DE102007041333B4

DE102007041333B4 - Berührungslos arbeitendes Zählsystem

Info

Publication number: DE102007041333B4
Application number: DE102007041333.7A
Authority: DE
Inventors: Dr. Beleznai Csaba; Josef Alois Birchbauer; Peter Sommer
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens AG Oesterreich
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2027-09-01
Also published as: DE102007041333A1

Abstract

Verfahren zum berührungslosen Zählen von Zählobjekten, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens ein Referenzbereich (A) mit gegenüber der Umgebung (4) des Referenzbereichs (A) erhöhten Kontrasteigenschaften vorgesehen ist, – wobei der Referenzbereich (A) von einer Lichtquelle (1) beleuchtet wird – und eine Kamera (2) sowie eine daran assoziierte Auswerteeinrichtung (3) vorgesehen sind, welche zu aufeinander folgenden Zeitpunkten (t1...n) Bilder (BA1...n) des Referenzbereichs (A) erstellen – und die Bilder (BA1...n) entlang einer Zeitachse (t) zu einem Flussbild (B) zusammengefügt werden – wodurch Abbildungen (C1.1...1.n) eines auf den Bildern (BA1...n) aufscheinenden Zählobjektes entlang der Zeitachse (t) jeweils zu einem auf dem Flussbild (B) dargestellten Cluster (C1...n) miteinander verbunden werden – und wobei ein Abreißen oder ein Auftauchen eines Clusters (C1...n) in Richtung der Zeitachse (t) des Flussbildes (B) als zu zählendes Ereignis erkannt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum berührungslosen Zählen von Zählobjekten, vorzugsweise von Personen mittels einer kameragestützten Auswerteeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Stand der Technik
Berührungslosen Zählverfahren kommt eine hohe Bedeutung bei der Ermittlung von aktuellen Auslastungen von Betriebsmitteln, Räumlichkeiten oder Geländen sowie zur statistischen Datenerhebung zu. Z. B. können bei genauer Kenntnis der Frequentierhäufigkeit an Verkehrswegen oder an den Zugängen von Stadien entsprechende logistische Maßnahmen eingeleitet werden, um einen Personen- oder Güterandrang besser leiten zu können.
Die derzeit am Markt befindlichen Zählsysteme entsprechen in vielerlei Hinsicht nicht den Anforderungen an eine effiziente Zählung von Zählobjekten, insbesondere ergibt sich eine hohe Fehlerquote bei dicht aneinander gedrängten Personen sowie ein hoher Rechenaufwand bei kameragestützten Systemen.
Derzeit eingesetzte Zählsysteme liefern, bedingt durch Schattenwürfe, optische Reflexionen und andere Interferenzen vielfach ungenaue Ergebnisse. Da die Kontrastierung der von der Kamera zu erfassenden Zählobjekte gegenüber deren Umgebung vielfach mangelhaft ist, entgeht dem Zählsystem in der Regel zumindest ein Teil der passierenden Zählobjekte.
Gemäß dem Stand der Technik existieren unterschiedliche Prinzipien zur Erfassung der Zählobjekte, wobei es sich bei den Zählobjekten sowohl um Personen als auch um Tiere oder Sachgüter bzw. Fahrzeuge handeln kann.
Neben einer 2D-Erkennung von Zählobjekten im Bereich von sichtbarem und Infrarot-Licht kann auch eine 3D-Erkennung unter Einsatz eines Stereo-Kamerapaars und einer Ermittlung von Lichtlaufzeiten stattfinden.
Die von den Kamerasystemen generierten Bilder werden mittels prozessorgesteuerter Auswerteeinrichtungen analysiert, wobei z. B. bildregionbasierte Statistikverfahren bzw. eine Mengenbetrachtung bewegter Pixel oder Kanten oder sogenannte Tripwire-Verfahren bzw. ein virtuelles Schneiden einer Zähllinie durch eine Zählobjektetrajektorie („Tracking”) Einsatz finden, um jeweilige Zählobjekte zu erkennen.
Daneben existieren auch Zählsysteme, welche mit druckempfindlichen Sensoren und Lichtschranken arbeiten.
Aus der WO 2006/135235 A1 ist ein Verfahren und ein System zum berührungslosen Zählen von Passanten mittels einer kameragestützten Auswerteeinrichtung bekannt, bei dem sich in einem Erfassungsbereich befindende Objekte erfasst und gezählt werden.
In ”J. -W. Kim, K. -S. Choi, B. -D. Choi, J. -Y. Lee, S. -J. Ko: ”Real-Time ... System for Counting the Number of Passing People Using a Single ... Camera”. Proc. 25th DAGM Symposium, September 10–12, 2003, ... Magdeburg, Germany, Springer, pp. 466–473;” ist ein Echtzeitsytem zum Zählen von Passanten beschrieben, bei dem mit einer einzelnen Kamera in regelmäßigen Zeitabständen Aufnahmen von einem Erfassungsbereich gemacht werden, aus diesen Aufnahmen personentypische Merkmale extrahiert werden und die Bewegung der durch ihre personentypischen Merkmale definierten Objekte durch den Erfassungsbereich ermittelt wird.
Die WO 2002/41272A2 beschreibt ein Verfahren zur Detektion von Objekten, bei dem der Hintergrund eines Erfassungsbereichs eine hell-dunkel Musterung aufweist und für diesen Hintergrund mit einer Referenzmessung eine Helligkeitsdifferenz zwischen hellen und dunklen Bereichen ermittelt wird.
Wenn nun bei weiteren Aufnahmen die Helligkeitsdifferenz zwischen hellen und dunklen Bereichen geringer ist, als bei der Referenzmessung, dann wird davon ausgegangen, dass sich ein Objekt in diesem Bereich befindet.
Darstellung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein alternatives berührungsloses Zählsystem vorzuschlagen, welches eine hohe Zählgenauigkeit aufweist und insbesondere unempfindlich gegen das Auftreten von Schattenwürfen und der Helligkeit bzw. Dunkelheit von in einem jeweiligen Observanzbereich befindlichen Zählobjekten bzw. Personen ist.
Der relativ hohe technische Aufwand bekannter bildgebender Zählsysteme soll vermindert und eine effektive Auswertung von Bilddaten ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß werden diese Ziele durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erreicht.
Ein Verfahren zum berührungslosen Zählen von Zählobjekten, vorzugsweise von Personen mittels einer kameragestützten Auswerteeinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass

– mindestens ein Referenzbereich vorgesehen ist, welcher gegenüber einem zu erfassenden Zählobjekt höhere Kontrasteigenschaften aufweist als ein zum Referenzbereich benachbarter Umgebungsbereich
– wobei der Referenzbereich von einer Lichtquelle beleuchtet wird
– und eine Kamera sowie eine daran assoziierte Auswerteeinrichtung vorgesehen sind, welche zu aufeinander folgenden Zeitpunkten Bilder des Referenzbereichs erstellen
– und die Bilder entlang einer Zeitachse zu einem Flussbild zusammengefügt werden
– wodurch Abbildungen eines auf den Bildern aufscheinenden Zählobjektes entlang der Zeitachse jeweils zu einem auf dem Flussbild dargestellten graphischen Cluster miteinander verbunden werden
– und wobei ein Abreißen oder ein Auftauchen eines graphischen Clusters in Richtung der Zeitachse des Flussbildes als ein Passieren des Referenzbereichs durch ein Zählobjekt bzw. als zu zählendes Ereignis erkannt wird.

Indem also mittels einer Auswerteeinrichtung in mosaikartiger Weise ein aus mehreren Zählobjekte-Abbildungen sequentiell zusammengesetzter Cluster generiert wird und anschließend eine Überprüfung erfolgt, ob ein auf dem Flussbild aufgetauchter Cluster wieder abreißt bzw. durch keine weiteren Cluster-Segment-Abbildungen fortgesetzt wird, kann mit geringem Rechenaufwand und auf eindeutige Weise festgestellt werden, ob ein in den Referenzbereich eingedrungenes Zählobjekt diesen Referenzbereich wieder verlassen hat. Diesfalls ist ein vollendetes Passieren des Referenzbereichs indiziert und es wird ein entsprechender Zählimpuls ausgelöst und an eine jeweils dafür vorgesehene Instanz weitergeleitet.
Anstelle eines Abreißens eines graphischen Clusters ist es auch möglich, das Auftauchen eines graphischen Clusters bzw. die Bildung zweier oder mehrerer aneinandergrenzender Abbildungen eines Zählobjektes als von der Auswerteeinrichtung zu zählendes Ereignis zu definieren.
Die im Vergleich zum Umgebungsbereich erhöhten Kontrasteigenschaften des Referenzbereichs werden vorzugsweise dadurch realisiert, indem der Referenzbereich erhöhte Reflexionseigenschaften aufweist.
Alternativ dazu ist es auch möglich, einen Referenzbereich mit gegenüber einem zu erfassenden Zählobjekt erhöhten Absorptionseigenschaften, als diese der Umgebungsbereich aufweist, vorzusehen. Diese Variante erweist sich in jenen Anwendungsfällen als vorteilhaft, bei denen besonders helle oder reflektierende Zählobjekte im jeweiligen Observanzbereich zu erwarten sind.
Aufgrund der erhöhten Kontrasteigenschaften des Referenzbereichs im Vergleich zu seinem Umgebungsbereich ergibt sich ein hoher Zählobjektekontrast auf den von der Kamera aufgenommenen Bildern. Insbesondere kann das Zählsystem nicht mehr von Schattenwürfen und unterschiedlichen Helligkeiten der Zählobjekte irritiert werden. Ein erfindungsgemäßes Zählsystem ist somit in der Lage, eine besonders hohe Zählgenauigkeit zu gewährleisten.
In einer Fortbildung der erfindungsgemäßen Zählvorrichtung können auch sowohl ein Referenzbereich mit erhöhten Reflexionseigenschaften, als auch ein Referenzbereich mit erhöhten Absorptionseigenschaften, in Kombination hintereinander angeordnet sein. Da mittels einer solchen Anordnung sowohl besonders dunkel gekleidete Personen als auch besonders hell gekleidete Personen sicher von der Auswerteeinheit erfasst werden können, ergibt sich eine noch höhere Zählgenauigkeit des erfindungsgemäßen Zählverfahrens.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung die Flussrichtung der graphischen Cluster feststellt und dadurch die Passierrichtung der den Referenzbereich querenden Zählobjekte erkennt. Anhand der Beobachtung eines einzigen Referenzbereichs kann somit z. B. die Anzahl der eine Räumlichkeit betretenden Personen und die Anzahl der diese Räumlichkeit verlassenden Personen bestimmt werden.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante ist es vorgesehen, dass die Kamera zumindest einen Teilbereich des zum Referenzbereich benachbarten Umgebungsbereichs auf den Bildern mit aufnimmt, wobei die Position von auf diesen Bildern aufscheinenden Begrenzungskanten des Referenzbereichs von der Auswerteeinrichtung eindeutig lokalisiert wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Begrenzungskanten des Referenzbereichs auf den Bildern klar erfasst sind und somit der Referenzbereich für die weitere Bildverarbeitung eindeutig definiert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die auf den von der Kamera aufgenommenen Bildern aufscheinenden Abbildungen von der Auswerteeinrichtung aufgrund räumlicher und/oder zeitlicher Affinität als zusammengehörig erkannt und einem jeweiligen Zählobjekt bzw. einem (Stamm-)Cluster zugeordnet werden, wobei jene Abbildungen dieses Zählobjektes, welche eine Unterbrechung zu einem zusammenhängenden Abschnitt des zugeordneten (Stamm-)Clusters aufweisen, entweder mit diesem (Stamm-)Cluster auf virtuelle Weise verschmolzen oder aus dem Flussbild ausgefiltert werden.
Diese Maßnahme kann im Sinne einer hohen Zählgenauigkeit erforderlich sein, da in Abhängigkeit von der Breite des Referenzbereichs, den äußeren Maßen der Zählobjekte und der Bildaufnahmefrequenz der Kamera der Umstand eintreten kann, dass einige der Bilder bzw. der Zählobjekte-Abbildungen lediglich einen kleinen Abschnitt des gerade in den Referenzbereich eintretenden Zählobjektes, z. B. eine Fußspitze einer Person zeigen. Bei einer bloßen Aneinanderreihung derartiger Bilder bzw. Abbildungen würden sich mitunter irritierende Abstände bzw. Welleneffekte zwischen zusammengehörigen Segment-Abbildungen ergeben, welche jedoch durch das erfindungsgemäße Verschmelzen oder Ausfiltern beseitigt werden.
Um eine einfache Überwachung eines jeweiligen Observanzbereichs sowie einen möglichst geringen Rechenaufwand zu ermöglichen, ist der Referenzbereich in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung streifenförmig ausgeführt.
Eine optimierte Erkennung der Zählobjekte wird des Weiteren gewährleistet, indem der Referenzbereich am Boden und die Lichtquelle oberhalb des Bodens bzw. oberhalb der zu zählenden Zählobjekte angeordnet ist.
Indem als Referenzbereich ein bereits im Observanzbereich vorhandenes Objekt mit gegenüber der Umgebung erhöhten Reflexions- oder Absorptionseigenschaften herangezogen wird, ergibt sich ein vereinfachter Aufbau der erfindungsgemäßen Zählvorrichtung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zählvorrichtung mit einem streifenförmigen Referenzbereich
2 mehrere zu einem erfindungsgemäßen Flussbild sequentiell zusammengefügte Kamera-Bilder
3 ein Flussbild samt zwei erfindungsgemäß erzeugten Clustern
4 eine alternative Anordnungsvariation von erfindungsgemäßen Referenzbereichen
Ausführung der Erfindung
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines berührungslosen Zählverfahrens schematisch dargestellt.
Hierbei ist ein in einem Observanzbereich der Kamera 2, z. B. am Boden angeordneter Referenzbereich A vorgesehen, welcher stark reflektierende Eigenschaften besitzt und z. B. in weißer Farbe oder aus einem EU-Norm-konformen Belagsmaterial für Straßenleitlinien ausgeführt sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Referenzbereich A als selbstklebendes Element mit Aluminiumbeschichtung ausgeführt.
Jedenfalls weist der Referenzbereich gegenüber A einem zu erfassenden Zählobjekt höhere Kontrasteigenschaften auf als ein zum Referenzbereich A benachbarter Umgebungsbereich 4.
Der Referenzbereich A ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel streifenförmig ausgebildet und weist eine Längserstreckung x von beispielsweise 2 m auf. Hierbei ist es wichtig, dass eine in 1 eingezeichnete (längs einer zu erwartenden Passierrichtung gemessene) Breite y des Referenzbereichs A jedenfalls kleiner als die äußeren Maße eines zu erwartenden Zählobjektes bzw. kleiner als eine durchschnittliche Schrittweite einer Person ist. Gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel ist z. B. zur Zählung von Personen eine Breite y des Referenzbereichs A von ca. 30 cm vorgeschlagen.
Ein derartiger streifenförmiger Referenzbereich A kann etwa quer über eine Durchgangspassage z. B. zu einem Bahnsteig oder zu einem Veranstaltungsraum bzw. -gelände führen, sodass jede die Durchgangspassage querende Person bzw. jedes Zählobjekt den Referenzbereich A durchschreiten bzw. passieren muss.
Oberhalb des Bodens bzw. des Referenzbereichs A sind eine oder mehrere Lichtquellen 1 angeordnet, um den Referenzbereich A auszuleuchten.
Neben der Lichtquelle 1 ist eine auf den Referenzbereich A ausgerichtete Kamera 2 angeordnet, welche mit einer prozessorgesteuerten Auswerteeinrichtung 3 leitungsgebunden oder per Funk in Verbindung steht. Bei der Kamera 2 kann es sich etwa um eine handelsübliche CCD- oder CMOS-Kamera handeln.
Die aktivgeschaltete Kamera 2 erstellt aus ihrer Vogelperspektive an kurz aufeinander folgenden Zeitpunkten fortwährend Bilder B_A1...n des Referenzbereichs A und übermittelt diese an die Auswerteeinrichtung 3.
Zunächst wird mittels eines geeigneten Filterverfahrens der Umgebungsbereich 4 des Referenzbereichs A aus den Bildern eliminiert, sodass auf jedem der Bilder B_A1...n lediglich das Areal des Referenzbereichs A ersichtlich ist. Zu diesem kann die Kamera vor deren Inbetriebnahme auf den Referenzbereich A kalibriert werden. In einer bevorzugten Verfahrensvariante ist es vorgesehen, dass die Kamera 2 einen Teilbereich des den Referenzbereich A umschließenden Umgebungsbereichs 4 auf den Bildern B_A1...n mit aufnimmt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Begrenzungskanten des Referenzbereichs A auf den Bildern B_A1...n klar erfasst sind und somit der Referenzbereich A für die weitere Bildverarbeitung eindeutig lokalisiert ist.
Die von der Kamera 2 erstellten und eventuell softwaremäßig formatierten bzw. zugeschnittenen Bilder B_A1...n werden von der Auswerteeinrichtung 3 entlang einer Zeitachse t zu einem Flussbild B zusammengefügt, d. h. aneinandergereiht oder partiell überlagert. 2 zeigt in schematischer Weise vier in derartiger Weise aneinandergereihte Bilder B_A1, B_A2, B_A3 und B des Referenzbereichs A (wobei noch kein zu zählendes Zählobjekt im Referenzbereich A aufgetaucht ist).
Dringt ein zu zählendes Zählobjekt bzw. eine Person in den Referenzbereich A ein, so ergibt sich eine entsprechende Abbildung C_1.1...1.n des Zählobjektes in Form eines Cluster-Segmentes auf dem jeweils zu einem Zeitpunkt t_1...n aufgenommenen Bild B_A1...n.
Durch das sequentielle Zusammenfügen bzw. Aneinanderreihen der Bilder B_A1...n bzw. der Cluster-Segment-Abbildung C_1.1...1.n. entlang einer Zeitachse t ergibt sich in mosaikartiger Weise ein auf dem Flussbild B aufscheinender graphischer Cluster C_1...n. Ein Cluster C_1...n kann hierbei aus einer beliebigen Anzahl an Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n aufgebaut sein.
Passiert ein Zählobjekt bzw. eine Person den Referenzbereich A auf verhältnismäßig rasche Weise, so wird sich ein diesem Zählobjekt bzw. dieser Person zugeordneter Cluster C_1...n aus relativ wenigen Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n zusammensetzen und entsprechend kurz sein. Passiert hingegen ein Zählobjekt bzw. eine Person den Referenzbereich A auf verhältnismäßig langsame Weise, so wird sich ein diesem Zählobjekt bzw. dieser Person zugeordneter Cluster C_1...n aus relativ vielen Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n zusammensetzen und entsprechend lang sein. Für den Fall, dass ein Zählobjekt bzw. eine Person auf dem Referenzbereich A verharrt, ergäbe dies aufgrund der kontinuierlichen Bildgenerierung durch die Kamera 2 theoretisch einen unendlich langen Cluster C_1...n.
In 3 ist in rein beispielhafter Weise der Übertritt zweier Personen über den Referenzbereich A dargestellt. Eine durch einen ersten Cluster C₁ identifizierte erste Person hat den Referenzbereich A zu einem Zeitpunkt t₁ betreten, wobei Teile dieser Person in einer ersten Cluster-Segment-Abbildung C_1.1 auf einem zum Zeitpunkt t₁ aufgenommenen Bild B_A1 aufscheinen. Die erste Person ist noch auf weiteren Bildern B_A1, B_A2, B_A3, B_A4 und B_A5 in Form von Cluster-Segment-Abbildungen C_1.2, C_1.3, C_1.4 und C_1.5, aufgenommen. Wie in der Darstellung gemäß 3 ersichtlich, sind sämtliche durch die erste Person verursachten zugeordneten Cluster-Segment-Abbildungen C_1.2, C_1.3, C_1.4 und C_1.5, zu einem einheitlichen Cluster C₁ verbunden.
Des Weiteren zeigt das Flussbild B gemäß 3 im rechten mittleren Bereich eine durch einen zweiten Cluster C2 identifizierte zweite Person, welche den Referenzbereich A zu einem Zeitpunkt t₁₀ betreten hat und auf einem zu diesem Zeitpunkt von der Kamera 2 aufgenommenen Bild B_A10 als Cluster-Segment-Abbildung C_2.1 aufscheint. Die zweite Person ist noch auf weiteren sequentiell aufeinander folgenden Bildern B_A11 bis B_A18 in Form von Cluster-Segment-Abbildungen C_2.2 bis C_2.9 aufgenommen. Wiederum sind sämtliche der zweiten Person zugeordneten Cluster-Segment-Abbildungen C_2.1 bis C_2.9 zu einem einheitlichen Cluster C. verbunden.
Da sich die zweite Person mit einer gegenüber der ersten Person vergleichsweise geringen Geschwindigkeit über den Referenzbereich A bewegt hat, weist der quasi einer „Kriechspur” entsprechende zweite Cluster C₂ eine wesentlich größere Länge auf als der erste Cluster C₁.
Ein entsprechender in der Auswerteeinrichtung 3 installierter Algorithmus überprüft nun, ob ein auf dem Flussbild B entstandener Cluster C_1...n in Richtung der Zeitachse t wieder abreißt bzw. durch keine weiteren Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1 fortgesetzt wird.
Im vorliegenden Anschauungsbeispiel reißt etwa der erste Cluster C₁ nach seiner auf dem Bild B_A5 aufscheinenden fünften Cluster-Segment-Abbildung C_1.5 (zum Zeitpunkt t₅) ab und wird im sequentiell auf das Bild B_A5 folgenden Bild BA5 (zum Zeitpunkt t₆) nicht mehr angezeigt.
Ein derartiges Abreißen des ersten Clusters C₁ in Richtung der Zeitachse t des Flussbildes B wird von der Auswerteeinheit 3 als ein vollendetes Passieren des Referenzbereichs A durch die erste Person bzw. als zu zählendes Ereignis erkannt. Entsprechend wird ein elektronischer Zählimpuls ausgelöst und auf einem jeweils mit der Auswerteeinheit 3 verknüpften flüchtigen oder nicht-flüchtigen Speichermedium gespeichert.
Ebenso wird das Abreißen des zweiten Clusters C₂ in Richtung der Zeitachse t des Flussbildes B, nämlich im Bereich des Bildes B_A18 (zum Zeitpunkt t₁₈) bzw. nach seiner neunten Cluster-Segment-Abbildung C_2.9 von der Auswerteeinheit 3 als ein vollendetes Passieren des Referenzbereichs A durch die zweite Person erkannt und wiederum ein Zählimpuls ausgelöst.
Anstelle eines Abreißens eines graphischen Clusters C_1...n wäre es auch möglich, das erstmalige Auftauchen eines graphischen Clusters C_1...n bzw. ein Zusammenfügen zweier oder mehrerer aneinandergrenzender Cluster-Segment-Abbildung C_1.1 und C_1.2 als von der Auswerteeinrichtung 3 zu zählendes Ereignis zu definieren und zur Erkennung von Zählobjekten zu nutzen.
Aufgrund der erhöhten Reflexionseigenschaften des Referenzbereichs A gegenüber seinem Umgebungsbereich 4 ergibt sich ein hoher Zählobjektekontrast auf den von der Kamera 2 aufgenommenen Bildern B_A1...n. Insbesondere kann das Zählsystem nicht mehr von Schattenwürfen und unterschiedlichen Helligkeiten der Zählobjekte irritiert werden. Ein erfindungsgemäßes Zählsystem ist somit in der Lage, eine hohe Zählgenauigkeit zu gewährleisten.
Grundsätzlich erweist sich zur Effizienzsteigerung des vorliegenden Zählverfahrens jede Art von Kontrastierung der Zählobjekte als vorteilhaft. Je nach Anwendungsfall bzw. Aufstellungsort eines erfindungsgemäßen Zählvorrichtung kann es daher gegebenenfalls auch vorteilhaft sein, anstelle eines Referenzbereichs A mit gegenüber dem Umgebungsbereich 4 erhöhten Reflexionseigenschaften auch einen Referenzbereich A' mit gegenüber dem Umgebungsbereich 4 erhöhten Absorptionseigenschaften, z. B. einen schwarzen Referenzbereich A' anzuordnen.
In solchem Falle würden die Zählobjekte nicht als gegenüber dem Referenzbereich A dunkel erscheinende Cluster C_1...n am Flussbild B erschienen (so wie in 3 dargestellt), sondern die Zählobjekte würden als gegenüber dem (schwarzen) Referenzbereich A' vergleichsweise helle Cluster C_1...n erscheinen. Eine Vorsehung von schwarzen oder dunklen Referenzbereichen A' mag insbesondere dort sinnvoll sein, wo besonders helle bzw. reflektierende Zählobjekte im jeweiligen Observanzbereich zu erwarten sind.
Gleichfalls eigen sich zur Ausprägung der besonderen Kontrasteigenschaften des Referenzbereichs A auch geeignete hoch-kontrastierende Muster wie z. B. schachbrett- oder streifenförmige Muster sowie reliefartige Texturen.
Für den Fall, dass im jeweiligen Observanzbereich der erfindungsgemäßen Zählvorrichtung bereits ein Objekt mit gegenüber dem Umgebungsbereich 4 signifikant erhöhten Reflexions- oder Absorptionseigenschaften (z. B. ein verchromter Falz einer Fahrzeugtür) vorhanden ist, so kann auch dieses Objekt als Referenzbereich A herangezogen werden. Ein weiteres Beispiel für die Nutzung eines bereits im Observanzbereich vorhandenen Objekts mit gegenüber dem Umgebungsbereich 4 signifikant erhöhten Kontrasteigenschaften wäre z. B. die Verwendung einer Tür- bzw. Portalschwelle oder -zarge als Referenzbereich A.
In einer Fortbildung der erfindungsgemäßen Zählvorrichtung können auch sowohl ein Referenzbereich A mit gegenüber dem Umgebungsbereich 4 erhöhten Reflexionseigenschaften, als auch ein Referenzbereich A' mit gegenüber dem Umgebungsbereich 4 erhöhten Absorptionseigenschaften, z. B. ein streifenförmiger weißer Referenzbereich A und ein streifenförmiger schwarzer Referenzbereich A', so wie in 4 dargestellt, hintereinander angeordnet sein, wobei eine entsprechend koordinierte Auswertung des Flussbildes B durch die Auswerteeinrichtung 3 gemäß der vorgehend beschriebenen Weise vorgenommen wird. Da mittels einer solchen Anordnung z. B. sowohl dunkel gekleidete Personen (welche eventuell auf einem ausschließlich dunklen Referenzbereich A' nicht identifizierbar wären) als auch besonders hell bzw. in reflektierende Kleidung gekleidete Personen (welche eventuell auf einem ausschließlich hellen Referenzbereich A' nicht identifizierbar wären) sicher detektiert werden können, ergibt sich eine noch höhere Zählgenauigkeit des erfindungsgemäßen Zählverfahrens.
Im Zuge einer weiteren Fortbildung des erfindungsgemäßen Zählverfahrens ist es auch möglich, dass in einer mit der Auswerteeinrichtung 3 verknüpften Datenbank Erkennungsparameter bereitgehalten werden, welcher einer Zuordnung bzw. Klassifizierung der am Flussbild B erscheinenden Cluster C_1...n dienen. Auf diese Weise können z. B. Personen von mitgeführten Hunden oder Gepäcksstücken unterschieden werden.
Es liegt des Weiteren im Rahmen des erfindungsgemäßen Zählverfahrens, dass die optische Flussrichtung eines Clusters C_1...n erkannt wird und dadurch die Durchquerungsrichtung eines den Referenzbereich A frequentierenden Zählobjektes festgestellt wird. Insofern kann z. B. durch die kameragestützte Beobachtung eines einzigen Referenzbereichs A, welcher z. B. quer über ein Eingangsportal eines Stadions verläuft, die Anzahl das Stadion betretenden Personen und die Anzahl der das Stadion verlassenden Personen bestimmt werden.
Da ein bereits erstelltes Flussbild B bzw. die auf diesem ersichtlichen Cluster C_1...n keine Richtungsinformation beinhalten und daher im Nachhinein auch keine Beurteilung der Passierrichtung des aufgenommenen Zählobjektes zulassen, ist es im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass parallel zum beschriebenen Zusammenfügen der von der Kamera 2 aufgenommenen Bilder B_A1...n auch ein permanent aktiver Flussalgorithmus läuft, welcher z. B. mittels Vektorgenerierung die optische Flussrichtung eines aufscheinenden Zählobjektes bzw. der mit diesem korrespondierenden Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n bestimmt.
Es sei angemerkt, dass das Zusammenfügen bzw. die Aneinanderreihung der das Flussbild B ergebenden Bilder B_A1...n in beliebiger Richtung erfolgen kann. Bevorzugt wird ein rotierendes Bildpuffersystem angewendet, wobei ein aktuell aufgenommenes Bild B_A1...n am einen (z. B. unteren) Ende des Flussbildes B angefügt wird, während im Gegenzug ein bereits zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommenes Bild B_A1...n am anderen (z. B. oberen) Ende des Flussbildes B wieder entfernt bzw. gelöscht wird. Auf diese Weise wird eine speicherökonomische Datenverarbeitung ermöglicht, da in einem jeweiligen Arbeitsspeicher der Auswerteinrichtung 3 nur eine begrenzte Anzahl an Bildern B_A1...n gespeichert gehalten werden muss, während jene für eine Cluster-Generierung nicht mehr relevanten Bilder B_A1...n gelöscht werden können. Dies bedeutet jedoch, dass es für den bereits geschilderten Spezialfall eines Verharrens eines Zählobjektes auf dem Referenzbereich A und somit eines über einen langen Zeitraum nicht abreißenden Clusters C_1...n nun notwendig ist, diesen Cluster C_1...n bzw. die ihm zugeordneten Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n mittels eines „Tracking”-Verfahrens weiter zu verfolgen und sämtliche neu auf den Bildern B_A1...n auftauchenden Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n, eben jenem initial detektierten Cluster C_1...n zuzuweisen.
Es mag weiters erforderlich sein, die auf den von der Kamera 2 aufgenommenen Bildern B_A1...n aufscheinenden Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n virtuell zu manipulieren bzw. für ein Verschmelzen zu einem einheitlichen Cluster C_1...n graphisch aufzubereiten. Abhängig von der Breite y des Referenzbereichs A, den äußeren Maßen der Zählobjekte und der Bildaufnahmefrequenz der Kamera 2 kann nämlich der Umstand eintreten, dass einige der Bilder B_A1...n bzw. der Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n lediglich einen kleinen Abschnitt des gerade in den Referenzbereich A eintretenden Zählobjektes bzw. der Person, z. B. eine Fußspitze zeigen. Bei einer bloßen Aneinanderreihung derartiger Bilder B_A1...n bzw. Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n würden sich mitunter Abstände bzw. Welleneffekte zwischen zusammengehörigen Segment-Abbildungen C_1.1...1.n ergeben, welche zu einer Irritation des Zählsystems führen könnten.
Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, dass die auf den Bildern B_A1...n aufscheinenden Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...n von von der Auswerteeinrichtung 3 aufgrund räumlicher und/oder zeitlicher Affinität als zusammengehörig erkannt und einem jeweiligen Zählobjekt bzw. einem Cluster C_1...n zugeordnet werden, wobei jene Abbildungen C_1.1...1.n dieses Zählobjektes, welche eine Unterbrechung zu einem zusammenhängenden Abschnitt des zugeordneten Clusters C_1...n aufweisen, entweder mit diesem Cluster C_1...n auf virtuelle Weise verschmolzen oder aus dem Flussbild B ausgefiltert werden. Die Definition der räumlichen/zeitlichen Affinität von Cluster-Segment-Abbildungen C_1.1...1.n wird anhand von Parametern festgelegt, welche unter anderem von der jeweiligen Anwendung bzw. vom jeweiligen Einsatzort der Zählvorrichtung bzw. von der Art der zu erwartenden Zählobjekte abhängig sind.
Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Zählsystems wäre es auch möglich, mehrere Kameras 2 einzusetzen. Dies mag vor allem bei Observanzbereichen bzw. Referenzbereichen A mit sehr großer Längenerstreckung vorteilhaft sein.

Claims

Verfahren zum berührungslosen Zählen von Zählobjekten, vorzugsweise von Personen mittels einer kameragestützten Auswerteeinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens ein Referenzbereich (A) vorgesehen ist, welcher gegenüber einem zu erfassenden Zählobjekt höhere Kontrasteigenschaften aufweist als ein zum Referenzbereich (A) benachbarter Umgebungsbereich (4), – wobei der Referenzbereich (A) von einer Lichtquelle (1) beleuchtet wird – und eine Kamera (2) sowie eine daran assoziierte Auswerteeinrichtung (3) vorgesehen ist, welche zu aufeinander folgenden Zeitpunkten (t_1...n) Bilder (B_A1...n) des Referenzbereichs (A) erstellt – und die Bilder (B_A1...n) entlang einer Zeitachse (t) zu einem Flussbild (B) zusammengefügt werden – wodurch Abbildungen (C_1.1...1.n) eines auf den Bildern (B_A1...n) aufscheinenden Zählobjektes entlang der Zeitachse (t) jeweils zu einem auf dem Flussbild (B) dargestellten graphischen Cluster (C_1...n) miteinander verbunden werden – und wobei ein Abreißen oder ein Auftauchen eines graphischen Clusters (C_1...n) in Richtung der Zeitachse (t) des Flussbildes (B) als ein Passieren des Referenzbereichs (A) durch ein Zählobjekt bzw. als zu zählendes Ereignis erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (3) die Flussrichtung der graphischen Cluster (C_1...n) feststellt und dadurch die Passierrichtung der den Referenzbereich (A) querenden Zählobjekte erkennt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) zumindest einen Teilbereich des zum Referenzbereich (A) benachbarten Umgebungsbereichs (4) auf den Bildern (B_A1...n) mit aufnimmt, wobei die Position von auf diesen Bildern (B_A1...n) aufscheinenden Begrenzungskanten des Referenzbereichs (A) von der Auswerteeinrichtung (3) eindeutig lokalisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Bildern (B_A1...n) aufscheinenden Abbildungen (C_1.1...1.n) von der Auswerteeinrichtung (3) aufgrund räumlicher und/oder zeitlicher Affinität als zusammengehörig erkannt und einem jeweiligen Zählobjekt bzw. einem Cluster (C_1...n) zugeordnet werden, wobei jene Abbildungen (C_1.1...1.n) dieses Zählobjektes, welche eine Unterbrechung zu einem zusammenhängenden Abschnitt des zugeordneten Clusters (C_1...n) aufweisen, entweder mit diesem Cluster (C_1...n) auf virtuelle Weise verschmolzen oder aus dem Flussbild B ausgefiltert werden.
Vorrichtung zur Durchführung eines berührungslosen Verfahrens zum Zählen von Zählobjekten mittels einer kameragestützten Auswerteeinrichtung (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung folgende Komponenten erfasst: – mindestens einen Referenzbereich (A), welcher gegenüber einem zu erfassenden Zählobjekt höhere Kontrasteigenschaften aufweist als ein zum Referenzbereich (A) benachbarter Umgebungsbereich (4) – eine den Referenzbereich (A) beleuchtende Lichtquelle (1) – eine auf den Referenzbereich (A) ausgerichtete Kamera (2), mittels welcher zu aufeinander folgenden Zeitpunkten (t_1...n) Bilder (B_A1...n) des Referenzbereichs (A) erstellbar sind – eine mit der Kamera (2) assoziierte Auswerteeinrichtung (3) – die in der Lage ist, die Bilder (B_A1...n) entlang einer Zeitachse (t) zu einem Flussbild (B) zusammenzufügen und Abbildungen (C_1.1...1.n) eines auf den Bildern (B_A1...n) aufscheinenden Zählobjektes entlang der Zeitachse (t) jeweils zu einem auf dem Flussbild (B) dargestellten graphischen Cluster (C₁) miteinander zu verbinden – wobei die Auswerteeinrichtung (3) bei einem Abreißen oder einem Auftauchen eines graphischen Clusters (C_1...n) entlang der Zeitachse (t) des Flussbildes (B) einen Zählimpuls generiert.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhten Kontrasteigenschaften des Referenzbereichs (A) durch Vorsehung eines Referenzbereichs (A) mit gegenüber der Umgebung (4) erhöhten Reflexionseigenschaften erzielt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhten Kontrasteigenschaften des Referenzbereichs (A) durch Vorsehung eines Referenzbereichs (A') mit gegenüber der Umgebung (4) erhöhten Absorptionseigenschaften erzielt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Referenzbereich (A) mit erhöhten Reflexionseigenschaften und mindestens ein Referenzbereich (A') mit erhöhten Absorptionseigenschaften hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzbereich (A) streifenförmig ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzbereich (A) am Boden und die Lichtquelle (1) oberhalb des Bodens bzw. oberhalb der zu zählenden Zählobjekte angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzbereich (A) ein bereits in einem Observanzbereich der Kamera (2) vorhandenes Objekt mit gegenüber der Umgebung (4) erhöhten Reflexions- oder Absorptionseigenschaften herangezogen wird.
Verwendung einer Zarge oder Staffel einer Tür bzw. eines Portals als Referenzbereich (A) in einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.