WO2014033087A2 - Überwachung einer bahnstrecke - Google Patents

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WO2014033087A2
WO2014033087A2 PCT/EP2013/067625 EP2013067625W WO2014033087A2 WO 2014033087 A2 WO2014033087 A2 WO 2014033087A2 EP 2013067625 W EP2013067625 W EP 2013067625W WO 2014033087 A2 WO2014033087 A2 WO 2014033087A2
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recording
rail vehicle
incident
railway
recordings
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Siegfried Bocionek
Marc Burkhardt
Wilfried Matthee
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/181—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a plurality of remote sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041—Obstacle detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/53—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for trackside elements or systems, e.g. trackside supervision of trackside control system conditions

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for monitoring a railway line. Furthermore, a corresponding rail vehicle and a system for monitoring the railway line are proposed. Vandalism of equipment along the railway line or theft of cables and other components can cause significant damage and disruption of driving. Here it is disadvantageous that systematic or even complete or area-wide monitoring is complex and expensive.
  • the object of the invention is to avoid the overall above named drawbacks and in particular to provide an effi cient ⁇ approach to the monitoring of devices or components along a railway line.
  • the at least one recording in the rail ⁇ vehicle and / or stored in a central office may stretch and / or be made of the (immediate) vicinity of the railway line to frequently traveled routes a (teilwei ⁇ se or completely) continuous monitoring of the web ⁇ .
  • the acquired data can be locally stored in the rail vehicle and / or transmitted to a central office and stored there.
  • the center is exemplified by a computing ⁇ ner or a computer network (which can also be arranged distributed).
  • the control center can be operated by an operator of the railway network or by a service provider.
  • the manual evaluation can be carried out by different operator ⁇ personal monitoring monitors of the control center.
  • a partially automatic evaluation is also possible in which significant image contents are automatically recognized in a first evaluation in the images on the basis of specific features or feature vectors which are automatically obtained from the images.
  • a comparison with features or feature vectors of previously recorded images can also be used to detect special features.
  • a preselection of the images can take place and in a subsequent step, a manual analysis of the significantly reduced image material can take place.
  • the at least one recording is analyzed for a given incident.
  • One embodiment is that the at least one recording is analyzed shortly after storage or after detection of the incident.
  • the recording can be archived and analyzed only in the case of suspicion, eg in the context of a police investigation.
  • a predetermined action is performed upon detection of pre ⁇ given incident.
  • the predetermined action comprises at least one of the following options - an assessment of a recording or a scene
  • deviations from a "normal" state can be automatically detected by means of image processing algorithms. Such a deviation can trigger a pre ⁇ passed action directly.
  • the at least one recording is stored with time information and / or with position information. Based on the position information and / or the time information, the location of an incident can be determined.
  • This Ortsinfor ⁇ mation is for the introduction of the given action is advantageous.
  • a plurality of receiving units is arranged in or on the rail vehicle.
  • the receiving units may be carried out at least partially movable so that they are moved during the recording and running of the rail vehicle with a pre-set speed ⁇ so that a predefined area is possible ner well received.
  • a camera with a wide-angle lens can be moved counter to the direction of travel of the rail vehicle in order to be able to record an area as long as possible.
  • the control of the recording units can be done via the rail vehicle (or a computer or a control unit of the rail vehicle) and / or via the center.
  • a next development is that the receiving ⁇ unit at the front, the rear or on one side of the rail vehicle is arranged.
  • the receiving unit Minim ⁇ least comprises one of the following components:
  • a sensor for determining a relative path progress a sensor for determining a relative path progress.
  • the receiving unit can be designed sensitively in certain wave lengths ⁇ .
  • a lighting unit may be provided which illuminates a landmark along the railway line with a light in a predetermined wavelength range, so that a picture can be taken by a sensitive in this Wellenlän ⁇ gene region acquisition unit.
  • the up ⁇ acquisition includes an image pickup, in particular frames or Be ⁇ wegt plaster and / or a sound recording.
  • the recording unit has a wide-angle lens, in particular a fish eye.
  • a next embodiment is that the at least one recording is transformed.
  • the transformation makes it possible to at least partially compensate for distorted recordings, for example due to the optics of a lens and / or due to the speed of the train. Sieren and so a substantially undistorted image to preserver ⁇ th.
  • the at least one recording would be transmitted from the rail vehicle to the center by means of a wireless or a wired interface and / or by means of a storage medium.
  • a further development is that the at least one receiving means of a progressive compression algorithm is stored in the rail vehicle and the difference ⁇ comprehensive quality levels of progressively encoded recording for transmission to the central unit are provided.
  • a progressive compression algorithm encodes images or image sequences (videos) eg in different "levels", the higher the bitrate or resolution, the higher the level.
  • a basic level ensures a minimum quality of the images or image sequences, the higher levels improve this minimum quality step by step, for example, up to the full resolution of the recording.
  • the Rechenholz ⁇ wall for an automated processing of the data (eg as part of an image recognition) is simplified and is therefore faster (ie, if necessary, in real time or almost in real time) can be carried out, if the recordings have only a low resolution.
  • Displays the automated processing of a potential incident can be analyzed with ei ⁇ ner higher resolution again the recording concerned.
  • JPEG 2000, MPEG-4, H.264 can be used as the coding method (compression method).
  • An additional embodiment is that the at least one image is analyzed for the given event by comparing the image with previously stored data.
  • a comparison between parts of an image can be carried out in order to find a measure of how similar a recording is with a picture taken before ⁇ .
  • a degree of similarity eg a distance between feature vectors
  • a threshold value may be used to determine whether there is sufficient similarity of an image, a sequence of images or a subject with previously stored data.
  • the previously stored data can be training data and / or additional data, eg work schedules of work crews. These additional data can be provided automatically and thus taken into account in the analysis. Since advance is usually regulated exactly where and when a working column along the railway line is active can be automatically prevented from being recognized purely vi ⁇ coamings deviation caused by working column as incident that leads to an alarm.
  • Another embodiment is that the incident is detected if the at least one recording deviates from the previously pick ⁇ stored data.
  • An alternative embodiment is that the pre ⁇ case is detected if the at least one recording of the previously stored data does not differ.
  • the training run can be carried out specifically for detecting the route sections and for storing parts of the route sections or of facilities or components along the railway line.
  • the training trip can also be part of a scheduled journey of a rail vehicle; In particular, the previously stored data can be updated, adapted or checked in this way.
  • a further development is that the images are processed by at least one feature vector is determined for predetermined components or devices along the railway line and the at least one feature vector is vomit ⁇ chert. It is also a development that a plurality of training trips is performed and the previously stored data is averaged and / or adapted by means of the training trips.
  • a "normal" ride is at least partially used as a training ride, e.g. the feature vector determined from the recording is used for averaging or adaptation of the stored data.
  • the previously stored data may comprise a plurality of images of an environment.
  • an environment can be detected in different weather conditions or other variations that are considered "normal” (e.g., grazing cows).
  • the receiving unit is caused by the center to take a picture of the railway track or along the Brustre ⁇ bridge at certain positions.
  • the recording unit possibly via a computer that controls the recording unit, be prompted by the center to deliver recordings of a particular stretch of road. It may be possible as also controlled in terms of resolution, image quality, aperture, etc. of the centering ⁇ rale the recording unit in its position or orientation (if the receiving unit is configured, for example, mobile) to do so.
  • One motivation for this may be that a previous rail vehicle supplied by a Streckenab ⁇ cut shots that need further clarification.
  • the control panel can cause then that a next rail vehicle makes on this section ge ⁇ aimed shots of the environment of interest.
  • the central control unit the Texas Instruments, etc.
  • the above object is further achieved by means of a device for monitoring a railway line, with at least one processing unit which is set up such that
  • the at least one recording is storable.
  • the device is provided with at least one surveillance monitor, on which the signal received by the rail vehicle at least one on ⁇ acquisition is displayed, wherein the at least one supervision monitor for continuous monitoring by personnel.
  • the object is achieved by means of a system comprising at least one rail vehicle and a device (control center),
  • the solution presented here further comprises a computer program product which can be loaded directly into a memory of a digital computer, comprising program code parts which are suitable for performing steps of the method described here. Furthermore, the above problem is solved by means of a computer-readable storage medium, e.g. any memory comprising computer-executable instructions (e.g., in the form of program code) adapted for the computer to perform steps of the method described herein.
  • a computer-readable storage medium e.g. any memory comprising computer-executable instructions (e.g., in the form of program code) adapted for the computer to perform steps of the method described herein.
  • FIG. 3 shows an exemplary schematic flowchart of a
  • Training as it is eg in the context of a training trip of a rail vehicle for creating Trainingsda ⁇ th, in particular feature vectors performed.
  • a rail vehicle with at least one recording device , for example a video or photo camera.
  • a recording device for example a video or photo camera.
  • the recording device may be a video camera.
  • a wide-angle lens may be provided (eg a so-called fish eye with an angle of view of approximately 180 degrees).
  • Such a recording device can eg be attached to the rail vehicle at the front and / or laterally .
  • distorted images can be electro- machined , eg by means of a suitable transponder (possibly matching the respective lens of the camera). Formation into an undistorted (or slightly distorted) (widescreen) format.
  • the recorder to record in the infrared range.
  • this is attached to the rail vehicle thermal imaging camera ⁇ .
  • a so-called depth image camera can be provided as a recording device, the chert the environment not only as saudimensio ⁇ dimensional image but as a three-dimensional depth image spei ⁇ . This makes it possible to put a virtual corridor around the train, so that objects that are outside this corridor can be hidden.
  • Such a filtered depth image information may then be processed either as three-dimensional or two-dimensional data further ⁇ .
  • the images (pictures, movies, image ⁇ or movies, etc.) (for example ceutical a supervision and archiving center) to a central transfer.
  • the transmission can take place, for example, wirelessly via a radio interface, in particular via a mobile (tele) communication interface (eg 2G, 3G, LTE, etc.) during the journey of the rail vehicle or at predetermined times (eg at a stop or intermediate stop).
  • the transmission can alternatively or additionally be carried out by wire or by means of (preferably exchangeable) storage media (memory cards, hard disks, etc.).
  • differing ⁇ che resolutions can be transmitted in different ways: for example, may footage in low resolution via a mobile radio interface while driving the rail running ⁇ zeugs transmitted to the center and images are stored in high resolution on a local hard drive of the rail vehicle. Should issue forth ⁇ that the low resolution is not sufficient or a higher resolution for example, a section of the drive loading for a specific scene is required, this scene can be read from the hard disk and transmitted in high resolution to the central office (via a wireless or wired interface). At the headquarters, a manual, automatic or at least ⁇ automated analysis of the incoming or stored data can be performed.
  • Such evaluation may include a check as to whether the obtained Schemeda ⁇ th are "normal", that is, to move within the normal, or whether carried out, for example, a theft, a BeCdi ⁇ supply is present and / or an offense is carried out, or such an initiative.
  • reference recordings along the railway track can be taken and stored with the recording device.
  • a computer in the rail vehicle and / or at the headquarters
  • Threshold a deviation can be detected automatically and, if necessary, a predetermined action can be initiated automatically. For example, a detailed examination or a re-examination with images of a below this leg pas ⁇ -stabilizing rail vehicle can be carried out as a result of the detected from ⁇ deviation. Hidden Markov models and corresponding algorithms can be used for this purpose.
  • Fig.l shows an exemplary scenario with a rail ⁇ vehicle 101, which moves in the direction of travel 102 along a railway line.
  • the rail vehicle 101 includes a
  • Computer 103 (eg an OBU, a control unit, or the like), which receives data from exemplary recording units 105, 106, 108 and / or 109.
  • the receiving units 105, 106, 108, 109, 101 may be arranged at any location of the rail vehicle and on the railway line or aligned the environment of the Brustre ⁇ bridge forward, backward or to the side.
  • the receiving units 105, 106, 108, 109 may be movable, e.g. can be changed via the computer 103, the alignment of the recording unit 105, 106, 108, 109. Furthermore, it is possible that additionally or alternatively further parameters of the recording units 105, 106, 108, 109 are adjustable, e.g. a maximum resolution, a number of captured images per unit time, a brightness, a selectable optics, an infrared mode, etc.
  • the computer 103 can prepare such recordings, for example, create scenes and / or determine feature vectors based on the recordings or the scenes and compare them with previously recorded scenes and / or feature vectors. For this purpose, the computer 103 can locally access a database 104, store there recordings or feature vectors or read out existing data there for comparison. Additionally features the rail vehicle 101 via at least one way of determining position (not shown in Fig.l), so that with the taken shots, a (relative or absolute) Posi ⁇ tion can be determined.
  • the rail vehicle 101 has a communication interface ⁇ center 107, for example in the form of a radio module or mobile communi ⁇ nikations worn, on which a connection to a wireless network 110 manufacturers can be set via a radio interface 111th Such a connection may continue via a wireless or wired interface 112 to a central office 113 (eg, a computer, a network of computers, or a computer network), such that between the central office
  • a central office 113 eg, a computer, a network of computers, or a computer network
  • the center 113 and the rail vehicle 101 data can be exchanged.
  • the center 113 may be distributed or centralized and have a plurality of computers and / or data storage.
  • here is a database
  • the database 114 stores e.g. the feature vectors of training trips in the form of a table or database or in the form of a route map.
  • the central unit 113 can provide monitoring monitors 115 for manual processing or for evaluating the transmitted recordings.
  • FIG. 2 shows an exemplary schematic flow diagram with steps of the method for monitoring a railway line presented here.
  • a step 201 takes place by means of the recording unit at least one shot of the track ⁇ track or along the railway line.
  • the recording is stored locally in the rail vehicle and / or in a control center. On the basis of the recordings thus stored, an automated monitoring of the railroad track can be carried out efficiently.
  • the shot is analyzed for a given incident. This is done, for example, by mecha- Image detection mechanisms. This analysis can be done in real time, in near real time, or even some time after the actual recording has been saved. In particular, it is possible, after becoming aware of an incident, stored unregistered (archived) recordings on this incident to un ⁇ .
  • Step 204 a predetermined action is performed.
  • FIG 3 shows an exemplary schematic flow diagram of a training (as for example in a training run of a rail vehicle for creating training data, in particular ⁇ sondere feature vectors, performed).
  • a feature extraction of the recording takes place; this results in at least one feature vector.
  • the at least one feature vector is vomit ⁇ chert or it is an adaptation of an existing at least one feature vector performed. Saving can be done in a database or in a route map.
  • a comparison with the reference recordings or a preprocessing (filtering) can be carried out both on the computer or a control unit of the rail vehicle and in the control center. Also combinations of the division of the processing are possible. For example, it could be ensured by preprocessing that only
  • Image material having a certain minimum deviation from the Re ⁇ conference recordings is assessed as critical.
  • Such material classified as critical can be analyzed or evaluated manually or automatically (possibly with additional images in higher resolution). This can also be done either in the rail vehicle, ie on site, or in the center.
  • By means of suitable preprocessing it is possible, for example, to communicate or display only critical events to the control center. These critical events can then be further evaluated by the central office.
  • the panel can specifically a subsequent rail vehicle ⁇ be applied, from the place in question further recordings to provide, if necessary, with a higher resolution, or having a higher frame rate (if required by means of a Hoch Oberskame ⁇ ra). Based on these further recordings, it can then be decided - manually or automatically - whether a given action should be initiated.
  • the pre-processing reduces the load on the transmission resources provided (there is significantly less tape requires wide as if all the data on a telecommuni ⁇ nikationsnetztechnik example - would be transferred - in reduced quality or resolution) and the required Rechenkapa ⁇ capacity at the central office.
  • progressive compression methods eg JPEG 2000, MPEG-4, H.264
  • the images can be made with a minimum resolution and in individual layers additional quality levels can be provided to the respective recording. If a recording is classified as critical, this recording can be further analyzed in a higher resolution or quality level. This has the advantage that the processing of image data ⁇ requires significantly less computing power in the minimum resolution, as would be required for the processing of image data in full resolution.
  • a reference recording eg for egg ⁇ nen given period or for a scene
  • It may be a reference recording in the field of the ordinary, that eg times of the day, depending on the season or depending on other factors, change the environmental conditions significantly. For example, between 18:00 and 20:00, deer could always be next to the railway graze.
  • Such a variation could be taken into account by means of an adaptation in the reference recordings, for example by storing a plurality of "normal” recordings, possibly year or time-dependent, as reference recordings.
  • working groups can be distinguished from potential criminals in addition to the railway line.
  • This can e.g. automated by providing further data, e.g. Operational plans, which are known to the infrastructure manager and are available there, are taken into account. Place and time of such work columns are known; Furthermore, if necessary, work crews can also be identified on the basis of recordings (automatically).
  • a variant is that already taken and archived recordings are analyzed afterwards with a view to e.g. the perpetrators of a theft or a vandalism
  • the railway track can be divided into one logical sectors, so that recording devices between two rail vehicles aufein ⁇ other following each (easy) overlapping cover the sectors.
  • the control center can control the switching of the recording equipment so that it depends on the distances and speeds of the trains, the surrounding landscape (forest, mountain, tunnel, etc.) as well as the quality of the recordings provided by the recording devices and the resulting ranges , results in the most favorable or comprehensive or continuous monitoring of the sectors.
  • Another option is that corresponds supplementary recording devices in curvy and / or hügeli ⁇ gem fair, and before tunnels long of the railway line, for example, on the side of the railway line, seen before ⁇ and integrated into the monitoring system.
  • changes in the recorded environment can be taken into account by adapting the reference recordings by means of the recordings.
  • known patterns, recordings, planning data, etc. can be taken into account in order to correctly represent different situations. For example, animals next to the railway line, work gangs, fallen trees, etc. correctly detected in this way and are classi fied ⁇ .
  • the evaluation of the recordings can be carried out automatically by means of suitable algorithms. For example, an image or pattern analysis in the video data can be carried out for the evaluation and / or a situation description can be carried out. be taken into account (eg "work crew en route on track section x at kilometer y").

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Abstract

Es wird vorgeschlagen, eine Bahnstrecke zu überwachen, indem Schienenfahrzeuge, die auf dieser Bahnstrecke verkehren, mit einer Aufnahmeeinheit ausgestattet werden, wobei die Aufnahmeeinheit Aufnahmen von der Bahnstrecke bzw. der Umgebung der Bahnstrecke macht. Die Aufnahmen werden gespeichert und automatisiert, z.B. mittels Bilderkennungsverfahren, verarbeitet bzw. auf vorgegebene Vorfälle hin analysiert. Wird ein solcher Vorfall erkannt, kann eine Aktion durchgeführt, z.B. ein Alarm ausgelöst oder eine polizeiliche Ermittlung eingeleitet werden. Hierbei ist es von Vorteil, dass mit günstigen Mitteln eine flexible Überwachung der Bahnstrecke erreicht und effektiv gegen Diebstahl und Beschädigungen entlang der Bahnstrecke vorgegangen werden kann. Die Aufnahmen können auch in eine Zentrale übertragen werden und dort (z.B. kontinuierlich) von Bedienpersonal überwacht werden.

Description

Beschreibung
Überwachung einer Bahnstrecke Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung einer Bahnstrecke. Weiterhin werden ein entsprechendes Schienenfahrzeug sowie ein System zur Überwachung der Bahnstrecke vorgeschlagen. Durch Vandalismus an Einrichtungen entlang der Bahnstrecke oder aufgrund von Diebstahl von Kabeln und anderen Komponenten entstehen signifikante Schäden sowie Störungen des Fahrbetriebs . Hierbei ist es von Nachteil, dass systematische oder gar vollständige bzw. flächendeckende Überwachungen aufwändig und teuer sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend ge- nannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen effi¬ zienten Ansatz zur Überwachung von Einrichtungen oder Komponenten entlang einer Bahnstrecke anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen An- sprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesonde¬ re den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Überwachung einer Bahnstrecke angegeben
- bei dem mittels einer Aufnahmeeinheit mindestens eine
Aufnahme von der Bahnstrecke oder entlang der Bahnstrecke gemacht wird,
- bei dem die Aufnahmeeinheit in oder an einem Schie¬ nenfahrzeug angeordnet ist,
- bei dem die mindestens eine Aufnahme in dem Schienen¬ fahrzeug und/oder in einer Zentrale gespeichert wird. Somit kann z.B. auf häufig befahrenen Strecken eine (teilwei¬ se oder vollständig) kontinuierliche Beobachtung der Bahn¬ strecke und/oder der (unmittelbaren) Umgebung der Bahnstrecke erfolgen. Die erfassten Daten können in dem Schienenfahrzeug lokal gespeichert werden und/oder an eine Zentrale übertragen und dort gespeichert werden. Insbesondere ist es möglich, dass unterschiedliche Qualitätsstufen der Aufnahme in dem Schienenfahrzeug gespeichert und an die Zentrale übertragen werden .
Bei der Zentrale handelt es sich beispielhaft um einen Rech¬ ner oder ein Rechnernetzwerk (das auch verteilt angeordnet sein kann) . Die Zentrale kann von einem Betreiber des Schienennetzes oder von einem Dienstleister betrieben werden.
Hierbei ist es von Vorteil, dass anhand der bereitgestellten Überwachung eine manuelle oder automatische Auswertung der übertragenen oder gespeicherten Aufnahmen erfolgen kann, z.B. um eine vorgegebene Aktion auszuführen oder zur Beweissiche- rung.
Die manuelle Auswertung kann durch unterschiedliches Bedien¬ personal an Überwachungsmonitoren der Zentrale erfolgen. Neben einer manuellen oder automatischen Auswertung ist auch eine teilweise automatische Auswertung möglich, bei der in einer ersten Auswertung in den Bildern anhand von bestimmten Merkmalen bzw. Merkmalsvektoren, die aus den Bildern automatisch gewonnen werden, signifikante Bildinhalte automatisch erkannt werden. Hierbei kann auch ein Vergleich mit Merkmalen bzw. Merkmalsvektoren zuvor aufgenommener Bilder zum Einsatz kommen, um Besonderheiten zu erkennen. Durch diese erste Auswertung kann eine Vorselektion der Bilder erfolgen und in einem nachfolgenden Schritt kann dann eine manuelle Analyse des deutlich reduzierten Bildmaterials erfolgen.
Eine Weiterbildung ist es, dass die mindestens eine Aufnahme auf einen vorgegebenen Vorfall hin analysiert wird. Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die mindestens eine Aufnahme kurz nach dem Abspeichern oder nach Feststellung des Vorfalls analysiert wird.
Beispielsweise kann die Aufnahme archiviert werden und nur bei einem Verdachtsmoment, z.B. im Rahmen einer polizeilichen Ermittlung, analysiert werden. Eine andere Weiterbildung ist es, dass bei Erkennung des vor¬ gegebenen Vorfalls eine vorgegebene Aktion durchgeführt wird.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die vorgegebene Aktion mindestens eine der folgenden Möglichkeiten umfasst - eine Beurteilung einer Aufnahme oder einer Szene
durch Beobachten von Überwachungsmonitoren durch Personal,
- eine Erkennung von an dem Vorfall beteiligten Personen, insbesondere mittels einer Gesichtserkennung oder einer Kennzeichenerkennung beteiligter Fahrzeuge,
- Absetzen eines Notrufs, insbesondere Benachrichtigung der Polizei, eines Sicherheitsdienstes und/oder eines Rettungsdienstes ,
- eine Einleitung einer polizeilichen Ermittlung,
- eine Weiterleitung der mindestens einen Aufnahme zur weitere Analyse,
- eine Weiterleitung der mindestens einen Aufnahme,
insbesondere in einer höheren Qualitätsstufe als bis- her, an die Zentrale.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass der Vorfall eine der folgenden Möglichkeiten umfasst
- einen Diebstahl,
- eine Beschädigungshandlung,
- einen Unfall,
- einen Notfall. Insbesondere können Abweichungen von einem "normalen" Zustand automatisch anhand von Algorithmen zur Bildverarbeitung erkannt werden. Eine solche Abweichung kann direkt eine vorge¬ gebene Aktion auslösen.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Aufnahme mit einer Zeitinformation und/oder mit einer Positionsinformation gespeichert wird. Anhand der Positionsinformation und/oder der Zeitinformation kann der Ort eines Vorfalls bestimmt werden. Diese Ortsinfor¬ mation ist für das Einleiten der vorgegebenen Aktion von Vorteil. Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung ist eine Vielzahl von Aufnahmeeinheiten in oder an dem Schienenfahrzeug angeordnet .
Hierbei ist es von Vorteil, dass durch die mehreren Aufnahme- einheiten Bereiche entlang der Bahnstrecke aufgenommen werden können. Beispielsweise können die Aufnahmeeinheiten zumindest teilweise beweglich ausgeführt sein, so dass sie während der Aufnahme und der Fahrt des Schienenfahrzeugs mit einer vorge¬ gebenen Geschwindigkeit so bewegt werden, dass ein vorgegebe- ner Bereich möglichst gut aufgenommen wird. Beispielsweise kann eine Kamera mit einem Weitwinkelobjektiv entgegen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs bewegt werden, um einen Bereich möglichst lange aufnehmen zu können. Die Ansteuerung der Aufnahmeeinheiten kann über das Schienenfahrzeug (bzw. einen Rechner oder eine Steuereinheit des Schienenfahrzeugs) und/oder über die Zentrale erfolgen.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die Aufnahme¬ einheit an der Front, dem Heck oder an einer Seite des Schie- nenfahrzeugs angeordnet ist.
Insbesondere kann eine Vielzahl von Aufnahmeeinheiten an dem Schienenfahrzeug, auch an unterschiedlichen Orten (entlang) des Schienenfahrzeugs angeordnet sein. Somit ist es auch mög¬ lich, dass mehrere Aufnahmeeinheiten eine Bildsequenz liefern, die entsprechend aufbereitet bzw. verarbeitet wird. Eine Ausgestaltung ist es, dass die Aufnahmeeinheit mindes¬ tens eine der folgenden Komponenten umfasst:
- eine Fotokamera,
- eine Filmkamera,
- eine Infrarotkamera,
- eine Tiefenbildkamera,
- ein Mikrofon,
- ein Radargerät,
- einen Sensor zur Ermittlung eines relativen Wegfortschritts .
Insbesondere kann die Aufnahmeeinheit in bestimmten Wellen¬ längen empfindlich ausgeführt sein. So können speziell bei Nacht oder bei Dunkelheit, z.B. in Tunneln, verwertbare Auf¬ nahmen gemacht werden. Auch kann eine Beleuchtungseinheit vorgesehen sein, die eine Landmarke entlang der Bahnstrecke mit einem Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich anstrahlt, so dass eine Aufnahme von einer in diesem Wellenlän¬ genbereich empfindlichen Aufnahmeeinheit gemacht werden kann. Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die Auf¬ nahme eine Bildaufnahme, insbesondere Einzelbilder oder Be¬ wegtbilder und/oder eine Tonaufnahme umfasst.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die Auf- nahmeeinheit ein Weitwinkelobjektiv, insbesondere ein Fischauge, aufweist.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass die mindestens eine Aufnahme transformiert wird.
Durch die Transformation ist es möglich, verzerrte Aufnahmen, z.B. bedingt durch die Optik eines Objektivs und/oder durch die Geschwindigkeit des Zuges, zumindest teilweise zu kompen- sieren und so ein im Wesentlichen unverzerrtes Bild zu erhal¬ ten .
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Auf- nähme von dem Schienenfahrzeug an die Zentrale übertragen wird mittels einer drahtlosen oder einer drahtgebundenen Schnittstelle und/oder mittels eines Speichermediums.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass die mindestens eine Aufnahme mittels eines progressiven Kompressionsalgorithmus in dem Schienenfahrzeug gespeichert wird und die unterschied¬ lichen Qualitätsstufen der progressiv kodierten Aufnahme zur Übertragung an die Zentrale bereitgestellt werden. Ein progressiver Kompressionsalgorithmus codiert Bilder oder Bildsequenzen (Videos) z.B. in unterschiedlichen "Levels", wobei der Level umso größer ist je höher die Bitrate bzw. Auflösung ist. Ein Basis-Level stellt eine Mindestqualität der Bilder oder Bildsequenzen sicher, die höheren Levels verbessern diese Mindestqualität schrittweise z.B. bis zur vollen Auflösung der Aufnahme. Somit ist es möglich, in einem Basis-Level mit niedriger Bitrate Bilder oder Videos an die Zentrale zu übertragen und z.B. die Daten mit dem höchsten Level (zunächst) nur lokal zu speichern. Bei Bedarf können dann für eine interessierende Szene Daten mit einem höheren
Level der Zentrale bereitgestellt werden. Auch der Rechenauf¬ wand für eine automatisierte Verarbeitung der Daten (z.B. im Rahmen einer Bilderkennung) vereinfacht sich und ist damit schneller (ggf. also in Echtzeit oder quasi in Echtzeit) durchführbar, wenn die Aufnahmen nur eine geringe Auflösung aufweisen. Zeigt die automatisierte Verarbeitung einen potentiellen Vorfall, kann erneut die betroffene Aufnahme mit ei¬ ner höheren Auflösung analysiert werden. Dies führt dazu, dass sich der Rechenaufwand für die automatisierte Verarbei- tung, sei es lokal bei dem Schienenfahrzeug oder auf der Sei¬ te der Zentrale, deutlich reduzieren lässt. Beispielsweise können als Kodierverfahren (Kompressionsverfahren) JPEG 2000, MPEG-4, H.264 eingesetzt werden. Eine zusätzliche Ausgestaltung ist es, dass die mindestens eine Aufnahme auf den vorgegebenen Vorfall hin analysiert wird, indem die Aufnahme mit zuvor abgespeicherten Daten ver- glichen wird.
Im Rahmen eines derartigen Vergleichs sind unterschiedliche Verfahren bzw. Algorithmen zur Bildverarbeitung bzw. Bilderkennung einsetzbar. Beispielsweise kann ein Vergleich zwi- sehen Teilen eines Bildes (bezogen auf Einzelbildaufnahmen oder in Bildsequenzen (Videos) ) durchgeführt werden, um ein Maß dafür zu finden, wie ähnlich eine Aufnahme mit einer zu¬ vor gemachten Aufnahme ist. Ein solches Ähnlichkeitsmaß (z.B. ein Abstand zwischen Merkmalsvektoren) kann mit einem Schwel- lenwert verglichen werden, um zu bestimmen, ob eine ausreichende Ähnlichkeit eines Bildes, einer Bildsequenz oder eines Motivs mit zuvor abgespeicherten Daten gegeben ist.
Bei den zuvor abgespeicherten Daten kann es sich um Trai- ningsdaten und/oder um weitere Daten, z.B. um Einsatzpläne von Arbeitskolonnen, handeln. Diese weiteren Daten können automatisiert bereitgestellt werden und somit bei der Analyse berücksichtigt werden. Da vorab zumeist genau geregelt ist, wo und wann eine Arbeitskolonne entlang der Bahnstrecke tätig ist, kann automatisiert verhindert werden, dass die rein vi¬ suelle Abweichung verursacht durch die Arbeitskolonne als Vorfall erkannt wird, der zu einer Alarmierung führt.
Eine andere Ausgestaltung ist es, dass der Vorfall erkannt wird, falls die mindestens eine Aufnahme von den zuvor abge¬ speicherten Daten abweicht.
Eine alternative Ausgestaltung besteht darin, dass der Vor¬ fall erkannt wird, falls die mindestens eine Aufnahme von den zuvor abgespeicherten Daten nicht abweicht.
Beispielsweise kann so automatisiert erkannt werden, falls die zuvor abgespeicherten Daten z.B. eine Einrichtung oder Komponente, die mittlerweile errichtet wurde, noch nicht ent¬ halten. Somit müsste im "Normalfall" die aktuelle Aufnahme von den zuvor gespeicherten Daten abweichen. Ein anderes Beispiel ist der bekannte Einsatz einer Arbeitskolonne entlang eines Streckenabschnitts: Wird in diesem Streckenabschnitt keine Abweichung von den zuvor abgespeicherten Daten (ohne Arbeitskolonne) erkannt, liegt möglicherweise ein Fehler vor, z.B. ist die Arbeitskolonne nicht am richtigen Streckenab¬ schnitt, sind die Arbeitspläne falsch, hat sich die Arbeits¬ kolonne verspätet, etc.
Auch ist es eine Möglichkeit, dass die zuvor abgespeicherten Daten mittels mindestens einer Trainingsfahrt generiert wer¬ den .
Die Trainingsfahrt kann speziell zur Erfassung der Streckenabschnitte und zum Abspeichern von Teilen der Streckenabschnitte oder von Einrichtungen oder Komponenten entlang der Bahnstrecke durchgeführt werden. Die Trainingsfahrt kann auch Teil einer planmäßigen Fahrt eines Schienenfahrzeugs sein; insbesondere können auf diese Weise die zuvor abgespeicherten Daten aktualisiert, adaptiert oder überprüft werden.
Auch ist es eine weitere Ausgestaltung, dass
- während der Trainingsfahrt Aufnahmen gemacht werden und
- die Aufnahmen aufbereitet und gespeichert werden.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass eine Vielzahl von Trainingsfahrten durchgeführt wird und die zuvor abgespei¬ cherten Daten mittels der Trainingsfahrten gemittelt und/oder adaptiert werden.
Eine Weiterbildung ist es, dass die Aufnahmen aufbereitet werden, indem für vorgegebene Komponenten oder Einrichtungen entlang der Bahnstrecke mindestens ein Merkmalsvektor bestimmt wird und der mindestens eine Merkmalsvektor gespei¬ chert wird. Auch ist es eine Weiterbildung, dass eine Vielzahl von Trainingsfahrten durchgeführt wird und die zuvor abgespeicherten Daten mittels der Trainingsfahrten gemittelt und/oder adap- tiert werden.
Insbesondere ist es möglich, dass auch eine "normale" Fahrt zumindest teilweise als Trainingsfahrt genutzt wird, indem z.B. der aus der Aufnahme ermittelte Merkmalsvektor zur Mit- telung oder Adaption der abgespeicherten Daten eingesetzt wird .
Insbesondere können die zuvor abgespeicherten Daten mehrere Aufnahmen einer Umgebung umfassen. Beispielsweise kann so ei- ne Umgebung bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen oder anderen als "normal" einzustufenden Variationen (z.B. grasende Kühe) erfasst werden.
Ferner ist es eine Ausgestaltung, dass die Aufnahmeeinheit von der Zentrale veranlasst wird, an bestimmten Positionen eine Aufnahme von der Bahnstrecke oder entlang der Bahnstre¬ cke zu machen.
Beispielsweise kann die Aufnahmeeinheit , ggf. über einen Rechner, der die Aufnahmeeinheit ansteuert, von der Zentrale veranlasst werden, Aufnahmen von einem bestimmten Streckenabschnitt zu liefern. Gegebenenfalls kann hierzu von der Zent¬ rale die Aufnahmeeinheit in ihrer Position oder Ausrichtung (falls die Aufnahmeeinheit z.B. beweglich ausgeführt ist) als auch im Hinblick auf eine Auflösung, Bildqualität, Blende, etc. gesteuert werden. Eine Motivation hierfür kann sein, dass ein vorheriges Schienenfahrzeug von einem Streckenab¬ schnitt Aufnahmen geliefert hat, die weiteren Klärungsbedarf benötigen. Die Zentrale kann dann veranlassen, dass ein nächstes Schienenfahrzeug auf diesem Streckenabschnitt ge¬ zielt Aufnahmen von der interessierenden Umgebung macht. Somit ist es auch möglich, dass die Zentrale die Aufnahmeein¬ heiten unterschiedlicher Schienenfahrzeuge, die z.B. aufeinander folgend die gleiche Bahnstrecke befahren, so steuert, dass eine möglichst günstige bzw. flächendeckende Überwachung der Bahnstrecke erfolgt.
Die vorstehenden Ausführungen gelten für das nachfolgend skizzierte Schienenfahrzeug sowie die Vorrichtung (Zentrale) , das System sowie die weiteren Anspruchskategorien entspre- chend.
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Schie¬ nenfahrzeug
- mit mindestens einer Aufnahmeeinheit , die in oder an dem Schienenfahrzeug angeordnet ist,
- mit mindestens einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass
- mittels der Aufnahmeeinheit mindestens eine Aufnah¬ me von der Bahnstrecke oder entlang der Bahnstrecke machbar ist,
- die mindestens eine Aufnahme in dem Schienenfahr¬ zeug und/oder in einer Zentrale speicherbar ist.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst mittels einer Vorrichtung zur Überwachung einer Bahnstrecke, mit mindestens einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass
- von einem Schienenfahrzeug, das mit einer Aufnahme¬ einheit in oder an einem Schienenfahrzeug versehen ist, mittels der Aufnahmeeinheit mindestens eine Auf¬ nahme von der Bahnstrecke oder entlang der Bahnstre¬ cke empfangbar ist,
- die mindestens eine Aufnahme speicherbar ist. Eine Weiterbildung besteht darin, dass die Vorrichtung mit mindestens einem Überwachungsmonitor versehen ist, auf dem die von dem Schienenfahrzeug empfangene mindestens eine Auf¬ nahme darstellbar ist, wobei der mindestens eine Überwa- chungsmonitor zur kontinuierlichen Überwachung durch Personal nutzbar ist.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst anhand eines Systems umfas- send mindestens ein Schienenfahrzeug und eine Vorrichtung (Zentrale) ,
- wobei das Schienenfahrzeug Aufnahmen in einer vorge¬ gebenen Qualitätsstufe an die Zentrale überträgt,
- wobei basierend auf den Aufnahmen sowie einer Analyse auf einen vorgegebenen Vorfall hin von der Zentrale bei Vorliegen des vorgegebenen Vorfalls eine vorgege¬ bene Aktion durchgeführt wird.
Die hier vorgestellte Lösung umfasst ferner ein Computerpro- grammprodukt , das direkt in einen Speicher eines digitalen Computers ladbar ist, umfassend Programmcodeteile, die dazu geeignet sind, Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen . Weiterhin wird das oben genannte Problem gelöst mittels eines computerlesbaren Speichermediums, z.B. eines beliebigen Speichers, umfassend von einem Computer ausführbare Anweisungen (z.B. in Form von Programmcode), die dazu geeignet sind, dass der Computer Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchführt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszei¬ chen versehen sein.
Es zeigen: Fig.1 zeigt ein beispielhaftes Szenario zur Überwachung ei¬ ner Bahnstrecke mit einem Schienenfahrzeug; zeigt ein beispielhaftes schematisches Flussdiagramm mit Schritten des hier vorgestellten Verfahrens zur Überwachung einer Bahnstrecke;
Fig.3 ein beispielhaftes schematisches Flussdiagramm eines
Trainings wie es z.B. im Rahmen einer Trainingsfahrt eines Schienenfahrzeugs zur Erstellung Trainingsda¬ ten, insbesondere Merkmalsvektoren, durchgeführt wird .
Gemäß der hier vorgestellten Lösung wird vorgeschlagen, ein Schienenfahrzeug mit mindestens einem Aufnahmegerät, z.B. ei¬ ner Video- oder Fotokamera, auszurüsten. Mit dem Aufnahmege¬ rät wird die Bahnstrecke bzw. die Streckenumgebung (z.B. ein Bereich entlang der Bahnstrecke) des Schienenfahrzeugs aufge¬ nommen .
Beispielsweise kann anhand solcher Aufnahmen festgestellt werden, ob eine Beschädigung oder ein Diebstahl von Material oder Komponenten entlang der Bahnstrecke erfolgt. Bei Erkennung eines derartigen Vorfalls können ggf. auch automatisch Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Auch ist es eine Option, dass aufgenommene Vorfälle ausgewertet werden und versucht wird, die Schuldigen im Nachhinein zu ermitteln.
Das Aufnahmegerät kann eine Videokamera sein. Beispielsweise kann ein Weitwinkelobjektiv vorgesehen sein (z.B. ein sogenanntes Fischauge mit einem Bildwinkel von ca. 180 Grad) . Ein solches Aufnahmegerät kann z.B. an der Front und/oder seit¬ lich an dem Schienenfahrzeug angebracht sein.
Gegebenenfalls können verzerrt aufgenommene Bilder elektro¬ nisch nachbearbeitet werden, z.B. mittels einer geeigneten (ggf. zu dem jeweiligen Objektiv der Kamera passenden) Trans- formation in ein unverzerrtes (oder nur geringfügig verzerrtes) (Breitbild- ) Format umgewandelt werden.
Eine Option ist es, dass das Aufnahmegerät Aufnahmen im Inf- rarotbereich macht. Beispielsweise kann hierfür eine Wärme¬ bildkamera an dem Schienenfahrzeug angebracht sein. Dies hat den Vorteil, dass sowohl nachts als auch z.B. in Tunneln Vorfälle entlang der Bahnstrecke aufgenommen werden können. Auch kann eine sogenannte Tiefenbildkamera als Aufnahmegerät vorgesehen sein, die die Umgebung nicht nur als zweidimensio¬ nales Bild sondern als dreidimensionales Tiefenbild spei¬ chert. Hierdurch ist es möglich, einen virtuellen Korridor um den Zug legen zu können, so dass Objekte, die sich außerhalb dieses Korridors befinden, ausgeblendet werden können. Eine derart gefilterte Tiefenbildinformation kann dann entweder als dreidimensionale oder als zweidimensionale Daten weiter¬ verarbeitet werden. Beispielsweise werden die Aufnahmen (Bilder, Filme, Bild¬ oder Filmsequenzen, etc.) an eine Zentrale (z.B. ein Überwa- chungs- und Archivierungszentrum) übertragen. Die Übertragung kann z.B. drahtlos über eine Funkschnittstelle, insbesondere über eine mobile (Tele-) Kommunikationsschnittstelle (z.B. 2G, 3G, LTE, etc.) während der Fahrt des Schienenfahrzeugs oder zu vorgegebenen Zeitpunkten (z.B. bei einem Halt oder Zwischenhalt) erfolgen. Die Übertragung kann alternativ oder zusätzlich auch drahtgebunden oder anhand von (vorzugsweise austauschbaren) Speichermedien (Speicherkarten, Festplatten, etc.) durchgeführt werden. Insbesondere können unterschiedli¬ che Auflösungen auf unterschiedlichen Wegen übertragen werden: z.B. kann Bildmaterial in geringer Auflösung über eine Mobilfunkschnittstelle während der Fahrt des Schienenfahr¬ zeugs an die Zentrale übertragen und Bildmaterial in hoher Auflösung auf einer lokalen Festplatte des Schienenfahrzeugs gespeichert werden. Sollte sich für eine bestimmte Szene her¬ ausstellen, dass die niedrige Auflösung nicht ausreicht bzw. eine höhere Auflösung für z.B. einen Abschnitt der Fahrt be- nötigt wird, kann diese Szene von der Festplatte gelesen und in hoher Auflösung an die Zentrale (über eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle) übermittelt werden. In der Zentrale kann eine manuelle, automatische oder zumin¬ dest automatisierte Auswertung der eintreffenden oder abgelegten Daten durchgeführt werden. Eine solche Auswertung kann eine Prüfung dahingehend umfassen, ob die erhaltenen Bildda¬ ten "normal" sind, d.h. sich im Rahmen des Üblichen bewegen, oder ob z.B. ein Diebstahl durchgeführt wurde, eine Beschädi¬ gung vorliegt und/oder eine Straftat durchgeführt wird bzw. sich eine solche anbahnt.
Im letzteren Fall kann ein Alarm ausgelöst werden und die Po- lizei oder sonstige Einsatzkräfte zu dem fraglichen Strecken¬ abschnitt geschickt werden.
Anhand (mindestens) einer Trainingsfahrt (auch bezeichnet als Messfahrt) können mit dem Aufnahmegerät Referenzaufnahmen entlang der Bahnstrecke gemacht und abgespeichert werden.
Diese Referenzaufnahmen können ein Anhaltspunkt dafür sein, was "normal" ist; dementsprechend kann aufgrund einer automa¬ tisierten Auswertung festgestellt werden, ob die eintreffenden Daten von einer aktuellen Fahrt eines Schienenfahrzeugs mit den Referenzaufnahmen übereinstimmen bzw. mit diesen ausreichend ähnlich sind. Kann dies bejaht werden, liegt kein Verdacht auf eine Straftat, einen Diebstahl oder einen Vanda- lismus vor, mit anderen Worten, die erhaltenen Bilddaten sind gemäß vorstehender Diktion "normal".
Beispielsweise kann ein Rechner (im Schienenfahrzeug und/oder in der Zentrale) vorgesehen sein, anhand dessen bestimmt wird, ob aktuell von einem Schienenfahrzeug gemachte Aufnah¬ men mit den Referenzaufnahmen übereinstimmen (ausreichend ähnlich zu diesen sind) . Abweichungen von den Referenzaufnahmen können automatisiert gewichtet werden; beispielsweise kann mittels geeigneter Algorithmen ein Ähnlichkeitsmaß bestimmt werden, das angibt mit welcher Wahrscheinlichkeit die aktuellen Aufnahmen mit den Referenzaufnahmen übereinstimmen. Die sich ergebende Wahrscheinlichkeit kann z.B. mit einem Schwellwert verglichen werden; bei Unterschreiten des
Schwellwerts kann automatisch eine Abweichung erkannt werden und ggf. eine vorgegebene Aktion automatisiert in Gang ge¬ setzt werden. Beispielsweise kann als Folge der erkannten Ab¬ weichung eine eingehende Prüfung oder eine erneute Prüfung mit Aufnahmen eines nachfolgend diesen Streckenabschnitt pas¬ sierenden Schienenfahrzeugs durchgeführt werden. Hierzu sind z.B. Hidden-Markov-Modelle und entsprechende Algorithmen ein- setzbar .
Fig.l zeigt ein beispielhaftes Szenario mit einem Schienen¬ fahrzeug 101, das sich in Fahrtrichtung 102 entlang einer Bahnstrecke bewegt. Das Schienenfahrzeug 101 umfasst einen
Rechner 103 (z.B. eine OBU, ein Steuergerät, o.a.), der Daten von beispielhaft Aufnahmeeinheiten 105, 106, 108 und/oder 109 erhält. Die Aufnahmeeinheiten 105, 106, 108, 109 können an beliebigen Orten des Schienenfahrzeugs 101 angeordnet sein und sind auf die Bahnstrecke bzw. die Umgebung der Bahnstre¬ cke nach vorne, hinten oder zur Seite hin ausgerichtet.
Die Aufnahmeeinheiten 105, 106, 108, 109 können beweglich ausgeführt sein, z.B. kann über den Rechner 103, die Ausrich- tung der Aufnahmeeinheit 105, 106, 108, 109 verändert werden. Weiterhin ist es möglich, dass zusätzlich oder alternativ weitere Parameter der Aufnahmeeinheiten 105, 106, 108, 109 einstellbar sind, z.B. eine maximale Auflösung, eine Anzahl von aufgenommenen Bildern pro Zeiteinheit, eine Helligkeit, eine auswählbare Optik, ein Infrarot-Modus, etc.
Der Rechner 103 kann derartige Aufnahmen aufbereiten, z.B. Szenen erstellen und/oder Merkmalsvektoren basierend auf den Aufnahmen oder den Szenen bestimmen und mit vorab aufgezeich- neten Szenen und/oder Merkmalsvektoren vergleichen. Hierzu kann der Rechner 103 lokal auf eine Datenbank 104 zugreifen, dort Aufnahmen oder Merkmalsvektoren abspeichern bzw. dort existierende Daten zum Vergleich auslesen. Zusätzlich verfügt das Schienenfahrzeug 101 über mindestens eine Möglichkeit der Positionsbestimmung (nicht in Fig.l gezeigt), so dass mit den gemachten Aufnahmen auch eine (relative oder absolute) Posi¬ tion bestimmt werden kann.
Das Schienenfahrzeug 101 weist eine Kommunikationsschnitt¬ stelle 107, z.B. in Form eines Funkmoduls oder mobiler Kommu¬ nikationseinrichtung, auf, mit der über eine Funkschnittstelle 111 eine Verbindung zu einem drahtlosen Netzwerk 110 her- gestellt werden kann. Eine solche Verbindung kann weiter über eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle 112 zu einer Zentrale 113 (z.B. ein Rechner, ein Verbund von Rechnern oder ein Rechnernetzwerk) bestehen, so dass zwischen der Zentrale
113 und dem Schienenfahrzeug 101 Daten ausgetauscht werden können. Die Zentrale 113 kann verteilt oder zentralisiert ausgeführt sein und eine Vielzahl von Rechnern und/oder Datenspeichern aufweisen. Beispielhaft ist hier eine Datenbank
114 dargestellt, auf die von der Zentrale zugegriffen werden kann. Die Datenbank 114 speichert z.B. die Merkmalsvektoren von Trainingsfahrten in Form einer Tabelle bzw. Datenbank oder in Form einer Streckenkarte.
Weiterhin kann die Zentrale 113 Überwachungsmonitore 115 zur manuellen Bearbeitung oder zur Beurteilung der übertragenen Aufnahmen bereitstellen.
Fig.2 zeigt ein beispielhaftes schematisches Flussdiagramm mit Schritten des hier vorgestellten Verfahrens zur Überwachung einer Bahnstrecke. In einem Schritt 201 erfolgt mittels der Aufnahmeeinheit mindestens eine Aufnahme von der Bahn¬ strecke oder entlang der Bahnstrecke. In einem Schritt 202 wird die Aufnahme lokal in dem Schienenfahrzeug und/oder in einer Zentrale gespeichert. Anhand der so gespeicherten Auf¬ nahmen kann effizient eine automatisierte Überwachung der Bahnstrecke erfolgen.
In einem optionalen Schritt 203 wird die Aufnahme analysiert auf einen vorgegebenen Vorfall. Dies wird z.B. durch Mecha- nismen der Bilderkennung erreicht. Diese Analyse kann in Echtzeit, nahezu in Echtzeit oder auch einige Zeit nach dem eigentlichen Abspeichern der Aufnahme erfolgen. Insbesondere ist es möglich, nach Bekanntwerden eines Vorfalls, gespei- cherte (archivierte) Aufnahmen auf diesen Vorfall hin zu un¬ tersuchen .
Wird der vorgegebene Vorfall erkannt, so kann in einem
Schritt 204 eine vorgegebene Aktion durchgeführt werden.
Fig.3 zeigt ein beispielhaftes schematisches Flussdiagramm eines Trainings (wie es z.B. im Rahmen einer Trainingsfahrt eines Schienenfahrzeugs zur Erstellung Trainingsdaten, insbe¬ sondere Merkmalsvektoren, durchgeführt wird) .
In einem Schritt 301 wird während der Trainingsfahrt ein Ein¬ zelbild oder eine Bildsequenz (ein Film) aufgenommen. In einem Schritt 302 erfolgt eine Merkmalsextraktion der Aufnahme; hieraus ergibt sich mindestens ein Merkmalsvektor. In einem Schritt 303 wird der mindestens eine Merkmalsvektor gespei¬ chert oder es wird eine Adaption eines bereits vorhandenen mindestens einen Merkmalsvektors durchgeführt. Das Speichern kann in einer Datenbank oder in einer Streckenkarte erfolgen. Wie angedeutet, kann ein Vergleich mit den Referenzaufnahmen bzw. eine Vorverarbeitung (Filterung) sowohl auf dem Rechner bzw. einer Steuereinheit des Schienenfahrzeugs als auch in der Zentrale durchgeführt werden. Auch Kombinationen der Aufteilung der Bearbeitungen sind möglich. Beispielsweise könnte durch eine Vorverarbeitung sichergestellt werden, dass nur
Bildmaterial, das eine gewisse Mindestabweichung von den Re¬ ferenzaufnahmen aufweist, als kritisch bewertet wird. Derartiges als kritisch eingestuftes Bildmaterial kann manuell oder automatisch (ggf. mit zusätzlichen Aufnahmen in höherer Auflösung) analysiert bzw. ausgewertet werden. Dies kann ebenfalls entweder in dem Schienenfahrzeug, also vor Ort, oder in der Zentrale erfolgen. Durch eine geeignete Vorverarbeitung ist es möglich, dass z.B. der Zentrale nur kritische Ereignisse mitgeteilt oder angezeigt werden. Diese kritischen Ereignisse können dann von der Zentrale weiter ausgewertet werden. Beispielsweise kann die Zentrale gezielt ein nachfolgendes Schienenfahrzeug be¬ auftragen, von der fraglichen Stelle weitere Aufnahmen, ggf. mit einer höheren Auflösung oder mit einer höheren Bildgeschwindigkeit (ggf. mittels einer Hochgeschwindigkeitskame¬ ra), zu liefern. Basierend auf diesen weiteren Aufnahmen kann daraufhin - manuell oder automatisch - entschieden werden, ob eine vorgegebene Aktion eingeleitet werden soll.
Die Vorverarbeitung reduziert die Belastung der bereitgestellten Übertragungsmittel (es wird deutlich weniger Band- breite benötigt als wenn alle Daten z.B. über ein Telekommu¬ nikationsnetzwerk - auch in reduzierter Qualität bzw. Auflösung - übertragen würden) als auch die benötigte Rechenkapa¬ zität bei der Zentrale. Insbesondere können progressive Kompressionsverfahren (z.B. JPEG 2000, MPEG-4, H.264) eingesetzt werden. Beispielsweise können die Aufnahmen mit einer Mindestauflösung gemacht werden und in einzelnen Schichten können zusätzliche Qualitätsstufen zu der jeweiligen Aufnahme bereitgestellt werden. Wird eine Aufnahme als kritisch eingestuft, kann diese Aufnahme in einer höheren Auflösung bzw. Qualitätsstufe weiteranalysiert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Bearbeitung von Bild¬ daten in der Mindestauflösung deutlich weniger Rechenleistung erfordert, als für die Bearbeitung der Bilddaten in voller Auflösung erforderlich wäre.
Auch ist es eine Option, eine Referenzaufnahme (z.B. für ei¬ nen vorgegebenen Zeitraum bzw. für eine Szene) adaptiv zu verbessern: So kann es für eine Referenzaufnahme im Bereich des Normalen sein, dass sich z.B. uhrzeitabhängig, jahreszeitabhängig oder abhängig von sonstigen Faktoren, die Umgebungsbedingungen deutlich ändern. Beispielsweise könnten immer zwischen 18 Uhr und 20 Uhr Rehe neben der Bahnstrecke grasen. Eine solche Variation könnte mittels einer Adaption in den Referenzaufnahmen berücksichtigt werden, z.B. indem eine Mehrzahl von "normalen" Aufnahmen, ggf. jahres- oder uhrzeitabhängig, als Referenzaufnahmen gespeichert werden. Es sind eine Vielzahl von Adaptionen möglich, die allesamt "normale" Zustände berücksichtigen, auch wenn die zugrundeliegenden Aufnahmen deutliche Unterschiede aufweisen können.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn Arbeitskolonnen neben der Bahnstrecke von möglichen Straftätern unterschieden werden können. Dies kann z.B. automatisiert geschehen, indem weitere Daten, z.B. Einsatzpläne, die beim Betreiber der Infrastruktur bekannt sind und dort vorliegen, berücksichtigt werden. Ort und Zeit solcher Arbeitskolonnen sind bekannt; weiterhin können ggf. auch Arbeitskolonnen anhand von Aufnahmen (automatisch) erkannt werden.
Eine Variante besteht darin, dass bereits aufgenommene und archivierte Aufnahmen im Nachhinein analysiert werden, um z.B. die Täter eines Diebstahls oder einer Vandalismus-
Attacke festzustellen. Beispielsweise können Aufnahmen von Tätern für polizeiliche Ermittlungen genutzt werden.
Beispielsweise kann die Bahnstrecke in logische Sektoren ein- geteilt werden, so dass Aufnahmegeräte zwischen zwei aufein¬ anderfolgenden Schienenfahrzeugen jeweils (leicht) überlappend die Sektoren abdecken. Die Zentrale kann das Umschalten der Aufnahmegeräte so steuern, dass abhängig von den Abständen und Geschwindigkeiten der Züge, der landschaftlichen Um- gebungssituation (Wald, Berg, Tunnel, etc.) sowie der von den Aufnahmegeräten bereitgestellten Qualität der Aufnahmen und der sich daraus ergebenden Reichweiten, eine möglichst günstige bzw. flächendeckende oder kontinuierliche Überwachung der Sektoren ergibt.
Eine weitere Option ist es, dass in kurvigem und/oder hügeli¬ gem Gelände sowie vor Tunneln ergänzend Aufnahmegeräte ent- lang der Bahnstrecke, z.B. an der Seite der Bahnstrecke, vor¬ gesehen und in das Überwachungssystem integriert sind.
Anhand der bekannten Zugposition kann sichergestellt werden, dass die Aufnahmen stets vorgegebene, insbesondere die glei¬ chen Bildausschnitte darstellen. Derartige Aufnahmen können für die Ermittlung von Straftaten oder für Planungs- und Katastropheneinsätze als Entscheidungsgrundlage genutzt werden. Hierdurch kann ggf. eine lokale Begehung der Bahnstrecke ent- fallen, um sich ein Bild von der Umgebung zu machen.
Mit dem vorliegenden Ansatz ist es möglich, Bildausschnitte (Bildblöcke) für fahrende Züge zu definieren und zu beobach¬ ten. Somit können mehrere Aufnahmegeräte eines Schienenfahr- zeugs derart gesteuert werden, dass ein Bereich um das Schie¬ nenfahrzeug der Reihe nach von mehreren Kameras aufgenommen wird. Es ergibt sich ein Bildblock, der ggf. als eine Einzel¬ aufnahme oder eine Bildsequenz dargestellt werden kann. Ba¬ sierend auf einer derartigen Steuerung können Bilder oder Bildsequenzen als Referenzaufnahmen erstellt und für Vergleiche bereitgestellt werden.
Auch können Veränderungen der aufgenommenen Umgebung berücksichtigt werden, indem die Referenzaufnahmen mittels der Auf- nahmen adaptiert werden.
Bei der Auswertung der Aufnahmen können bekannte Muster, Aufnahmen, Plandaten, etc. berücksichtigt werden, um unterschiedliche Situationen korrekt abzubilden. Beispielsweise können Tiere neben der Bahnstrecke, Arbeitskolonnen, umgefallene Bäume, etc. auf diese Weise korrekt erkannt und klassi¬ fiziert werden.
Die Auswertung der Aufnahmen kann automatisch mittels geeig- neter Algorithmen erfolgen. Beispielsweise kann für die Auswertung eine Bild- bzw. Musteranalyse in den Videodaten durchgeführt werden und/oder es kann eine Situationsbeschrei- bung (z.B. "Arbeitskolonne unterwegs auf Gleisabschnitt x bei Kilometer y") berücksichtigt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das mindestens eine ge- zeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung einer Bahnstrecke,
- bei dem mittels einer Aufnahmeeinheit (105, 106, 108, 109) mindestens eine Aufnahme von der Bahnstrecke oder entlang der Bahnstrecke gemacht wird (201),
- bei dem die Aufnahmeeinheit (105, 106, 108, 109) in oder an einem Schienenfahrzeug (101) angeordnet ist,
- bei dem die mindestens eine Aufnahme in dem Schienen- fahrzeug (101) und/oder in einer Zentrale (113) ge¬ speichert wird (202) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Aufnahme auf einen vorgegebenen Vorfall hin analysiert wird (203) .
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die mindestens eine Aufnahme kurz nach dem Abspeichern oder nach Feststellung des Vorfalls analysiert wird (203) .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem bei Erkennung des vorgegebenen Vorfalls eine vorgegebene Ak¬ tion durchgeführt wird (204) . 5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die vorgegebene Akti¬ on mindestens eine der folgenden Möglichkeiten umfasst
- eine Beurteilung einer Aufnahme oder einer Szene
durch Beobachten von Überwachungsmonitoren durch Personal,
- eine Erkennung von an dem Vorfall beteiligten Personen, insbesondere mittels einer Gesichtserkennung oder einer Kennzeichenerkennung beteiligter Fahrzeuge,
- Absetzen eines Notrufs, insbesondere Benachrichtigung der Polizei, eines Sicherheitsdienstes und/oder eines
Rettungsdienstes ,
- eine Einleitung einer polizeilichen Ermittlung, - eine Weiterleitung der mindestens einen Aufnahme zur weitere Analyse,
- eine Weiterleitung der mindestens einen Aufnahme,
insbesondere in einer höheren Qualitätsstufe als bis¬ her, an die Zentrale.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Vorfall eine der folgenden Möglichkeiten umfasst
- einen Diebstahl,
- eine Beschädigungshandlung,
- einen Unfall,
- einen Notfall.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Aufnahme mit einer Zeitinforma¬ tion und/oder mit einer Positionsinformation gespeichert wird .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Vielzahl von Aufnahmeeinheiten (105, 106, 108, 109) in oder an dem Schienenfahrzeug (101) angeordnet ist .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aufnahmeeinheit (105, 106, 108, 109) an der Front, dem Heck oder an einer Seite des Schienenfahrzeugs (101) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aufnahmeeinheit (105, 106, 108, 109) mindestens eine der folgenden Komponenten umfasst:
- eine Fotokamera,
- eine Filmkamera,
- eine Infrarotkamera,
- eine Tiefenbildkamera,
- ein Mikrofon,
- ein Radargerät, - einen Sensor zur Ermittlung eines relativen Wegfortschritts .
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aufnahmeeinheit (105, 106, 108, 109) ein Weit¬ winkelobjektiv, insbesondere ein Fischauge, aufweist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Aufnahme transformiert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Aufnahme von dem Schienenfahr¬ zeug (101) an die Zentrale (113) übertragen wird mittels einer drahtlosen oder einer drahtgebundenen Schnittstel- le und/oder mittels eines Speichermediums.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Aufnahme mittels eines progres¬ siven Kompressionsalgorithmus in dem Schienenfahrzeug gespeichert wird und die unterschiedlichen Qualitätsstu¬ fen der progressiv kodierten Aufnahme zur Übertragung an die Zentrale bereitgestellt werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Aufnahme auf den vorgegebenen
Vorfall hin analysiert wird, indem die Aufnahme mit zu¬ vor abgespeicherten Daten verglichen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Vorfall erkannt wird, falls die mindestens eine Aufnahme von den zuvor abgespeicherten Daten abweicht.
17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Vorfall erkannt wird, falls die mindestens eine Aufnahme von den zuvor abgespeicherten Daten nicht abweicht. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die zuvor abgespeicherten Daten mittels mindestens einer Trainingsfahrt (301-303) generiert werden.
Verfahren nach Anspruch 18,
- bei dem während der Trainingsfahrt Aufnahmen gemacht werden (301) und
- bei dem die Aufnahmen aufbereitet und gespeichert
werden (302, 303) .
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Aufnahmen aufbereitet werden, indem für vorgegebene Komponenten oder Einrichtungen entlang der Bahnstrecke mindestens ein Merkmalsvektor bestimmt wird (302) und der mindestens eine Merkmalsvektor gespeichert wird (303) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem eine Vielzahl von Trainingsfahrten durchgeführt wird und die zuvor abgespeicherten Daten mittels der Trainingsfahrten gemittelt und/oder adaptiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aufnahmeeinheit von der Zentrale veranlasst wird, an bestimmten Positionen eine Aufnahme von der Bahnstrecke oder entlang der Bahnstrecke zu machen.
Schienenfahrzeug (101)
- mit mindestens einer Aufnahmeeinheit (105, 106, 108, 109), die in oder an dem Schienenfahrzeug (101) ange¬ ordnet ist,
- mit mindestens einer Verarbeitungseinheit (103), die derart eingerichtet ist, dass
- mittels der Aufnahmeeinheit mindestens eine Aufnah¬ me von der Bahnstrecke oder entlang der Bahnstrecke machbar ist (201),
- die mindestens eine Aufnahme in dem Schienenfahr¬ zeug (101) und/oder in einer Zentrale (113) spei¬ cherbar ist (202) . Vorrichtung (113) zur Überwachung einer Bahnstrecke, mit mindestens einer Verarbeitungseinheit, die derart einge¬ richtet ist, dass
- von einem Schienenfahrzeug (101), das mit einer Auf¬ nahmeeinheit (105, 106, 108, 109) in oder an einem Schienenfahrzeug (101) versehen ist, mittels der Auf¬ nahmeeinheit (105, 106, 108, 109) mindestens eine Aufnahme von der Bahnstrecke oder entlang der Bahnstrecke empfangbar ist,
- die mindestens eine Aufnahme speicherbar ist.
Vorrichtung (113) nach Anspruch 24
- mit mindestens einem Überwachungsmonitor (115), auf dem die von dem Schienenfahrzeug (101) empfangene mindestens eine Aufnahme darstellbar ist,
- wobei der mindestens eine Überwachungsmonitor (115) zur kontinuierlichen Überwachung durch Personal nutzbar ist.
System umfassend mindestens ein Schienenfahrzeug (101) nach Anspruch 23 und eine Zentrale (113) nach einem der Ansprüche 24 oder 25,
- wobei das Schienenfahrzeug (101) Aufnahmen in einer vorgegebenen Qualitätsstufe an die Zentrale (113) überträgt,
- wobei basierend auf den Aufnahmen sowie einer Analyse auf einen vorgegebenen Vorfall hin von der Zentrale (113) bei Vorliegen des vorgegebenen Vorfalls eine vorgegebene Aktion durchgeführt wird.
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