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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildübertragungsverfahren, insbesondere für Datenkanäle geringer Bandbreite und Endgeräte geringer Kapazität, zur Übertragung von Bilddaten einer stationären Bildaufnahmeeinstellung, welche zur Erfassung gerichtet bewegter Objekte geringen Bildanteils vor einer Hintergrundszene eingerichtet ist, sowie eine entsprechende Bildübertragungsvorrichtung.
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Im Stand der Technik existiert eine große Anzahl an Bildübertragungsverfahren und -standards für Übertragungsmedien mittlerer und geringerer Bandbreite, wie z. B. LAN (100 Mb) mit H.263, ISDN (64 kb) mit H.320, POTS (14,4 kb) und GSN (9,6 kb).
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Für Übertragungsmedien, welche Einsatz in Gebäuden finden, wie z. B. in der Gebäudeleittechnik mit LON (Powerline), LSN (Sicherheitsnetzwerk, Robert Bosch GmbH) oder EIB (Europäischer Installationsbus) und bei Fabrikanlagen mit Feldbussystemen sind diese Bildcodes nicht geeignet, weil sie einen hohen Übertragungsaufwand erfordern.
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Aus der
DE 43 11 972.7 ist ein Verfahren zur Erfassung von Änderungen in Bewegtbildern bekannt. Insbesondere wird dieses Verfahren mittels einer Recheneinheit durchgeführt, wobei die Bildsignale pixelweise vorliegen und in einem Speicher abgelegt werden und mittels der Recheneinheit die Änderung eines Bildausschnittes mit mindestens einem Bildpixel im Vergleich zu dem in der Bildebene gleich angeordneten Bildausschnitt mindestens eines vorausgehenden Bildes ermittelt wird, die Änderung von der Recheneinheit mit einer vorgegebenen Schwelle verglichen wird und für jedes Bildpixel des Bildausschnittes im Speicher abgelegten Speicheradressen je nachdem, ob die Änderung größer oder kleiner als die Schwelle ist, unterschiedliche Werte zugeordnet werden.
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Von der Recheneinheit wird aus den abgespeicherten Bildsignalen ein Beobachtungsfenster im Bild/Zeitraum ausgewählt, das den zu vergleichenden Bildausschnitt und mindestens einen weiteren schon mit einer Schwelle verglichenen Bildausschnitt enthält. Die Schwelle wird von der Recheneinheit in Abhängigkeit davon, ob die Änderung des schon verglichenen Bildausschnittes kleiner oder größer als seine Schwelle war, verändert. Das Ergebnis des Vergleichs zwischen der Änderung des zu vergleichenden Bildausschnittes und der ermittelten Schwelle wird mindestens einer der im Speicher abgelegten Adressen eines Bildpixels des Bildausschnittes zugewiesen.
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Die
DE 1 96 01 005.5 offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Erkennung bewegter Objekte in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern.
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Die Veröffentlichung SIKORA, Th.: The MPEG-4 Video Standard Verification Model. In: IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY, Vol. 7, No. 1, Feb. 1997 beschreibt die gestellten Anforderungen und den Ansatz der MPEG-4-Kodierung.
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Aus der
DE 196 39 728 A1 ist eine Video-Überwachungseinrichtung zur Beobachtung eines vorgegebenen Überwachungsbereichs bekannt, wobei die Video-Überwachungseinrichtung eine erste Videokamera mit festem Weitwinkelobjektiv und eine zweite positionierbare Videokamera mit einem Objektiv größerer Brennweite aufweist.
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Die
DE 42 22 597 A1 beschreibt eine automatische Objekt-Nachführvorrichtung eines Camcorders.
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Aus der
WO 1997 035 433 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Feuerüberwachung bekannt.
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Die
WO 1997 042 764 A1 beschreibt ein Überwachungssystem mit zwei oder gegebenenfalls drei Videokamera, die gleichzeitig den selben Bereich abdecken, wobei eine Transformation eines zweidimensionalen Bildes in ein dreidimensionales Bild vorgeschlagen wird.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik liegt darin, daß bei dem eingangs erwähnten Verfahren der Übertragungsaufwand verringert werden soll, aber dennoch stets die gewünschte Information verfügbar sein soll.
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Es wäre zudem wünschenswert, die unterschiedlichen Welten der Videoüberwachung und Gefahrenmeldetechnik in der Sicherheitstechnik zu vereinen und eine gemeinsame Infrastrukturbasis nutzen zu können.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Das erfindungsgemäße Bildübertragungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die entsprechende Bildübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 18 weisen gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, daß sie eine einfache und schnelle Übertragungsmöglichkeit ohne das Erfordernis großer Bandbreite oder Kapazität ermöglichen.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, daß zunächst die von der Bildaufnahmevorrichtung aufgezeichnete Bildaufnahmeszene wie ein bildhafter Lageplan der Szenerie auf der Bildwiedergabevorrichtung hinterlegt wird bzw. als Videobild von der Bildaufnahmeszene dorthin übertragen wird. Findet eine Übertragung (drahtlos oder per Kabel o. ä.) statt, so wird zweckmäßigerweise das Bild der Hintergrundszene in einer Initialisierungsphase nach einem allgemeinen Kodierverfahren, wie z. B. JPEG, über den schmalbandigen Übertragungskanal einmalig vom Sender (Kamera) an den Empfänger (Bildwiedergabevorrichtung) übermittelt. Dieser Vorgang dauert bei einer Kanalkapazität von 1 kb typischerweise 100 Sekunden.
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Treten nun Veränderungen des überwachten Areals auf, so werden diese von der Bildaufnahmevorrichtung (intellegenter Videosensor) analysiert. Diese Veränderungen werden dabei durch die Bildaufnahmevorrichtung in Störgrößen, wie z. B. Beleuchtungsänderungen, und interessierende Bewegungen gerichtet bewegter Objekte, wie z. B. Personenbewegungen, klassifiziert.
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Die erfaßten gerichtet bewegten Objekte werden als bildhaftes Objekt (vollständiges Pixelbild) und zusätzlicherweise beispielsweise mit einer pixelgenauen Objektmaske (Ortskurve der Silhouette) erfaßt und getrennt von der Hintergrundszene kodiert. Es liegen somit für eine erfaßte Szene Hintergrundbild, bildhaftes Objekt und zugehörige Objektmaske getrennt vor.
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Dann erfolgt ein Übertragen von nur den entsprechenden extrahierten Bilddaten oder entsprechenden aus den extrahierten Bilddaten gewonnenen modifizierten Bilddaten des erfaßten gerichtet bewegten Objekts von der ersten Bildaufnahmevorrichtung an eine Bilddatenempfangsvorrichtung. Die Hintergrundszene wird nicht erneut übertragen bzw. wesentlich seltener als die Objekt-Bilddaten übertragen.
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Da in üblichen Szenen der Videosensorik die wahren Objekte klein gegenüber der Gesamtszene (im Gegensatz zu Bildtelephonanwendungen mit Kameras in Portraiteinstellung) erscheinen, nehmen diese Objekte, also Personen oder Fahrzeuge usw., nur einen Bruchteil des Gesamtbildes ein. Typische Größenverhältnisse sind einige Promille bis Prozent. Dies entspricht einer typischen Bildgröße von ca. 200 Byte.
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Deshalb sorgt das erfindungsgemäße Verfahren für eine erhebliche Verringerung des Übertragungsaufwandes und beschränkt sich auf die Übertragung der herausgefilterten wesentlichen Informationen. Die Vorteile des hier dargelegten Verfahrens umfassen die Nutzungsmöglichkeit von extrem schmalbandigen Kanälen und damit die Verwertung von Infrastrukturen, die möglicherweise vorhanden sind, aber bisher als zur Nutzung bei solchen Verfahren nicht ausreichend erschienen (z. B. Pager o. ä.).
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich die Bewegungen von Objekten, z. B. Personen und Fahrzeugen, für ein großes Areal einfach aufzeichnen und darstellen. Die gewonnenen Informationen über die Objektstandorte können Gebäudeinformationssystem usw. zur Verfügung gestellt werden.
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In den jeweiligen Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Bildübertragungsverfahrens.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt ein laufendes Aktualisieren der entsprechenden Bilddaten des gerichtet bewegten Objekts und ein Übertragen der entsprechenden aktualisierten Bilddaten oder entsprechender aus den aktualisierten Bilddaten gewonnener modifizierter Bilddaten von der ersten Bildaufnahmevorrichtung an eine Bilddatenempfangsvorrichtung. Mit anderen Worten wird der Betrachter ständig über die Bewegungen des des gerichtet bewegten Objekts mit minimalem Übertragungsaufwand auf dem Laufenden gehalten.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt ein Übertragen der Bilddaten der Hintergrundszene an die Bilddatenempfangsvorrichtung. Dies geschieht bevorzugt nur einmal oder in größeren Zeitabständen. Ein Einrichten der Bilddaten oder modifizierter Bilddaten der Hintergrundszene in der Bilddatenempfangsvorrichtung ist ebenfalls möglich. Dies geschieht insbesondere dann, wenn von einem Aktualisieren der Hintergrundszene abgesehen werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Bilddatenempfangsvorrichtung eine Bilddatenwiedergabevorrichtung auf, auf der ein Wiedergeben der übertragenen Bilddaten oder modifizierten Bilddaten erfolgt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Übertragen der Bilddaten der Hintergrundszene wesentlich seltener als das Übertragen der Bilddaten oder der modifizierten Bilddaten erfolgt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Übertragen der Bilddaten der Hintergrundszene an die Bilddatenwiedergabevorrichtung nur einmalig in einer Initialisierungphase.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die modifizierten Bilddaten des erfaßten gerichtet bewegten Objekts aus folgender Gruppe ausgewählt: Positionsrahmen des Objekts, Ortskurve der Silhouette des Objekts, Größe des Objekts, Position eines bestimmten Punktes (z. B. Fußpunkt, Mittelpunkt, ...) des Objekts, zurückgelegter Weg eines bestimmten Punktes des Objekts, Bewegungsvektor eines bestimmten Punktes des Objekts. Welche Bilddaten im konkreten Fall übertragen werden, richtet sich nach der Bandbreite des Übertragungskanals und der Darstellungskapazität des Empfängers.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden die Bilddaten des gerichtet bewegten Objekts getrennt von den Bilddaten der Hintergrundszene kodiert, vorzugsweise kettenkodiert. Dies entspricht einer effizienten Vorgehensweise hinsichtlich der Speicherung und Weiterverarbeitung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Einrichten der Bilddaten in der Bilddatenempfangsvorrichtung in einer von dar Bildaufnahmeeinstellung verschiedenen Perspektive und ein Transformierens der übertragenen Bilddaten oder modifizierten Bilddaten in die betreffende Perspektive. Durch die Projektion der Bewegung eines Objekts in der Bildaufnahmeszene auf den Lageplan läßt sich in übersichtlicher Weise eine Ortung des Objektes im Areal vornehmen. Der Benutzer erkennt z. B. sofort das Eindringen von Personen durch Fenster und Türen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt ein Adaptieren der Übertragungsrate und der übertragenen Bilddaten oder modifizierten Bilddaten an die Bandbreite des Übertragungskanals und/oder die Kapazität der Bilddatenempfangsvorrichtung. Somit ist das Verfahren für eine breite Vielfalt unterschiedlicher Endgeräte optimal einsetzbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die erste Bilddatenaufnahmevorrichtung oder die Bilddatenempfangsvorrichtung eine mit einer zweiten Bildaufnahmevorrichtung verbundene Steuereinrichtung auf. Durch diese Steuereinrichtung erfolgt ein Steuern der zweiten Bildaufnahmevorrichtung ansprechend auf die Bilddaten oder modifizierten Bilddaten des erfaßten gerichtet bewegten Objekts, wobei die Steuerparameter vorzugsweise Neigungswinkel, Drehwinkel und Brennweite umfassen. Der Vorteil dieser Lösung ist die effiziente Überwachung eines großen Areals durch wenige Kameras bei maximaler Erkennungsleistung im Videobild. Eine große Freilandfläche kann auf diese Weise mit nur zwei Kameras (einer sensorischen Kamera und einer Zoomkamera) abgesichert werden. Beispielsweise kann ein Parkplatzbereich von über einem 1a auf diese Weise auf Fahrzeugbewegungen überwacht werden und eine Kennzeichenerkennung gewährleistet werden. Bei Personenbewegungen ist ein Areal von typischerweise 1500 qm2 absicherbar, ohne Einbußen bei der Personenerkennung und -identifizierung hinnehmen zu müssen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die zweite Bildaufnahmevorrichtung derart gesteuert, daß sie eine Ausschnittsvergrößerung des erfaßten gerichtet bewegten Objekts liefert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die erste Bildaufnahmevorrichtung modifizierte Bilddaten mit einem Bewegungsvektor eines bestimmten Punktes des Objekts liefert und durch die Steuereinrichtung wird eine nachführende Steuerung der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung unter Berücksichtigung des Bewegungsvektors durchgeführt. Dies ermöglicht ein Autotracking mit prädiktiver Positionsschätzung durch eine Bewegungsanalyse.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, daß die zweite Bildaufnahmeeinrichtung kontinuierlich positioniert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Steuereinrichtung derart gestaltet, daß die zweite Bildaufnahmeeinrichtung auf eine bestimmte Anzahl von Fixpunkten positioniert bzw. eingerichtet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird eine Parametrierung der Bildaufnahmeeinstellung durchgeführt. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch eine graphische Eingabe von Referenzpunkten bzw. -rechtecken.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist im Falle einer Mehrzahl erfaßter gerichtet bewegter Objekte die Steuerung der zweiten Bildaufnahmevorrichtung auf ein bestimmtes gerichtet bewegtes Objekt selektierbar. Mit anderen Worten ist eine Bedienerselektion des Autotrackings von einem Einzelobjekt bei stark frequentierten Szenen möglich.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts in Form einer Person durch einen Positionsrahmen vor einem statischen gespeicherten Hintergrundbild gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts in Form einer Person durch eine pixelgenaue Maske und eine Bewegungstrajektorie vor einem statischen gespeicherten Hintergrundbild gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts in Form einer Person durch eine bildhafte Darstellung und eine Bewegungstrajektorie vor einem statischen gespeicherten Hintergrundbild gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts in Form einer Person durch einen Positionsrahmen und eine Bewegungstrajektorie in einem vereinfachten szenischen Lageplan gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts in Form einer Person durch einen Positionsrahmen und eine Bewegungstrajektorie in einem transformierten vereinfachten szenischen Lageplan gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts in Form eines Fahrzeuges durch eine bildhafte Darstellung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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7 die Darstellung eines Ausschnitts der Übersichtsszene nach 6 durch eine zweite gesteuerte Bildaufnahmeeinrichtung in vergrößerter Form.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Obwohl prinzipiell für beliebige Bildübertragungsanwendungen im Freien und in Räumen verwendbar, wird die vorliegende Erfindung in bezug auf die Überwachung eines Außenareals, nämlich eines Parkplatzes, erläutert.
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Bei der Anwendung auf den Innenbereich könnte man zwar von einer nahezu gleichbleibenden Umgebung ausgehen. Die Beleuchtungsänderungen, Bewuchsänderungen und Witterungseinflüsse welche man im Außenbereich ausgesetzt ist, sind im Innenbereich nämlich nicht vorzufinden.
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Es gibt jedoch störsichere Vorrichtungen zur Bilderfassung, die besonders für Außenbereiche mit Beleuchtungsänderungen und Bewegungen des Hintergrunds, z. B. Bewegungen von Bäumen o. ä., geeignet sind. Diese Vorrichtungen bedienen sich intelligenter, sich an die jeweilige Hintergrundszene adaptierender Videosensoren, welche zwischen derartigen Störgrößen und gerichtet bewegten Objekten, welche die eigentlich zu erfassenden Objekte sind, unterscheiden können.
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Im einzelnen erfolgt zunächst das Vorsehen einer ersten Bildaufnahmevorrichtung in Form eines Videosensors mit der auf einen Parkplatz gerichteten Bildaufnahmeeinstellung, wobei die erste Bildaufnahmevorrichtung derart gestaltet ist, daß sie die Hintergrundszene und gerichtet bewegte Objekte bilddatenmäßig unterscheidbar erfassen kann.
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Dann erfolgt das Übertragen der Bilddaten der Hintergrundszene an die Bilddatenwiedergabevorrichtung einmalig in einer Initialisierungphase.
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Beim Betrieb wird ständig erfaßt, ob mindestens ein gerichtet bewegtes Objekt vorhanden ist, und, falls ja, die entsprechenden Bilddaten durch die erste Bildaufnahmevorrichtung extrahiert.
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Dann werden die entsprechenden extrahierten Bilddaten oder entsprechende aus den extrahierten Bilddaten gewonnene modifizierte Bilddaten von der ersten Bildaufnahmevorrichtung an die Bilddatenempfangsvorrichtung mit der Bilddatenwiedergabevorrichtung übertragen.
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Im weiteren Verlauf findet eine ständiges Aktualisieren der entsprechenden Bilddaten des gerichtet bewegten Objekts und des Übertragens der entsprechenden aktualisierten Bilddaten oder entsprechender aus den aktualisierten Bilddaten gewonnener modifizierter Bilddaten von der ersten Bildaufnahmevorrichtung an die Bilddatenempfangsvorrichtung statt.
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Welche Bilddaten bzw. modifizierte Bilddaten übertragen werden und wie die entsprechenden Darstellungen auf der Bilddatenwiedergabevorrichtung, z. B. in Form eines Monitors aussehen, wird nachstehend näher erläutert.
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1 zeigt die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts in Form einer Person durch einen Positionsrahmen vor einem statischen gespeicherten Hintergrundbild gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Hintergrundszene in Form eines Parkplatzes und 2 ein erfaßtes gerichtet bewegtes Objekts in Form einer Person, welche durch einen Positionsrahmen kenntlich gemacht ist, ohne daß genaue Details der Person aufgelöst sind. Mit anderen Worten wird nur der Positionsrahmen von der aufnehmenden Videokamera übertragen und keine Bilddaten über Einzelheiten der Person. Hier liegt also die Objektinformation nur noch mit wenigen Bytes vor, nämlich als Rechteck mit der Position x, y und mit der Höhe H und der Breite B.
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2 zeigt die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts 2 in Form einer Person durch eine pixelgenaue Maske und eine Bewegungstrajektorie 3 vor einem statischen gespeicherten Hintergrundbild gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bei dieser zweiten Ausführungsform ist der Informationsgehalt der übertragenen Bilddaten höher als bei der ersten Ausführungsform, denn die Silhouette der Person ist aufgelöst und ihre Bewegungstrajektorie 3 eingeblendet, so daß der Beobachter die Figur und ihren zurückgelegten Weg erkennen kann. Die zugehörige Silhouette des Objektes läßt sich kettenkodiert effizient darstellen.
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3 zeigt die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts 2 in Form einer Person durch eine bildhafte Darstellung und eine Bewegungstrajektorie 3 vor einem statischen gespeicherten Hintergrundbild gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bei dieser dritten Ausführungsform ist der Informationsgehalt der übertragenen Bilddaten noch höher, denn die Figur der Person ist vollständig aufgelöst und ihre Bewegungstrajektorie 3 eingeblendet, so daß der Beobachter die konkrete Figur und ihren zurückgelegten Weg erkennen kann.
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Je nach bereitgestellter Übertragungsbandbreite bzw. Empfangskapazität können beim erfindungsgemäßen Bildübertragungsverfahren selektiv oder kombiniert:
- – die Standorte des bewegten Objekts als Positionsrahmen in der bildhaften Kameraszene (erste Ausführungsform) und/oder
- – die sich zeitlich verändernde pixelgenaue Maske in der bildhaften Kameraszene (zweite Ausführungsform) und/oder
- – das bildhafte Objekt in der bildhaften Kameraszene (dritte Ausführungsform)
einmalig als Alarmbild und/oder der gesamte Alarmsequenzablauf übertragen und dargestellt werden. Die Ansprüche an die Kapazität bzw. Bandbreite sind dabei von der ersten bis zur letzten der angegebenen Konstellationen ansteigend.
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Für eine mittlere vom Videosensor vearbeitete Bildrate von zehn Bildern/Sekunde sind pro Sekunde typischerweise folgende Kapazitäten notwendig:
| Lageplanstandorte | 80 byte |
| Szenenbild mit Bildmaske | ca. 0,5 kb |
| Szenenbild mit bildhaftem Objekt | 1 kb |
| Szenenbild mit bildhafter Objektsequenz | ca. 2,5 kb |
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Die bildliche Darstellung einer Alarmszene auf Empfängerseite in aufgeführter Weise ist für eingewiesene Benutzer vollkommen ausreichend. Es kann eine Bewertung der Alarme in unerwünschte Meldungen und wahre Alarme durchgeführt werden. Es sind dem Benutzer über folgende Erkennungsmuster Unterscheidungen möglich:
| Lageplan Standorte | genaue Position, Größe und zeitliches Bewegungsmuster (Objekttrajektorie in der Kameraszene) |
| Szenenbild mit Objektmaske | Gestalt des Objekts durch die morphologische Erscheinungsform der Maske in Zeit und Raum |
| Szenenbild mit bildhaftem Objekt | bildhaftes Erscheinen des einzelnen Alarmobjekts |
| Szenenbild mit bildhafter Objektsequenz | bildhaftes Erscheinen des Objektes der gesamten Alarmsequenz |
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Einem eingewiesenen Benutzer ist es möglich, ohne detailgenaue Darstellung einer Kameraszene Objekte zu klassifizieren. Es ist ihm die Erkennung von Objekten möglich, ohne das graphische Erscheinungsbild des Objektes bzw. der Gesamtszene zu nutzen. Ausschließlich mit Hilfe morphologischer Darstellungen (Rechteck, Kontur, Bewegungsablauf, Trajektorie) kann bei einem Alarm in der Videosensorik die unerwünschte Meldung, wie z. B. Beleuchtungsänderungen, Kleintiere, Insekten, Schattenwurf, ... von wahren Objektalarmen, wie z. B. Personenbewegungen durch Einbrecher und Fahrzeuge unterschieden werden.
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4 zeigt die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts 2 in Form einer Person durch einen Positionsrahmen und eine Bewegungstrajektorie 3 in einem vereinfachten szenischen Lageplan 1' gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Alternativ zu einem initial übertragenen Kamerabild der betrachteten Hintergrundszene läßt sich eine Skizze des Hintergrundszene in Form des vereinfachten szenischen Lageplans 1' einblenden. Sie muß im wesentlichen dem Betrachtungsstandort der Kamera entsprechen. Das dem Benutzer gezeigte Bild enthält somit nur die wesentlichen Grundzüge der Hintergrundszene und erleichtert dem Benutzer das Erkennen der dargebotenen Information, z. B. durch Erkennung der Größenverhältnisse. Die Alarmobjekte sind in sämtlichen Ausführungsformen in die Hintergrundszenengraphik einblendbar. Positionsrahmen oder Objektmaske oder bildhaftes Erscheinen sind je nach Anforderungen oder Infrastruktur verwendbar.
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5 zeigt die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts 2'' in Form einer Person durch einen Positionsrahmen und eine Bewegungstrajektorie in einem transformierten vereinfachten szenischen Lageplan 1'' gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Da üblicherweise Übersichten von Arealen in Form von Bauzeichnungen oder Vermessungsplänen vorliegen, ist es sinnvoll diese als Hintergrundszenenbild für die Objekteinblendung zu verwenden. Da nun der Betrachtungswinkel und -ausschnitt mit der „Vogelperspektive” nicht mehr mit dem Kamerablickfeld übereinstimmen, ist eine Positionstransformation notwendig.
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Die Transformation der Kamerasicht von einer Draufsicht in die reale Position ist eindeutig nur für ebene Flächen möglich. Einem detektierten Alarmobjekt in der Bildkoordinate (x, y) wird somit eine neue Position (x', z') in der Ebene, nämlich dem transformierten vereinfachten szenischen Lageplan 1'', zugeordnet.
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6 zeigt die Darstellung eines erfaßten gerichtet bewegten Objekts in Form eines Fahrzeuges durch eine bildhafte Darstellung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 7 zeigt die Darstellung eines Ausschnitts der Übersichtsszene nach 6 durch eine zweite gesteuerte Bildaufnahmeeinrichtung in vergrößerter Form.
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Die sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft eine intelligente Steuerung einer Autodomkamera mit Hilfe eines Videosensors zur effizienten Überwachung großer Areale.
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Zum Verständnis dieser sechsten Ausführungsform sollte erwähnt werden, daß in heutigen Videosystemen zur Überwachung eines großen Areals eine erhebliche Anzahl von fest installierten Kameras verwendet wird, die ausschnittsweise das Gesamtareal anzeigen. Die Einzelkameras werden dabei durch einen automatischen Wächterrundgang auf Monitoren angezeigt oder optional bei Alarmausbildung des zugeordneten Melders aufgeschaltet. Ein zweiter weit verbreiteter Weg zur Flächenüberwachung bietet die steuerbare Autodomkamera bei der ein Bediener über einen Steuerknüppel eine beliebige Kameraposition anfahren kann. Alternativermaßen kann im Moduswächterrundgang eine Sequenz an unterschiedliche Kamerapositionen gespeichert werden und automatisch angefahren werden.
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Bei dem hier vorgestellten Verfahren nach der sechsten Ausführungsform detektiert der Videosensor (intellegente Bildaufnahmevorrichtung) Objekte in der Gesamtheit der zu überwachenden Fläche. Intellegente Videosensoren der neuen Generation ist es, wie gesagt, möglich, eine genaue Positionsangabe und Größe des erfaßten gerichtet bewegten Objekts zu liefern. Dabei kann aus den Sensorkoordinaten des bildhaften Objektes auf die Koordinaten in der realen Welt geschlossen werden. Jedem Bildpunkt wird ein Punkt in der zu überwachenden Fläche zugewiesen. Durch die Nutzung einer einstellbaren Perspektive, die Mindestgröße zu detektierender Objekte in Vorder- und Hintergrund festlegt, erreicht der Videosensor eine Beurteilung der Objektgröße in der realen Welt abhängig vom bildhaften Erscheinen dieses Objekts. Zu kleine Objekte werden unterdrückt.
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Verbunden mit der ersten Bilddatenaufnahmevorrichtung in Form des Videosensors ist eine durch eine Steuereinrichtung steuerbare zweite Bildaufnahmevorrichtung in Form einer Autodomkamera. Die Steuerung der zweiten Bildaufnahmevorrichtung erfolgt ansprechend auf die Bilddaten oder modifizierten Bilddaten des erfaßten gerichtet bewegten Objekts, wobei die Steuerparameter vorzugsweise Neigungswinkel, Drehwinkel und Brennweite umfassen. Für die Steuerung der Autodomkamera ergeben sich die Positionierparameter aus den Koordinaten (x, y) des erfaßten Objektes in der Fläche. Neigungswinkel, Brennweite und der horizontale Drehwinkel werden differentiell eingestellt.
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Für Autodomkameras einfacher Bauart, bei denen es nur möglich ist, fest eingestellte Positionen einzufahren, wird folgendermaßen vorgegangen.
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Das vom Videosensor überwachte Kamerabild wird in ein gleichmäßiges Raster aufgeteilt. Das Raster besitzt genauso viele Felder wie die Autodomkamera anfahrbare Positionen aufweist. Jedem detektierten Objekt wird somit über das Raster eine endliche Zahl fest programmierter Positionen der Autodomkamera zugewiesen.
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Durch eine genaue Positionsanalyse des Videosensors läßt sich mit Hilfe der ermittelten Koordinaten die Autodomkamera so ansteuern, daß die Auflösung des detektierten Objektes eine Steigerung auf das Hundertfache des Sensorbildes erhalten kann, wenn die Autodomkamera 100 Kamerapositionen in Horizontal- und Vertikalwinkel des Schwenkneigekopfes und Brennweite des Objektives speichern und wieder anfahren kann.
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Bei Verwendung von Autodomkameras mit Steuerung, die eine exakte Positionierung über die Angabe von Neigung, Brennweite und horizontalem Brennwinkel ermöglichen, ist eine dreidimensionale Modellierung des Szene möglich. Dabei läßt sich aus den sensorischen Koordinaten die Position (x, y, z) in der realen Welt errechnen und aus dieser zurück auf die Steuerparameter der Autodomkamera schließen.
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Da Videosensoren der neuesten Generation nicht nur exakte Aussagen über die Position eines erfaßten gerichtet bewegten Objektes in der Szene machen, sondern ebenfalls einen Bewegungsvektor zur Verfügung stellen, läßt sich die Autodomkamera nicht nur einfach von einer Position in die nächste stellen, sondern mit Hilfe der Richtungs- und Geschwindigkeitsinformation der Bewegung des beobachteten Objektes angepaßt exakt nachführen. Bei größeren Geschwindigkeiten des detektierten Objektes ist es aufgrund der Verzögerungszeit des Videosensors und der Kamerasteuerung notwendig, ein gewisses Vorhaltemaß einzuhalten. Dieses kann aus dem aktuellen Bewegungssektor geschätzt werden. Diese besondere Form des Autotracking mit Positionsschätzung zeichnet sich durch seine objekttreue Bewegung aus.
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Bei mehreren in der Szene sich gleichzeitig bewegenden Objekten ist es möglich, mehr als eine Autodomkamera anzusteuern. Steht nur eine zur Ansteuerung zur Verfügung, ist es möglich, in einem Toggelmodus alle Objekte nacheinander anzufahren und für die Teilbewegung aufzuzeichnen. Alternativermaßen kann der Bediener im Übersichtbild die vom Videobewegungsmelder eingezeichneten Objekte markieren und auf diese Weise für die Ansteuerung mit der Autodomkamera selektieren.
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Für die Einstellung einer Autodomkamera in Kombination mit einem Videosensor wird wie folgt vorgegangen.
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Es werden unterschiedliche Positionen der überwachten Videosensorszene von der Autodomkamera manuell vom Einrichter angefahren. Die Autodomkamera zeigt einen hochaufgelösten Teilbereich der Gesamtszene. Dieser Ausschnitt ist vom Parametrierer im Videobild des Sensors zu markieren. Er kann bei parallel (nebeneinander oder hintereinander) angeordneten Kameras ein Rechteck in Position und Größe plazieren. Bei beliebiger Anordnung der Kameras zueinander (gegenüber, rechtwinklig versetzt, ...) kann der Benutzer paarweise Referenzpunkte in beiden Bildern markieren, die die Position eines realen Punktes im Raum Wiederspiegeln. Dieses macht er für unterschiedliche Autdompositionen, die sich in Drehwinkel, Neigungswinkel und Brennweite unterscheiden und den gesamten Positionsbereich (Minimum bis Maximum) abdecken. Mit vier Positionen der Autodomkamera für einfache Gelände und entsprechend mehr Positionen für komplizierte Areale ist diese graphische Parametrierung über Referenzpositionen realisierbar.
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Obwohl vorstehend in bezug auf die Überwachung eines Außenareals, nämlich eines Parkplatzes, erläutert, kann das erfindungsgemäße Verfahren des selektiven Informationsaustausches mit Rücksicht auf die Kapazität von Kanal- bzw. der Informa-tionssenke insbesondere auch in folgenden Gebieten Anwendung finden:
- – Übertragung eines Objektalarms durch einen Videosensor über schmalbandige Kanäle (GSM, ...) an ein Mobiltelephon oder einen Pager mit minimalen graphischen Fähigkeiten;
- – Übertragung durch einen Videosensor über ein Gebäudenetz (LON, EIB, LSN, ...) an eine Alarmzentrale mit graphischen Fähigkeiten zur Einblendung des Objekts in einer Ortsübersicht; und
- – Darstellung einer komplizierten Szenerie auf einem Endgerät, wie z. B. ein Fax oder einem Pager mit minimalen graphischen Fähigkeiten.