-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Erkennung von Bränden auf
der Basis von Bildanalyse, insbesondere durch die Analyse von Sequenzen
von digitalen animierten Bildern.
-
Auf
dem Gebiet der Überwachung
und Sicherung von Industrieanlagen oder Strassen- oder Tunnelabschnitten
ist die Geschwindigkeit der Feuererkennung ein prädominanter
Sicherheitsfaktor. Insbesondere ist es notwendig, den Ausbruch eines Feuers
möglichst
schnell zu entdecken, um es effizient zu bekämpfen und Massnahmen zur Eindämmung des
Brandes zu treffen. Aus Kostengründen
es jedoch im Allgemeinen unmöglich,
eine durchgehende menschliche Überwachung
zu benutzen. Daher sind automatische Überwachungs-- und
Erkennungssysteme hoch erwünscht.
-
Verschiedene
Systeme, um Feuer oder Rauch zu entdecken, sind schon vorgeschlagen
oder kommerzialisiert worden.
-
Die
meisten der zur Zeit benutzten Systeme gebrauchen punktuelle Rauchsensoren,
welche warten müssen,
bis der Rauch sich zu ihnen ausgebreitet hat, um eine Möglichkeit
zu haben, ihn zu entdecken. Diese Sensoren sind nicht brauchbar
draussen (Raffinerien, Containerdepots usw.), in grossen Geländen, wo
der Rauch sich auflöst
und eine lange Zeit braucht, bis er den Sensor erreicht (Hangare,
nukleare Kraftwerke, usw.) oder auf Gelände mit starkem Luftzug (Tunnels,
Räume mit
starker Ventilation, usw.). Die Sensoren müssen genügend nahe und verdrahtet sein;
die Kosten für
die Verdrahtung einer grossen Zahl von Sensoren kann sich jedoch
als abschreckend erweisen. Diese Lösungen sind daher schlecht
geeignet für
die Überwachung
von grossen Volumen oder ausgedehnten Flächen.
-
Andere
bekannte Systeme basieren entweder auf einer Messung der Temperaturerhöhung im Gebäude oder
auf der Messung der erhaltenen Quantität von UV- oder infraroter Strahlung.
-
Systeme,
welche das Temperaturerhöhungsprinzip
benutzen, sind relativ langsam (Temperaturverzögerung) und funktionieren draussen
oder auf grossen Geländen
nicht zuverlässig.
Auf der UV-Strahlungsmessung basierende Systeme funktionieren in
jeder Umgebung aber verlieren rasch ihre Zuverlässigkeit, wenn der Sensor verschmutzt
ist, ohne dass dies bemerkt wird.
-
Die
auf der Infrarotmessung basierenden Systeme funktionieren in jeder
Umgebung aber generieren falsche Alarme, wenn sie sich in der Nähe eines
heissen Objekts befinden, oder wenn sie Sonnenbestrahlung ausgesetzt
sind.
-
Kürzlich wurde
vorgeschlagen, Feuer mit Hilfe von auf Bildanalyse basierenden Verfahren
zu erkennen. Viele potentiell gefährliche Gelände sind schon mit Überwachungskameras
ausgerüstet,
welche mit einer Alarmzentrale verbunden sind und beispielsweise
für die
Erkennung von Einbrüchen
oder Unfällen
verwendet werden. Die Verwendung dieser Überwachungssysteme auch für das Erkennen
von Feuern erlaubt es, das Einrichten und das Verbinden eines separaten
Sensorensystems einzusparen. Lösungen
für die
automatische Bildanalyse, welche schon installierte Videokameras
und von den Kameras gelieferte Videosignalverarbeitungssysteme verwenden,
wurden auch vorgeschlagen.
-
Raucherkennung
durch Bildanalyse weist gegenüber
den Lösungen,
die punktuelle Sensoren benutzen, folgende Vorteile auf:
- – Die
Kamera kann den Rauch und die Flammen von Weitem erkennen, bevor
diese den Sensor erreichen; ein solches System ist somit in der
Lage, die Lücken
der herkömmlichen
Systeme im Aussenbereich oder in grossen Räumlichkeiten zu schliessen.
- – Die
von der Kamera aufgenommenen Bilder können nicht nur verarbeitet
werden, sondern auch für
das Anzeigen des Vorfalls für
eine Bedienungsperson verwendet werden. Dies ist nützlich, um
die Zweifel im Falle einer falschen Erkennung zu beheben: das Anzeigen
des Bildes oder der Bildfolge durch einen Menschen erlaubt, zahlreiche
Bewegungen zu vermeiden.
- – Die
aufgenommen Bilder erlauben es auch, sich ein genaueres Bild über das
Ausmass des Brands sowie den Typ des Brands zu machen. Es ist somit
möglich,
sofort das richtige Einsatzmaterial vorzubereiten und wertvolle
Minuten zu gewinnen.
- – Eine
Verschmutzung des Sensors (Kamera) wird auf dem Bild sichtbar und
kann erfindungsgemäss
sogar automatisch festgestellt werden, im Gegensatz zu den UV-Strahlungssensoren,
welche ihre Wirksamkeit verlieren, ohne dass dies feststellbar wird.
- – Eine
Panne oder eine Sabotage der Kamera wird automatisch feststellbar.
- – Die
für die
Branderkennung verwendete Kamera kann gleichzeitig für klassische
Videoüberwachungsanwendungen
gebraucht werden, was die Vereinfachung der Verkabelung erlaubt.
-
Branderkennungssysteme
durch Analyse von Videobildern wurden schon im Stand der Technik beschrieben.
WO00/23959 beschreibt ein Raucherkennungssystem, das aus einer Videokameraausrüstung, einer
Einheit für
die Digitalisierung von Videosignalen und einer Einheit für die Verarbeitung
der digitalen Daten besteht. Der Rauch wird durch Bildverarbeitungsalgorithmen
basierend auf dem Vergleichen von Pixels zwischen aufeinander folgenden
Bildern erkannt. Die verwendeten Vergleichsverfahren zielen beispielsweise
darauf ab festzustellen, ob eine bedeutende Änderung zwischen einem Bild
und einem Referenzbild eingetreten ist, die auf das Auftreten von
Rauch aber auch von einem anderen Objekt im aufgenommen Blickfeld
deuten könnte.
Ein anderer Algorithmus erkennt die Konvergenz der Farbe mehrerer
Pixels in Richtung Mittelwert, was eine durch den Rauch verursachte
Senkung des Kontrasts angeben kann. Eine solche Konvergenz kann auch
auf eine Änderung
des Belichtungszustands deuten. Ein dritter Algorithmus misst die Änderungen in
der Bildschärfe
der Übergangszonen,
welche durch den Rauch aber auch durch die Merkmale der Optik beeinflusst
werden kann, die beispielsweise während Zooms oder Öffnungsänderungen
verändert
werden. Diese Verfahren sind nur für das Erkennen von Rauch geeignet,
jedoch nicht von Flammen, die wenig oder keinen Rauch bilden. Die
verwendeten Algorithmen sind komplex und erfordern eine erhebliche
Rechnungsleistung.
-
WO97/16926
beschreibt ein Verfahren zur Erkennen von Änderungen in einer Bildsequenz,
um Ereignisse zu erkennen. Das Erkennungsverfahren basiert auf dem
Aufnehmen eines Referenzbildes, das Information über den Hintergrund der aufgenommen
Szene enthält.
Das Auftreten neuer Objekte wird durch Schwellen- und Pixelgruppierungsverfahren erkannt.
Die verwendeten Algorithmen erlauben es kaum, zwischen dem Auftreten
von Rauch oder von einem anderen Objekt im aufgenommen Blickfeld
zu unterscheiden.
-
EP0818766 beschreibt ein
System zur Erkennung von Waldbränden
durch Verarbeitung von animierten Bildern. Um das Feuer zu erkennen,
wird ein Raucherkennungsalgorithmus verwendet. Dieses Dokument beschreibt
ein Verfahren zur Erkennung der zeitlichen Variationen der Pixelintensität bei niedrigen
Frequenzen (zwischen 0.3 und 0.1 Hz). Das System reagiert somit
relativ langsam, da viele Zyklen von einigen Zehnteln von Sekunden
nötig sind, um
eine Dekorrelation zu erkennen, welche das Vorhandensein von Rauch
angeben könnte.
-
FR-A-2696939
beschreibt ein System zur automatischen Erkennung von Waldbränden durch Bildverarbeitung.
Die Verarbeitungsalgorithmen basieren auf der Erkennung und Analyse
der Bewegungen von Rauchwirbeln und -wolken; sie sind jedoch wenig
geeignet für
die Erkennung von Flammen oder von sich ungewöhnlich bildendem Rauch, beispielsweise
unter Wirkung von Wind oder einer Belüftung.
-
Die
existierenden Branderkennungssysteme durch Videobildanalyse sind
gut geeignet für
die Erkennung von bestimmten Brandtypen in gut definierten Umgebungen.
Eine Firma, welche sich auf Brandüberwachung in verschiedenen
Geländen
spezialisieren möchte,
muss jedoch verschiedene Softwareprogramme erwerben und sich damit
vertraut machen; es gibt heutzutage keine genügend solide und polyvalente
Lösung,
welche die Erkennung von sehr verschiedenen Bränden mittels des gleichen Softwareprogramms
erlaubt.
-
Ein
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Branderkennung vorzuschlagen, die zuverlässiger,
schneller und polyvalenter als die Verfahren und Systeme aus dem Stand
der Technik sind.
-
Ein
anderer Zweck ist es, ein Verfahren und ein System zur Branderkennung
vorzuschlagen, die mittels eines auf dem zu überwachenden Gelände schon
installierten Videoüberwachungssystems
implementiert werden kann.
-
Die
Erfindung wird anhand der als Beispiel angegebenen und durch die
Figuren illustrierten Beschreibung besser verstanden; es zeigen:
-
1 ein
Blockdiagram eines automatischen Branderkennungssystem, welches
die Ausführung
des erfindungsgemässen
Verfahrens erlaubt.
-
2 ein
Blockdiagram einer Varianten eines automatischen Branderkennungssystems,
welches die Ausführung
des erfindungsgemässen
Verfahrens erlaubt, worin verschiedene Elemente innerhalb einer
intelligenten Videokamera integriert sind.
-
3 ein
Blockdiagram einer Varianten eines automatischen Branderkennungssystems,
welches mehrere durch eine Verarbeitungseinheit an einem Computer
verbundene Kameras umfasst.
-
4 eine
schematische Darstellung eines Algorithmus von frequenzieller Bildanalyse
zur Raucherkennung.
-
5 eine
Darstellung von Gleittasten einer graphischen Schnittstelle, was
die separate Einstellung der Flammen- und Raucherkennungsempfindlichkeit
erlaubt.
-
Die 1 zeigt
ein Blockdiagram eines automatischen Branderkennungssystems, welches
die Ausführung
des erfindungsgemässen
Verfahrens erlaubt. Das dargestellte System erlaubt es, Bilder aus verschiedenen
Quellen zu erfassen, beispielsweise aus einer PAL oder NTSC Videokamera 3,
einer digitalen Videokamera, eines Aufnahmeträgers wie Festplatte 2 oder
optisches Medium oder Videoband 1. Die Bildsequenzen werden
falls nötig
von einem Digitalisierer 4 digitalisiert und einem digitalen
Verarbeitungssystem 6 übermittelt,
beispielsweise einem Industrie-PC, welcher die weiter unten beschriebenen Flammen-
und Raucherkennungsalgorithmen durchführt. Der Digitalisierer 4 besteht
zum Beispiel aus einer Karte zur Digitalisierung von aus der Kamera oder
aus dem Videogerät
stammenden Videosequenzen, welche in das digitale Verarbeitungssystem 6 eingeführt wird.
Gewisse Algorithmen können
ein Referenzbild oder Referenzbilder oder Referenzbildsequenzen
verwenden, beispielsweise eine Aufnahme des Hintergrunds des Bildes
ohne Feuer, in einem Speicher 5.
-
Die
Resultate der Erkennungsalgorithmen können lokal auf dem Bildschirm
des digitalen Verarbeitungssystems 6 angezeigt werden oder
von einem Resultatinterpretierungs- und Entscheidungssystem 7 verarbeitet
werden, welches in der Lage ist, Brand- oder Rauchalarme oder -voralarme
auszulösen, wenn
gewisse vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind. Dieser Alarm kann
einer Alarmzentrale 8, einer einen akustischen Alarm generierenden
Vorrichtung 9 und/oder einer Bedienungsperson durch eine
graphische Schnittstelle 10 auf einem der Systeme 7 oder 8 übermittelt
werden. Die Alarmzentrale verwaltet alle aus dem Resultatinterpretierungs-
und Entscheidungssystem stammende Alarme. Das System 7 kann
durch einen Industriecomputer in der Nähe der überwachten Zone ausgeführt werden
oder durch ein vom digitalen Verarbeitungssystem 6 durchgeführtes Programm
oder Programmensemble. Die Alarmzentrale kann sich in Entfernung
befinden und die Alarme aus verschiedenen überwachten Geländen verwalten.
-
Die 2 zeigt
eine Variante eines Systems, welches die Ausführung der Erfindung erlaubt,
worin die meisten der Elemente der 1 innerhalb
einer einzigen intelligenten Kamera 3 integriert sind,
d.h. einer Kamera, welche digitale Bildverarbeitungsmittel integriert.
Die Kamera integriert eine Optik 30, einen nicht dargestellten
Bildsensor, beispielsweise einen Zufallszugriffsensor, und ein Bilderfassungs-
und Digitalbildverarbeitungssystem 6 für die Erfassung von Bildsequenzen
aus der Kamera in digitalen Form und zur Ausführung auf diese Bildsequenzen
von verschiedenen, weiter unten beschriebenen Flammen- und Raucherkennungsalgorithmen.
Die intelligente Kamera 3 integriert ferner einen Speicher 5,
um diese Algorithmen sowie ein Referenzbild oder mehrere Referenzbilder
oder Referenzbildsequenzen zu speichern. Ein Resultatinterpretierungs-
und Entscheidungssystem 7 kann beispielsweise in der Form
eines Computermoduls ausgeführt
werden, welches im Speicher 5 geladen und vom digitalen
Verarbeitungssystem 6 durchgeführt wird. Die intelligente
Kamera 3 kann ferner ein Ereignisverwaltungssystem 70 integrieren,
um die vom System 7 erkannten Ereignisse zu verwalten und
zum Beispiel das Aussenden eines Alarms oder eines Voralarms auszulösen. Die
intelligente Kamera 2 kann durch eine Kommunikationsschnittstelle
mit einem Bildschirm 15 verbunden werden, um entweder die
direkt erfassten Bildsequenzen oder die den erkannten Ereignissen
entsprechenden aufgenommen Bilder zu visualisieren. Die Kamera 3 ist
auch in der Lage, ihre Resultate einem Computer 12 zu kommunizieren.
Eine Steuereinheit 11 erlaubt es, die Zonen von Interesse
im Bild auszuwählen,
die Erkennungsempfindlichkeit zu variieren, die Bewegungen der Kamera
zu programmieren usw. Die Kamera 3 bildet also ein komplettes
System einer intelligenten Kamera, die fähig ist, Flammen und Rauch zu
erkennen und dementsprechende Alarmsignale zu generieren.
-
Die 3 illustriert
eine andere Systemvariante, welche die Erfindung auszuführen vermag,
worin eine oder mehrere Videokameras 3 zur Erkennung von
Rauch 13 oder Flammen 14 Bildsequenzen liefern,
welche vom digitalen Bildverarbeitungssystem 6, beispielsweise
von einem Industrie-PC auf dem überwachten
Gelände,
direkt verarbeitet werden. Das System 6 führt die
Branderkennungsalgorithmen durch Bildverarbeitung und Resultatinterpretierung
aus. Die verarbeiteten Bilder und erkannten Ereignisse werden an
eine entfernte, mit einem Computer 12 ausgerüstete Bedienungsperson übermittelt,
der mit einer graphischen Schnittstelle versehen ist, welche erlaubt,
die Videobilder aus den Kameras 3 zu visualisieren und
die Bedienungsperson im Fall einer Alarmerkennung zu informieren.
-
Um
zuverlässige
Entscheidungen über
den Zustand des überwachten
Geländes
zu ermöglichen, d.h.
um die Anzahl falscher Alarme oder nicht erkannten Brände zu reduzieren,
verwenden das digitale Bildverarbeitungssystem 6 und das
Resultatinterpretierungs- und Entscheidungssystem 7 verschiedene
separate und miteinander kombinierte Bildverarbeitungsalgorithmen.
Die verwendeten Algorithmen können
auf den folgenden Verfahren basieren:
-
1. Frequenzielle
Analyse des aktuellen Bildes und des Referenzbildes mit Vergleich
der Resultate
-
Das
Vorhandensein von Rauch schränkt
die Schärfe
der Umrisse der in der Szene anwesenden Objekte ein, was einem räumlich glättenden
Tiefpassfilter entspricht. Die hohen Frequenzen des Bildes 31 werden
also durch das Vorhandensein von Rauch gegenüber dem Referenzbild 32,
das im Speicher 5 gespeichert ist und beispielsweise einem
Bild des Hintergrunds ohne Rauch oder Flammen entspricht, abgeschwächt. Das
Verfahren besteht also darin, die frequenzielle Transformation jedes
erfassten Bildes 31 oder Bildteils zum Beispiel mittels
eines Moduls 33 zur schnell-Fourier-Transformation (Fast Fourier
Transformation) FFT oder FHT zu errechnen und sie mittels eines
Vergleichssystems 35 mit der von einem Modul 34 errechneten
frequenziellen Transformation des Referenzbildes 32 zu
vergleichen. Wenn das Vergleichsystem eine Abschwächung der
hohen Frequenz des Bildes grösser
als die Abschwächung
der niedrigen Frequenzen in Bezug auf das Referenzbild erkennt,
kann ein Entscheidungsmodul 36 einen Rauchalarm oder eine
Wahrscheinlichkeit eines Rauchalarms angeben.
-
Dieser
Algorithmus kann auf dem ganzen Bild verwendet werden. Um das Auftreten
von Rauch schärfer
und schneller zu erkennen, wird dieser Algorithmus vorzugsweise
auf eine oder mehrere Unterteile oder Zonen des aufgenommenen Bildes
angewandt, wobei ein Alarm ausgelöst wird, sobald eine oder eine
Minimalanzahl von Zonen eine Abschwächung der hohen räumlichen
Frequenzen in Bezug auf das Referenzbild angibt. Es ist auch möglich, diesen
Algorithmus nur auf die Bildteile anzuwenden, auf welchen Rauch
auftreten kann oder in welchen ein anderer Algorithmus die Wahrscheinlichkeit
eines Brandereignisses angegeben hat. Schlussendlich kann dieser
Algorithmus entweder auf ein Grautonbild oder auf eine andere Komponente,
oder separat auf die verschiedenen Komponenten eines Farbbilds angewandt
werden. Je nach möglicherweise
auftretenden Rauchfarben ist es möglich, die verschiedenen chromatischen
Komponenten anders zu gewichten.
-
2. Frequenzielle
Analyse zwischen aufeinander folgenden Bildern für die Erkennung von Flammenschwankungen
-
Das
Auftreten eines Objektes, dessen Umrisse, Chrominanz oder Helligkeit
bei einer Frequenz höher
als 0.5 Hz schwingen, ist ein Zeichen für die mögliche Anwesenheit von Flammen.
Dies kann mittels eines frequenziellen Analyseverfahrens unter Verwendung
der aufeinander nachfolgenden Bilder einer Bildsequenz erkannt werden.
Für die
Durchführung
dieser Analyse muss der Computer über eine ganze Bildsequenz
in seinem Speicher verfügen
und im Raumgebiet Objekte mittels eines Formerkennungsalgorithmus
erkennen.
-
Dieser
Algorithmus kann auch ausgeführt werden,
um Objekte, dessen Form, Grösser und/oder
Farbe in unregelmässiger
Weise und gemäss
einer aleatorischen Frequenz variieren, zu erkennen und über mehrere
sukzessive Bilder zu verfolgen. Verfahren zur Objektidentifizierung
und -verfolgung können
dabei verwendet werden.
-
3. Analyse
der Farbsättigungsinformation
zur Raucherkennung
-
Wenn
eine Farbbildsequenz verfügbar
ist, ist es möglich,
die Farbinformation direkt als Kriterium des Rauchvorhandenseins
zu verwenden. Rauch ist tatsächlich
im Allgemeinen wenig gefärbt
(weiss, schwarz, grau, usw.). Ein Bild oder Bildteil mit abnehmender
Färbung
ist somit in der Lage, Rauch darzustellen. Je nach möglicherweise
auftretenden Rauchfarben ist es möglich, diese Farbe zu berücksichtigen.
-
Im
Gegensatz könnte
ein plötzlich
farbigerer und leuchtender Bildteil könnte Flammen bedeuten, a fortiori
falls sich diese Portion unten auf dem Bild oder unter einer Portion,
die Rauch bedeuten könnte, befindet.
-
4. Analyse
der Farbtemperaturen
-
Wenn
eine Farbbildsequenz zur Verfügung steht,
ist es möglich
das Emissionsspektrum eines Objekts auf jedem Bild approximativ
zu bestimmen, indem die roten, grünen und blauen Komponenten gemessen
werden, was erlaubt, die Temperatur eines Objekts approximativ zu
bestimmen. Ein Objekt mit starker Helligkeit mit einem Emissionsspektrum, das
einem Heisskörper
entspricht, mit einem Maximum im roten-gelben Bereich, kann verdächtigt werden,
eine Flamme (oder die Spiegelung einer Flamme) zu sein.
-
5. Erkennung des Verschwindens
von geraden Segmenten (Linien) im aktuellen Bild
-
Das
Auftreten eines Objekts, dessen Umrisse nur wenig gerade Segmenten
enthalten, ist ein Zeichen für
ein mögliches
Vorhandensein von Rauch oder Flammen. Wenn ein Vergleich mit dem
Referenzbild durchgeführt
wird, kann das Verschwinden von geraden Segmenten erkannt werden.
-
6. Analyse
der Unterschiede zwischen dem aktuellen Bild und einem Referenzbild
für die
Erkennung von Zonen von Interesse
-
Indem
die Unterschiede zwischen dem aktuellen aufgenommenen Bild und einem
Referenzbild der gleichen Szene gemessen werden, ist es möglich, das
Auftreten von Objekten, die im Referenzbild nicht vorhanden waren,
zuverlässig
zu erkennen. Dieser Algorithmus erlaubt, Zonen zu erkennen, wo die Wahrscheinlichkeit
von Rauchauftreten am grössten
ist. Die anderen Flammen- oder
Raucherkennungsalgorithmen können
sich auf diese Zone konzentrieren. Um zu vermeiden, dass Licht-
oder Schattenänderungen
als neue Objekte erfasst werden, ist es möglich, das Referenzbild regelmässig zu erneuern.
-
7. Analyse von mehreren
Bildsequenzen der gleichen Szene von mehreren unterschiedlichen
Aufnahmewinkeln aus (Stereoanalyse)
-
Wenn
mehrere Bilder der gleichen Szene aus verschiedene Sichtpunkten
verfügbar
sind, ist es möglich,
stereoskopische Sichtalgorithmen zu verwenden, um die Position,
die dreidimensionale Form, das Volumen und die Distanz von aufgenommen
Objekten abzuschätzen,
beispielsweise von neuen Objekten, welche in Bezug auf ein Referenzbild
auftreten. Es ist somit möglich,
beispielsweise zwischen einer vor einer Mauer auftretenden Rauchkolonne
und einem Schatten oder einer Abspiegelung auf dieser Mauer zu unterscheiden.
Draussen erlaubt dieser Algorithmus, zwischen einer neuen Wolke
und einer viel näheren
Rauchkolonne zu unterscheiden. Dieser Algorithmus kann beispielsweise
verwendet werden, um die Zonen von Interesse eines Bildes oder einer Bildsequenz,
auf welche sich die anderen Algorithmen konzentrieren müssen, sehr
zuverlässig
zu identifizieren.
-
Mehrfache
Bildsequenzen können
beispielsweise mit Hilfe von mehreren Kameras, mit Hilfe einer einzigen
motorisierten Kamera, mit welcher die Position oder der Aufnahmewinkel
geändert
werden können,
mit Hilfe einer oder mehreren Kameras und eines Spiegelsets, usw.
generiert werden.
-
8. Durch externen Sensoren
gelieferte Alarme
-
Das
digitale Verarbeitungssystem 6 kann ferner mit einem oder
mehreren externen Sensoren verbunden werden, welche möglicherweise
vorhanden sind und bestimmte Ereignisse erkennen können, beispielsweise
Temperatursensoren, Infrarotstrahlung- oder Ultraviolettstrahlungssensoren,
Bewegungssensoren usw. Die durch diese Sensoren gelieferten Angaben
werden an Erfassungskarten im digitalen Verarbeitungssystem 6 übermittelt
und können verwendet
werden, um die durch die Bildverarbeitungsalgorithmen gelieferten
Angaben zu bestätigen oder
um die Leistungen dieser Algorithmen zu verbessern. Ein Bewegungssensor
kann beispielsweise verwendet werden, um eine Bewegung oder eine
optische oder digitale Zoombewegung einer Kamera in Richtung der
Zone, wo die Bewegung erfolgt ist, auszulösen oder um die Bildverarbeitungsalgorithmen auf
die Bildportionen zu konzentrieren, welche der Zone entsprechen,
wo die Bewegung erfasst wurde.
-
Die
Resultate der verschiedenen Algorithmen werden miteinander durch
einen beispielsweise vom System 7 durchgeführten Resultatinterpretations- und Entscheidungsprozess
kombiniert, um die Flammen und/oder den Rauch auf zuverlässige Weise
zu erkennen. Dieser Resultatinterpretationsprozess kann die Entwicklung
der verschiedenen Erkennungskriterien als Funktion der Zeit berücksichtigen. Zum
Beispiel, ein schnell wachsendes Erkennungsniveau ist gefährlicher
als ein stabiles Erkennungsniveau.
-
Wie
vorher erwähnt
ist es möglich,
die Leistungen des Systems spürbar
zu erhöhen,
indem das Bild in mehrere Teile segmentiert und die Erkennungsempfindlichkeit
der verschiedenen Algorithmen gemäss diesen verschiedenen Portionen
angepasst wird. Die Bildteile, wo die Probleme von falschen Alarmen
(Kamine in einer Landschaft, Portion einer Wand, wo Autoscheinwerfer
sich widerspiegeln) auftreten können,
können
somit unempfindlicher gemacht werden, ohne die Erkennung in den
anderen Teilen des Bildes zu beeinflussen. Es ist auch möglich, die
von der Szene am weitesten entfernten Teile empfindlicher und die
am nächsten
gelegenen Teile weniger empfindlich zu machen, um den Perspektiveneffekt
zu kompensieren. Diese Anpassung kann manuell oder automatisch erfolgen.
-
Gemäss der Erfindung
kann die Empfindlichkeit geändert
werden, um das System seiner Umgebung anzupassen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
kann diese Einstellung mit Hilfe eines einzigen Parameters erfolgen,
der alle Algorithmen des Systems beeinflusst. Dieser Parameter kann
durch eine Gleittaste auf der graphischen Schnittstelle 10, durch
einen Potentiometer oder durch ein beliebiges Einstellungselement
geändert
werden.
-
Wenn
das Branderkennungsprogramm dazu bestimmt ist, in sehr unterschiedlichen
Umgebungen verwendet zu werden, beispielsweise, wenn das gleiche
Programm dazu verwendet wird, um Waldbrände in einer Landschaft oder
Brände
in einem Strassentunnel zu erkennen, ist es wünschenswert, die Empfindlichkeit
der Flammenerkennungsalgorithmen und der Raucherkennungsalgorithmen
separat einstellen zu können.
Die 5 illustriert zwei Gleittasten, welche erlauben,
die Erkennung von Flammen und die Erkennung von Rauch separat einzustellen.
-
Der
Fachmann wird verstehen, dass es im Rahmen der Erfindung einfach
möglich
ist, einen fortschrittlichen Parametrierungsmodus auszudenken, mit
welchem die Empfindlichkeit jedes Algorithmus, die auf jede Zone
oder auf jede Farbkomponente angewandte Empfindlichkeit usw. separat
eingestellt werden kann. Es ist somit möglich, die gleiche Vorrichtung
und das gleiche Branderkennungsprogramm zu verwenden und sie so
zu parametrieren, dass Flammen oder Rauch in sehr unterschiedlichen Umgebungen
erkannt werden können,
zum Beispiel in einem Strassen- oder Bahntunnel, draussen, in Hangaren,
usw.
-
Die
verschiedenen Ereignisse, welche im System vorkommen können, werden
dem Benutzer von der graphischen Schnittstelle 10 in Dringlichkeitsreihenfolge
vorgestellt. Die graphische Schnittstelle zeigt somit oben auf der
Liste die Flammen- und Rauchalarme an, beginnend mit dem kürzlichst eingetretenen
Alarm, dann die Flammen- und Rauchvoralarme, hier auch beginnend
mit dem kürzlichst eingetretenen
Alarm, wobei die möglicherweise
erkannten anderen Ereignisse oder Alarme unten auf der Liste angezeigt
werden. Diese anderen Ereignisse können beispielsweise Kamerapannen,
verschmutzte Kameras, ungenügende
Lichtangaben der zu überwachenden
Szene oder durch nicht dargestellte Sensoren erfasste externe Ereignisse,
wie Abhängen
der Feuerlöscher,
Türöffnen usw.,
umfassen. Eine visuelle Mitteilung, vorzugsweise durch ein sich auf
der graphischen Schnittstelle 10 öffnendes „Pop-Up" Fenster mit Angabe des erkannten Alarmtyps,
und ein akustisches Signal werden während einer Alarmerkennung
vorzugsweise generiert.
-
Diese
verschiedene Ereignisse können
in einer Datei („log
file") im Verarbeitungssystem 6,
im System 7 oder im Computer, der von der entfernten Bedienungsperson
benutzt wird und alle erfolgte Ereignisse verzeichnet, gespeichert
werden. Diese Datei besteht vorzugsweise aus einem XML-Dokument, welches
auch die mit jedem verzeichneten Ereignis verbundenen Bilder oder
Bildsequenzen sowie das Datum des Ereignisses enthält. Eine
Bedienungsperson darf die XML-Datei, welche der Überwachungsperiode entspricht,
konsultieren und die aufgenommen Bilder laden, beispielsweise fern,
um die erkannten Alarme zu überprüfen und
sich beispielsweise zu vergewissern, dass die erkannten Alarme effektiv Bränden entsprechen.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Branderkennungsverfahren. Sie
betrifft auch eine für
die Ausführung
dieses Verfahrens speziell angepasste Vorrichtung, beispielsweise
einen Computer oder eine intelligente Kamera, welche für die Ausführung dieses
Verfahrens programmiert werden, sowie einen Datenträger mit
einem Computerprogramm, das direkt in den Speicher einer solchen
Vorrichtung geladen werden kann und welcher Computercodeteilen enthält, welche
die Mittel zur Durchführung
dieses Verfahrens bilden.