WO2002028110A1 - Verfahren zum überprüfen der funktionstüchtigkeit einer optischen detektionsvorrichtung sowie optische detektionsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum überprüfen der funktionstüchtigkeit einer optischen detektionsvorrichtung sowie optische detektionsvorrichtung Download PDF

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WO2002028110A1
WO2002028110A1 PCT/EP2001/011160 EP0111160W WO0228110A1 WO 2002028110 A1 WO2002028110 A1 WO 2002028110A1 EP 0111160 W EP0111160 W EP 0111160W WO 0228110 A1 WO0228110 A1 WO 0228110A1
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images
test
sensor device
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PCT/EP2001/011160
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Klaus Schuster
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Safety Control
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N17/00—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details
    • H04N17/002—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details for television cameras

Definitions

  • the invention relates to a method for checking the functionality of an optical detection device, in particular a camera and in particular a surveillance camera for monitoring a spatial area.
  • the invention also relates to an optical detection device with a sensor device and with a lens for imaging a space area to be monitored on the sensor device.
  • CCD Charged Coupled Device
  • An evaluation unit determines whether the image received by a sensor device of the detection device has the same optical properties as the pattern field. If this is not the case, for example because a person has entered the monitoring area and stands in front of the sample field, the evaluation unit registers such an event and triggers a corresponding alarm signal.
  • a static reference image is also permanently mapped onto the same sensor device.
  • the evaluation unit detects a change in the optical characteristics of the image of the reference image without the beam path being interrupted in the spatial area, the arrangement is likely to malfunction.
  • a disadvantage of this known detection device is that a change in the recording of the reference image cannot be used to conclude with certainty an error in the detection device. Certain events in the monitoring room could namely trigger the same constant signal in the detection device as a malfunction of the arrangement, for example a pixel failure in a region of the CCD field. Likewise, memory defects or errors in programs running in the evaluation unit cannot be determined with certainty as errors in the detection device.
  • the method comprises the following steps: a chronological sequence of test images is generated by means of a test image generation device and is imaged on a sensor device of the detection device; - The test images detected by the sensor device are transmitted to an evaluation unit, and the evaluation unit evaluates the detected test images with regard to deviations from the generated test images.
  • the object is achieved by a test image generation device for generating a chronological sequence of test images that can be detected by the sensor device, and an evaluation unit for determining deviations of the detected test images from the generated test images.
  • the advantages of the invention are in particular that the detection of a dynamic sequence of test images by the sensor device is possible. Unlike in DE 196 44 278, no static reference or test image is used, but the sensor device registers signals or patterns that change over time. These test images, which are formed by signals or patterns, can be of the most varied of shapes. For example, a change from a completely light to a dark test image is possible (or vice versa). In this case, the sequence of test images consists of a light and a dark test image. Color pattern changes can also be used.
  • the sequence of test images has a fixed, for example continuously played, motion sequence which is imaged on the detector surface of the sensor device, the evaluation unit, in particular an image processing unit or an image processing processor, recognizing deviations of the detected test images from the generated ones.
  • the test images are designed as a line-running signal to be displayed on the detection surface of the sensor device.
  • test image generation device different sequences of test images can be generated one after the other - either at intervals or immediately afterwards - by means of the test image generation device.
  • test images In addition to a continuous run through the sequence of test images, these can also be repeatedly mapped onto the sensor device periodically, ie regularly, or at non-defined predetermined time intervals.
  • the evaluation unit must know the test pattern sequence including the test patterns.
  • a one-time detection of the sequence of test images when the detection device is started up for the first time or each time it is started up is also possible, for example the detection of a dark test image (tantamount to non-detection), followed by the detection of a bright test image - or vice versa.
  • the evaluation unit compares whether the detected test images correspond to the generated test images. In particular, it may be the case that not all of the pixels of the sensor device covered by the test images have registered the change from light to dark.
  • the evaluation unit expediently reports a malfunction that has to be remedied, in this case the repair or replacement of the camera due to the failure of a pixel or a pixel area.
  • Both the test images and the images from the monitoring area are preferably imaged on the sensor device at the same times.
  • the test images cause a locally temporary shading of the images from the monitored area that changes depending on the test image. For example, such shading is 20% at the affected locations on the sensor surface of the sensor device in order to still obtain sufficient signal intensity from the monitored area. Due to the generated sequence of test images, images that change in accordance with the test images are detected by the sensor device even in the case of a stationary object in front of the detection device or if there is no event in the monitoring area.
  • the evaluation unit preferably outputs a fault message, in particular an acoustic and / or optical one, so that an operator or the security staff is made aware of the error of the detection device. If the area in the area of a potentially dangerous machine is monitored, an automatic shutdown of the machine can also be initiated by the evaluation unit upon entering this area due to the fault message (intrinsically safe switching output).
  • a partially transparent mirror is used in order to easily overlay the test images and the images of the area to be monitored on the sensor device. A compact design of the monitoring device is advantageous if the partially transparent mirror is arranged between the objective and the sensor device.
  • the mirror serves to guide both the test images and the images from the area to be monitored to the sensor device.
  • the test images preferably pass reflectively and the images from the surveillance area transflectively pass the partially transparent mirror.
  • the mirror construction is inexpensive on the one hand and on the other hand allows the ratio of transmitted light to mirrored light to be set, for example the light coming from the monitoring room to the signals of the test images generated. If the monitoring room is relatively dark, for example, this ratio should preferably be chosen high by means of a suitable coating of the mirror surface.
  • An exemplary division of transmitted to reflected light is 70% to 30% or 80% to 20%. It should be noted that the term “light” is generally not restricted to visible radiation in the wave range from 380 nm to 780 nm, but also applies to ultraviolet (UV) radiation and infrared (IR) radiation.
  • the invention can thus be used to implement an intelligent camera which can carry out a self-test, in particular as to whether there are malfunctions in the sensor device and / or the evaluation unit, in particular in memory modules such as the image memory or in certain registers or in the software. Errors can also be present in the test image generating device or the optics of the detection device. During the evaluation by the evaluation unit, such a defect is then reported as a deviation of the detected test images from the generated ones.
  • the evaluation unit is part of the detection device to be checked for functionality.
  • the evaluation unit preferably compares the currently detected test image with a test image called up from an electronic memory, which corresponds to the generated test image, and registers deviations from one another in the event of malfunctions in the detection device.
  • the evaluation unit knows the sequence of the test images to be detected, for example that a pixel of a certain pixel should recognize the next pixel when a dark-light change is detected on the basis of a corresponding test image.
  • the test image generated in each case is passed on from the test image generation device via a signal line to the evaluation unit, which can then carry out the comparison between generated and detected test images.
  • the evaluation unit could also initiate the generation of the test images by means of the test image generation device itself.
  • the evaluation unit controls the test image generation and, on the other hand, after comparing the time difference between generation and detection, carries out the comparison between detected and generated test images.
  • a further computing unit controls the test image generation. This computing unit is preferably part of the test image generation device and preferably communicates with the evaluation unit. Particularly preferably, the further computing unit can also determine independently of the evaluation unit if an error occurs in connection with the test image generation.
  • the evaluation unit can also determine a malfunction of the detection device when comparing detected test images to the test images actually to be generated.
  • the evaluation unit preferably receives the test images to be generated from an electronic memory (see above) or from the further computing unit. Here you can use the ren computing unit and the evaluation unit a double security can be achieved.
  • the detection device might not be able to distinguish whether the detected area is currently uneventful or whether the detection device has a defect, since a constant signal results in both cases. It is thus possible to check the detection device once, often or at all times, regardless of whether and how an object is currently moving in the space monitored by the detection device. In particular, this self-analysis is independent of the location of the detection device.
  • the test image generation device preferably comprises a screen and particularly preferably an LCD screen.
  • a changing pattern in the form of moving test images is advantageously generated on this LCD screen.
  • by means of an LCD screen it is possible to generate a suitable test image in a simple and inexpensive manner. All that is required for this is a conventional signal transmitter that runs a corresponding signal on the screen.
  • This signal is preferably a signal running through the screen, for example a signal bar, which runs line by line in a certain regularity on the LCD screen.
  • each test image consists of a snapshot of the screen. The sequence of test images is then formed by the individual test images which follow one another in time.
  • the device according to the invention comprises the aforementioned sensor device, a lens for imaging a space area to be detected or monitored on this sensor device and the evaluation unit for evaluating faults, for example the sensor device and / or the evaluation unit.
  • These components can then be used in relation to one another and with respect to the test image generation device be coordinated precisely in terms of both space and signal technology.
  • the evaluation unit can be housed in the camera housing or at another location.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the changeable pattern covers the entire pixel area of the CCD camera or CMOS camera, it can be checked, for example, whether all pixels of the camera are in order. Each correctly functioning pixel delivers a corresponding signal when a corresponding sequence of test images is scanned. The evaluation unit takes from this whether pixels are defective and, if necessary, initiates a corresponding fault message.
  • This training thus makes it possible to register partial damage to the CCD or CMOS chip. This is particularly important for room surveillance to ensure that really every area of a room that is captured by the camera is actively monitored. At least that pixel area of the sensor device onto which the area to be detected or monitored is imaged is advantageously covered.
  • the changeable pattern or the sequence of test images comprises, in addition to a signal which, for example, runs through a line on a screen or, alternatively, a piece of information to be used differently by the sensor device or the evaluation unit.
  • the test image sequence represents or includes a time, for example in the form of an electronic pointer clock, the second hand or minute hand of which periodically sweeps over the entire sensor surface of the sensor device, so that in particular all pixels of a CCD or CMOS camera can be checked.
  • a clock display is state of the art by means of an LCD screen. Since this time can be overlaid with the recorded image of a monitored area, a correlation between events in the monitoring room and the time is possible.
  • a further development of the method according to the invention is characterized in that light is directed from a light source onto the area to be monitored and the radiation backscattered from the area is imaged onto the sensor device by means of an objective, which generates corresponding output signals for an evaluation unit, in particular the one described above, Evaluation unit involved in self-test according to the invention. If a set threshold value for the intensity of the backscattered radiation is exceeded, the evaluation unit then generates a signal which informs about manipulation.
  • the light source is arranged such that its light is directed through the lens onto the spatial area. Accordingly, the light illuminating the area to be monitored penetrates the lens from the side facing away from the area, while the backscattered Light in the opposite direction penetrates the lens on the way to the sensor device. The light emitted by the light source and the backscattered light therefore run in opposite directions in the lens. In this way, a compact structure of the device according to the invention can be achieved.
  • the compactness of the structure also benefits if the light from the light source is guided to the lens via a partially transparent mirror. It is advisable to use the same partially transparent mirror in which the test image sequence and the images of the monitored area or of an object to be detected are also brought together. In this case, at least three signals from three different sources meet in the partially transparent mirror, namely the test images, the light from the light source to the room area and the light coming from there, which comprises the backscattered light originating from the light source.
  • the functionality of the surveillance camera determines further signals coming from the direction of the room area.
  • the surveillance camera is set up as a transmission light scanner or if a pattern field is used at the end of the surveillance room that is distant from the surveillance camera (see DE 196 44 278), if the camera is not independent, the signals that map the room reach the sensor device, expediently through said device semitransparent mirror.
  • said light source is not used for exact room surveillance, but primarily takes control over manipulation, in particular by hanging the lens.
  • test image generating device and the light source are advantageously arranged on opposite sides of the partially transparent mirror, so that the test images can be guided reflectively from the mirror surface into the sensor device, while the light from the light source hits the mirror surface from the other side and reaches there an object or the room to be monitored is reflected, i.e. usually runs in the opposite direction.
  • the sensor device it is possible and advantageous to arrange the sensor device, the objective, the test image generating device, the partially transparent mirror and possibly the light source in a common housing, since this results in an extremely compact construction of the detection device. This also facilitates the coordination of the test image generation device relative to the sensor device.
  • the evaluation unit can be integrated into this housing as well as housed outside, for example in a computer or control room, and can then be connected to the sensor device and, if appropriate, the test image generation device with a suitable line.
  • the detection device with the self-test option according to the invention for monitoring danger zones, for example punching or pressing devices.
  • the image recognition using the sensor device must not only enable the self-test, but also an evaluation of the area to be monitored.
  • the area to be monitored can be delimited, for example, on the monitor of the camera using an input device, for example a computer mouse, by means of lines visible on the monitor.
  • programmatic solutions can be used. When the area or danger area defined in this way is entered, the punching or pressing device, for example, is automatically switched off.
  • FIG. Drawings Two exemplary embodiments of the invention are shown in FIG. Drawings explained in more detail. Show it: 1 shows an optical detection device with a test image
  • FIG. 2 shows the optical detection device according to FIG. 1 with an additional light source.
  • the lens 1 shows an optical detection device 10 with a sensor device 1 and a lens 2, through which objects or spatial areas B in front of the lens 2 can be imaged on the sensor device 1.
  • the objective 2 is shown schematically as a lens.
  • An evaluation unit 5, preferably designed as an image processing unit, is connected to the sensor device 1, which evaluates the signals from the sensor device 1 and displays, for example, certain events in front of the objective 2.
  • a test image generating device 3 for checking the correct functioning of the detection device 10.
  • the test image generating device 3 comprises an LCD screen 3a.
  • a sequence of test images 4 is generated on this screen 3a once, continuously, at predetermined times or by means of a random generator at specific time intervals. After deflection, these test images 4 are detected by the sensor device 1 via a partially transparent mirror 6, the test image 4 being reflected on an inclined surface 7 of the mirror 6.
  • the mirror 6 is arranged between the sensor device 1 and the lens 2 in such a way that the images to be recorded by the optical detection device 10 from the area B after passing through the lens 2 pass through the mirror 6 and in particular the inclined surface 7 and to the sensor device. tion 1 arrive.
  • the images of the surroundings or the room area B and the sequence of test images 4 thus overlap on the sensor device 1.
  • the test images 4 lead to shading, which runs depending on the type of test images over the sensor surface of the sensor device 1, for example in a regular manner Wise.
  • the sensor device 1 transmits all received images via a signal line 21 to the evaluation unit 5.
  • FIG. 1 it is indicated (see arrow) that in particular also the detected test images 4a - in superimposition with the detected images from the area B - to the evaluation unit 5 arrive.
  • the evaluation unit 5 serves, in addition to evaluating the images from the environment B, in particular to check the function of the detection device 10.
  • the evaluation unit 5 evaluates a change in the signals corresponding to the changeable pattern 4, for example by using an electronic memory 11 via Signal line 22 receives the test images 4 previously stored there and can thus compare the detected test images 4a with the generated test images 4. If these images 4, 4a deviate from one another, the evaluation unit 5 preferably causes a signal on a display 12 via a signal line 23, which can also be arranged at a remote location. Alternatively or additionally, acoustic signals can be generated; In the figures, reference numeral 12 then represents such a device for generating acoustic signals. Based on the signals, an operator can conclude that the detection device 10 is malfunctioning.
  • a signal connection 13 can additionally be provided between the evaluation unit 5 and the test pattern generation device 3.
  • the evaluation unit 5 can additionally carry out control functions and, for example, control the test pattern sequence (s) and / or the time intervals between the runs of the same or different test pattern sequences.
  • the test image generation device 3 transmits the generated or to be generated test images to the evaluation unit 5, which uses them for the comparison of the test images 4a detected by the sensor device 1 with the generated test images 4.
  • the test image generation device 3 comprises a computer unit which communicates with the evaluation unit via the signal line 13.
  • the test image generation device 3 can also be designed such that it itself registers errors in the test image generation and outputs a corresponding fault message. In this way, double security can be achieved, on the one hand by the evaluation unit 5, and on the other hand by the further computer unit in the test pattern generation device 3.
  • the sensor device 1 preferably comprises a CCD chip or a CMOS chip in which all the pixels can be checked for their functionality by means of the test image generation device 3 and the evaluation unit 5.
  • the sequence of test images 4 suitably sweeps over the entire pixel area of the CCD chip or the CMOS chip in order to address each individual pixel, or at least the area occupied by the image of spatial area B on sensor device 1.
  • the evaluation unit 5 has, for example, a stored test image sequence in order to carry out a comparison of this original with the test image just detected. If deviations are ascertained by the evaluation unit 5 because, for example, a pixel area of the sensor device 1 has failed, a corresponding warning signal is preferably triggered.
  • the sequence of generated test images 4 advantageously contains a signal that can be used by the evaluation unit 5 as additional information. It is advisable, for example, to use a clock with a pointer rotating around the screen 3a to use changeable pattern. It is also possible to display a time in Arabic numbers on the LCD screen 3a. It is advantageous to ensure that the entire pixel area of the CCD chip or the CMOS chip is covered.
  • the test image sequence can consist solely of such a signal sequence or can be provided in addition to a signal bar running through line by line, in particular on the screen 3a.
  • FIG. 2 essentially corresponds to that of FIG. 1, but an optional light source 8 is also provided, which is arranged opposite the mirror 6 of the test image generating device 3.
  • the light source 8 throws its light 15 onto the partially mirrored cut surface 7, is mirrored in the direction of the lens 2 and penetrates it. Subsequently, part of the light from the light source 8 on objects in the spatial region B is scattered back into the lens 2 (reference number 16) and passes through the mirror 6 into the sensor device 1. If the lens 2 is now suspended, for example, with an image which is a Representation of the area B and serves to shield the optical detection device 10 from undesirable activities in the area B, the proportion of backscattered radiation 16 is greater than without a suspension.
  • the evaluation unit 5 receives a corresponding signal 17 (see arrow) from the sensor device 1 - for example via the signal line 21 -, registers the greater intensity of the backscatter signal and advantageously forwards a corresponding message to an alarm device when the intensity of the backscattered light reaches a certain, preferably exceeds adjustable threshold.
  • the alarm can e.g. be generated optically on a display and / or acoustically by means of a corresponding device (see reference number 12).
  • the sensor device 1, the objective 2, the test image generating device 3 and the mirror 6 are arranged in a housing (not shown) in order to realize both a compact design and to avoid complex adjustment work between the screen 3, mirror 6 and sensor device 1.
  • the optical detection device 10 described is particularly suitable for monitoring sensitive spatial areas such as surroundings of work machines or vaults. It is possible by means of the test image generating device 3 according to the invention and the evaluation unit 5 to immediately fail, in particular the sensor device 1, but also, for. B. the image memory or the processing software of the evaluation unit 5, to register and to arrange for a repair or replacement of the defective parts after a corresponding error analysis. In particular, the detection device 10 can differentiate whether the monitoring area B is uneventful or the original is stationary or there is a defect in the detection device 10.
  • the development of the invention with regard to the registration of the backscattered light makes it possible to avoid manipulations by suspending the objective 2. This prevents people from being in the area B to be monitored, unobserved by the suspended detection device 10. Due to the invention, overall greater security of surveillance can be achieved.
  • the method according to the invention or the device according to the invention can preferably be combined in particular with the method or the device according to DE 196 44 278, the disclosure content of which is hereby incorporated.
  • the images from the monitoring room B and the test images 4, which are used for self-diagnosis of the detection device 10 overlap, the detected images from the monitoring room B being weakened in accordance with the passage or the change in the test images 4.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer optischen Detektionsvorrichtung (10), insbesondere einer Kamera und insbesondere einer Überwachungskamera zur Überwachung eines Raumbereichs (B), vorgeschlagen, umfassend die Schritte: eine zeitliche Folge von Testbildern (4) wird mittels einer Testbild-Erzeugungseinrichtung (3) erzeugt und auf eine Sensoreinrichtung (1) der Detektionsvorrichtung (10) abgebildet; die von der Sensoreinrichtung (1) detektierten Testbilder (4a) werden an eine Auswerteeinheit (5) übermittelt, und die Auswerteeinheit (5) wertet die detektierten Testbilder (4a) in Bezug auf Abweichungen gegenüber den erzeugten Testbildern (4) aus. Somit kann ein Selbsttest der Detektionsvorrichtung (10) mit der Ausgabe einer Störungsmeldung und/oder der Abschaltung einer überwachten Arbeitsmaschine vorgenommen werden. Die Erfindung betrifft zudem eine entsprechende optische Detektionsvorrichtung.

Description

Verfahren zum Überprüfen der Funktionstuchtigkeit einer optischen Detektionsvorrichtung sowie optische Detektionsvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer optischen Detektionsvorrichtung, insbesondere einer Kamera und insbesondere einer Überwachungskamera zur Überwachung eines Raumbereichs. Ebenso betrifft die Erfindung eine optische Detektionsvorrichtung mit einer Sensoreinrichtung und mit einem Objektiv zum Abbilden eines zu überwachenden Raumbereichs auf die Sensoreinrichtung.
Aus der DE 196 44 278 ist eine optische Detektionsvorrichtung in Form einer Überwachungskamera bekannt, bei der ein zu überwachender Bereich zwi- sehen einem Musterfeld und einem Objektiv mit nachgeschalteter Sensoreinrichtung, die einen CCD-Chip (CCD = Charged Coupled Device) enthält, liegt. Eine Auswerteeinheit stellt hierbei fest, ob das von einer Sensoreinrichtung der Detektionsvorrichtung empfangene Bild die gleichen optischen Eigenschaften wie das Musterfeld aufweist. Ist dies nicht der Fall, weil bspw. eine Person in den Überwachungsbereich eingedrungen ist und vor dem Musterfeld steht, registriert die Auswerteeinheit ein solches Ereignis und löst ein entsprechendes Alarmsignal aus. Um die ordnungsgemäße Funktion der Anordnung zu überprüfen, wird zusätzlich permanent ein statisches Referenzbild auf dieselbe Sensoreinrichtung abgebildet. Wenn die Auswerteein- heit eine Veränderung der optischen Charakteristika der Abbildung des Referenzbildes feststellt, ohne daß der Strahlengang im Raumbereich unterbrochen ist, liegt eine Fehlfunktion der Anordnung nahe. Nachteilig bei dieser bekannten Detektionsvorrichtung ist, daß aus einer Veränderung der Aufnahme des Referenzbildes nicht mit Sicherheit auf einen Fehler in der Detektionsvorrichtung zurückgeschlossen werden kann. Bestimmte Ereignisse in dem Überwachungsraum könnten nämlich dasselbe konstante Signal in der Detektionsvorrichtung auslösen wie eine Fehlfunktion der Anordnung, bspw. ein Pixelausfall in einem Bereich des CCD-Feldes. Ebenso können Speicherdefekte oder Fehler von in der Auswerteeinheit laufenden Programmen nicht mit Sicherheit als Fehler in der Detektionsvor- richtung festgestellt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf einfache Weise die Funktionssicherheit einer optischen Detektionsvorrichtung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt: eine zeitliche Folge von Testbildern wird mittels einer Testbild- Erzeugungseinrichtung erzeugt und auf eine Sensoreinrichtung der Detektionsvorrichtung abgebildet; - die von der Sensoreinrichtung detektierten Testbilder werden an eine Auswerteeinheit übermittelt, und die Auswerteeinheit wertet die detektierten Testbilder in bezug auf Abweichungen gegenüber den erzeugten Testbildern aus.
Die Aufgabe wird bei der Detektionsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst durch eine Testbild-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer von der Sensoreinrichtung detektierbaren zeitlichen Folge von Testbildern sowie eine Auswerteeinheit zur Ermittlung von Abweichungen der detektierten Testbilder von den erzeugten Testbildern.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die Detektion von einer dynamischen Folge von Testbildern durch die Sensoreinrichtung er- möglicht wird. Anders als in der DE 196 44 278 wird kein statisches Referenz- bzw. Testbild verwendet, sondern die Sensoreinrichtung registriert mit der Zeit sich verändernde Signale bzw. Muster. Diese von Signalen bzw. Mustern gebildeten Testbilder können verschiedenster Form sein. Beispiels- weise ist ein Wechsel von einem vollständig hellen zu einem dunklen Testbild möglich (oder umgekehrt). Die Folge von Testbildern besteht in diesem Fall aus einem hellen und einem dunklen Testbild. Auch sind Farbmusterwechsel verwendbar. Alternativ weist die Folge von Testbildern einen fest vorgegebenen, z.B. kontinuierlich abgespielten, Bewegungsablauf auf, der auf die Detektorfläche der Sensoreinrichtung abgebildet wird, wobei die Auswerteeinheit, insbesondere eine Bildverarbeitungseinheit bzw. ein Bildverarbeitungsprozessor, Abweichungen der detektierten von den erzeugten Testbildern erkennt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Testbilder als zeilenförmig durchlaufendes, auf der Detektionsfläche der Sensorein- richtung abzubildendes Signal ausgebildet.
Gleichfalls können voneinander verschiedene Folgen von Testbildern hintereinander - entweder im zeitlichen Abstand oder direkt anschließend - mittels der Testbild-Erzeugungseinrichtung erzeugt werden. Mit anderen Worten muß keine starre Abfolge von Testbildern vorliegen. Es muß in diesem Fall lediglich gewährleistet sein, daß die Auswerteeinheit Kenntnis davon hat, wie die erzeugten Testbilder aussehen, um Abweichungen zu registrieren.
Neben einem kontinuierlichen Durchlauf der Folge von Testbilder können diese auch wiederholt periodisch, d.h. regelmäßig, oder in nicht definiert vorgegebenen Zeitabständen auf die Sensoreinrichtung abgebildet werden. Die Auswerteeinheit muß jedoch jeweils die Testbildfolge einschließlich der Testbilder kennen. Auch eine einmalige Detektion der Folge der Testbilder bei erstmaliger oder auch bei jeder neuerlichen Inbetriebnahme der Detekti- onsvorrichtung ist möglich, z.B. die Detektion eines dunklen Testbilds (einer Nichtdetektion gleichkommend), gefolgt von der Detektion eines hellen Testbilds - oder umgekehrt. Die Auswerteeinheit vergleicht dann, ob die detek- tierten Testbilder den erzeugten Testbildern entsprechen. Insbesondere kann es sein, daß nicht alle von den Testbildern überstrichenen Pixel der Sensoreinrichtung den Wechsel von hell nach dunkel registriert haben. In diesem Fall meldet die Auswerteeinheit zweckmäßigerweise eine Fehlfunkti- on, die behoben werden muß, in diesem Fall also die Reparatur oder die Auswechselung der Kamera wegen des Ausfalls einer Pixels oder eines Pixelbereichs. Mittels der Erfindung ist bei Inbetriebnahme der Detektionsvorrichtung somit sicherstellbar, daß diese - bei entsprechender Größe der Testbilder - über die gesamte, für die Raumüberwachung einzusetzende Detektionsfläche funktionsfähig ist.
Bevorzugt werden zu gleichen Zeiten sowohl die Testbilder als auch die Bilder aus dem Überwachungsbereich auf die Sensoreinrichtung abgebildet. Die Testbilder verursachen hierbei eine lokal temporäre, sich je nach Test- bild verändernde Abschattung der Bilder aus dem überwachten Raumbereich. Beispielsweise beträgt eine solche Abschattung 20% an den betroffenen Orten der Sensorfläche der Sensoreinrichtung, um noch genügend Signalintensität aus dem überwachten Raumbereich zu erhalten. Durch die erzeugte Folge von Testbildern werden auch bei einem stillstehenden Objekt vor der Detektionsvorrichtung bzw. bei Ereignislosigkeit im Überwachungsbereich sich entsprechend der Testbilder verändernde Bilder mittels der Sensoreinrichtung detektiert.
Die Auswerteeinheit gibt bei einer Abweichung der detektierten Testbilder von den erzeugten Testbildern bevorzugt eine Störungsmeldung aus, insbesondere eine akustische und/oder optische, so daß ein Bediener bzw. das Wachpersonal auf den Fehler der Detektionsvorrichtung aufmerksam gemacht wird. Falls der Raum im Bereich einer potentiell gefährliche Maschine überwacht wird, kann beispielsweise bei Betreten dieses Bereichs auch eine automatische Abschaltung der Maschine aufgrund der Störungsmeldung durch die Auswerteeinheit veranlaßt werden (eigensicherer Schaltausgang). In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein teildurchlässiger Spiegel eingesetzt, um die Testbilder und die Bilder des zu überwachenden Bereichs auf einfache Weise auf der Sensoreinrichtung zu überlagern. Einer kompakten Bauweise der Überwachungsvorrichtung kommt es zugute, wenn der teildurchlässige Spiegel hierbei zwischen dem Objektiv und der Sensoreinrichtung angeordnet ist. Der Spiegel dient zur Führung sowohl der Testbilder als auch der Bilder aus dem zu überwachenden Raumbereich zur Sensoreinrichtung. Vorzugsweise passieren die Testbilder reflektiv und die Bilder aus dem Überwachungsbereich transflektiv den teildurchlässigen Spiegel. Die Spiegelkonstruktion ist einerseits preiswert und erlaubt andererseits, das Verhältnis von durchgelassenem Licht zu gespiegeltem Licht einzustellen, also bspw. das aus dem Überwachungsraum kommende Licht zu den Signalen der erzeugten Testbilder. Wenn der Überwachungsraum z.B. relativ dunkel ist, ist dieses Verhältnis mittels geeigneter Beschichtung der Spiegelfläche vorzugsweise hoch zu wählen. Eine beispielhafte Aufteilung von durchgelassenem zu reflektiertem Licht beträgt 70% zu 30% oder 80% zu 20%. Es ist zu anzumerken, daß der Terminus „Licht" sich generell nicht auf die sichtbare Strahlung im Wellenbereich von 380 nm bis 780 nm beschränkt, sondern auch für ultraviolette (UV) Strahlung und infrarote (IR) Strahlung gilt.
Mittels der Erfindung kann somit eine intelligente Kamera realisiert werden, die einen Selbsttest durchführen kann, insbesondere dahingehend, ob Funktionsstörungen der Sensoreinrichtung und/oder der Auswerteeinheit vorlie- gen, insbesondere in Speicherbausteinen wie dem Bildspeicher oder in bestimmten Registern oder in der Software. Ebenso können Fehler in der Testbild-Erzeugungseinrichtung oder der Optik der Detektionsvorrichtung vorliegen. Bei der Auswertung durch die Auswerteeinheit wird dann ein solcher Defekt als Abweichung der detektierten von den erzeugten Testbildern ge- meldet. Die Auswerteeinheit ist bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform Teil der auf Funktionstüchtigkeit zu überprüfenden Detektionsvorrichtung. Die Auswerteeinheit vergleicht bevorzugt das aktuell detektierte Testbild mit einem aus einem elektronischen Speicher abgerufenen Testbild, das dem erzeugten Testbild entspricht, und registriert bei Funktionsstörungen der Detektionsvorrichtung Abweichungen voneinander. Die Auswerteeinheit kennt die Abfolge der zu detektierenden Testbilder, beispielsweise daß auf ein Signal eines bestimmten Pixels bei der Erkennung eines Dunkel-Hell- Wechsels aufgrund eines entsprechenden Testbildes das daneben liegende Pixel als nächstes ansprechen müßte.
Alternativ oder zusätzlich zu einem Testbildspeicher wird das jeweils erzeugte Testbild von der Testbild-Erzeugungseinrichtung über eine Signalleitung an die Auswerteeinheit weitergegeben, welche dann den Vergleich zwischen erzeugten und detektierten Testbildern vornehmen kann. Die Aus- Werteeinheit könnte ebenfalls die Erzeugung der Testbilder mittels der Testbild-Erzeugungseinrichtung selbst veranlassen. Die Auswerteeinheit steuert in diesem Fall einerseits die Testbilderzeugung und führt andererseits - nach Abgleich der Zeitdifferenz zwischen Erzeugung und Detektion - den Vergleich zwischen detektierten und erzeugten Testbildern durch. Alternativ steuert eine - neben der Auswerteeinheit - weitere Recheneinheit die Test- bildgenerierung. Diese Recheneinheit ist bevorzugt Teil der Testbild- Erzeugungseinrichtung und kommuniziert bevorzugt mit der Auswerteeinheit. Besonders bevorzugt kann auch die weitere Recheneinheit unabhängig von der Auswerteeinheit feststellen, wenn ein Fehler im Zusammenhang mit der Testbilderzeugung auftritt. Da dann auch die Sensoreinrichtung mit diesem Fehler behaftete Testbilder detektiert und an die Auswerteeinheit weiterleitet, kann auch die Auswerteeinheit bei dem Vergleich von detektierten Testbildern zu den eigentlich zu erzeugenden Testbildern eine Fehlfunktion der Detektionsvorrichtung feststellen. Die zu erzeugenden Testbilder erhält die Auswerteeinheit hierbei bevorzugt aus einem elektronischen Speicher (s. oben) oder von der weiteren Recheneinheit. Hier kann also mittels der weite- ren Recheneinheit sowie der Auswerteeinheit eine doppelte Sicherheit erreicht werden.
Ohne die erzeugte Folge von Testbildern könnte die Detektionsvorrichtung unter Umständen nicht unterscheiden, ob der detektierte Bereich im Moment ereignislos ist oder die Detektionsvorrichtung einen Defekt aufweist, da in beiden Fällen jeweils ein konstantes Signal resultiert. Somit ist einmalig, öfters oder zu allen Zeiten eine Überprüfung der Detektionsvorrichtung möglich, unabhängig davon, ob und wie sich gerade ein Objekt in dem von der Detektionsvorrichtung überwachten Raum bewegt. Insbesondere ist diese Selbstanalyse unabhängig vom Einsatzort der Detektionsvorrichtung.
Bevorzugt umfaßt die Testbild-Erzeugungseinrichtung einen Bildschirm und besonders bevorzugt einen LCD-Bildschirm. Auf diesem LCD-Bildschirm wird vorteilhafterweise ein sich veränderndes Muster in Form von bewegten Testbildern erzeugt. Insbesondere mittels eines LCD-Bildschirms ist es in einfacher und kostengünstiger Weise möglich, ein geeignetes Testbild zu generieren. Notwendig ist hierfür lediglich ein herkömmlicher Signalgeber, der ein entsprechendes Signal über den Bildschirm laufen läßt. Dieses Si- gnal ist vorzugsweise ein auf dem Bildschirm durchlaufendes Signal, beispielsweise ein Signalbalken, der Zeile für Zeile in einer bestimmten Regelmäßigkeit über den LCD-Bildschirm läuft. Bei dieser Ausführungsform besteht jedes Testbild aus einer Momentaufnahme des Bildschirms. Die Folge von Testbildern wird dann von den zeitlich aufeinanderfolgenden einzelnen Testbildern gebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt die vorgenannte Sensoreinrichtung, ein Objektiv zum Abbilden eines zu detektierenden oder zu überwachenden Raumbereichs auf diese Sensoreinrichtung und die Auswerteein- heit zur Auswertung hinsichtlich Störungen, beispielsweise der Sensoreinrichtung und/oder der Auswerteeinheit. Diese Komponenten können dann aufeinander und in bezug auf die Testbild-Erzeugungseinrichtung sowohl in räumlicher als auch in signaltechnischer Hinsicht genau abgestimmt werden. Die Auswerteeinheit kann hierbei im Kameragehäuse untergebracht sein oder an einem anderem Ort.
Vorteilhafterweise umfaßt die Sensoreinrichtung einen CCD-Chip oder einen CMOS-Chip (CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor), die mittlerweile kostengünstig zu erhalten sind und deren Signale Pixel für Pixel von heutigen Prozessoren problemlos mit der notwendigen Geschwindigkeit ausgelesen werden können. Die Übertragung der Signale an die Auswerte- einheit ist mittels geeigneter Steuereinheiten ebenfalls Stand der Technik.
Wenn das veränderbare Muster die gesamte Pixelfläche der CCD-Kamera bzw. CMOS-Kamera überstreicht, läßt sich beispielsweise überprüfen, ob alle Pixel der Kamera in Ordnung sind. Jedes korrekt funktionierende Pixel liefert bei Überstreichen einer entsprechenden Folge von Testbildern ein entsprechendes Signal. Hieraus entnimmt die Auswerteeinheit, ob Pixel defekt sind und veranlaßt ggf. eine entsprechende Störungsmeldung. Diese Ausbildung ermöglicht somit, auch einen Teilschaden des CCD- oder CMOS-Chips zu registrieren. Dies ist insbesondere für eine Raumüberwa- chung wichtig, um sicherzustellen, daß wirklich jeder von der Kamera erfaßte Bereich eines Raumes aktiv überwacht wird. Zumindest wird vorteilhafterweise diejenige Pixelfläche der Sensoreinrichtung überstrichen, auf die der zu detektierende bzw. zu überwachende Bereich abgebildet wird.
Das veränderbare Muster bzw. die Folge von Testbildern umfaßt zusätzlich zu einem beispielsweise zeile artig auf einem Bildschirm durchlaufenden Signal oder alternativ zu einem solchen eine von der Sensoreinrichtung bzw. der Auswerteeinheit andersartig zu verwertende Information. Insbesondere bietet es sich an, daß die Testbildfolge eine Uhrzeit darstellt oder mitumfaßt, beispielsweise in Form einer elektronischen Zeigeruhr, deren Sekundenzeiger oder auch Minutenzeiger die gesamte Sensorfläche der Sensoreinrichtung periodisch überstreicht, so daß insbesondere alle Pixel einer CCD- oder CMOS-Kamera überprüft werden können. Eine solche Uhrendarstellung ist mittels eines LCD-Bildschirms Stand der Technik. Da diese Uhrzeit mit dem aufgenommenen Bild eines überwachten Bereichs überlagert werden kann, ist eine Korrelation zwischen Ereignissen im Überwachungsraum und der Uhrzeit möglich.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß Licht von einer Lichtquelle auf den zu überwachenden Raumbereich gerichtet und die vom Raumbereich rückgestreute Strahlung mittels eines Objektivs auf die Sensoreinrichtung abgebildet wird, welche entsprechende Ausgangssignale für eine Auswerteeinheit erzeugt, insbesondere die am oben beschriebene, erfindungsgemäßen Selbsttest beteiligte Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit erzeugt dann bei Überschreiten eines eingestellten Schwellenwertes der Intensität der rückgestreuten Strahlung ein Signal, das über eine Manipulation informiert. Mittels dieser Ausgestaltung ist es insbesondere möglich festzustellen, ob das Objektiv mit einem Bild - welches beispielsweise eine Reproduktion des zu überwachenden Raumes darstellt - abgehängt wurde oder ob tatsächlich der reale Raum überwacht wird. Wird tatsächlich das Objektiv mit einem Bild abgehängt, fällt mehr Restlicht von der Lichtquelle in die Kamera zurück als bei der Überwachung des gesamten Raumes. Wenn die Intensität des rückgestreuten Lichts einen Schwellenwert übersteigt, wird dies von der Auswerteeinheit registriert und vorteilhafterweise ein entsprechendes Signal ausgegeben. Mit einem derartigen passiven System kann ein Raum sehr zuverlässig über- wacht werden. Es ist somit auch eine Überwachung von hochkritischen Räumen möglich, wie beispielsweise Tresorräumen.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Teilaspekts der Erfindung ist die Lichtquelle derart angeordnet, daß ihr Licht durch das Objektiv hindurch auf den Raumbereich gerichtet ist. Das den zu überwachenden Raumbereich beleuchtende Licht durchdringt demnach das Objektiv von der dem Raumbereich abgewandten Seite herkommend, während das rückgestreute Licht in entgegengesetzter Richtung das Objektiv auf dem Weg zur Sensoreinrichtung durchdringt. Im Objektiv verlaufen also von der Lichtquelle ausgesendetes Licht und rückgestreutes Licht in entgegengesetzten Richtungen. Hierdurch läßt sich ein kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichen.
Der Kompaktheit des Aufbaus kommt es ebenfalls zugute, wenn das Licht der Lichtquelle über einen teildurchlässigen Spiegel zum Objektiv geführt wird. Es bietet sich hierbei an, denselben teildurchlässigen Spiegel heranzu- ziehen, in welchem auch die Testbildfolge sowie die Bilder des überwachten Raumbereichs bzw. eines zu detektierenden Gegenstandes zusammengeführt werden. In diesem Fall treffen also mindestens drei Signale aus drei verschiedenen Quellen in dem teildurchlässigen Spiegel zusammen, nämlich die Testbilder, das Licht von der Lichtquelle zum Raumbereich und das von dort kommende Licht, welches das von der Lichtquelle stammende, rückgestreute Licht umfaßt. Die Funktionsweise der Überwachungskamera bestimmt hierbei weitere, aus Richtung des Raumbereichs kommende Signale. Bei einem Aufbau der Überwachungskamera als Transmissions-Lichttaster oder bei Verwendung eines Musterfeldes am der Überwachungskamera entfernt liegenden Ende des Überwachungsraumes (s. DE 196 44 278) gelangen - bei einer Nichtabhängung der Kamera - die den Raum abbildenden Signale zur Sensoreinrichtung, zweckmäßigerweise durch den besagten teildurchlässigen Spiegel. Bei diesen oder ähnlichen Ausführungsformen der Detektionsvorrichtung dient die besagte Lichtquelle nicht zur exakten Raumüberwachung, sondern übernimmt vornehmlich die Kontrolle hinsichtlich einer Manipulation, insbesondere durch Abhängen des Objektivs.
Vorteilhafterweise sind die Testbild-Erzeugungseinrichtung und die Lichtquelle auf gegenüberliegenden Seiten des teildurchlässigen Spiegels ange- ordnet, so daß die Testbilder reflektiv von der Spiegelfläche in die Sensoreinrichtung geleitet werden können, während das Licht der Lichtquelle von der anderen Seite auf die Spiegelfläche trifft und dort zu einem Gegenstand bzw. den zu überwachenden Raum reflektiert wird, also in aller Regel in die entgegengesetzte Richtung läuft.
Es ist möglich und vorteilhaft, die Sensoreinrichtung, das Objektiv, die Test- bild-Erzeugungseinrichtung, den teildurchlässigen Spiegel und ggf. die Lichtquelle in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen, da sich hierdurch ein äußerst kompakter Aufbau der Detektionsvorrichtung ergibt. Ebenso erleichtert dies die Abstimmung der Testbild-Erzeugungseinrichtung relativ zur Sensoreinrichtung. Die Auswerteeinheit kann sowohl in dieses Gehäuse in- tegriert als auch außerhalb, beispielsweise in einem Rechner- oder Kontrollraum, untergebracht und dann mit einer geeigneten Leitung mit der Sensoreinrichtung und ggf. der Testbild-Erzeugungseinrichtung verbunden sein.
Es bietet sich an, die Detektionsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Selbsttestmöglichkeit zur Überwachung von Gefahrenzonen, beispielsweise Stanz- oder Preßvorrichtungen, einzusetzen. Hierzu muß die Bilderkennung unter Verwendung der Sensoreinrichtung nicht nur den Selbsttest, sondern auch eine Bewertung des zu überwachenden Raumbereichs ermöglichen. Der zu überwachende Bereich kann beispielsweise auf dem Monitor der Kamera mit einer Eingabeeinrichtung, beispielsweise einer Computermaus, über auf dem Monitor sichtbare Striche eingegrenzt werden. Alternativ sind programmtechnische Lösungen verwendbar. Wenn der derart eingegrenzte Bereich bzw. Gefahrenbereich betreten wird, wird eine automatische Abschaltung der beispielsweise Stanz- oder Preßvorrichtung veranlaßt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der. Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine optische Detektionsvorrichtung mit einer Testbild-
Erzeugungseinrichtung, und
Figur 2 die optische Detektionsvorrichtung gemäß der Fig. 1 mit zu- sätzlicher Lichtquelle.
In der Fig. 1 ist eine optische Detektionsvorrichtung 10 mit einer Sensoreinrichtung 1 und einem Objektiv 2 dargestellt, durch welches Gegenstände oder Raumbereiche B vor dem Objektiv 2 auf die Sensoreinrichtung 1 abge- bildet werden können. Der Einfachheit halber ist das Objektiv 2 schematisch als Linse dargestellt. Mit der Sensoreinrichtung 1 ist eine vorzugsweise als Bildverarbeitungseinheit ausgebildete Auswerteeinheit 5 verbunden, die die Signale von der Sensoreinrichtung 1 auswertet und beispielsweise bestimmte Ereignisse vor dem Objektiv 2 anzeigt.
In den beiden Figuren sind in schematischer Darstellung nur die jeweiligen Randstrahlen mit Pfeilen wiedergegeben, die die Ausbreitungsrichtungen der verschiedenen optischen Signale angeben.
Gemäß der Erfindung ist eine Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 zur Überprüfung der ordnungsgemäßen Funktion der Detektionsvorrichtung 10 vorgesehen. Die Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 umfaßt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen LCD-Bildschirm 3a. Auf diesem Bildschirm 3a wird einmalig, kontinuierlich, in vorgegebenen oder mittels eines Zufallsgene- rators in bestimmten zeitlichen Abständen eine Folge von Testbildern 4 erzeugt. Diese Testbilder 4 werden nach Umlenkung über einen teildurchlässigen Spiegel 6 von der Sensoreinrichtung 1 detektiert, wobei das Testbild 4 an einer Schrägfläche 7 des Spiegels 6 reflektiert wird. Der Spiegel 6 ist derart zwischen der Sensoreinrichtung 1 und dem Objektiv 2 angeordnet, daß die von der optischen Detektionsvorrichtung 10 aufzunehmenden Bilder aus dem Raumbereich B nach Passieren des Objektivs 2 durch den Spiegel 6 und insbesondere die Schrägfläche 7 hindurchtreten und zur Sensoreinrich- tung 1 gelangen. Auf der Sensoreinrichtung 1 überlagern sich somit die Bilder von der Umgebung bzw. dem Raumbereich B sowie der Folge von Testbildern 4. Die Testbilder 4 führen hierbei zu einer Abschattung, welche je nach Art der Testbilder über die Sensorfläche der Sensoreinrichtung 1 läuft, beispielsweise in regelmäßiger Weise.
Die Sensoreinrichtung 1 übermittelt alle empfangenen Bilder über eine Signalleitung 21 zur Auswerteeinheit 5. In der Fig. 1 ist angedeutet (siehe Pfeil), daß insbesondere auch die detektierten Testbilder 4a - in Überlage- rung mit den detektierten Bildern aus dem Raumbereich B - zur Auswerteeinheit 5 gelangen.
Die Auswerteeinheit 5 dient im dargestellten Ausführungsbeispiel neben der Auswertung der Bilder aus der Umgebung B insbesondere zur Funktions- Überprüfung der Detektionsvorrichtung 10. Eine Veränderung der dem veränderbaren Muster 4 entsprechenden Signale wertet die Auswerteeinheit 5 aus, indem sie beispielsweise aus einem elektronischen Speicher 11 über eine Signalleitung 22 die dort vorab abgelegten Testbilder 4 erhält und somit die detektierten Testbilder 4a mit den erzeugten Testbildern 4 vergleichen kann. Bei Abweichungen dieser Bilder 4, 4a voneinander veranlaßt die Auswerteeinheit 5 vorzugsweise über eine Signalleitung 23 ein Signal auf einer Anzeige 12, die auch an einem entfernten Ort angeordnet sein kann. Alternativ oder zusätzlich können akustische Signale erzeugt werden; in den Figuren stellt dann das Bezugszeichen 12 eine solche Einrichtung zum Erzeu- gen von akustischen Signalen dar. Aufgrund der Signale kann ein Bediener auf eine Funktionsstörung der Detektionsvorrichtung 10 schließen.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung oder bei einer erweiterten Ausbildung der beschriebenen Vorrichtung kann zusätzlich eine Signal- Verbindung 13 (in den Figuren gestrichelt dargestellt) zwischen der Auswerteeinheit 5 und der Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 vorgesehen sein. Insbesondere kann die Auswerteeinheit 5 zusätzlich Steuerfunktionen über- nehmen und beispielsweise die Testbildfolge(n) steuern und/oder die zeitlichen Abstände zwischen den Durchläufen der - gleichen oder voneinander verschiedenen - Testbildfolgen. Alternativ oder zusätzlich übermittelt die Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 die erzeugten oder zu erzeugenden Test- bilder an die Auswerteeinheit 5, die diese für den Vergleich der von der Sensoreinrichtung 1 detektierten Testbilder 4a mit den erzeugten Testbildern 4 verwendet. In diesem Fall umfaßt die Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 eine Rechnereinheit, die über die Signalleitung 13 mit der Auswerteeinheit kommuniziert. Auch kann die Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 derart ausgebil- det sein, daß sie selbst Fehler bei der Testbilderzeugung registriert und eine dementsprechende Störungsmeldung ausgibt. Es ist dadurch eine doppelte Sicherheit zu erreichen, einerseits durch die Auswerteeinheit 5, andererseits durch die weitere Rechnereinheit in der Testbild-Erzeugungseinrichtung 3.
Die Sensoreinrichtung 1 umfaßt bevorzugt einen CCD-Chip oder einen CMOS-Chip, bei dem mittels der Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 und der Auswerteeinheit 5 alle Pixel auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden können. Hierzu überstreicht das die Folge der Testbilder 4 geeigneterweise die gesamte Pixelfläche des CCD-Chip oder des CMOS-Chips, um jedes einzelne Pixel anzusprechen, oder mindestens die vom Abbild des Raumbereichs B auf der Sensoreinrichtung 1 eingenommene Fläche.
Wie beschrieben, steht der Auswerteeinheit 5 beispielsweise eine gespeicherte Testbildfolge zur Verfügung, um einen Vergleich dieses Originals mit dem gerade detektierten Testbild durchzuführen. Werden von der Auswerteeinheit 5 Abweichungen festgestellt, weil beispielsweise ein Pixelbereich der Sensoreinrichtung 1 ausgefallen ist, wird vorzugsweise ein entsprechendes Warnsignal ausgelöst.
Vorteilhafterweise enthält die Folge von erzeugten Testbildern 4 ein von der Auswerteeinheit 5 als Zusatzinformation verwertbares Signal. Es bietet sich z.B. an, eine Uhr mit einem auf dem Bildschirm 3a umlaufenden Zeiger als veränderbares Musters zu verwenden. Auch ist es möglich, eine Uhrzeit in arabischen Zahlen auf dem LCD-Bildschirm 3a wiederzugeben. Es ist dabei vorteilhafterweise darauf zu achten, daß der gesamte Pixelbereich des CCD- Chips oder des CMOS-Chips überstrichen wird. Die Testbildfolge kann allein aus einer solchen Signalabfolge bestehen oder zusätzlich zu einem insbesondere auf dem Bildschirm 3a Zeile für Zeile durchlaufenden Signalbalken vorgesehen sein.
Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform entspricht im wesentlichen derjenigen der Fig. 1 , allerdings ist noch eine optionale Lichtquelle 8 vorgesehen, die bzgl. des Spiegels 6 der Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 gegenüber angeordnet ist. Die Lichtquelle 8 wirft ihr Licht 15 auf die teilverspie- gelte Schnittfläche 7, wird in Richtung auf das Objektiv 2 gespiegelt und durchdringt dieses. Anschließend wird ein Teil des Lichtes von der Licht- quelle 8 an Objekten im Raumbereich B in das Objektiv 2 zurückgestreut (Bezugszeichen 16) und gelangt durch den Spiegel 6 in die Sensoreinrichtung 1. Wird nun das Objektiv 2 beispielsweise mit einem Bild abgehängt, welches eine Darstellung des Raumbereichs B wiedergibt und zur Abschottung der optischen Detektionsvorrichtung 10 vor unerwünschten Aktivitäten im Raumbereich B dient, ist der Anteil an rückgestreuter Strahlung 16 größer als ohne Abhängung. Die Auswerteeinheit 5 erhält ein entsprechendes Signal 17 (siehe Pfeil) von der Sensoreinrichtung 1 - beispielsweise über die Signalleitung 21 -, registriert die größere Intensität des Rückstreusignals und gibt vorteilhafterweise eine entsprechende Meldung an eine Alarmeinrichtung weiter, wenn die Intensität des rückgestreuten Lichts einen bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Schwellenwert übersteigt. Der Alarm kann z.B. optisch auf einer Anzeige und/oder akustisch mittels einer entsprechenden Vorrichtung (s. Bezugszeichen 12) erzeugt werden.
Vorteilhafterweise sind die Sensoreinrichtung 1, das Objektiv 2, die Testbild- Erzeugungseinrichtung 3 und der Spiegel 6 in einem Gehäuse angeordnet (nicht dargestellt), um sowohl eine kompakte Bauweise zu realisieren als auch aufwendige Justierarbeiten zwischen Bildschirm 3, Spiegel 6 und Sensoreinrichtung 1 zu vermeiden.
Die beschriebene optische Detektionsvorrichtung 10 eignet sich insbesonde- re zur Überwachung von sensiblen Raumbereichen wie Umgebungen von Arbeitsmaschinen oder Tresorräumen. Es ist mittels der erfindungsgemäßen Testbild-Erzeugungseinrichtung 3 sowie der Auswerteeinheit 5 möglich, sofort Ausfälle insbesondere der Sensoreinrichtung 1, aber auch z. B. des Bildspeichers oder der Verarbeitungssoftware der Auswerteeinheit 5, zu regi- strieren und nach entsprechender Fehleranalyse eine Reparatur bzw. einen Austausch der fehlerhaften Teile zu veranlassen. Insbesondere kann die Detektionsvorrichtung 10 unterscheiden, ob der Überwachungsbereich B ereignislos ist bzw. das Original stillsteht oder ein Defekt der Detektionsvorrichtung 10 vorliegt. Die Weiterbildung der Erfindung hinsichtlich der Regi- strierung des rückgestreuten Lichts ermöglicht es, Manipulationen durch Abhängung des Objektivs 2 zu vermeiden. Somit wird verhindert, daß sich Personen unbeobachtet von der abgehängten Detektionsvorrichtung 10 in dem zu überwachenden Bereich B aufhalten. Aufgrund der Erfindung läßt sich insgesamt eine größere Überwachungssicherheit erzielen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich vorzugsweise insbesondere mit dem Verfahren bzw. der Vorrichtung entsprechend der DE 196 44 278 kombinieren, deren Offenbarungsgehalt hiermit einbezogen wird. Hierbei wäre insbesondere lediglich notwendig, das statische Referenzbild zu ersetzen durch die erzeugte zeitliche Folge der Testbilder. Auf der Sensoreinrichtung 1 überlagern sich die Bilder aus dem Überwachungsraum B und die' Testbilder 4, die zur Selbstdiagnose der Detektionsvorrichtung 10 dienen, wobei die detektierten Bilder aus dem Überwachungsraum B entsprechend dem Durchlauf bzw. der Veränderung der Testbilder 4 abgeschwächt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer optischen Detektionsvorrichtung (10), insbesondere einer Kamera und insbesondere einer Überwachungskamera zur Überwachung eines Raumbereichs (B), umfassend die Schritte: - eine zeitliche Folge von Testbildern (4) wird mittels einer Testbild-
Erzeugungseinrichtung (3) erzeugt und auf eine Sensoreinrichtung (1) der Detektionsvorrichtung (10) abgebildet;
- die von der Sensoreinrichtung (1) detektierten Testbilder (4a) werden an eine Auswerteeinheit (5) übermittelt, und - die Auswerteeinheit (5) wertet die detektierten Testbilder (4a) in Bezug auf Abweichungen gegenüber den erzeugten Testbildern (4) aus.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Folge von Testbildern (4) als sich wiederholende Bewegungsmuster, be- vorzugt in regelmäßiger Weise, erzeugt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge von Testbildern (4) auf einem Bildschirm (3a), vorzugsweise einem LCD-Bildschirm, erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Testbilder (4) als definiert über den Bildschirm (3a) laufende Signale erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Sensoreinrichtung (1) sowohl die Testbilder (4) als auch die Bilder des zu überwachenden Raumbereichs (B) zu gleichen Zeiten abgebildet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erzeugten Testbilder (4) und die Bilder des zu überwachenden Raumbereichs (B) über einen teildurchlässigen Spiegel (6) auf die Sensoreinrichtung (1) abgebildet werden, wobei die einen Bilder reflektiv und die anderen Bilder transflektiv zur Sensoreinrichtung (1) gelangen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Folge der Testbilder (4) zumindest diejenige Fläche, insbesondere eine Pixelfläche, der Sensoreinrichtung (1) überstreicht, auf die der zu überwachende Raumbereich (B) abgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Auswerteeinheit (5) eine Störungsmeldung bei einer
Abweichung der detektierten Testbilder (4a) von den erzeugten Testbildern (4) veranlaßt, insbesondere eine akustische und/oder optische Störungsmeldung.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (5) bei einer Abweichung der detektierten Testbilder (4a) von den erzeugten Testbildern (4) eine automatische Abschaltung einer zu überwachenden Maschine veranlaßt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (5) die erzeugten Testbilder (4) aus einem Speicher (11) abruft.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Auswerteeinheit (5) die erzeugten Testbilder (4) von der
Testbild-Erzeugungseinrichtung (3) empfängt und/oder die zu erzeugenden Testbilder an diese sendet.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß folgende zusätzliche Schritte umfaßt sind:
- es wird Licht (15) von einer Lichtquelle (8) auf den zu überwachen- den Raumbereich (B) gerichtet;
- es wird die vom Raumbereich (B) rückgestreute Strahlung (16) mittels eines Objektivs (2) auf die Sensoreinrichtung (1) abgebildet, welche entsprechende Ausgangssignale (17) erzeugt;
- die Ausgangssignale (17) werden an eine Auswerteeinheit (5) über- mittelt;
- es wird bei Überschreiten eines eingestellten Schwellenwertes der Intensität der rückgestreuten Strahlung ein Signal von der Auswerteeinheit (5) erzeugt, das über eine Manipulation informiert.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das rückgestreute Licht (16) in entgegengesetzter Richtung zum auf den Raumbereich (B) gerichteten Licht (15) durch das Objektiv (2) zur Sensoreinrichtung (1) geführt wird.
14. Optische Detektionsvorrichtung, insbesondere Kamera und insbesondere Überwachungskamera zur Überwachung eines Raumbereichs (B), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Sensoreinrichtung (1) und mit einem Objektiv (2) zum Abbilden eines zu überwachenden Raumbereichs (B) auf die Sensoreinrichtung (1), gekennzeichnet durch eine Testbild-
Erzeugungseinrichtung (3) zum Erzeugen einer von der Sensoreinrichtung (1) detektierbaren zeitlichen Folge von Testbildern (4) sowie einer Auswerteeinheit (5) zur Ermittlung von Abweichungen der detektierten Testbilder (4a) von den erzeugten Testbildern (4).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Testbild-Erzeugungseinrichtung (3) einen Bildschirm (3a), vorzugsweise einen LCD-Bildschirm, umfaßt, auf dem die Folge von Testbildern (4) erzeugt wird.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch einen teildurchlässigen Spiegel (6), über den einerseits die Testbilder (4) und andererseits die Bilder des zu überwachenden Raumbereichs (B) zur Sensoreinrichtung (1) geleitet werden, wobei der Spiegel (6) bevorzugt zwischen Objektiv (2) und Sensoreinrichtung (1) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (1) einen CCD-Chip oder einen CMOS-Chip umfaßt.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Testbilder (4) auf der Testbild- Erzeugungseinrichtung (3), insbesondere dem Bildschirm (3a), durchlaufende, in bestimmter Regelmäßigkeit erzeugte Signale sind.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Testbilder (4) eine Zusatzinformation, insbesondere eine mitlaufende Uhrzeit, umfassen, die den aufgenommenen Bildern des Raumbereichs (B) überlagert werden.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (8), deren Licht auf einen zu überwachenden Raumbereich (B) gerichtet ist, wobei das vom Raumbereich (B) zurückgestreute Licht mittels eines Objektivs (2) auf der Sensoreinrichtung (1) abgebildet wird, und durch eine Auswerteeinheit (5), die ein Signal zur Anzeige einer Manipulation erzeugt, wenn die Intensität der rückgestreuten Strahlung einen Schwellenwert übersteigt.
2 I .Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (8) derart angeordnet ist, daß ihr Licht (15) in entgegengesetzter Richtung zum rückgestreuten Licht (16) durch das Objektiv (2) auf den zu überwachenden Raumbereich (B) fällt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (8) derart angeordnet ist, daß ihr Licht (15) über einen teildurchlässigen Spiegel (6) zum Objektiv (2) gelenkt wird.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Testbild-Erzeugungseinrichtung (3) und die Lichtquelle (8) auf gegenüberliegenden Seiten des teildurchlässigen Spiegels (6) angeordnet sind.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (1), das Objektiv (2), die Testbild-Erzeugungseinrichtung (3), der Spiegel (6) und ggf. die Lichtquelle (8) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
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