DE60106434T2

DE60106434T2 - Überwachungssystem

Info

Publication number: DE60106434T2
Application number: DE60106434T
Authority: DE
Inventors: Karl-Erik Morander
Original assignee: Segur Sa Luxemburg; Segur S A; Segur SA
Current assignee: Cilix Security Systems Saeroe Se AB
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2005-10-13
Also published as: DE60106434D1; WO2001071688A1; AU2001242960A1; ATE279762T1; EP1287509B1; DE60106434T8; EP1287509A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungssystem zum Überwachen von wenigstens einem festen, aber verschiebbaren Objekt in einem Volumen, wobei das Objekt mit wenigstens einem Kennzeichnungsmittel in Form einer Licht erzeugenden oder Licht reflektierenden Vorrichtung versehen ist, wobei das System wenigstens eine optische Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen eines Bilds von wenigstens einem Teil des Volumens, welches das mit dem Kennzeichnungsmittel versehene Objekt umfasst, eine Vorrichtung zum Umwandeln des Bilds in eine digitale Darstellung des selben Bilds, Mittel zum Vergleichen der digitalen Darstellung mit einem gespeicherten Datensatz, und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals bei Vorhandensein einer Abweichung beim Vergleich der digitalen Darstellung mit der gespeicherten Informationsmenge umfasst.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Zum Überwachen von im Wesentlichen Wertgegenständen in Räumen, wie zum Beispiel Zimmer, Warenhäuser, Museen und so weiter, werden gewöhnlich feste Alarmverbindungen oder eine so genannte Grenzwache verwendet.
Mit festen Alarmverbindungen bedeutet solche Systeme, wo jedes Objekt mit einem Alarmsensor versehen ist, der mittels eines Kabels mit einer zentralen Alarmeinheit verbunden ist. Der Nachteil solcher Systeme ist, dass Kabel an jedem zu überwachenden Objekt angebracht werden müssen, was das System weniger flexibel macht.
Bei einem Grenzwachsystem ist jedes Objekt mit aktiven oder passiven Sensoren versehen, die einen Alarm geben können, wenn ein bewachter Punkt überschritten wird. Der Nachteil solcher Systeme ist, dass Schäden an einem mit Alarm versehenen Objekt nicht sofort entdeckt werden können, was unter anderem zu Zeit für Manipulation der Alarmsensoren führen kann.
Es gibt auch Systeme, die passive/aktive Transponder umfassen, die an dem zu bewachenden Objekt angebracht sind. Die Transponder sind laufend oder periodisch mit einer Steuereinheit in Funkverbindung, die einen Alarm erzeugt, wenn eine Grenze überschritten wird oder ein Versuch unternommen wird, den Transponder zu manipulieren. Die Nachteile solcher Systeme sind, dass sie gewöhnlich teuer sind, zum Beispiel wegen der Transponder, komplizierter Überwachungsalgorithmen für mehrere Transponder, sie nicht Verschiebungen innerhalb des überwachten Bereichs entdecken, den Bedarf von Frequenzband zum Betrieb und Risiko von Funkstörungen.
Aus der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9700065-7 ist ein Verfahren zur Berechnung des zentralen Punkts für eine Kennzeichnung in einem Bewegungsanalysesystem bekannt.
JP 11 003 474 betrifft das Feststellen von Änderungen des Bildes eines überwachten Objekts mittels eines von dem überwachten Objekt reflektierten Laserlichts und die Erzeugung eines Alarms. Dementsprechend wird ein Muster, das dem eingehenden Bild entspricht, mit einem gespeicherten Muster verglichen.
In JP 11185175 wird festgestellt, ob das Bild einer Kennzeichnung geändert worden ist oder nicht, wobei ein eingegebenes Bild mit einem gespeicherten Bild verglichen wird.
Des Weiteren betrifft EP 393 807 Bildverarbeitung, siehe zum Beispiel Anspruch 1. Ein Bild einer Kennzeichnung wird mit einem gespeicherten Bild verglichen, und Änderungen in dem Bildrand werden registriert.
Gemäß EP 984 412 werden Signale von einem Bild oder von Teilen eines Bilds laufend mit einem gespeicherten Referenzbild verglichen, wobei Korrelationsanalyse angewandt wird. Wenn Unterschiede in dem korrelierten Signal entdeckt werden, wird eine Warnung oder ein Alarm erzeugt.
WO 98/56182, US 4,160,998 , US 5,880,775 , DE 44 17 128 und DE 38 42 356 betreffen ebenfalls Bildverarbeitung, wo ein Alarm erzeugt wird, wenn häufige Unterschiede in der Form der Bilder entdeckt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Überwachung einer Position einer Kennzeichnung, insbesondere ihre Koordinaten in zwei Dimensionen, und die Registrierung der Abweichung von einer stationären Positionskoordinate. Die Änderungen der Form der Kennzeichnung und der Erscheinung sind unwichtig, da die Koordinaten mittels eines Schwerpunkts oder Mittelpunkts festgelegt werden.
Jedoch erwähnt FR 2759541 die Verwendung von Koordinaten. Daher bezieht sich das System auf Bewegungsanalyse, bei der die Bewegung der Kennzeichnungen analysiert wird, und wenn ihr Bewegungsmuster von einem bewegungsbestimmten Muster abweicht, wird ein Alarm erzeugt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein System zur im Wesentlichen automatischen, kontaktlosen und optischen Überwachung eines Volumens und/oder einer Anzahl von Objekten in einem Volumen mittels einfacher Mittel, im Wesentlichen in Echtzeit, bereitzustellen, ohne dass komplizierte Änderungen innerhalb des Volumens oder des Objekts erforderlich sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein einfaches, aber dennoch wirksames diebstahlsicheres Schutzsystem bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Rauchmeldesystem bereitzustellen.
Diese Aufgaben sind mittels des Systems von Anspruch 1 verwirklicht worden, in welchem der gespeicherte Datensatz wenigstens einen zweidimensionalen stationären Koordinatenwert für die Anfangsposition der Kennzeichnungsmittel umfasst. Das System umfasst Mittel zur Extraktion von wenigstens einem stationären Koordinatenwert, der wenigstens ein zweidimensionaler Koordinatenwert ist, aus der digitalen Darstellung für die Kennzeichnungsmittel, wobei das Vergleichsmittel den extrahierten zweidimensionalen Koordinatenwert mit dem gespeicherten stationären Koordinatenwert vergleicht.
Gemäß einer ersten Ausführungsform, in welcher das System zum Beispiel als eine Diebstahlsicherung verwendet wird, ist eine Anzahl von Objekten mit den Kennzeichnungsmitteln versehen, wo die Objekte auf eine unkontrollierte Verschiebung hin überwacht werden.
Vorzugsweise ist jedes Objekt mit einer reflektierenden Kennzeichnung versehen. In einer anderen Ausführungsform kann ein Teil des Objekts als ein Kennzeichnungsmittel verwendet werden. Zur Erreichung eines guten Schutzes sind mehrere Kennzeichnungsmittel auf demselben Objekt angeordnet.
Die digitale Darstellung enthält Koordinatenwerte für die Kennzeichnungsmittel, und der gespeicherte Datensatz umfasst eine Anfangsposition für die Koordinatenwerte der Kennzeichnungsmittel.
In einem System zur Rauchmeldung wird die Lichtintensität der Kennzeichnungsmittel gemessen, und der gespeicherte Datensatz umfasst eine Anfangslichtintensität.
Vorzugsweise umfasst das System einen Wärmemelder.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Überwachen eines Objekts in einem Volumen, welches mit den in Anspruch 10 aufgenommenen Schritten versehen ist.
In einer Ausführungsform umfassen die Daten den Koordinatenwert der Lichtintensität für die Kennzeichnungsmittel.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen gemäß den beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen
1 sehr schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems zeigt, und
2 sehr schematisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems zeigt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem besteht aus einem Messkamerasystem, zum Beispiel ein solches System, das zur Bewegungsanalyse verwendet werden kann. Das System 10, das in 1 gezeigt wird, umfasst wenigstens eine Kamera 11 zum Überwachen einer Anzahl von mit Kennzeichnungen 13 versehenen Objekten 12.
Die Kamera 11 ist mit Mitteln zum Aussenden von Licht versehen, wie zum Beispiel ein Lichtblitz, eine Lampe oder eine andere Lichtquelle, vorzugsweise (aber nicht beschränkt auf) Infrarotlicht oder Ähnliches in Form von kurzen Lichtblitzen. Falls erforderlich kann eine Dauerbeleuchtung verwendet werden. Vorzugsweise umfassen die Kennzeichnungen 13 ein retroreflektierendes Band oder einen mit einer reflektierenden Oberfläche versehenen Körper, das bzw. der das Licht zu der Kamera zurück reflektiert. Aktive oder passive Kennzeichnungen können Beleuchtungsvorrichtungen umfassen, wie zum Beispiel Lichtdioden, die von der Kamera oder einer anderen Steuereinheit, die verwendet werden kann, aktiviert werden.
In Kommunikation mit der Kamera 11 oder darin integriert gibt es eine Computereinheit 14 zum Empfangen von Bilddaten von der Kamera, die in der Regel mit einer CCD-Einheit (CCD: Charge Coupled Device = ladungsgekoppelter Baustein) oder einem anderen optischen Sensor gruppiert ist. Die Daten von der Sensoreinheit werden vorzugsweise in Form von digitalen Signalen erhalten. Es wird angenommen, dass Aufzeichnung mittels des Sensors und Umwandeln des Signals in digitale Signale oder Videosignale für einen Fachmann wohl bekannt sind, und wird hier nicht weiter beschrieben.
Die Computereinheit 14 bewertet das Bild einer jeden Kennzeichnung in dem Sichtfeld, im Wesentlichen in Echtzeit (Bildgeschwindigkeit 50–240 Bilder/Sek.), und berechnet die Koordinaten der Kennzeichnungen, vorzugsweise zu ihrem Mittelpunkt (ihrem Schwerpunkt). Vorzugsweise werden die Koordinaten im Hinblick auf ein inneres Koordinatensystem berechnet. Die Koordinatenwerte können eine Auflösung von 1/50.000 des Sichtfelds aufweisen.
Die Koordinaten werden laufend mittels einer seriellen Schnittstelle zum Beispiel an einen Überwachungscomputer 15 übertragen. In einer Speichereinheit 16 in dem Computer sind die ursprünglichen Positionen der Kennzeichnungen gespeichert. Jede unkontrollierte Abweichung von dem ursprünglichen Koordinatenwert einer Kennzeichnung kann einen Alarm auslösen. Die ursprünglichen Positionen werden registriert, indem zum Beispiel ein bestimmter Befehl gegeben wird, wenn sich die Objekte und die Kennzeichnungen auf ihrer richtigen Position befinden. Wird die Position geändert, können die neuen Positionen als neue ursprüngliche Positionen in dem Computer registriert werden.
Die Anzahl von Kameras in dem Zimmer ist so gewählt, dass jede Kennzeichnung in dem überwachten Volumen von wenigstens einer Kamera gesehen wird. Die Kennzeichnungen sind auf zu schützenden Objekten und anderen Punkten von Interesse in dem Zimmer (Türen, Fenster usw.) angeordnet. Zu Beginn der Überwachung werden sämtliche Koordinaten in der Speichereinheit 16 des Computers gespeichert, der dann laufend jede Änderung der Koordinaten überwacht.
Aufgrund der hohen Auflösung des Systems entdeckt eine Kamera mit einem Sichtfeld von ungefähr 5 m eine Verschiebung von ungefähr 0,1 mm. Da das System passiv ist und eine hohe Auflösung aufweist, ist es nicht möglich das System zu beeinträchtigen. Jeder Versuch eine Kennzeichnung zu manipulieren führt dazu, dass die Koordinatenwerte der Kennzeichnung geändert werden, was zu einem Alarm führen kann. Theoretisch kann eine Kennzeichnung von ihrer Stelle in Richtung der Kamera verschoben werden, ohne dass der Koordinatenwert geändert wird, aber in der Praxis sollte es nicht möglich sein, dies durchzuführen. Des Weiteren können mehrere Kameras eine Kennzeichnung sehen und sogar dann ist es theoretisch nicht möglich, eine Kennzeichnung zu verschieben. Natürlich kann das System so angeordnet werden, dass es die Entfernung zwischen der Kamera und der Kennzeichnung misst, wie zum Beispiel in dem schwedischen Patent Nr. 9700066-5 beschrieben.
Die Zuverlässigkeit des Systems kann verbessert werden, indem ein geschütztes Objekt in dem System mit zwei oder mehr Kennzeichnungen 13a–13c versehen wird, was ermöglicht einen falschen Alarm zu verhindern, falls eine der Kennzeichnungen versteckt, gestört oder für eine Kamera unsichtbar ist, da die verbleibenden Kennzeichnungen entdeckt werden können.
Das erfindungsgemäße System kann vollständig selbstkalibrierend und sehr einfach zu installieren gemacht werden. Das System kann so angeordnet werden, dass es anzeigt, ob die Kennzeichnungen mit genügend Intensität an sich gezeigt werden. Der Einfluss des Betriebs auf die Messwerte kann einfach in dem Überwachungscomputer beseitigt werden, da alle Kennzeichnungen in derselben Art und Weise bewegt werden.
Die Kennzeichnungen umfassen bevorzugt ausgesparte oder gelochte Teile von selbstklebendem kostengünstigem Reflexband. Die Kennzeichnungen können jedoch durch Reflexionen 13d von den Oberflächen der Objekte ersetzt werden, wenn eine feste oder festgelegte Beleuchtung angeordnet ist. Wenn das geschützte Objekt in Bewegung gesetzt werden kann, zum Beispiel durch Vibration, wird ein Toleranzbereich in dem Überwachungscomputer festgelegt, so dass kein Alarm erzeugt wird, so lange das Objekt im Toleranzbereich liegt.
"Falsche" Kennzeichnungen können irgendwann einmal erscheinen, wenn es viele helle Objekte in einem Bild gibt, welche die Kamera als eine reflektierende Kennzeichnung versteht. Falsche Kennzeichnungen können in den meisten Fällen dadurch herausgefiltert werden, dass das Messsystem Informationen betreffend der Form jeder Kennzeichnung enthält. Die falschen Kennzeichnungen, die letztendlich nach der Filtrierung zurückbleiben, sind kein Problem, da sie in der Tat stationär sind. Unterschiedlich starkes Sonnenlicht kann Probleme durch Blenden des Systems verursachen, aber mittels eines geeigneten Kameraorts können solche Probleme beseitigt werden.
Das System bietet auch die Möglichkeit zum Schützen eingeschlossener Objekte, zum Beispiel in transparenten Räumen, wie beispielsweise Schaukästen oder Ähnliches, ohne dass die Verlegung von Drähten in dem Raum usw. erforderlich ist.
In einer anderen Ausführungsform des Systems 20, wie in 2 gezeigt, misst die Kamera 21 zusätzlich zu der Position der Kennzeichnung auch die von der Kennzeichnung 23 empfangene Lichtintensität. In diesem Fall kann eine Störung in der Messung, zum Beispiel wegen einer Rauchwolke 28, durch den Computer entdeckt werden, während die Lichtintensität schwächer wird. Wenn Rauchwolken entdeckt werden, kann zum Beispiel ein Feueralarm erzeugt werden. Das System kann Koordinatenwerte verwenden, um die Kennzeichnung zu entdecken und ihre Lichtintensität zu berechnen.
Das System kann auch Kommunikationsmittel 15, 25 umfassen, die im Alarmmodus eine Nachricht an eine Alarmzentrale oder an vorbestimmte Empfänger senden. Das System kann auch mit einem Netzwerk, zum Beispiel Internet, zur Fernsteuerung und Fernüberwachung verbunden werden.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße System mit einem Sensor 30 zur Wärmedetektion vervollständigt werden.
Während wir die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben haben, wird bemerkt, dass mehrere Änderungen, Abwandlungen oder Kombinationen der Ausführungsformen im Umfang der beigefügten Ansprüche existieren können.

10, 20: System
11, 21: Kamera
12: Objekt
13, 23: Kennzeichnung
14, 24: Computereinheit
15, 25: Kommunikationseinheit
16: Speichereinheit
28: Rauch
30: Wärmemelder

Claims

Überwachungssystem (10, 20) zum Überwachen von wenigstens einem festen, aber verschiebbaren Objekt in einem Volumen, wobei das Objekt mit wenigstens einem Kennzeichnungsmittel (13, 13a–13d, 23) in Form einer Licht erzeugenden oder darstellenden Vorrichtung versehen ist, wobei das System wenigstens eine optische Aufzeichnungseinheit (11, 21) zum Aufzeichnen eines Bilds von wenigstens einem Teil des Volumens, welches das mit dem Kennzeichnungsmittel (13, 13a–13d, 23) versehene Objekt umfasst, eine Vorrichtung zum Überführen des Bilds in eine digitale Darstellung des selben Bilds, Mittel (14) zum Vergleichen der digitalen Darstellung mit einem gespeicherten Datensatz, und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals bei Vorhandensein einer Abweichung beim Vergleich der digitalen Darstellung mit dem gespeicherten Datensatz umfasst, wobei der gespeicherte Datensatz durch einen selbstkalibrierenden Prozess erhalten wird, der in einem ersten Schritt das Speichern von einem wenigstens zweidimensionalen stationären Koordinatenwert für die Anfangsposition des Kennzeichnungsmittels (13, 13a–13d) umfasst, und wobei das System Mittel zum Extrahieren wenigstens eines stationären Koordinatenwerts, der wenigstens ein zweidimensionaler Koordinatenwert ist, aus der digitalen Darstellung des Kennzeichnungsmittels während eines Überwachungsmodus umfasst, wobei das Vergleichsmittel (14) den extrahierten zweidimensionalen Koordinatenwert mit dem gespeicherten stationären Koordinatenwert vergleicht und einen Alarm erzeugt, falls das Vergleichsergebnis abweicht.
Überwachungssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt auf eine unkontrollierte Verschiebung hin überwacht wird.
Überwachungssystem (10) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt mit einer reflektierenden Kennzeichnung versehen ist.
Überwachungssystem (10) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Objekts als Kennzeichnungsmittel verwendet wird.
Überwachungssystem (10) nach Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kennzeichnungsmittel an dem selben Objekt angeordnet sind.
Überwachungssystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtintensität des Kennzeichnungsmittels ebenfalls gemessen wird.
Überwachungssystem (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gespeicherte Datensatz eine Anfangslichtintensität umfasst.
Überwachungssystem (20) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System als Feueralarm gedacht ist.
Überwachungssystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System zusätzlich einen Wärmemelder umfasst.
Verfahren zum Überwachen eines Objekts in einem Volumen, wobei das Objekt mit wenigstens einem Kennzeichnungsmittel (13, 13a–13d, 23) in Form einer Licht erzeugenden oder reflektierenden Vorrichtung versehen ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: • Anordnen wenigstens einer optischen Sensoreinheit (11, 21) zum Aufzeichnen eines Bilds von mindestens einem Teil des Volumens, das das Kennzeichnungsmittel (13, 13a–13d, 23) umfasst, • Umwandeln des Bilds in eine digitale Darstellung des selben Bilds, • Vergleichen der digitalen Darstellung mit einem gespeicherten Datensatz, • Extrahieren von wenigstens einem Koordinatenwert, der wenigstens ein zweidimensionaler Koordinatenwert ist, aus der digitalen Darstellung des Kennzeichnungsmittels, • Vergleichen des extrahierten zweidimensionalen Koordinatenwerts mit einem gespeicherten stationären Koordinatenwert, der durch einen selbstkalibrierenden Prozess erhalten wird, der einen ersten Schritt des Speicherns des stationären Koordinatenwerts für das Kennzeichnungsmittel mittels des Vergleichsmittels (14) umfasst, und • Erzeugen eines Alarms bei Vorhandensein einer Abweichung beim Vergleich des extrahierten Koordinatenwerts mit dem gespeicherten Koordinatenwert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten auch einen Wert der Lichtintensität für das Kennzeichnungsmittel umfassen.