DE69815981T2 - Sicherheitssystem mit maskierbarer bewegungsdetektion und kamera mit einstellbarem gesichtsfeld - Google Patents

Sicherheitssystem mit maskierbarer bewegungsdetektion und kamera mit einstellbarem gesichtsfeld Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung
  • Die Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitssystem, insbesondere ein Sicherheitssystem, bei dem Videoapparatur zur Bewegungsdetektion verwendet wird. Es wird ein System beschrieben, das Bewegungsdetektion selektierter Gebiete innerhalb des Gesichtsfeldes einer Videokamera ermöglicht. Dieses System enthält ein integriertes Steuersystem, das dynamisch und automatisch die Bewegungsdetektionsmaske aktualisiert, damit es alternativen Bildern entspricht, und zwar auf Basis eines vorbestimmten Satzes von Kriterien, die mit solchen Bildern assoziiert sind.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Im Bereich der Sicherheitssysteme sind Videosysteme durchaus bekannt. In einem typischen Sicherheitssystem werden eine oder mehrere Videokameras aufgestellt zum Schaffen eines Gesichtsfeldes, das beobachtet werden kann. Diese Videokameras verwandeln ein sichtbares Bild in eine elektronische Form, geeignet zur Übertragung. Eine Steuerstation, entweder innerhalb der Überwachungsgebietes oder in einer Entfernung davon, empfängt die Signale von diesen Kameras und gibt das Videobild an einer Wiedergabeanordnung zur Sicherheitsbemessung und Aufzeichnung wieder. Typischerweise überwacht eine Person die Bilder von den Kameras an einem Bildschirm und trifft Sicherheitsmaßnahmen, wenn das empfangene Bild unerlaubte Aktivitäten zeigt. Oft ist die überwachende Person (nachstehend als Überwacher bezeichnet) verantwortlich für die Überwachung der Bilder von mehreren Kameras gleichzeitig, und es sind Mittel vorgesehen, dem Überwacher dabei in diesem Prozess zu helfen.
  • Es werden automatisierte Bewegungsdetektionssysteme angewandt um dem Überwacher auf das Vorhandensein einer Aktivität innerhalb des Gesichtsfeldes einer Kamera aufmerksam zu machen, wie in dem US Patent 4.458.266 beschrieben. Die Bewegungsdetektionssysteme arbeiten durch Detektion von Änderungen in den sequentiellen elektronischen Bildern derselben Szene. Eine Änderung in der Szene bedeutet das Eintreten oder das Verlassen eines Items dieser Szene. Wenn eine Änderung detektiert wird, wird elektronischen Bildern derselben Szene. Eine Änderung in der Szene bedeutet das Eintreten oder das Verlassen eines Items dieser Szene. Wenn eine Änderung detektiert wird, wird dem Überwacher ein Alarm zugeführt für eine Sicherheitsbemessung. Der Überwacher wird sich die Sequenz von Bildern, die den Alarm verursachte, ansehen, ebenso wie andere Bilder von dieser Kamera oder von anderen Kameras um zu ermitteln, ob der Alarm es erfordert, Sicherheitsmaßnahmen zu treffen, wie das alarmieren der Polizei oder das Auslösen eines Alarmsignals. Diese Bewegungsdetektionssysteme können an derselben Stelle vorhanden sein wie die Kamera oder sie können sich in einem Abstand davon befinden. Sie befinden sich oft an derselben Stelle wie die Kamera und übertragen die Bilder nur im Falle eines Alarm zu der Steuerstation, wodurch Kommunikationsbandbreite und Kosten gespart werden.
  • Diese Bewegungsdetektionssysteme sind sehr effektiv in Gebieten, in denen man erwartet, dass es keine oder nur geringe Aktivität gibt, beispielsweise in Bürogebäuden oder Parkplätzen nach den Bürostunden. Bewegungsdetektionssysteme sind nicht so effektiv in der Sicherheit von Gebieten, in denen normalerweise Aktivität erwartet wird, weil die Anzahl Alarme, die ausgesendet werden, den Überwacher überladen werden.
  • Innerhalb eines Gesichtsfeldes einer Kamera gibt es oft Gebiete, in denen erwartet wird, dass es eine minimale Aktivität geben wird und es gibt andere Gebiete mit einer höheren Aktivität. Beispielsweise innerhalb einer Bank erwartet man Aktivität am Schalter, aber man kann erwarten, dass es eine minimale Aktivität beim Eingang des Tresors gibt. Es wäre nun wünschenswert eine Warnung zu senden oder genauer gesagt, einen Alarm, zu dem Überwacher, und zwar jeweils wenn eine Aktivität am Eingang des Tresors auftritt, nicht aber jeweils, wenn Aktivität am Schalter auftritt. Eine separate Kamera mit einem begrenzten Gesichtsfeld kann dem Eingang des Tresors zugewandt sein um diese selektive Sicherheit zu schaffen. Ein mit der Kamera verbundener Bewegungsdetektor würde dem Überwacher aufmerksam machen auf eine Aktivität in der Nähe des Tresors.
  • Auf alternative Weise könnten Teile des empfangenen Bildes mit einem breiteren Gesichtsfeld absichtlich für das Bewegungsdetektionssystem ausgeschlossen werden, ebenfalls beschrieben in US 4.458.266 . Dieser absichtliche Ausschluss von Teilen des Bildes wird in diesem Zusammenhang als Maskierung bezeichnet. Eine Kamera mit Blick auf den Bankschalter und auf den Tresor könnte einen Bewegungsdetektor benutzen, wobei der Bankschalter maskiert wird. Die Bildelemente (Pixel) des Videobildes, die dem vor Bewegungs detektion auszuschließenden Gebiet entsprechen, werden maskiert, so dass nachfolgende Bilder innerhalb dieses Gebietes konstant bleiben, ungeachtet der wirklichen Aktivität, wie diese von der Kamera gesehen wird. Damit diese Maskierung selektiver Teile des Videobildes effektiv ist, muss die Übereinstimmung zwischen den maskierten Pixeln und dem ausgeschlossenen Gebiet beibehalten werden. Typischerweise wird die Maske geschaffen, wenn die Kamera installiert wird, wobei die selektierten Gebiete innerhalb des festen Gesichtsfeldes ausgetastet werden. Eine Änderung in der Umgebung, wie eine neue Einrichtung des gesicherten Gebietes, oder eine Neuaufstellung der Kamera erfordert die Erzeugung einer neuen Maske für den geänderten Blick.
  • Auch üblich bei Sicherheitssystemen sind Kameras mit einem einstellbaren Gesichtsfeld. Solche Sicherheitssysteme ermöglichen es, dass der Überwacher das Gesichtsfeld der Kamera derart einstellt, dass er die Situation besser beurteilen kann. Die Einstellung des Gesichtsfeldes der Kamera ist auf herkömmliche Art und Weise in Termen von "Pan" (Einstellung in der horizontalen Richtung), "Tilt" (Einstellung in der vertikalen Richtung) und "Zoom" (Einstellung der Vergrößerung des Bildes) beschrieben worden. Auf herkömmliche Weise sind Systeme, die Pan-, Tilt- und Zoomkameras schaffen (nachstehend als P/T/Z-Kameras bezeichnet) nicht kompatibel mit Bewegungsdetektionssystemen. Eine Änderung des Gesichtsfeldes wird von den meisten Bewegungsdetektionssystemen als eine detektierte Bewegung detektiert, weil das Bewegungsdetektionssystem nicht zwischen einer Bildänderung durch Bewegung der Kamera oder durch Bewegung innerhalb des Gesichtsfeldes der Kamera unterscheidet. Traditionelle P/T/Z-Kameras erfordern, falls mit einem Bewegungsdetektionssystem versehen, dass der Überwacher den Bewegungsdetektor ausschalten kann, und zwar vor der Pan/Tilt/Zoom-Bewegung, und dass er den Bewegungsdetektor danach wieder einschalten kann, wenn die Bewegungen beendet sind. Die Erfahrung hat gelehrt, dass Überwacher meistens vergessen, den Bewegungsdetektor wieder einzuschalten, wodurch ihre Effektivität als Sicherheitsanordnung ausgeräumt wird.
  • P/T/Z-Kamerasysteme sind weiterhin nicht kompatibel mit selektiven Gebietsbewegungsdetektion, wie oben beschrieben, weil eine Pan/Tilt/Zoom-Bewegung das Gesichtsfeld der Kamera ändert, wodurch die Übereinstimmung mit der installierten Bewegungsdetektionsmaske ungültig wird. Für eine selektive Gebietsbewegungsdetektion erfordert eine Einstellung auf das Gesichtsfeld der Kamera eine entsprechende Einstellung auf die Bewegungsdetektionsmaske. Typischerweise erfordert dies die Erzeugung einer neuen Maske, spezifisch für dieses neue Gesichtsfeld. Weil die Erzeugung einer neuen Maske ist zeitaufwendiger Prozess ist, und weil eine P/T/Z-Kamera eine unendliche Anzahl möglicher Gesichtsfelder hat, die je eine andere Maske erfordern, benutzen selektive Gebietsbewegungsdetektionssysteme nur selten P/T/Z-Kameras.
  • Eine automatische Einstellung einer Maske um mit einer Änderung in dem Gesichtsfeld der Kamera übereinzustimmen kann nur dann gemacht werden, wenn die Einstellung des Gesichtsfeldes der Kamera in den Bewegungsdetektionsmechanismus integriert ist. Auf herkömmliche Weise erfordert die ständige Neuberechnung einer Maske, wenn die Kamera eingestellt ist, eine ständige Aufmerksamkeit auf die Änderungen in dem Gesichtsfeld der Kamera, und zwar in Termen der Winkeldrehung durch die horizontale und vertikale Achse, sowie auf Änderungen in den Vergrößerungsfaktoren der Linse. Eine derartige Berechnung würde komplexe Koordinatentransformationen erfordern, sowie eine ständige Rückkopplung von den kamerabezogenen auf die Gesichtsfeldparameter. Ein derartiges System wäre extrem kostspielig, wenn überhaupt praktisch.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zu schaffen, das eine selektive Bewegungsdetektion schafft, und zwar unter Anwendung von herkömmlicher Pan/Tilt/Zoom-Technologie, ohne dass komplexe Koordinatentransformationstechniken erforderlich sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sogar wenn eine P/T/Z/-Kamera eine unendliche Anzahl Gesichtsfelder haben kann, ein selektierter Satz von Gesichtsfeldern oft ausreicht um die Sicherheit einer ganzen zu überwachenden Gebietes zu bieten. Weiterhin ist, obschon die P/T/Z-Kamera durch eine kontinuierliche Aktivierung der Pan-, Tilt- oder Zoom-Regelung ständig änderbar sein kann, die Kamera typischerweise ortsfest, wenn Bewegungsdetektion angewandt wird.
  • Nach der vorliegenden Erfindung kann zu jedem selektierten ortsfesten Gesichtsfeld ein Maskenbild entsprechend diesem neuen Gesichtsfeld in die Maske des Bewegungsdetektors herunter geladen werden. Ein Satz von Masken, die je einem selektierten Gesichtsfeld entsprechen, ist gespeichert oder wird berechnet, und zwar in der Überwachungsstation und nötigenfalls herunter geladen. Die ganze Verarbeitung zum Schaffen eines bestimmten Maskenbildes braucht nicht in Echtzeit wenn die Kamera sich bewegt durchgeführt zu werden, und auch nicht nach jeder P/T/Z-Kamerabewegung. Durch Herunterladen einer Maske entsprechend einem bestimmten Gesichtsfeld, kann das Bewegungsdetektionssystem ein System mit minimalen Fähigkeiten und folglich mit minimalen Kosten sein. Die Effektivität und die Kosten des Systems werden nur durch die Anzahl selektierter Gesichtsfelder bestimmt, für die eine Maske gebraucht wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein fester Satz vorbestimmter Gesichtsfelder, mit je einer vorbestimmten Maske erzeugt und in der Überwachungsstation gespeichert, wenn das System aufgestellt wird und danach wenn die Umgebung sich ändern sollte. Der Überwacher braucht nur eines dieser vordefinierten Gesichtsfelder als Zielgesichtsfeld zu wählen um eine selektive Gebietsbewegungsdetektion herbeizuführen, wobei die vordefinierte Maske des Zielgesichtsfeldes benutzt wird.
  • Die Selektion einer vorbestimmten Maske oder die Berechnung einer neuen Maske erfordert dennoch, dass die Maske dem speziellen Gesichtsfeld der Kamera entspricht. Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass es in der heutigen Technologie eine extrem hohe Korrelation zwischen den Befehlen, die zu einer Kamera gesendet werden und der wirklichen physikalischen Bewegung der Kamera gibt. Das heißt, eine Wiederholung desselben Befehls oder des Satzes von Befehlen wird dazu führen, dass die Kamera auf dasselbe Gesichtsfeld eingestellt wird. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, die aktuellen Orientierungswinkel und den Vergrößerungsfaktor übereinstimmend mit dem Gesichtsfeld der Kamera zu kennen; es reicht, die Befehle zu kennen, die erforderlich sind zum Wiederherstellen des Gesichtsfeldes. Weil es eine starke Korrelation und Wiederholbarkeit zwischen Befehlen und dem aktuellen Gesichtsfeld der Kamera gibt kann ein System nach der vorliegenden Erfindung die Übereinstimmung einer bestimmten Maske mit einem bestimmen Gesichtsfeld dadurch schaffen, dass die Befehle, die erforderlich sind zum Erzeugen, oder Neuerzeugen des Gesichtsfeldes, gespeichert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Überwacher die geeigneten Befehle durchführen um die Kamera einzustellen um ein gewünschtes Gesichtsfeld zu erzeugen, wie im Pult sichtbar. Dieses bestimmte Gesichtsfeld wird eine einzigartige Identifikation oder Adresse erhalten. Die durchgeführten Befehle zum Bewegen der Kamera zum Reproduzieren dieses Gesichtsfeldes wird als der Befehl, assoziiert mit diesem Gesichtsfeld, gespeichert. Der Überwacher wird dann die für Bewegungsdetektion selektierten Gebiete identifizieren; die entsprechende Maske wird als das Maskenbild, assoziiert mit diesem Gesichtsfeld, gespeichert. Der Überwacher wird die obenstehende Sequenz für zusätzliche, einzigartig identifizierbare Gesichtsfelder wiederholen. Danach, wenn spezifische Gesichtsfelder identifiziert worden sind, und wenn die Befehle zur Kamerapositionierung und das mit jedem Gesichtsfeld assoziierte Maskenbild gespeichert worden sind, braucht der Überwacher dem System nur zu instruieren mit "geh zu" einem bestimmten Gesichtsfeld. In Reaktion auf diesen Befehl "geh zu dem Gesichtsfeld" wird das System die gespeicherten Befehle übertragen um die Kamera derart einzustellen, dass dieses Gesichtsfeld geschaffen wird, wird dann die mit diesem Gesichtsfeld assoziierte Maske herunterladen. Es sei bemerkt, dass bei dieser Ausführungsform Koordinatentransformationen nicht durchgeführt werden und das Kameragesichtsfeld von Sichtparametern an sich nicht erforderlich sind, wobei es möglich ist, herkömmliche, preisgünstige Kameras und Bewegungsdetektoren zu verwenden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann Bewegungsdetektion automatisch abgeschaltet werden, während die Kamera in Bewegung ist und automatisch wieder aktiviert werden, wenn die Kamera auf das neue Gesichtsfeld eingestellt und die neue Maske geladen worden ist.
  • Diese und andere Vorteile dürften dem Fachmann anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnung klar werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 zeigt ein Video-Sicherheitssystem mit einem Bewegungsdetektor.
  • 2 zeigt eines Szene mit einem entsprechenden Maskenbild,
  • 3 zeigt eine Videokamera mit einem einstellbaren Gesichtsfeld.
  • 4 zeigt ein Sicherheitssystem mit einer Kamera mit einem einstellbaren Gesichtsfeld und einem maskierbaren Bewegungsdetektor nach der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine Überwachungsstation für ein Sicherheitssystem nach der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt ein Video-Sicherheitssystem mit einem Bewegungsdetektor, wie in dem Stand der Technik bekannt. Videobilder 101 werden von der Kamera 110 erzeugt. Diese Bilder sind repräsentativ für das Gesichtsfeld der Kamera 112. Das Gesichtsfeld wird bestimmt durch die Lage der Kamera, die Orientierung und die Linsenkonfiguration. In 1a werden die Videobilder 101 gleichzeitig der Überwachungsstation 120 sowie dem Bewegungsdetektor 130 zugeführt. Der Bewegungsdetektor 130 vergleicht ein Frame des aktuellen Bildes 136 mit einem Frame des vorhergehenden Bildes 137, unter Ansteuerung eines Controllers 139. Der Vergleichsblock 138 löst ein Alarmsignal 131 aus, wenn das aktuelle Bild 136 von dem vorhergehenden Bild 137 wesentlich abweicht. Die Differenz zwischen den Bilden kann beispielsweise durch die Anzahl Bildelemente (Pixel) mit einem anderen Wert gemessen werden. Wenn die Anzahl anderer Pixel einen Schwellenwert übersteigt, wird der Überwachungsstation ein Alarmsignal zugeführt. Die Verwendung einer Schwelle ermöglicht es, dass der Bewegungsdetektor unempfindlich sein kann für geringfügige Änderungen, wie diese verursacht werden, wenn kleine Tiere sich in dem Blickfeld der Kamera verlagern. Nach einem Vergleich mit Hilfe des Controllers 139 wird das aktuelle Bild 136 das vorhergehende Bild 137, und zwar in Vorbereitung des Empfangs des nächsten Frames des Videobildes 101.
  • Der Bewegungsdetektor 130 enthält ein etwaiges Maskierungsmerkmal. Wenn man erwartet, dass bestimmte Gebiete des Gesichtsfeldes der Kamera Bewegung enthalten, wofür Alarmsignale nicht erwünscht sind, können diese Gebiete maskiert oder für den Bewegungsdetektionsprozess gesperrt werden. Ein Gebietssicherheitssystem kann beispielsweise derart entworfen sein, dass Eintritt in unerlaubte Bereiche von einer gemeinsamen Straße, wie einer öffentlichen Straße oder einem Fußweg aus, detektiert wird. Derjenige Teil der Straße innerhalb des Gesichtsfeldes der Kamera kann gegenüber dem Bewegungsdetektor dadurch maskiert werden, dass diese Pixel des Videobildes 101 entsprechend der Straße gesperrt werden. Dieses Absperren oder Maskieren erfolgt durch den Maskierungsblock 135. Da die Maske vor dem aktuellen Bildblock 136 auf das empfangene Bild angewandt wird, werden alle aktuellen Bilder, die danach vorhergehende Bilder werden, die gleichen Pixeldarstellungen des maskierten Gebietes haben, typischerweise ein ganz weißes oder ganz schwarzes Bild. Ein Vergleich eines aktuellen Bildes mit einem vorhergehenden Bild innerhalb des maskierten Gebietes wird immer die gleichen Pixelwerte zeigen, ungeachtet der aktuellen Änderungen in dem Bild in dem maskierten Gebiet.
  • Es sei bemerkt, dass in einem Typischen System die Überwachungsstation das komplettem nicht maskierte Bild empfängt, das alle Bewegungen zeigt, aber der Überwacher wird nicht auf Bewegung hingewiesen, ausgenommen in den nicht maskierten Gebieten. 2 zeigt ein typisches Bild und eine Maske, wie diese für eine aufgestellte Kamera geschaffen sein kann mit einem Gesichtsfeld auf ein Eingangstor. Es sei bemerkt, dass in einem typischen System die Maske geschaffen wird, wenn das System installiert wird und nicht weiter geändert zu werden braucht, es sei denn, dass die Kamera verlagert wird oder wenn die betreffenden Gebiete modifiziert werden.
  • 1b zeigt ein Sicherheitssystem mit einer entfernt liegenden Überwachungsstation. Bilder 101 und Alarmsignale 131 werden dem Überwacher 120 über den Sender 140 und den Empfänger 150 zugeführt. Eventuell kann der Sender 140 dazu entworfen sein, nur Videobilder 101 zu senden, wenn dazu ein Befehl von dem Überwacher eintrifft, oder beim Auftritt eines bestätigten Alarmsignals von dem Bewegungsdetektor 131. Typischerweise kann der Sender einen oder mehrere Videobildpuffer enthalten. Bei Detektion einer Bewegung, wie signalisiert durch das Alarmsignal 131, wird der Sender das aktuelle Videosignal übertragen, ebenso das vorhergehende und das nachfolgende Bild, um dem Überwacher zu helfen bei der Beurteilung der Sicherheitssituation.
  • 3 zeigt ein Sicherheitssystem mit einer Kamera mit einem dynamischen Gesichtsfeld. Motoren 360 stellen die Orientierung und die Linsenkonfiguration der Kamera 110 ein. Typischerweise sind drei Motoren vorgesehen. Ein Pan-Motor schafft Kameradrehung in der horizontalen Ebene; ein Tilt-Motor schafft Kamerabewegung in der vertikalen Ebene; und ein Zoom-Motor schafft eine Linseneinstellung. Eine Kamera mit einem einstellbaren Gesichtsfeld 380 wird herkömmlicherweise als eine Pan/Tilt/Zoom-Kamera (P/T/Z-Kamera) bezeichnet. Die Motoren 360 werden von einer Treiberanordnung 370 in Reaktion auf Kamerapositionierungsbefehle 311, die von der Überwachungsstation 120 ausgesendet werden, aktiviert. Solche Befehle können dadurch erzeugt werden, dass der Überwacher eine (nicht dargestellte) Eingabeeinrichtung benutzt, wie ein Joystick, eine Maus oder ein Tastenfeld. Typischerweise sind die Befehle einfach: Hoch/Tief Rechts/Links und ZoomEin/ZoomAus. Der Betrag der Kamerabewegung wird durch die Dauer, in der Zeit, dass der betreffende Befehl gegeben wird, bestimmt. Solche Befehle sind "relative" Positionierungsbefehle, weil die resultierende Kameraorientierung gegenüber der vorhergehenden Orientierung relativ ist. Eventuell kann ein komplexerer Treiber 370 "absolute" Positionierungsbefehle ermöglichen wie: "gehe zu X, Y, Z", wobei X die horizontale Winkellage ist, wobei Y die vertikale Winkellage ist und wobei Z der Vergrößerungsfaktor ist. Ein Treiber 370 kann ebenfalls für die örtliche Speicherung solcher X, Y, Z-Parameter als einziger Identifizierer N sorgen, wobei das Positionieren der Kamera mittels des Befehls "gehe zu N" ausreicht. Bei Empfang eines absoluten Positionierungsbefehls wird der Treiber die zugehörigen relativen Motorbewegungen, erforderlich zum Verlagern aus der aktuellen Orientierung in die spezifizierten Orientierung bestimmen. Rückkopplung von den Motoren und der Kamera kann ebenfalls angewandt werden zur Gewährleistung einer genauen Positionierung. Bei einer einfacheren Ausführungsform umfasst die Rückkopplung von der Kamera nur das Videobild 101 und der Überwacher macht die geeigneten Einstellungen, mit Hilfe der Positionierungsbefehle 311, bis das gewünschte Gesichtsfeld in der Überwachungsstation 120 sichtbar ist. Bei einer derartigen Ausführungsform ist die wirkliche Winkelorientierung oder der wirkliche Vergrößerungsfaktor der Kamera dem Überwacher oder der Überwachungsstation nicht bekannt.
  • In 3b ist eine ferngesteuerte Kamera mit einem dynamischen Gesichtsfeld dargestellt. Es werden Transceiver 340 benutzt zum Kommunizieren der Videobilder 101 und der Kamerapositionierungsbefehle 311 zwischen der Überwachungsstation und der Kameralage. In einer Fernkonfiguration wird die Einstellung des Gesichtsfeldes der Kamera schwer, und zwar wegen der Verzögerungszeit zwischen dem Aussenden eines Befehls von der Überwachungsstation und dem resultierenden Videobild. Zum Minimieren von Kommunikationen und Zeitverzögerung hat der Empfänger/Treiber 265 nebst der Treiberfähigkeit des Blocks 370 in 3a eine Speicherfähigkeit. Wenn durch Einstellungen in der Überwachungsstation einmal ein gewünschtes Gesichtsfeld verwirklicht worden ist, kann der Empfänger/Treiber 365 die Instruktion erhalten, diese Orientierung mit dem zugehörigen Identifizierer zu speichern. Auf diese Weise kann ein Satz vorbestimmter Gesichtsfelder beispielsweise in einem Speicher 366 gespeichert werden, und zwar als " Haupteingang" , "Nebeneingang", "Parkplatz" usw. Der Überwacher kann danach die Gesichtsfelder von dem einen zu dem anderen ändern, und zwar nur dadurch, dass er dem Empfänger/Treiber 365 den Identifizierer des gewünschten Gesichtsfeldes mitteilt. Der Empfänger/Treiber wird die Orientierungsparameter, die mit diesem Identifizierer assoziiert sind, zurückrufen und die Motoren 360 auf geeignete Weise zum Neuorientieren der Kamera 110 entsprechend diesen Parametern einstellen. Es sei bemerkt, dass gerade diese Fähigkeit vorgesehen werden kann durch Speicherung der geeigneten Kamerapositionierungsbefehle in der Überwachungsstation 120.
  • Wie oben bereits erwähnt, sind, weil Pan/Tilt/Zoom-Fähigkeiten das Gesichtsfeld einer Kamera modifizieren, P/T/Z-Kameras nützlich in einem Sicherheitssystem mit maskierbarer Bewegungsdetektion, wie in 1 beschrieben. Jede Bewegung der Kamera erzeugt ein neues Gesichtsfeld, für das die Maske 133 geändert werden müßte. Eine dynamisch änderbare Maske, entsprechend den dynamisch ändernden Gesichtsfeldern würde Koordinatentransformationen und rechnerische Fähigkeiten über diejenigen, die innerhalb des Kosten- und Preisrahmens praktischer Sicherheitssysteme weit hinaus gehen würden.
  • 4 zeigt ein Sicherheitssystem mit einem dynamischen Gesichtsfeld und mit einer Bewegungsdetektionsmaskierung nach der vorliegenden Erfindung. Zum besseren Verständnis wird das System anhand einer direkten Verbindung zwischen der Überwachungsstelle und der Kamera und dem Bewegungsdetektor beschrieben, wie in 4a dargestellt. 4b zeigt ein System, der Vollständigkeit halber, mit einer Fern-Überwachungsstation. Das System umfasst Elemente, die denen aus den 1a und 3a funktionsmäßig entsprechen. Eine Kamera 110 schafft Videobilder 101 für die Überwachungsstation 420 und den Bewegungsdetektor 430. Anders als bei 1 hat die Monitorstation 420 die Fähigkeit, einen Satz von Kamerapositionen 450 und Masken 460 zu speichern. Der Bewegungsdetektor 430 nach der vorliegenden Erfindung hat die Fähigkeit, den Inhalt der Maske 135 zu ersetzen. Die durch das Maskenbildsignal 136 dargestellt, kann die Überwachungsstation ein neues Maskenbild in die Maske 135 übertragen, wodurch die vorhergehende Maske ersetzt wird.
  • Wie in 3 überträgt die Überwachungsstation 420 nach 4 auch Kamerapositionierungsbefehle 311 zu dem Treiber 370. Das Gesichtsfeld 112 der P/T/Z-Kamera ist über die Motoren 360 einstellbar, die durch den Motortreiber 370 in Reaktion auf diese Kamerapositionierungsbefehle von der Überwachungsstation gesteuert werden. Die Kamerapositionierungsbefehle nach der vorliegenden Erfindung können von direkten Befehlen herrühren, wie von Joystick-Bewegungen oder Menüselektionen, wie in 3, oder von einem Satz von Positionen 450, was nachstehend noch näher beschrieben wird.
  • 5 schafft zusätzliche Einzelheiten in Bezug auf die Überwachungsstation 420. Die Mittel 510 sind in der Steuerstation vorgesehen zum Schaffen von Masken, die zu dem Bewegungsdetektor herunter geladen werden können. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine Maske erzeugt, und zwar im Zusammenhang mit den von der Kamera empfangenen Videobildern 101. Die Mittel 520 sind vorgesehen zur Steuerung der Kamera. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Überwacher die Kamera steuern, bis ein gewünschtes Gesichtsfeld erzielt worden ist. Die durch dieses Gesichtsfeld erzeugten Videobilder werden dem Überwacher wiedergegeben und der Überwacher wird Gebiete dieses Gesichtsfeldes selektieren, die maskiert werden sollen. Typischerweise wird die Maskierung mit der Selektion von Segmenten des Videobildes einhergehen, und zwar unter Verwendung beispielsweise einer Maus, oder eines Berührungsschirms, zum Erzeugen einer überliegenden Maske. Es dürfte einleuchten, dass diese Maskenüberlage für das betreffende Bild, das betrachtet wird, spezifisch ist.
  • Wenn ein Bild selektiert worden ist und wenn eine Maske entsprechend diesem Bild erzeugt wird, kann der Benutzer die Kameraposition, die diesem Bild entspricht sowie die Maske entsprechend diesem Bild an einer selektierten Adresse 540 speichern. Die Adresse 540 könnte ein reiner Index sein, beispielsweise Bild 1, Bild 2 usw. aber vorzugsweise könnte sie eine Beschreibung sein, wie Haupteingang, Parkplatz, usw.
  • Der Überwacher kann dann die Kamera Steuern um ein anderes Bild zu erzeugen, eine Maske erzeugen, die diesem neuen Bild entspricht und die Kameraposition und Maske entsprechend diesem Bild an einer anderen Adresse speichern. Jedes gespeicherte Adresse, Position Maske Triplet wird als zusammenhängender Satz gespeichert, wie durch das Adressenelement 441, das Positionselement 451 und das Maskenelement 461 in 5 dargestellt. Typischerweise werden Positionen und Masken für einen selektierten Satz von Gesichtsfeldern erzeugt, die das zu überwachende Gebiet, wie erforderlich, bedecken.
  • Nachdem ein Satz von Positionen und Masken für die Kamera und den Bewegungsdetektor erzeugt worden ist, ist die Wirkung des Systems ganz offen. Der Überwacher selektiert nur eine interessante Adresse. In Reaktion auf diese Selektion überträgt die Überwachungsstation die entsprechenden Kamerapositionierungsbefehle zur Steuerung der Kamera zu dem selektierten Gesichtsfeld und überträgt das entsprechende Maskenbild zu dem Bewegungsdetektor für geeignete Maskenschnitte der Bilder aus dem selektierten Gesichtsfeld. Der Bewegungsdetektor oder die Überwachungsstation können auch mit Mitteln versehen sein um bei Kamerabewegung Alarmsignale zu sperren und die Alarmsignale wieder zu ermöglichen, wenn die Kamera wieder ruhig und die neue Maske geladen ist, um zu vermeiden, dass Falschalarmfälle, typischerweise verursacht durch Kamerabewegung, ausgelöst werden.
  • Obschon die Erzeugung der selektierten Gesichtsfelder und Masken obenstehend als ein rein sequentieller Prozess beschrieben wurde, d. h. definiere alle Masken für alle Gesichtsfelder, löse danach die Sicherheitsfunktionen aus, indem eines der erzeugten Gesichtsfelder und eine der Masken aufgerufen wird, dürfte es einleuchten, dass nicht alle Gesichtsfelder erzeugt zu sein brauchen bevor ein erzeugtes Gesichtsfeld in der Sicherheitsmode benutzt werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Satz selektierter Gesichtsfelder zu jeder beliebigen Zeit änderbar, wodurch der Überwacher die Möglichkeit hat, die mit einem Gesichtsfeld assoziierte Maske zu ändern, ein neues selektiertes Gesichtsfeld und eine neue Maske zu definieren oder ein vorher definiertes selektiertes Gesichtsfeld oder eine Maske zu löschen. Dadurch bietet das vorliegende System die Möglichkeit, Änderungen an die Sicherheitsanforderungen anzupassen, und zwar auf Basis beispielsweise von Erfahrungen oder auf Basis von sich ändernden Umständen.
  • Wie bisher beschrieben, schafft das System nach der vorliegenden Erfindung eine dynamische Fähigkeit des Kameragesichtsfeldes mit Bewegungsdetektionsmaskierung. Alternative Ausführungsformen konsistent zu der vorliegenden Erfindung dürften dem Fachmann einleuchten. So könnte beispielsweise die Selektion von Gebieten, in denen Bewegung detektiert werden soll, dadurch erfolgen, dass die betreffenden Gebiete selektiert werden, stattdessen, dass Gebiete ausgeschlossen werden.
  • Wie oben beschrieben, könnten die Befehle zur Kamerapositionierung wirkliche P/T/Z-Motorbewegungsbefehle oder "geh zu"-Befehle sein, je nach den Fähigkeiten an dem Treiber 370 oder an dem Empfänger/Treiber 365.
  • Auf gleiche Weise kann, entsprechend der vorliegenden Erfindung der Bewegungsdetektor 430 einen örtlichen Speicher umfassen zur Speicherung eines Satzes von Masken und die Überwachungsstation braucht nur einen "benutze N"-Befehl zu übertragen um dafür zu sorgen, dass der Bewegungsdetektor die Maske N benutzt.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Satz mit Position-Maske-Paaren entsprechend einem bestimmten Gesichtsfeld weiterhin durch die Tageszeit, oder den Wochentag usw. adressiert sein. Das heißt, es kann Gebiete geben, assoziiert mit einem Gesichtsfeld, für die nur während bestimmter Zeitperioden Bewegung erwartet wird. So kann beispielsweise ein Bankschalter für Bewegungsdetektion während normalen Bürostunden maskiert sein, sollte aber nicht maskiert sein, wenn die Bank geschlossen ist. Nach der vorliegenden Erfindung können viele Masken entsprechend demselben Gesichtsfeld, derselben Kameralage aber mit einer anderen Adresse, auf Basis eines anderen Parameters, wie einer Zeitperiode, definiert werden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung können Maskierung und Alarmierung unabhängig voneinander ein- und abgeschaltet werden, oder abhängig von der Tageszeit oder von anderen Parametern.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Selektion von Gesichtsfeldern automatisiert werden. So kann beispielsweise der Controller 580 der Überwachungsstation auf einen routinenumäßigen Durchlauf durch den Satz, oder einen Subsatz, von Gesichtsfeldern programmiert werden, damit die Überwachung beibehalten wird. Diese Programmierung könnte die Selektion von Gesichtsfeldern beinhalten, und zwar in Abhängigkeit von der Tageszeit oder von anderen Parametern.
  • Nach der vorliegenden Erfindung könnten Hilfsmittel vorgesehen sein bei der Erzeugung von Masken entsprechend bestimmten Gesichtsfeldern. So kann beispielsweise der Überwacher die Kamera derart auf ein Gesichtsfeld aufstellen, das noch keine entsprechende Maske hat, aber die Position der Kamera kann zwischen zwei Positionen liegen, die wohl entsprechende Masken haben. Das System könnte programmiert werden zum Schaffen einer Maske für die zwischenliegende Position durch Interpolation der Masken der angrenzenden Positionen. Diese interpolierte Maske könnte dem Überwacher als Vorgabemaske entsprechend der zwischenliegenden Position zugeführt werden, als Ausgangspunkt zum Schaffen einer bestimmten Maske oder als eine Maske, die statt einer spezifischen Maske verwendet werden soll. Zusätzlich zu der Interpolation könnte die Erzeugung einer Vorgabemaske auch erfolgen durch Anwendung von sachverständigen Systemen, von Mustererkennung, Maschinenlernen oder ähnlichen Computerhilfen. Wenn beispielsweise ein Durchgang in dem einen Gesichtsfeld maskiert ist, könnte das System ein neues Gesichtsfeld analysieren um zu ermitteln, ob es ein Muster entsprechend dem maskierten Durchgang in dem neuen Gesichtsfeld gibt. Sollte dies der Fall sein, so könnte für dieses entsprechende Muster eine Vorgabemaske automatisch geschaffen werden, das dann der Akzeptanz des Überwachers ausgesetzt wird. Der Überwacher wird dadurch befreit von den Einzelheiten bei der Schaffung von Masken für Gebiete oder Merkmale, die mehreren Szenen gemein sind.
  • Auch entsprechend der vorliegenden Erfindung kann die Maske erzeugt oder modifiziert werden auf Basis wirklicher Bewegungen in dem Gesichtsfeld. Die meisten Bewegungsdetektionssysteme bieten die Möglichkeit, die einzelnen Teile des Bildes, in denen Bewegung detektiert wurde, zu markieren. Wenn der Überwacher findet, dass diese Bewegung nicht relevant ist und erfährt, dass sie wiederholt auftritt, kann der Überwacher das System instruieren, diejenigen Teile des Bildes, in denen Bewegung detektiert wurde, der aktuellen, die Gesichtsfeld zugeordneten Maske hizuzufügen. So kann beispielsweise ein Bild einen großen Baum enthalten, dessen Umriss eine Bewegungsdetektion auslöst, wenn die Blätter sich bewegen. Jeweils wenn eine derartige Bewegung bemerkt wird, kann der Überwacher die Maske anhängen. Ggf. wird die Maske ein Peripheriebild des Baumes enthalten. Das System könnte auch mit einem Mittel versehen sein zum Speichern einer überdimensionalen Maske. Die Bildelemente, in denen Bewegung detektiert wird, sowie die Bildelemente, die unmittelbar an diese Teile grenzen, könnten als die neue oder als die modifizierte Maske gespeichert werden.
  • Weiterhin könnte eine Vorgabemaske erzeugt werden, und zwar auf Basis der aktuellen Koordinatentransformationen entsprechend einem modifizierten Gesichtsfeld. Das bedeutet, den maskierten Gebieten in einem oder mehreren Gesichtsfeldern könnten Koordinaten relativ zu der Kamera zugeordnet werden. Eine neue Maske könnte in jedem gewählten Gesichtsfeld dadurch geschaffen werden, dass die maskierten Gebiete um die Winkel quer durch die Kamera gedreht werden, und dass die Gebiete entsprechend den Änderungen in dem Zoom der Kamera vergrößert oder verkleinert werden. Diese transformierte Maske könnte als Ausgangspunkt angewandt werden zum Erzeugen einer spezifischen Maske, oder als Maske, die statt einer spezifischen Maske verwendet werden soll.
  • Noch andere aktuelle echte Koordinaten könnten für jede zu maskierende Stelle sowie für die aktuelle Kameralage bestimmt werden. Mit dieser Information könnte eine Maske automatisch berechnet werden für jedes selektierte Kameragesichtsfeld. Wie aus dem Obenstehenden einleuchten dürfte, sind die Mittel zum Erzeugen einer Maske entsprechend einem bestimmten Kameragesichtsfeld nur durch die verfügbaren Rechenmittel und die vorausgesetzte Genauigkeit der resultierenden Maske begrenzt.
  • Nach der vorliegenden Erfindung können viele Kameras und Bewegungsdetektoren von derselben Überwachungsstation aus gesteuert werden, Bei einer derartigen Ausführungsform braucht die Adresse der gespeicherten Positionen und Masken nur durch die spezifische Kamera, für welche die gespeicherte Position und Maske gelten, weiter gekennzeichnet zu werden.
  • Auch nach der vorliegenden Erfindung können die Bewegungsdetektionsmittel innerhalb der Kamera, oder innerhalb der Überwachungsstation vorgesehen sein. Weiterhin können die Bewegungsdetektionsmittel für viele Kameras üblich sein, wobei nur erforderlich ist, dass die Bewegungsdetektionsmittel die geeignete Assoziation von Masken für und Bilder von jeder Kamera beibehalten.
  • Obenstehendes soll nur die Grundlagen der vorliegenden Erfindung erläutern. Es dürfte folglich einleuchten, dass der Fachmann imstande sein wird, mehrere Anordnungen herzuleiten, die obschon an dieser Stelle nicht explizit beschrieben oder dargestellt, die Grundlagen der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, verkörpern.

Claims (18)

  1. Überwachungssystem, das die nachfolgenden Elemente umfasst: – eine Videokamera (110) mit einem einstellbaren Gesichtsfeld (112), – einen Bewegungsdetektor (130) zum Detektieren von Bewegung innerhalb des Gesichtsfeldes (112) der Videokamera, wobei der genannte Bewegungsdetektor (130) eine Maske (135) aufweist zum Maskieren von Teilen des genannten Gesichtsfeldes der Videokamera gegenüber der genannten Bewegungsdetektion, und gekennzeichnet durch: – Mittel (460) zum Selektieren eines Zielmaskenbildes (461) aus einem Satz von Zielmaskenbildern, und zwar in Abhängigkeit von dem genannten Gesichtsfeld (451) der Kamera, und – Mittel zum Laden des genannten Zielmaskenbildes (461) in die genannte Maske (135).
  2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei das genannte System weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: – einen Pan-Motor (360) zum "Pannen" der Videokamera über eine horizontale Achse, – einen Tilt-Motor (360) zum "Tilten" der Videokamera über eine vertikale Achse, und – einen Zoom-Motor (360) zum Vergrößern und Verkleinern des Gesichtsfeldes der Videokamera.
  3. Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei das genannte System weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel (360) zum Einstellen des Gesichtsfeldes der Kamera über einen oder mehrere Kamerapositionierungsbefehle (311), – Mittel (366) zum Speichern eines Satzes von Kamerapositionierungsbefehlen, entsprechend dem Gesichtsfeld der Videokamera, in einem Speicher, – Mittel (450) zum Selektieren eines Satzes von Zielpositionierungsbefehlen aus dem genannten Speicher, – Mittel (370) für eine Kommunikation zwischen dem genannten Satz von Zielpositionierungsbefehlen und der Kamera, zum Einstellen des genannten Gesichtsfeldes der Kamera.
  4. Überwachungssystem nach Anspruch 3, wobei das genannte System weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel (540) zum Selektieren eines Zielgesichtsfeldes, wobei die genannten Mittel (450) zum Selektieren eines Satzes von Zielpositionierungsbefehlen und die genannten Mittel (460) zum Selektieren des Zielmaskenbildes beide unabhängig von dem selektierten Zielgesichtsfeld (540) sind.
  5. Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei dieses System weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel (510) zum Erzeugen und Speichern eines oder mehrerer Zielmaskenbilder entsprechend dem Gesichtsfeld der Kamera.
  6. Überwachungssystem nach Anspruch 5, wobei dieses System weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel um in Abhängigkeit von einem Maskenselektionsparameter aus den maskierten Bildern, die dem gleichen Gesichtsfeld entsprechen, eine Selektion zu machen.
  7. Überwachungssystem nach Anspruch 6, wobei der genannte Maskenselektionsparameter die Tageszeit ist.
  8. Überwachungssystem nach Anspruch 6, wobei der genannte Maskenselektionsparameter der Wochentag ist.
  9. Überwachungssystem nach Anspruch 5, wobei die genannten Mittel (510) zum Erzeugen der genannten Zielmaskenbilder, die nachfolgenden Elemente umfassen: – Mittel zum Erzeugen eines Maskenbildes in Abhängigkeit von einem vorher erzeugten Maskenbildes.
  10. Überwachungssystem nach Anspruch 5, wobei die genannten Mittel zum Erzeugen der genannten Zielmaskenbilder die nachfolgenden Elemente umfassen: – Mittel zum Erzeugen eines Maskenbildes in Abhängigkeit von detektierter Bewegung innerhalb des Gesichtsfeldes der Kamera.
  11. Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei das genannte System weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel zum Deaktivieren des Bewegungsdetektors, wenn das einstellbare Gesichtsfeld der Kamera eingestellt wird.
  12. Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei das genannte System weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel zum Aktivieren des genannten Bewegungsdetektors bei Beendigung der genannten Ladung des Maskenbildes.
  13. Verfahren zur selektiven Gebietsbewegungsdetektion mit Hilfe eines Überwachungssystems nach einem der Ansprüche 1 – 12, wobei eine Kamera mit einem einstellbaren Gesichtsfeld und ein Bewegungsdetektor mit einer ladbaren Maske verwendet wird, wobei das genannte Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Einstellen der Kamera zum Erzeugen eines Gesichtsfeldes, und – das Laden eines Maskenbildes entsprechend dem genannten Gesichtsfeld in die genannte ladbare Maske.
  14. Verfahren zur selektiven Gebietsbewegungsdetektion nach Anspruch 13, wobei die genannte Einstellung der Kamera die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Selektieren einer vordefinierten Kameraposition, – das Mitteilen von Kamerapositionierungsbefehlen entsprechend dieser selektierten Position, und – das Einstellen der Kamera entsprechend den genannten Kamerapositionierungsbefehlen.
  15. Verfahren zur selektiven Gebietsbewegungsdetektion nach Anspruch 13, wobei das genannte Laden der Maske die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Selektieren eines vordefinierten Maskenbildes entsprechend dem genannten Gesichtsfeld, – das Mitteilen des selektierten Maskenbildes an den Bewegungsdetektor, und – das Laden des selektierten Maskenbildes in die ladbare Maske.
  16. Verfahren zur selektiven Gebietsbewegungsdetektion nach Anspruch 13, wobei die genannte Einstellung der Kamera die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Selektieren einer vordefinierten Kameraposition, – das Mitteilen von Kamerapositionierungsbefehlen entsprechend dieser selektierten Position, und – das Einstellen der Kamera entsprechend den genannten Kamerapositionierungsbefehlen, und wobei das genannte Laden der Maske die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Selektieren eines vordefinierten Maskenbildes entsprechend dem genannten Gesichtsfeld, – das Mitteilen des selektierten Maskenbildes an den Bewegungsdetektor und – das Laden des selektierten Maskenbildes in die ladbare Maske.
  17. Verfahren zur selektiven Gebietsbewegungsdetektion nach Anspruch 16, wobei die genannte Selektion der vordefinierten Kameraposition und die genannte Selektion des vordefinierten Maskenbildes erreicht wird durch: – Selektion einer Adresse, mit der die genannte vordefinierte Kameraposition und das vordefinierte Maskenbild beide assoziiert sind.
  18. Verfahren zur selektiven Gebietsbewegungsdetektion nach Anspruch 13, wobei der genannte Ladeschritt eines Maskenbildes die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Erzeugen einer Bildgebietsmaske für jeden genannten Gesichtspunkt der Kamera, – das Speichern von Kameraparametern entsprechend jedem der genannten Gesichtspunkte der Kamera, – das Speichern jeder Maske der genannten Bildgebietsmasken entsprechend jedem der genannten Gesichtsfelder der Kamera, – das Einstellen der genannten Kamera entsprechend einem Parameter des Satzes der genannten gespeicherten Kameraparameter, – das Laden der genannten gespeicherten Bildgebietsmaske entsprechend dem genannten Gesichtsfeld in den Bewegungsdetektor, und – das Anwenden der genannten Maske auf das genannte maskierbare Bildgebiet zum Erzeugen eines maskierten Bildgebietes, so dass eine nachfolgende Bewegungsdetektion durch den genannten Bewegungsdetektor nicht eine Bewegung innerhalb des maskierten Bildgebietes umfasst.
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