DE102013210939A1 - Distance determining device, arrangement with the distance determining device, method and computer program - Google Patents
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Abstract
Automatische Brandmelder können auf Basis von unterschiedlichen Messverfahren einen Brand detektieren. So sind mittlerweile Brandmelder bekannt, die über Temperaturmessung, Rauchdichtemessung etc. einen Brand detektieren und melden können. Durch die Verfügbarkeit von kostengünstigen Bildsensoren ist es inzwischen auch bekannt, automatische Brandmelder mit Videokameras zu betreiben, wobei der Brand über eine digitale Bildverarbeitung detektiert wird. Es wird eine Distanzbestimmungsvorrichtung 1 mit einer Videokamera 2 zur Erfassung eines Überwachungsbereichs U und zur Ausgabe einer Videosequenz vorgeschlagen, wobei in der Videosequenz der Überwachungsbereich U mit einer aufsteigenden Rauchwolke 5 eines Brands 6 dargestellt und/oder darstellbar ist, mit einer Auswerteeinrichtung 3 zur Auswertung der Videosequenz, wobei die Auswerteeinrichtung 3 ein Distanzmodul 10 zur Bestimmung einer Distanz D der Rauchwolke 5 von der Videokamera 2 auf Basis von einer über digitale Bildverarbeitung bestimmten Aufstiegsgeschwindigkeit vof der Rauchwolke 5 in Kamerakoordinaten der Videokamera 2 und von einer vorgebbaren Aufstiegsgeschwindigkeit vo in Weltkoordinaten.Automatic fire detectors can detect a fire on the basis of different measurement methods. Fire alarms are now known that can detect and report a fire via temperature measurement, smoke density measurement, etc. Due to the availability of inexpensive image sensors, it is now also known to operate automatic fire alarms with video cameras, with the fire being detected via digital image processing. A distance determination device 1 with a video camera 2 for capturing a monitored area U and for outputting a video sequence is proposed, with the video sequence showing and / or showing the monitoring area U with a rising cloud of smoke 5 from a fire 6, with an evaluation device 3 for evaluating the Video sequence, the evaluation device 3 having a distance module 10 for determining a distance D of the smoke cloud 5 from the video camera 2 on the basis of a rate of ascent vof the smoke cloud 5 determined via digital image processing in camera coordinates of the video camera 2 and a predeterminable ascent rate vo in world coordinates.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Distanzbestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung mit der Distanzbestimmungsvorrichtung, ein Verfahren zur Bestimmung einer Distanz sowie ein entsprechendes Computerprogramm.The invention relates to a distance determining device having the features of the preamble of claim 1. The invention also relates to an arrangement with the distance determining device, a method for determining a distance and a corresponding computer program.
Automatische Brandmelder können auf Basis von unterschiedlichen Messverfahren einen Brand detektieren. So sind mittlerweile Brandmelder bekannt, die über Temperaturmessung, Rauchdichtemessung etc. einen Brand detektieren und melden können. Durch die Verfügbarkeit von kostengünstigen Bildsensoren ist es inzwischen auch bekannt, automatische Brandmelder mit Videokameras zu betreiben, wobei der Brand über eine digitale Bildverarbeitung detektiert wird. Automatic fire detectors can detect a fire based on different measuring methods. For example, fire alarms are now known which can detect and report a fire via temperature measurement, smoke density measurement, etc. Due to the availability of cost-effective image sensors, it is now also known to operate automatic fire detectors with video cameras, wherein the fire is detected by a digital image processing.
Die Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Im Rahmen der Erfindung wird eine Distanzbestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Anordnung mit der Distanzbestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 11 vorgeschlagen. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.In the context of the invention, a distance determination device having the features of claim 1, an arrangement with the distance determination device having the features of
Erfindungsgemäß wird somit eine Distanzbestimmungsvorrichtung vorgeschlagen, welche eine Videokamera zur Erfassung eines Überwachungsbereichs aufweist. Thus, according to the invention, a distance determining device is proposed, which has a video camera for detecting a monitoring area.
Die Videokamera kann z.B. als eine CCD-Kamera oder als eine CMOS-Kamera oder in einer anderen Bauart ausgebildet sein. Sie kann insbesondere als Schwarz-Weiß-Kamera oder als Farbkamera realisiert sein. Die Videokamera ist ausgebildet und/oder anordbar, einen Überwachungsbereich mit ihrem Kamerasichtfeld zu erfassen. Bei dem Überwachungsbereich kann es sich beispielsweise um Räume oder Raumabschnitte in einem Gebäude oder auch um freie Bereiche in einer Umgebung handeln. The video camera may e.g. be designed as a CCD camera or as a CMOS camera or in another type. It can be realized in particular as a black-and-white camera or as a color camera. The video camera is designed and / or arranged to detect a surveillance area with its camera field of view. The monitoring area can be, for example, rooms or room sections in a building or even free areas in an environment.
Die Videokamera kann eine Videosequenz ausgeben, wobei die Videosequenz aus einer Abfolge von zeitlich insbesondere äquidistant hintereinander aufgenommenen Bildern besteht. In der Videosequenz ist der Überwachungsbereich mit einer aufsteigenden Rauchwolke eines Brandes dargestellt und/oder darstellbar. Es ist prinzipiell möglich, dass auf der Videosequenz auch der Brand oder der Brandherd selbst dargestellt ist. Es ist jedoch ausreichend, wenn nur die aufsteigende Rauchwolke des Brandes gezeigt ist. The video camera can output a video sequence, wherein the video sequence consists of a sequence of temporally in particular equidistantly successively recorded images. In the video sequence, the surveillance area is displayed and / or displayed with an ascending smoke cloud of a fire. It is possible in principle that the fire or the fire is itself displayed on the video sequence. However, it is sufficient if only the ascending smoke cloud of the fire is shown.
Unter der Rauchwolke sind Brandgase zu verstehen, welche von dem Brand nach oben ziehen. Die aufsteigende Rauchwolke kann insbesondere die Form einer im speziellen vertikal ausgerichteten Rauchfackel oder Rauchsäule aufweisen. Das Phänomen des Aufsteigens der Rauchwolke ist insbesondere den hohen Temperaturen der Brandgase oder Rauchaerosole in der Rauchwolke im Vergleich zu der Umgebung geschuldet. Die Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchwolke ist primär von der Rauchtemperatur abhängig und kann für verschiedene, auch unterschiedliche große Brandquellen, mit sich optisch ähnelnden Rauchentwicklungen als in einer ähnlichen Größenordnung angenommen werden. Insbesondere ist die Rauchdichte in der Rauchwolke derart hoch, dass die Rauchwolke visuell erkennbar ist. Besonders bevorzugt weist die Rauchwolke Konturmerkmale, wie z.B. Kumulusabschnitte oder Rauchschlieren, auf.Under the cloud of smoke are to understand fire gases that pull up from the fire. The ascending cloud of smoke can in particular have the form of a specifically vertically oriented smoke flare or smoke column. The phenomenon of rising of the cloud of smoke is due in particular to the high temperatures of the combustion gases or smoke aerosols in the cloud of smoke compared to the environment. The rate of ascent of the cloud of smoke is primarily dependent on the temperature of the smoke and can be assumed to be of a similar magnitude for different, even different, large fire sources, with optically similar smoke developments. In particular, the smoke density in the cloud of smoke is so high that the cloud of smoke is visually recognizable. Particularly preferably, the cloud of smoke has contour features, such as e.g. Cumulus sections or smoke streaks, on.
Ferner umfasst die Distanzbestimmungsvorrichtung eine Auswerteeinrichtung, welche zur Auswertung der Videosequenz geeignet und/oder ausgebildet ist. Besonders bevorzugt basiert die Auswerteeinrichtung auf einer digitalen Bildverarbeitung. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere als ein Computer, ausgebildet sein.Furthermore, the distance determination device comprises an evaluation device which is suitable and / or designed for the evaluation of the video sequence. Particularly preferably, the evaluation device is based on digital image processing. For example, the evaluation device can be designed as a digital data processing device, in particular as a computer.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung ein Distanzmodul zur Bestimmung einer Distanz der Rauchwolke von der Videokamera aufweist. Somit ermöglicht das Distanzmodul einen Abstand zwischen Videokamera und Rauchwolke und somit mittelbar zwischen Videokamera und Brand beziehungsweise Brandherd zu ermitteln. According to the invention, it is proposed that the evaluation device has a distance module for determining a distance of the cloud of smoke from the video camera. Thus, the distance module allows a distance between the video camera and the cloud of smoke and thus to determine indirectly between the video camera and fire or fire.
Die Bestimmung erfolgt erfindungsgemäß auf Basis von einer über die digitale Bildverarbeitung ermittelte Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchwolke in Kamerakoordinaten der Videokamera und einer vorgebbaren Aufstiegsgeschwindigkeit in Weltkoordinaten. The determination is carried out according to the invention on the basis of a rate of ascension of the cloud of smoke in camera coordinates of the video camera and a predeterminable ascent rate in world coordinates as determined by digital image processing.
Die Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchwolke in Kamerakoordinaten wird insbesondere in Bezug auf die unkalibrierte Videokamera ermittelt. Die vorgebbare Aufstiegsgeschwindigkeit in Weltkoordinaten einer typischen Rauchwolke ist dagegen z.B. messtechnisch erfasst oder einfach abgeschätzt. So ist es beispielsweise messtechnisch einfach zu bestimmen, mit welcher Geschwindigkeit eine typische Rauchwolke bei einem üblichen Brand aufsteigt. Nachdem es unterschiedliche Brandarten gibt, ist die vorgebbare Aufstiegsgeschwindigkeit insbesondere eine gemittelte oder an die Anwendung angepasste Aufstiegsgeschwindigkeit.The ascent speed of the cloud of smoke in camera coordinates is determined in particular with respect to the uncalibrated video camera. By contrast, the predeterminable ascent rate in world coordinates of a typical cloud of smoke is e.g. metrologically recorded or simply estimated. For example, it is easy to determine the speed with which a typical cloud of smoke rises in a normal fire. After there are different types of fire, the predeterminable ascent rate is in particular an averaged or adapted to the application ascent rate.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch eine Gegenüberstellung einer gemessenen Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchwolke in Kamerakoordinaten und einer vorgebbaren Aufstiegsgeschwindigkeit in Weltkoordinaten die Distanz zwischen der Videokamera und der Rauchwolke verlässlich abgeschätzt werden kann. The advantage of the invention can be seen in the fact that the distance between the video camera and the cloud of smoke can be reliably estimated by comparing a measured ascent speed of the smoke cloud in camera coordinates and a predeterminable ascent rate in world coordinates.
Normalerweise besteht das Problem bei der Distanzschätzung, dass die Rauchwolke – anders als zum Beispiel ein Gegenstand oder eine Person – nicht an einem Boden des Überwachungsbereichs angeordnet ist, sondern frei in dem Überwachungsbereich schwebt. Somit können übliche Verfahren zur Bestimmung der Distanz zu einem Objekt nicht angewendet werden, welche zum Beispiel voraussetzen, dass der Fußpunkt eines Objekts im Überwachungsbereich auf einer Bodenfläche steht. Vielmehr ist es nicht möglich zu unterscheiden, ob eine Rauchwolke sehr klein ist und in einem geringen Abstand auftritt, oder ob die Rauchwolke sehr groß ist und in einem großen Abstand angeordnet ist. Normally, the problem with the distance estimation is that the cloud of smoke - unlike, for example, an object or a person - is not located at a bottom of the surveillance area, but floats freely in the surveillance area. Thus, conventional methods for determining the distance to an object can not be applied, for example, which presuppose that the foot point of an object in the surveillance area is on a floor surface. Rather, it is not possible to distinguish whether a cloud of smoke is very small and occurs at a small distance, or whether the cloud of smoke is very large and is located at a great distance.
Durch die Gegenüberstellung der gemessenen Aufstiegsgeschwindigkeit in Kamerakoordinaten und der vorgebbaren Aufstiegsgeschwindigkeit in Weltkoordinaten kann eine Distanz der Rauchwolke von der Videokamera abgeschätzt werden, indem z.B. ein Verhältnis, insbesondere ein Quotient der beiden Aufstiegsgeschwindigkeiten als distanzabhängiger Proportionalwert verwendet wird. Mit dieser Modellüberlegung ist es möglich, in einfacher Weise die Distanz der Rauchwolke zu der Videokamera und somit implizit auf den Abstand des Brandherds zu der Videokamera zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, die Größe der Rauchwolke zu ermitteln. Insbesondere kann eine Maximalhöhe der Rauchwolke in vertikaler Ausrichtung, eine Maximalbreite in horizontaler Ausrichtung und/oder eine Fläche in Projektion, insbesondere jeweils in Weltkoordinaten, ermittelt werden. Diese Informationen sind im Falle der Brandbekämpfung hilfreich, um beispielsweise gezielt und lokal Sprinkleranlagen anschalten zu können, oder Evakuierungen planen zu können.By comparing the measured ascent rate in camera coordinates and the predeterminable ascent rate in world coordinates, a distance of the cloud of smoke from the video camera can be estimated by e.g. a ratio, in particular a quotient of the two ascent rates is used as a distance-dependent proportional value. With this model consideration, it is possible to easily determine the distance of the cloud of smoke to the video camera and thus implicitly on the distance of the fire to the video camera. Alternatively or additionally, it is also possible to determine the size of the cloud of smoke. In particular, a maximum height of the cloud of smoke in a vertical orientation, a maximum width in a horizontal orientation and / or an area in projection, in particular in each case in world coordinates, can be determined. This information is useful in the case of fire fighting, for example, to be able to switch on and locally sprinkler systems, or to be able to plan evacuations.
Bei einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung weist die Auswerteeinrichtung ein Flussmodul zur Bestimmung der Geschwindigkeit des optischen Flusses der Rauchwolke in der Videosequenz auf, wobei die Geschwindigkeit des optischen Flusses als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchwolke in Kamerakoordinaten verwendet wird. Unter dem optischen Fluss wird in der digitalen Bildverarbeitung und der optischen Messtechnik ein berechnetes Vektorfeld bezeichnet, das die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit für Bildpunkte einer Bildsequenz angibt. Der optische Fluss kann als die auf die Bildebene projizierten Geschwindigkeitsvektoren von sichtbaren Objekten, in dem vorliegenden Fall von Abschnitten der Rauchwolke, verstanden werden. Nachdem sich die Rauchwolke in der Gesamtheit von unten nach oben bewegt, ergibt sich ein Vektorfeld für die Rauchwolke, bei dem die Vektoren zumindest gleichgerichtet sind. Auf Basis der Vektoren kann in einfacher Weise die Aufstiegsgeschwindigkeit beispielsweise als Maximalgeschwindigkeit oder Durchschnittsgeschwindigkeit der Vektoren des Vektorfelds der Rauchwolke bestimmt werden. Es ist auch möglich, dass nur Vektoren des Vektorfelds verwendet werden, deren Fußpunkt im Zentrum der Rauchwolke angeordnet sind. Insbesondere wird der optische Fluss über die Horn-Schunck-Methode bestimmt.In a preferred implementation of the invention, the evaluation device has a flow module for determining the speed of the optical flow of the cloud of smoke in the video sequence, the speed of the optical flow being used as the rate of ascent of the cloud of smoke in camera coordinates. The optical flow in digital image processing and optical measurement technology is a calculated vector field which indicates the direction of movement and the speed of movement for pixels of an image sequence. The optical flow can be understood as the velocity vectors projected onto the image plane of visible objects, in the present case portions of the cloud of smoke. After the smoke cloud as a whole moves from bottom to top, a vector field results for the cloud of smoke, in which the vectors are at least rectified. On the basis of the vectors, the ascent rate can be determined in a simple manner, for example as maximum velocity or average velocity of the vectors of the vector field of the cloud of smoke. It is also possible that only vectors of the vector field are used whose base point are arranged in the center of the cloud of smoke. In particular, the optical flux is determined by the Horn-Schunck method.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Distanzmodul ausgebildet, mindestens einen Kameraparameter, insbesondere mindestens einen konstanten Kameraparameter zur Bestimmung der Distanz der Rauchwolke von der Videokamera zu verwenden. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der mindestens eine Kameraparameter abhängig von intrinsischen Parametern der Videokamera, wie zum Beispiel der Brennweite, dem Öffnungswinkel etc., und extrinsischen Parametern der Videokamera in dem Umgebungsbereich, insbesondere Nickwinkel relativ zu einer Bodenfläche etc. Durch den mindestens einen Kameraparameter kann eine einfache Umrechnung der messtechnisch erfassten Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchwolke in Kamerakoordinaten zu der Distanz der Rauchwolke von der Videokamera erfolgen, wie nachfolgend noch dargelegt wird. Der mindestens eine Kameraparameter kann zum einen experimentell ermittelt werden: So ist es beispielsweise möglich, zur Bestimmung des mindestens einen Kameraparameters einen Gegenstand in einem bekannten Abstand von der Videokamera fallen zu lassen und auf Basis bekannter Bewegungsgleichungen den Kameraparameter so anzupassen, dass die gemessene Fallgeschwindigkeit, eine abgeschätzte Fallgeschwindigkeit des Gegenstands sowie der Abstand konsistent sind. Alternativ hierzu ist es auch möglich, den mindestens einen Kameraparameter zu berechnen, wenn die intrinsischen und extrinsischen Parameter bekannt sind. In a preferred embodiment of the invention, the distance module is designed to use at least one camera parameter, in particular at least one constant camera parameter for determining the distance of the cloud of smoke from the video camera. In a preferred embodiment of the invention, the at least one camera parameter is dependent on intrinsic parameters of the video camera, such as the focal length, the opening angle, etc., and extrinsic parameters of the video camera in the surrounding area, in particular pitch angle relative to a ground surface, etc. By the at least one Camera parameters can be a simple conversion of metrologically detected ascent rate of the smoke cloud in camera coordinates to the distance of the cloud of smoke from the video camera, as will be explained below. The at least one camera parameter can be determined experimentally on the one hand. For example, it is possible to determine the at least one camera parameter to drop an object at a known distance from the video camera and to adjust the camera parameters based on known equations of motion so that the measured falling speed, an estimated falling speed of the object and the distance are consistent. Alternatively, it is also possible to calculate the at least one camera parameter if the intrinsic and extrinsic parameters are known.
In diesem Zusammenhang ist insbesondere auf den Nickwinkel der Kamera zu verweisen, also auf den Winkel, der den Winkel der Hauptbeobachtungsrichtung der Videokamera relativ zu einem horizontalen Boden betrifft. Sofern der Nickwinkel gleich 0 Grad ist, erfasst die Videokamera die Rauchwolke in seitlicher Betrachtung, wobei sich die Rauchwolke in einer zu der Hauptbeobachtungsrichtung der Videokamera orthogonalen ebene bewegt und die gemessene Aufstiegsgeschwindigkeit mit der tatsächlichen Aufstiegsgeschwindigkeit unmittelbar in Relation gesetzt werden kann. Ist der Nickwinkel jedoch ungleich 0 Grad, zum Beispiel 45 Grad, so wird bei der Messung der Aufstiegsgeschwindigkeit nur die Projektion der Objektbewegung der Rauchwolke in der Bildebene gemessen, welche senkrecht zu der Hauptbeobachtungsrichtung der Videokamera ausgerichtet ist. In Abhängigkeit des Nickwinkels muss somit der mindestens eine Kameraparameter korrigiert werden.In this connection, reference should be made in particular to the pitch angle of the camera, that is to say to the angle which relates to the angle of the main observation direction of the video camera relative to a horizontal ground. If the pitch angle is 0 degrees, the video camera detects the cloud of smoke sideways, with the cloud of smoke moving in a direction orthogonal to the main viewing direction of the video camera and the measured ascent rate directly related to the actual ascent rate. However, if the pitch angle is not equal to 0 degrees, for example 45 degrees, then only the projection of the object movement of the cloud of smoke in the image plane perpendicular to the main observation direction of the video camera is measured in the ascent rate measurement. Depending on the pitch angle, the at least one camera parameter must therefore be corrected.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist die gemessene Aufstiegsgeschwindigkeit vof in der Einheit Pixeln pro Sekunde, die vorgebbare Aufstiegsgeschwindigkeit vo in der Einheit Meter pro Sekunde und der mindestens eine Kameraparameter p in der Einheit Pixel angegeben. Die Distanz berechnet sich dann in einfacher Form nach der Formel d = (Vo/Vof) × p. Diese Ausführungsform zeigt, dass die Distanzbestimmung – nach Berechnung des optischen Flusses – sehr einfach durchgeführt werden kann.In one possible embodiment of the invention, the measured ascent rate vof in the unit of pixels per second, the predefinable ascent rate vo in units of meters per second and the at least one camera parameter p in the unit pixels are indicated. The distance is then calculated in simple form according to the formula d = (Vo / Vof) × p. This embodiment shows that the distance determination - after calculation of the optical flow - can be performed very easily.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Auswerteeinrichtung ein Ausdehnungsmodul auf, welches zur Bestimmung der Ausdehnung der Rauchwolke ausgebildet ist. Die Bestimmung der Ausdehnung der Rauchwolke, also insbesondere einer Breite der Rauchwolke und einer Höhe der Rauchwolke oder einer Fläche der Rauchwolke, ist nach Bestimmung der Distanz in einfacher Weise zu berechnen. So ist es beispielsweise möglich, über übliche Techniken der digitalen Bildverarbeitung, wie Objektdetektion durch Subtraktion eines aktuellen Videobilds der Videosequenz von einem statischen Szenenreferenzbild und einer nachfolgenden Segmentierung die Rauchwolke als ein bewegtes Objekt zu detektieren. In einfacher Weise kann dann die Ausdehnung in Kamerakoordinaten, also zum Beispiel in Pixeln als Einheit, bestimmt werden und über die nun bekannte Distanz zwischen Rauchwolke und Videokamera in eine Ausdehnung in Weltkoordinaten umgerechnet werden.In a preferred embodiment of the invention, the evaluation device has an expansion module, which is designed to determine the extent of the cloud of smoke. The determination of the extent of the cloud of smoke, ie in particular a width of the cloud of smoke and a height of the cloud of smoke or an area of the cloud of smoke, can be calculated in a simple manner after determining the distance. It is thus possible, for example, to detect the cloud of smoke as a moving object by means of conventional techniques of digital image processing, such as object detection by subtracting a current video image of the video sequence from a static scene reference image and a subsequent segmentation. In a simple way, the extent in camera coordinates, so for example in pixels as a unit, can be determined and converted over the now known distance between the cloud of smoke and video camera in an expansion in world coordinates.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Distanzbestimmungsvorrichtung nur eine einzige Videokamera zur Distanzbestimmung auf, so dass die Distanzbestimmungsvorrichtung als ein Single-Kamerasystem ausgebildet ist. In a particularly preferred embodiment of the invention, the distance determining device only a single video camera for distance determination, so that the distance determination device is designed as a single-camera system.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Distanzbestimmungsvorrichtung eine Branddetektionseinrichtung aufweist, wobei ein Brand oder die Existenz der Rauchwolke durch digitale Bildverarbeitung erfasst wird und mittels digitaler Bildverarbeitung erkannt wird. Optional ergänzend ist die Branddetektionseinrichtung ausgebildet eine Plausibilitätsprüfung durchzuführen, wobei die Distanz und/oder die Größe der Rauchwolke als Kenngrößen verwendet werden, um einen tatsächlichen Brand von einem kontrollierten Rauchbereich, wie z.B. von einer Zigarette, zu unterscheiden. Beispielsweise wird eine Brand nur dann als plausibel eingestuft, wenn die Größe einen bestimmten, vorgebbaren Grenzwert überschritten hat und/oder die Distanz in einem vorgebbaren Distanzbereich liegt. Insbesondere ist die Distanzbestimmungsvorrichtung als eine Brandmeldevorrichtung ausgebildet. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Distanzbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem Überwachungsbereich, wobei die Distanzbestimmungsvorrichtung in dem Überwachungsbereich angeordnet ist.It is further preferred that the distance determining device comprises a fire detection device, wherein a fire or the existence of the cloud of smoke is detected by digital image processing and is detected by means of digital image processing. Optionally, in addition to the fire detection device is designed to perform a plausibility check, wherein the distance and / or the size of the cloud of smoke are used as parameters to an actual fire of a controlled smoke area, such. from a cigarette, to distinguish. For example, a fire is classified as plausible only if the size has exceeded a certain, predefinable limit value and / or the distance is within a predefinable distance range. In particular, the distance determining device is designed as a fire alarm device. Another object of the invention relates to an arrangement with a distance determining device according to one of the preceding claims and with a monitoring area, wherein the distance determining device is arranged in the monitoring area.
Ein nächster Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Distanz zwischen einer Videokamera und einer Rauchwolke, vorzugsweise mit einer Distanzbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche beziehungsweise mit der Anordnung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Bei dem Verfahren wird aus einer beziehungsweise der Videosequenz der Videokamera eine Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchwolke erfasst und auf Basis der erfassten Aufstiegsgeschwindigkeit der Rauchwolke in Kamerakoordinaten der Videokamera und einer vorgebbaren Aufstiegsgeschwindigkeit in Weltkoordinaten eine Distanz zwischen der Rauchwolke und der Videokamera bestimmt. Insbesondere ist die Distanzbestimmungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet. A next aspect of the invention relates to a method for determining a distance between a video camera and a cloud of smoke, preferably with a distance determining device according to one of the preceding claims or with the arrangement as described above. In the method, a rate of ascension of the cloud of smoke is detected from a video sequence of the video camera and a distance between the cloud of smoke and the video camera is determined on the basis of the detected ascent speed of the smoke cloud in camera coordinates of the video camera and a predeterminable ascent rate in world coordinates. In particular, the distance determination device for carrying out the method is designed program-technically and / or circuit-wise.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Another object of the invention relates to a computer program with program code means having the features of
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:
Die
Ferner weist die Distanzbestimmungsvorrichtung
Im Betrieb ist die Videokamera
Die Auswerteeinrichtung
Die Bestimmung der Distanz D ist schwierig, da die Distanzbestimmungsvorrichtung
Um trotzdem die Distanz D bestimmen zu können, wird bei der erfindungsgemäßen Distanzbestimmungsvorrichtung
In der
Aus anderen technischen Bereichen ist bei der digitalen Bildverarbeitung die Bestimmung von Kenngrößen des optischen Flusses (optical flow) bekannt, wie dieser beispielsweise mittels des Horn-Schunck-Verfahrens umgesetzt wird. Beim optischen Fluss Verfahren werden Richtung und Geschwindigkeit von Bewegungen von Bildabschnitten, die in manchen Fällen Objekten oder Objektabschnitten zugeordnet werden können, in Videosequenzen erfasst. Hierbei wird für jeden Bildabschnitt ein Vektor mit einer Bewegungsrichtung und einer Bewegungsgeschwindigkeit bestimmt, so dass ein Vektorfeld mit Vektoren gebildet wird, die die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des jeweiligen Bildabschnitts beschreiben. In gleicher Weise wird nun der optische Fluss der Rauchwolke
Die Bestimmung des optischen Flusses wird in einem Flussmodul
Dem Distanzmodul
Die Auswerteeinrichtung
Somit wird bei der Distanzbestimmungsvorrichtung
Es ist jedoch nicht nur möglich, die Distanzbestimmungsvorrichtung
Optional weist die Distanzbestimmungsvorrichtung
Bei einer beispielhaften Berechnung ergeben sich folgende Werte:
Die Distanz D zwischen der Videokamera
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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