239013A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zustandsmeßvorrichtung, für Zielobjekte der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2 beschriebenen, aus der DE-PS 6 63 931 bekannten Art.

Aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 63-134981 ist z. B. eine Zustandsmeßvorrichtung bekannt, die der Erfassung der Anzahl von Personen durch Aufnahme der von den zu erfassenden Personen ausgestrahlten Infrarotstrahlen dient und ein Infrarotdetektorelement, ein zirkular abtastendes optisches System zur zirkularen Abtastung des Sichtfeldes des Infrarotdetektorelementes einen Vorverstärkerabschnitt zum Verstärken des Ausgangssignals des Infrarotdetektorelements einen Signalverarbeitungsabschnitt zum Umwandeln des Ausgangssignals des Vorverstärkerabschnitts in ein Signal, welches benötigt wird, um die Anzahl der Personen zu erfassen, und eine Ermittlungseinheit zum Bestimmen der Anzahl der Personen auf der Basis eines Ausgangssignals des Signalverarbeitungsabschnitts und einen Ausgangsabschnitt zum Ausgeben der Information über die Anzahl der Personen auf der Basis eines Ausgangssignals der Ermittlungseinheit aufweist.

Außerdem wird als weitere Vorrichtung dieses Types ein Bildanalysesystem vorgeschlagen. Dieses System kann durch Verwendung einer Bewegungsmeßsoftware den Zustand eines sich bewegenden Zielobjekts messen.

Bei der erstgenannten konventionellen Vorrichtung, zum Beispiel der Vorrichtung zum Erfassen der Anzahl von Personen, treten im allgemeinen die folgenden Probleme auf:

1. Da die Vorrichtung eine bewegliche Einheit aufweist ist ihre Lebensdauer begrenzt.
2. Obwohl mehrere Personen erfaßt werden können, bereitet es Schwierigkeiten, die Anzahl der Personen in einem weiten Raum zu erfassen.
3. Wenn sich eine Person mit einer Geschwindigkeit nahe der Abtastgeschwindigkeit bewegt, wird das Ausgangssignal verringert.
4. Der Grad der Aktivität einer Person kann nicht erfaßt werden.

Bei dem letztgenannten System, d. h. dem Bildanalysesystem, sind im allgemeinen die Kosten der Hardware hoch, da eine Anzeige mit hoher Auflösung, ein Videogerät und dergleichen benutzt werden. Weiterhin ist spezielle Software für das Gerät ebenfalls sehr teuer.

Aus der US 4,631,400 ist es ferner bekannt, eine flächenhafte Bewegungserfassung mittels einer Korrelationsfunktion durchzuführen.

Aus der DE 38 30 417 A1 ist ein Geschwindigkeitsmeßgerät bekannt, das eine Siliziumsolarzelle verwendet, die lichtaufnehmende Bereiche umfaßt, die die Funktion von Kammelektroden aufweisen. Die Wichtung photoelektrischer Signale, erfolgt dabei mittels Widerständen.

Aus der Druckschrift "Journal of Scientific Instruments", 1968, Serie 2, Band 1, Seiten 25-28 ist ferner ein optisches Geschwindigkeitsmeßsystem bekannt, bei dem zur Geschwindigkeitsermittlung eine Autokorrelationsfunktion zur Anwendung kommt.

Aus der eingangs erwähnten DE-PS 6 63 931 ist eine photoelektrische Anord nung zum Anzeigten bewegter Objekte bekannt, die im wesentlichen aus mehreren Photozellen, einem Raster als Raumfilter und einer Signalverarbeitungseinrichtung in Form einer Brückenschaltung besteht. Das Gesichtsfeld wird durch das stationäre Raster un terteilt. Falle sich das Zielobjekt durch das Gesichtsfeld be wegt, wird dieses abwechselnd ganz oder teilweise von den lichtundurchlässigen bzw. lichtdurchlässigen Stellen des Rasters verdeckt bzw. freigegeben, wodurch die Photozellen wechselweise erregt werden und somit eine entsprechende Wechselspannung er zeugt wird. Mit Hilfe dieser Wechselspannung kann eine Relais anordnung angesteuert werden, um beispielsweise einen Alarmgeber zu aktivieren. Neben der Anzeige, daß sich ein Objekt im Ge sichtsfeld bewegt, wird ferner auf die Möglichkeit der Feststel lung der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des Objekts hingewiesen. Sine Bestimmung der Anzahl von sich bewegenden Ob jekten ist jedoch nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Zustandsmeßvorrich tung der vorstehenden Art so weiterzubilden, daß damit unter Einhaltung eines kompakten Aufbaus die Anzahl an Zielobjekten sowie deren Aktivitäten selbst in einem großen Raum bestimmt bzw. gemessen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. 2 gelöst.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 3 gekennzeichnet.

Die Darfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines photoelektrischen Konvertierungselements einer Zustandsmeßvorrichtung in Draufsicht;

Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten photoelektrischen Konvertierungselements;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Zustandsmeßvorrichtung zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht zur Verdeutlichung des Verfahrens zum Messen von Zielobjekten;

Fig. 5A und 5B Diagramme, die eine Wahrnehmunugsmethode mit Hilfe eines Raumfilters erläutern;

Fig. 6 ein Diagramm, das ein Ausgangssignal einer A/D- Wandlerschaltung nach Fig. 3 zeigt;

Fig. 7 eine Kurve, die eine Autokorrelationsfunktion erläutert; und

Fig. 8 eine Kurve, die eine Fouriertransformationsfunktion erläutert.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein transparentes Glassubstrat; 2 eine gemeinsame Elektrode, die aus einer transparenten, leitfähigen Schicht besteht und auf dem Glassubstrat 1 ausgebildet ist; 2a einen Elektrodenanschluß der gemeinsamen Elektrode 2; 3 eine amorphe Siliziumschicht vom PIN-Typ, die auf der gemeinsamen Elektrode 2 als eine photoelektrische Konvertierungsschicht ausgebildet ist; und 4 eine interdigitale Elektrode, die auf der Oberfläche der amorphen Siliziumschicht 3 ausgebildet ist und der Elektrode 2 gegenüberliegt und eine Raumfilterfunktion aufweist.

Die interdigitale Elektrode 4 ist so aufgebaut, daß ein dünner aus Al, Cr oder ähnlichem bestehender Metallfilm auf der Oberfläche der amorphen Siliziumschicht 3 ausgebildet und die sich ergebende Struktur in einer vorgegebenen Form gestaltet ist, um die Funktion eines Raumfilters aufzuweisen. Die amorphe Siliziumschicht 3 ist zwischen der gemeinsamen Elektrode 2 und der interdigitalen Elektrode 4 angeordnet, um ein photoelektrisches Konvertierungselement 5 für ein Raumfilter auszubilden. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Oberflächenschutzschicht, die z. B. aus SiO₂ oder Epoxidharz besteht.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist die interdigitale Elektrode 4 aus einer ersten und einer zweiten Kammelektrode 41 und 42 zusammengesetzt, die eine Vielzahl rechteckiger Kammzähne zur Realisierung einer Raumfilterfunktion aufweisen. Die rechteckigen Zähne der ersten und zweiten Zahnelektrode 41 und 42 sind geeignet verteilt und gemeinsam so angeordnet, daß sie mit vorgegebenem Abstand sich einander gegenüberliegen. Die erste und zweite Zahnelektrode 41 und 42 sind so angeordnet, daß sie der auf dem Glassubstrat 1 ausgebildeten gemeinsamen Elektrode 2 gegenüberliegen. Weiterhin sind die rechteckigen Zähne der Kammelektroden 41 und 42 elektrisch mit Leitungen 7a bzw. 7b verbunden, die so herausgeführt sind, daß sie mit einem Elektrodenanschluß 8a beziehungsweise einem Elektrodenanschluß 8b in Verbindung stehen. Es ist zu bemerken, daß die oben beschriebene gemeinsame Elektrode 2 nicht in Bereichen unter den Leitungen 7a und 7b angeordnet ist. Ferner ist der Elektrodenanschluß 2a der gemeinsamen Elektrode 2 durch eine dünne, aus Al, Cr oder dergleichen gebildeten Metallschicht auf der Oberfläche der transparenten leitfähigen Schicht ausgebildet, die die gemeinsame Elektrode 2 darstellt.

Bei diesem Raumfilter sind zum Beispiel 20 (in Längsrichtung) x 26 (in Querrichtung) Zellen S, d. h. insgesamt 520 Zellen S durch die Verwendung von Zufallszahlen oder Pseudozufallszahlen so gewichtet, daß "+1er" und "-1er" unregelmäßig angeordnet sind, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. In diesem Fall wird zum Beispiel eine M-Reihe verwendet und zweidimensional als Pseudozufallszahlen entwickelt. Es ist zu bemerken, daß die Gesamtsumme der Wichtungen der Zellen S etwa auf "0" festzulegen ist. Wenn die Gesamtsumme der Wichtungen nicht "0" ist, ist es notwendig, daß der Absolutwert der Gesamtsumme 10% oder weniger von der Summe der absoluten Werte der Wichtungen aller Zellen S beträgt. Wenn die Autokorrelation von einem zweidimensionalen Feld von Wichtungen berechnet wird, wobei das Feld als räumliches Filter dient, ist ein Peak nur an einer Stelle vorhanden, und Unregelmäßigkeiten treten in zwei Dimensionen auf. Es ist zu bemerken, daß die Anzahl der Peaks im schlimmsten Fall vier nicht überschreiten darf.

Bei diesem Aufbau ist die amorphe Siliziumschicht 3 zwischen der gemeinsamen Elektrode 2 und der interdigitalen Elektrode 4 angeordnet, um das photovoltaische photoelektrische Konvertierungselement 5 zu bilden, wobei das Raumfilter durch die erste und zweite Kammelektrode 41 und 42 ausgebildet ist. Wenn bei diesem Aufbau ein Bild von zum Beispiel einem Mann als Zielobjekt von der Glassubstratseite in der Richtung einfällt, wie dies durch den Pfeil in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Bild auf das photoelektrische Konvertierungselement 5 projiziert. Als Folge fließt der größte Teil des in der amorphen Siliziumschicht 3 fließenden Stromes in Längsrichtung, in welcher ein internes elektrisches Feld durch die PIN- Struktur erzeugt wird, da die Isoliereigenschaft von der Schicht 3 in seitlicher Richtung größer als in Längsrichtung ist. Dadurch entsprechen die an den Elektrodenanschlüssen 8a und 8b abgegriffenen Signale den Lichtanteilen, die auf die erste bzw. zweite Kammelektrode 41 und 42 projiziert werden.

Bei dem Raumfilter, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, bilden die rechteckigen Kammzähne die Zellen S aus, die jeweils eine Lichtempfindlichkeit aufweisen. Die Breite P1 jeder Zelle beträgt 380 µm und der Abstand P2 zwischen den jeweiligen Zellen S beträgt 140 µm. In diesem Fall ergibt sich das Verhältnis von Breite P1 zu Abstand P2 zu 0.4 oder weniger. Die erste und zweite Kammelektrode 41 und 42 bilden die Zellen, die jeweils mit "1+" und "-1" gewichtet sind, in Form einer 20 (in Längsrichtung) x 26 (in Querrichtung) Matrix aus, und sind entsprechend an den Elektrodenanschluß 8a und 8b angeschlossen. Demzufolge sind alle Ausgänge zu Ausgängen "+1" und "-1" zusammengefaßt, so daß ein Ausgangssignal in Abhängigkeit davon erhalten werden kann, ob die Ausgänge mit den Eingangsklemmen der in Fig. 3 dargestellten Signalverarbeitungsschaltung verbunden sind.

Fig. 3 zeigt die Signalverarbeitungsschaltung für das in den Fig. 1 und 2 dargestellte photoelektrische Konvertierungselement 5. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind ein Differenzverstärker 11, ein Bandpaßfilter 12, eine A/D- Wandlerschaltung 13, eine arithmetische Verarbeitungseinheit 14 und eine Ausgangsschaltung 15 vorgesehen.

Wenn Ausgangssignale von den ersten und zweiten Kammelektrode 41 und 42 des photoelektrischen Konvertierungselements 5 über die Elektrodenanschlüsse 8a und 8b und den Elektrodenanschluß 2a der gemeinsamen Elektrode 2 den Eingangsanschlüssen des Differenzverstärkers 11 zugeführt werden, wird die Differenz zwischen den Ausgangssignalen verstärkt. Wenn die Bewegungen der Zielobjekte, die sich willkürlich bewegen, auf das photoelektrische Konvertierungselement 5 projiziert werden, und sich die Zielobjekte bewegen, tritt eine Helligkeitsänderung auf, die durch das photoelektrische Konvertierungselement 5 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. In diesem Fall weist das elektrische Signal ein bestimmtes Frequenzband auf. Das Signal wird in das Bandpaßfilter 12 eingegeben. Das Bandpaßfilter 12 schneidet unnötige Frequenzanteile heraus und läßt nur Signalfrequenzen, die auf den Zielobjekten beruhen, durch, wodurch das S/N-Verhältnis verbessert werden kann. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 12 wird der A/D- Wandlerschaltung 13 zugeführt und A/D-konvertiert. Das resultierende Signal wird der arithmetischen Verarbeitungseinheit 14 eingegeben. Die arithmetische Verarbeitungseinheit 14 führt verschiedene Berechnungen durch, zum Beispiel eine Berechnung der Anzahl der Zielobjekte, eine Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit der Bewegungen und eine Berechnung von Anhäufungen. Ein Ausgangssignal der arithmetischen Verarbeitungseinheit 14 wird als Information, der die Anhäufung der Zielobjekte und dergleichen zugeordnet ist, der Ausgangsschaltung 15 zugeführt.

Ein Verfahren zum Messen der Aktivitäten (Anzahl, Größen, Geschwindigkeiten und dergleichen) der sich willkürlich in zwei Dimensionen bewegenden Zielobjekte unter Verwendung oben beschriebenen Raumfilters, das ein zweidimensionales Zufallsmuster aufweist, wird als nächstes beschrieben.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird ein Meßzielbereich 21 auf das photoelektrische Konversionselement 5, auf dem ein Raumfilter 40 ausgebildet ist, mit Hilfe eines optischen Systems 22 fokussiert. Angenommen die Zielobjekte 23 bewegen sich in dem Meßzielbereich 21 in der durch die in Fig. 4 angezeigten Pfeile angedeuteten Richtung. Licht, das diesen Zustand repräsentiert, fällt auf das photoelektrische Konvertierungselement 5 und wird durch das Raumfilter 40 erfaßt, wie dies in Fig. 5A dargestellt ist. Als Folge wird ein Ausgangssignal OS erhalten, wie es in Fig. 5B dargestellt ist. In diesem Fall beruht die Beschreibung auf der Annahme, daß die Zielobjekte 23 heller als der Hintergrund sind. Das Ausgangssignal OS wird durch die arithmetische Verarbeitungseinheit 14 in der oben beschriebenen Art und Weise verarbeitet, um so eine Autokorrelationsfunktion zu berechnen. Diese Autokorrelationsfunktion wird analysiert, um Informationen über die Durchschnittsgeschwindigkeit, die Anzahl und die Größen der Zielobjekte zu ermitteln. Diese Information wird von der Ausgangsschaltung 15 abgegeben.

Eine Verfahren zum Messen der Maximalgeschwindigkeit eines Zielobjektes′ welches sich zufällig bzw. willkürlich in zwei Dimensionen bewegt, wird nachfolgend beschrieben.

Wenn das photoelektrische Konvertierungselement 5 ein Zielobjekt 23 erfaßt, das sich in dem Meßzielbereich 21 bewegt, und die A/D-Wandlerschaltung 13 ein Signal wie das in Fig. 6 dargestellte innerhalb einer vorgegebenen Meßzeit T ausgibt, so berechnet die arithmetische Verarbeitungseinheit 14 in Anbetracht einer Verzögerungszeit τ eine Autokorrelationsfunktion, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Es ist zu bemerken, daß die erforderliche Anzahl an Daten 1024 beträgt. Die Zeitachse der Autokorrelationsfunktion ändert sich mit der Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Zielobjektes 23. Daher kann die Maximalgeschwindigkeit durch die Auswahl eines Punktes (Zeit τ_x), bei dem ein Maximalwert A der Autokorrelationsfunktion den halben Wert annimmt (A/2), berechnet werden, da das Reziproke der Zeit τ_x proportional der Bewegungsgeschwindigkeit des Zielobjektes 23 ist.

Wenn die Steigung der in Fig. 7 dargestellten Autokorrelationsfunktion, welche durch den Pfeil angezeigt wird, proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit ist, kann die Maximalgeschwindigkeit auf der Basis des Absolutwertes der Steigung berechnet werden.

Ein Verfahren zum Messen der Durchschnittsgeschwindigkeit der Zielobjekte, die sich innerhalb einer gegebenen Meßzeit in zwei Dimensionen willkürlich bewegen, wird nachfolgend beschrieben werden.

Die Fouriertransformation eines zum Beispiel in Fig. 6 dargestellten Ausgangssignals wird von der arithmetischen Verarbeitungseinheit 14 durchgeführt, um eine Energiespektrumsdichtefunktion in Abhängigkeit von der Frequenz f zu erhalten, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist.

Bei einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit jedes Zielobjektes 23 ändert sich die Breite des Bodens der Spektralverteilung der Energiespektrumsdichtefunktion und die Energie nimmt invers proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit zu/ab. Daher kann eine Durchschnittsgeschwindigkeit unter Zuhilfenahme des Schwerpunktzentrums f_x der Spektralverteilung berechnet werden.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Berechnen der Größe eines Zielobjektes beschrieben.

Die Halbwertbreite der Autokorrelationsfunktion, die Steigung der Autokorrelationsfunktion und das Schwerpunktszentrum der Spektralverteilung, wie sie oben beschrieben sind, verändern sich nicht nur, wenn sich die Geschwindigkeit eines Objektes ändert, sondern auch, wenn sich die Größe eines Objektes ändert. Wenn die Größe eines Objektes unbekannt ist, muß die Größe vor der Berechnung der Geschwindigkeit des Objektes erhalten werden. Die Größe dieses Objektes wird wie folgt erhalten. Die Autokorrelationsfunktion eines Ausgangssignals wird auf den Wert zur Zeit τ = 0 normiert. Die Autokorrelationsfunktion wird in der Zeitachse so gedehnt/gestaucht, daß die Zeit τ_x, bei der der Maximalwert A den halben Wert (A/2) annimmt, auf einen vorbestimmten Wert gesetzt wird. Die Form der Autokorrelationsfunktion ist von der Gestalt und Größe des Zielobjektes abhängig. Wird in diesem Fall bestimmt, daß die Gestalt des Zielobjektes dieselbe bleibt, so ist die Form der Autokorrelationsfunktion nur von der Größe des Zielobjektes abhängig. Als ein Wert, der die Form der Autokorrelationsfunktion repräsentiert, kann zum Beispiel der Durchschnittswert der Autokorrelationsfunktion von der Zeit 0 bis zur Zeit τ_x verwendet werden. Auf diese Weise kann die Größe des Objektes bestimmt werden. Wenn die Größe des Objektes demnach bestimmt werden kann, können die Maximalgeschwindigkeit und die Durchschnittsgeschwindigkeit des Zielobjektes 23 eindeutig aus der Halbwertzeit der Autokorrelationsfunktion, der Steigung der Autokorrelationsfunktion, dem Schwerpunktszentrum der Spektralverteilung und dergleichen durch das oben beschriebene Verfahren erhalten werden.

Bei Messungen von Zielobjekten, z. B. von Personen, ist der Quadratmittelwert der Ausgangssignale des photoelektrischen Konvertierungselements 5 proportional zu der Anzahl der Personen innerhalb des Sichtfeldes. In diesem Fall ist der quadratische Mittelwert der Ausgangssignale proportional dem Quadrat der Helligkeit. Um diesen Wert korrigieren zu können, ist der Vorrichtung ein Beleuchtungsstärkensensor zugeordnet. Alternativ kann ein Ausgangssignal verwendet werden, das auf der Summe der Ausgangssignale des photoelektrischen Konvertierungselements 5 beruht.

Ein Verfahren, Schaltkreisrauschen, welches in der Signalverarbeitungsschaltung des photoelektrischen Konversionselements 5 verursacht wird, zu reduzieren, wird nachfolgend beschrieben. Da ein Ausgangssignal des photoelektrischen Konvertierungselements 5 durch den Differenzverstärker 11 quadratisch gemittelt wird, enthält der sich ergebende Quadratmittelwert den Quadratmittelwert des in den elektronischen Schaltungen, wie dem Differenzverstärker 11, erzeugten Rauschens und des externen Rauschens. Da angenommen werden kann, daß der Quadratmittelwert des Rauschens ein konstanter Wert ist, kann die Anzahl der Personen aus dem Quadratmittelwert des Ausgangssignales genauer abgeleitet werden, da der Quadratmittelwert des Rauschens davon vorher abgezogen wird.

Da das Quadratmittel der Verarbeitungszeit endlich ist, kann der Quadratmittelwert des photoelektrischen Konversionselements 5 variieren. Aus diesem Grund wird der Quadratmittelwert durch einen sich bewegenden Mittelwert oder dergleichen geglättet, um den Unterschied zwischen der berechneten und der aktuellen Zahl der Personen zu verringern.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als photoelektrisches Konvertierungselement ein amorphes Siliziumelement verwendet, welches eine Empfindlichkeit für sichtbare Strahlung aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die gleichen Wirkungen wie oben beschrieben können auch realisiert werden, falls ein Element mit Infrarotempfindlichkeit, wie zum Beispiel ein pyroelelektrisches Element, eine Thermosäule oder ein Thermistorbolometer verwendet wird. In diesem Fall können Messungen auch an einem dunklen Ort durchgeführt werden und Zielobjekte, die eine Körpertemperatur aufweisen, wie zum Beispiel Menschen, können selektiv erfaßt werden.

Wenn die Zustandsmeßvorrichtung mit einem solchen Aufbau in einer hochgestellten Position, z. B. an einer Zimmerdecke, zu befestigen ist, muß eine optische Linse so entworfen werden, daß die Ergebnisse des Verhältnisses der Dämpfung eines Signales am Umfangsteil der Linse, die durch abgeschwächtes Licht am Umfangsteil verursacht wird, zu dem eines Signales in dem zentralen Teil, des Effekts, daß die Fläche eines Umfangsteils bei einer Sicht von oben herab abhängig vom Winkel groß aussieht und des Effekts der Störung durch eine Linsenaberration stets die gleichen über das gesamte Blickfeld sind.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel findet die Zustandsmeßvorrichtung bei Menschen als Zielobjekte Anwendung. Jedoch kann die Erfindung z. B. auch zur Kontrolle der Belastung einer Klimaanlage, einer Luftzufuhrmenge, der Temperatur ausgeblasener Luft und der aufgenommenen Luftmenge angewendet werden.

Wie oben beschrieben wurde, kann der Anhäufungsgrad in einem großen Raum bei niedrigen Kosten gemessen werden. Eine feinfühlige Messung des Grades der Anhäufung kann unter Berücksichtigung von nicht nur der Anzahl der Objekte, sondern auch dem Grad der Bewegung und dem Grad der Aktivität durchgeführt werden. Weiterhin treten keine Probleme bezüglich der Lebensdauer auf, da die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung keine beweglichen Teile, anders als bei der herkömmlichen Vorrichtung, aufweist, wodurch eine sehr zuverlässige Zustandsmeßvorrichtung realisiert wird. Ebenfalls können die Größe und Bewegung eines Zielobjektes bei einer einfachen Anordnung bei niedrigen Kosten gemessen werden. Wenn ein Element, das eine Infrarotempfindlichkeit aufweist, wie z. B. ein pyroelektrisches Element, eine Thermosäule oder ein Thermistorbolometer als photoelektrisches Konvertierungselement verwendet wird, können Messungen in einem dunklen Raum durchgeführt werden, was eine selektive Erkennung von Zielobjekten, die, wie z. B. Menschen, eine Körpertemperatur aufweisen, erlaubt. Darüberhinaus kann die Messung einer Gruppe von Zielobjekten in Echtzeit durch Messen einer Durchschnittsgeschwindigkeit durchgeführt werden.

Claims

1. Zustandsmeßvorrichtung für Zielobjekte mit

- einer flächenhaften, die Zielobjekte erfassen könnenden und photoelektrische Zellen aufweisenden photoelectrischen Konvertierungseinrichtung (5) zum Umwandeln des Beleuchtungszustandes der Konvertierungseinrichtung (5) in elektrische Signale, die aufgrund ihres Zusammenwirkens mit einer Raumfiltereinrichtung (4, 40) als flächenhaft zufallsgewichtete Ausgangssignale vorliegen,
- einer Signalverarbeitungseinrichtung (11, 12, 13) zum Umwandeln der Ausgangssignale in ein von der Bewegung jedes Zielobjektes abhängiges Zustandssignal und
- einer arithmetischen Verarbeitungseinrichtung (14) zum Berechnen von einem Zustand des Zielobjektes zugeordneten Informationen auf der Grundlage des Zustandssignals der Signalverarbeitungseinrichtung (11, 12, 13),

dadurch gekennzeichnet,
daß die Raumfiltereinrichtung als Bestandteil der photoelektrischen Konvertierungseinrichtung (5) eine erste und eine zweite Kammelektrode (41, 42) aufweist, die mit einer Vielzahl der photoelektrischen Zellen (S) verbunden sind, die zufallsgewichtet sind, und
daß die arithmetische Verarbeitungseinrichtung (14) zur Berechnung der Autokorrelationsfunktion des Zustandssignales der Signalverarbeitungseinrichtung (11, 12, 13) und hieraus ermittelbarer Informationen, die der Geschwindigkeit, der Anzahl und der Größe der Zielobjekte zugeordnet sind, ausgelegt ist.

2. Zustandsmeßvorrichtung für Zielobjekte mit

dadurch gekennzeichnet,
daß die Raumfiltereinrichtung als Bestandteil der photoelektrischen Konvertierungseinrichtung (5) eine erste und eine zweite Kammelektrode (41, 42) aufweist, die mit einer Vielzahl der photoelektrischen Zellen (S) verbunden sind, die zufallsgewichtet sind, und
daß die arithmetische Verarbeitungseinrichtung (14) zur Berechnung des Quadratmittelwerts des Zustandssignales der Signalverarbeitungseinrichtung (11, 12, 13) und hieraus ermittelbarer Informationen, die der Anzahl der Zielobjekte zugeordnet sind, ausgelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Zellen (S) so angeordnet ist, daß die Gesamtsumme der Wichtungen der Zellen (S) etwa Null beträgt.