DE102018118422A1

DE102018118422A1 - Verfahren und system zur darstellung von daten von einer videokamera

Info

Publication number: DE102018118422A1
Application number: DE102018118422.0A
Authority: DE
Inventors: Murat K. ALTUEV
Original assignee: ITV Group OOO
Current assignee: ITV Group OOO
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2019-05-23
Also published as: RU2679200C1; US20190311212A1; US10635925B2

Abstract

Die technische Lösung bezieht sich auf Systeme zur Videoüberwachung und auf Computersysteme, insbesondere auf die Verarbeitung graphischer und anderer Bildinformationen zur Überdeckung der Darstellung von Videobildern von Videokameras und von Daten, die auf dem Grundriss für einen Raum bereitgestellt werden. Das Verfahren zur Datenanzeige mit einer Videokamera im Videoüberwachungssystem besteht darin, dass eine Darstellung von einer Videokamera eingeht, ein unbewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten auf der von der Kamera eingegangenen Darstellungsfläche festgestellt wird, ein bewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten auf der von der Kamera eingegangenen Darstellungsfläche bestimmt wird, auf dem Raumgrundriss ein graphisches Symbol für das unbewegliche Objekt erstellt wird, die Kalibrierung der Videokamera durchgeführt wird, während derer mindestens vier virtuelle Ausschnitte auf dem vorgenannten Grundriss und dem Sichtbereich der eingegangenen Darstellung errichtet werden, die Positionskoordinaten des unbeweglichen Objekts aus dem Koordinatensystem des Sichtbereichs in das Koordinatensystem des Raumgrundrisses umgewandelt werden, die genannten übereinandergelegten Darstellungen auf dem Display angezeigt werden, wobei eine automatische Regulierung der Transparenz der übereinandergelegten Darstellungen erfolgt. Das Videoüberwachungssystem enthält eine Einheit für den Dateneingang von der Videokamera, eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Befehlen, eine Datenspeichereinheit und Computerprogramme.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die technische Lösung bezieht sich auf Systeme zur Videoüberwachung und auf Computersysteme, insbesondere auf die Verarbeitung graphischer und anderer Bildinformationen zur Überdeckung der Darstellung von Videobildern von mindestens einer Videokamera und von Daten, die auf dem Grundriss für einen Raum bereitgestellt werden.
STAND DER TECHNIK
Unter Systemen zur Videoüberwachung versteht man Hard- und Software oder technische Verfahren, die u. a. Verfahren der computergestützten Erkennung zur automatisierten Datenerfassung auf der Grundlage der Analyse eines Videostreams (Videoanalyse). Systeme zur Videoüberwachung können sich stützen auf Algorithmen zur Bildverarbeitung und -erkennung, die die Analyse eines Videos ohne direkte Beteiligung eines Menschen ermöglichen.
Videoüberwachungssysteme können, je nach der konkreten Absicht, eine Vielzahl von Funktionen umsetzen, zum Beispiel: Erfassung von Objekten, Verfolgen der Bewegung von Objekten, Klassifizierung von Objekten, Erkennen von Objekten, Erfassung oder Erkennen von Situationen, auch von alarmierenden Situationen u. a.
Eine der Aufgaben, die ein Videoüberwachungssystem erfüllen kann, ist die schnelle Feststellung der Position eines Objekts.
Unter einem Raumgrundriss versteht man einen Grundriss und/oder eine Karte einer Räumlichkeit und/oder eines Immobilienobjekts und/oder eines Raums. Auf dem Grundriss können bewegliche und unbewegliche Objekte dargestellt werden, die auch auf dem Grundriss eigene Symbole/Erklärungen aufweisen können.
Es ist eine Lösung bekannt, offen gelegt in Antrag RU 2012101736 A , G08B 13/196, veröffentlicht am 27.07.2013, in der ein Verfahren und ein System zur Videolokalisierung, die zum Schutz von Räumlichkeiten, Fahrzeugen und anderen Objekten dienen können. Das Verfahren zur Videolokalisierung, das den Eingang von Videodarstellungen mittels mindestens einer schwenkbaren Videokamera, ihre Aufzeichnung auf einem Computer, der über ein Bediengerät vom Typ „Maus“ und Wiedergabe auf einem Monitor verfügt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass im Computerspeicher die Darstellung des zu überwachenden Objekts im 3D-Format mit den Koordinaten aller Elemente des zu überwachenden Objekts festgehalten ist, auch sind im Computerspeicher die Koordinaten der schwenkbaren Videokamera eingegeben, und die von der schwenkbaren Videokamera gelieferte Darstellung wird auf die 3D-Darstellung gelegt, wobei der Bediener den Cursor des Bediengeräts auf einen beliebigen Punkt des zu überwachenden Objekts bewegt und der Computer den Befehl zum Drehen der Achse der schwenkbaren Videokamera auf diesen Punkt gibt. Bei der Nutzung dieser Lösung wird eine korrekte Darstellung der Videodarstellungen auf dem Raumgrundriss angenommen.
Aus dem Stand der Technik ist auch eine Lösung bekannt, die in Patent RU 2417437 C2 , G06K 9/36, offen gelegt ist, in dem eine Technologie offen gelegt ist, die auf die Darstellung der Ergebnisse von Suchen nach Internet-Content auf Mobilgeräten ausgelegt ist, die das Eingehen der Suchergebnisse nach Internet-Content mittels eines Mobilgeräts umfasst, wobei diese die Geoposition mindestens eines Objektes empfangen, das mit den Suchergebnissen nach Intemet-Content in Zusammenhang steht. Dabei wird im Gesichtsfeld der Kamera des Mobilgeräts eine Fläche beobachtet und die virtuelle Position bestimmt; die virtuelle Position ist die reale Position des Objekts relativ zur Fläche darstellt, die vom Gesichtsfeld der Kamera umfasst wird; die graphische Darstellung, die das Objekt darstellt, wird dann an der virtuellen Position im Gesichtsfeld der Kamera abgebildet. Bei der Nutzung dieser Technologie wird eine korrekte Darstellung der Videodarstellungen auf dem Raumgrundriss angenommen.
GRUNDGEDANKE DER TECHNISCHEN LÖSUNG
Die gegebene technische Lösung ist darauf ausgerichtet, die Mängel zu beheben, die dem zugrunde liegenden Stand der Technik innewohnen.
Das technische Ergebnis der angemeldeten Familie von Erfindungen ist eine höhere Genauigkeit der Objektdarstellung auf dem Raumgrundriss im Videoüberwachungssystem durch Umwandlung der Koordinaten der Objektposition aus dem Koordinatensystem des Bildbereichs in das Koordinatensystem des Raumgrundrisses.
Dieses technische Ergebnis wird durch das vorgeschlagene Verfahren zur Datenanzeige mit mindestens einer Videokamera im Videoüberwachungssystem erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass:

mindestens eine Darstellung von der Videokamera übermittelt wird;
mindestens ein unbewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten im Bildbereich der von der Videokamera übermittelten Darstellung bestimmt wird;
mindestens ein bewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten im Bildbereich der von der Videokamera übermittelten Darstellung bestimmt wird;
auf dem Raumgrundriss das graphische Symbol des unbeweglichen Objekts ausgegeben wird, das das unbewegliche Objekt kennzeichnet;
die Kalibrierung der vorgenannten Videokamera durchgeführt wird, wobei im Verlauf mindestens vier virtuelle Abschnitte auf dem vorgenannten Grundriss und Gesichtsfeld der übertragenen Darstellung bestimmt werden, die die Positionskoordinaten des unbeweglichen Objekts im Raum festlegen und Verbindungen zwischen ihnen erstellen, wobei ein Ende jedes Abschnitts der Position des unbeweglichen Objekts im Gesichtsfeld entspricht und das andere Ende des Abschnitts der Position des Objekts auf dem Raumgrundriss entspricht;
die Umwandlung der Positionskoordinaten des unbewegten Objekts vom Koordinatensystem des Gesichtsfelds in das Koordinatensystem des Raumgrundrisses durch Nutzung der im vorhergehenden Schritt erstellten Verbindungen erfolgt, und die von der Videokamera bereitgestellte Darstellung mit dem graphischen Symbol zur Deckung gebracht wird, das das unbewegte Objekt auf dem Raumgrundriss bezeichnet;
die genannte übereinandergelegte Darstellung auf dem Display angezeigt wird, wobei die automatische Regulierung der Transparenz der übereinandergelegten Darstellung in Abhängigkeit von Vorliegen und Position bewegter Objekte darauf erfolgt.

Dieses technische Ergebnis wird auch durch das Videoüberwachungssystem zur Darstellung von Daten durch mindestens eine Videokamera erreicht, das folgende Elemente umfasst:

mindestens eine Einheit zum Empfang von Daten von der Videokamera;
mindestens eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Befehlen;
mindestens eine Vorrichtung zur Datenspeicherung;
ein oder mehrere Computerprogramme, die auf mindestens eine vorgenannte Datenspeichervorrichtung herunterladefähig sind und auf mindestens einer vorgenannten Vorrichtung zur Ausführung von Befehlen lauffähig sind, wobei ein oder mehrere Computerprogramme Befehle zur Verarbeitung von Daten des Darstellungsverfahrens mittels mindestens einer Videokamera im Videoüberwachungssystem umfasst.

Das genannte technische Ergebnis wird auch durch einen maschinenlesbaren Datenträger erreicht, der von einem oder mehreren Prozessoren ausführbare maschinenlesbare Befehle enthält, die bei der Ausführung die Daten des Darstellungsverfahrens mit mindestens einer Videokamera im Videoüberwachungssystem verarbeitet.
In einer Ausgestaltung der angemeldeten Lösung können die bei der Kalibrierung erstellten Verbindungen bearbeitet und/oder gelöscht werden.
In einer anderen Ausgestaltung der angemeldeten Lösung kann die Position unbeweglicher und/oder beweglicher Objekte im Sichtbereich der Videokamera mit Hilfe von Videoanalyse bestimmt werden, die im Videoserver und/oder der Videokamera installiert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Position unbewegter und/oder bewegter Objekte im Sichtbereich der Videokamera mit Hilfe von Sensoren bestimmt, die verschiedene Bereiche des Spektrums erfassen, z. B. sichtbare Strahlen, Wärmestrahlung, und/oder Messwertgeber, die sich durch ihre Funktionsweise von einer Videokamera unterscheiden, z. B. Radar.
In einer anderen Ausgestaltung kann die Position unbewegter und/oder bewegter Objekte im Sichtbereich der Videokamera für den Nutzer durch Darstellung von Videodaten über dem Raumgrundriss auf dem Monitorbildschirm sichtbar gemacht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der Raumgrundriss zweidimensional sein.
In einer anderen Ausgestaltung kann der Raumgrundriss dreidimensional sein.
In wieder einer anderen Ausgestaltung ist beim dreidimensionalen Raumgrundriss die Veränderung der Neigung der Grundrissebene möglich.
In einer anderen Ausgestaltung ist für den Raumgrundriss eine automatische oder manuelle Maßstabsänderung und Verschiebung möglich.
In einer wieder anderen Ausgestaltung der Erfindung wird bei der automatischen Regulierung der Transparenz der ganze Gesichtsbereich mit Ausnahme der Punkte transparent eingestellt, an denen sich bewegte Objekte befinden.
In einer anderen Ausgestaltung können als Symbole/Erklärungen auf dem Raumgrundriss Videokameras und/oder Relais und/oder Vorrichtungen von Überwachungssystemen und/oder Zugangssteuerungen und/oder Vorrichtungen von Einbruchs- und Brandmeldeanlagen und/oder Posten zur Personenerkennung und/oder Fahrzeug-Kennzeichen dargestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der Sichtbereich der Videokamera auf dem Raumgrundriss als Bereich dargestellt werden, der sich in der Farbe und/oder Transparenz von den anderen Elementen des Raumgrundrisses unterscheidet, und/oder der von den übrigen Elementen des Raumgrundrisses abgegrenzt ist.
Figurenliste

: Auswahl der Punkte im Gesichtsbereich der Videodarstellung und auf dem Raumgrundriss, die die Position eines Objekts im Raum beschreiben : Beispiel zum Einsatz der perspektivischen Umwandlung
: Beispiel der Oberfläche der Zuordnung der von der Videokamera bereitgestellten Objekte zwischen Grundriss und Videodarstellung
: Beispiel zur Umsetzung der Absenkung im Betrieb
: Beispiel zum Aussehen der übereinandergelegten Darstellung
: Ablaufdiagramm einer der Ausgestaltungen zur Umsetzung der Darstellung der Daten von der Videokamera

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende technische Lösung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen kann als Verfahren ausgeführt werden, das auf eine Computer umgesetzt wird , in Form eines Systems oder eines maschinenlesbaren Datenträgers, der Befehle zur Ausführung des vorgenannten Verfahrens enthält.
In der vorliegenden technischen Lösung wird unter dem System ein Computersystem, eine EDV-Anlage, eine numerische Steuerung, eine PLC-Anlage, computergestützte Steuersysteme und beliebige andere Vorrichtungen verstanden, die in der Lage sind, eine vorgegebene, deutlich definierte Folge von Abläufen (Operationen, Befehlen) auszuführen.
Unter einer Vorrichtung zur Abarbeitung von Befehlen versteht man eine elektronische Einheit oder eine integrierte Schaltung (Mikroprozessor), die die Maschinenbefehle (Programme) ausführt.
Die Vorrichtung zur Befehlsverarbeitung liest die Maschinenbefehle (Programme) aus einer oder mehreren Datenspeichervorrichtungen aus und führt sie aus. Als Datenspeichervorrichtungen können insbesondere Festplattenlaufwerke (HDD), Flash-Speicher, Read-only-Speicher, Solid-State-Drives (SSD) und optische Speicher dienen.
Ein Programm ist eine Abfolge von Befehlen, die zur Umsetzung der Steuerungsvorrichtung des Rechners oder der Vorrichtung zur Befehlsabarbeitung dienen.
Nachstehend sind einige Begriffe betrachtet, die im Weiteren zur Beschreibung der vorliegenden technischen Lösung verwendet werden.
Kalibrierung der Kamera: Empfang von internen und externen Parametern der Kamera zu von der Kamera festgehaltenen vorliegenden Fotos oder Videosequenzen.
Die Kalibrierung der Kamera wird oft im ersten Schritt der Lösung vieler Probleme der computergestützten Erkennung, insbesondere der erweiterten Realität, verwendet. Darüber hinaus trägt die Kamerakalibrieriung dazu bei, die Verzeichnung auf Fotos und Videosequenzen zu korrigieren.
Raumgrundriss (Karte): ist ein Grundriss des Objekts der Videoüberwachung, der zur Beobachtung durch den Bediener der Videoüberwachung zugänglich ist. Auf dem Raumgrundriss ist normalerweise die Lage der Videokameras und anderer Objekte angezeigt. Normalerweise ist ein Raumgrundriss in gewissem Maße interaktiv: auf ihm wird der aktuelle Zustand der Videokameras angezeigt, der Bediener kann bestimmte Handlungen vornehmen.
Bei der vorliegenden technischen Lösung wird ein Verfahren zur Darstellung von Daten mittels mindestens einer Videokamera im Videoüberwachungssystem vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass: bei ihnen mindestens eine Darstellung von der Videokamera eingeht;
mindestens ein unbewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten im Bildbereich der von der Videokamera übermittelten Darstellung bestimmt wird;
mindestens ein bewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten im Bildbereich der von der Videokamera übermittelten Darstellung bestimmt wird;
auf dem Raumgrundriss das graphische Symbol des unbeweglichen Objekts ausgegeben wird, das das unbewegliche Objekt kennzeichnet;
die Kalibrierung der vorgenannten Videokamera durchgeführt wird, wobei im Verlauf mindestens vier virtuelle Abschnitte auf dem vorgenannten Grundriss und Gesichtsfeld der übertragenen Darstellung bestimmt werden, die die Positionskoordinaten des unbeweglichen Objekts im Raum festlegen und Verbindungen zwischen ihnen erstellen, wobei ein Ende jedes Abschnitts der Position des unbeweglichen Objekts im Gesichtsfeld entspricht und das andere Ende des Abschnitts der Position des Objekts auf dem Raumgrundriss entspricht;
die Umwandlung der Positionskoordinaten des unbewegten Objekts vom Koordinatensystem des Gesichtsfelds in das Koordinatensystem des Raumgrundrisses durch Nutzung der im vorhergehenden Schritt erstellten Verbindungen erfolgt, und die von der Videokamera bereitgestellte Darstellung mit dem graphischen Symbol zur Deckung gebracht wird, das das unbewegte Objekt auf dem Raumgrundriss bezeichnet;
die genannte übereinandergelegte Darstellung auf dem Display angezeigt wird, wobei die automatische Regulierung der Transparenz der übereinandergelegten Darstellung in Abhängigkeit von Vorliegen bewegter Objekte darauf erfolgt.
Das wird möglich dank der Umsetzung der Absenkung im Betrieb auf dem Raumgrundriss, die eine stärkere Interaktivität der Beobachtung bewirkt. Sie ermöglicht besonders deutlich die Darstellung der Bewegung von Objekten im realen Raum. Bei der Absenkung wird die halb transparenten Videodarstellung zusammen mit dem Raumgrundriss dargestellt, und unbewegliche Gegenstände im Gesichtsfeld (Möbel, Türen u.a.) fallen mit ihren Benennungen darauf zusammen. Es wird eine konkrete Videokamera an einen bestimmten Raumgrundriss oder einen Abschnitt eines Raumgrundrisses gekoppelt.
Weiterhin werden kurz die Schritte des genannten Verfahrens betrachtet, die auch mittels des genannten Systems und des maschinenlesbaren Datenträgers umgesetzt werden.
In ist der Ablaufplan einer der Umsetzungsvarianten des Verfahrens zur Darstellung von Daten von der Videokamera dargestellt.
1. Es wird mindestens eine Darstellung von der Videokamera übermittelt.
In einigen Ausgestaltungen der Umsetzung der technischen Lösung der Videokameras kann es sich um zwei oder mehr Videokameras handeln; und die Videokameras können in mehr als einer Räumlichkeit angebracht sein. Dabei kann für jede Kamera der jeweilige Raumgrundriss (das heißt, in jedem Raum kann nur eine Videokamera installiert werden) oder mehrere Videokameras werden in in einem Raum installiert, und es wird ein Grundriss dieses Raumes mit der Möglichkeit des Umstellen zwischen Videokameras genutzt.
2. Mindestens ein unbewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten im Bildbereich der von der Videokamera übermittelten Videodarstellung wird bestimmt.
3. Mindestens ein bewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten im Bildbereich der von der Videokamera übermittelten Darstellung wird bestimmt.
Als unbewegte Objekte können verschiedene Gegenstände aufscheinen, Möbel, Büro- und Haushaltstechnik, sowie Türen, Fensterbretter und ähnliche Gegenstände, die plastisch und räumlich vorhanden sind.
Als bewegliche Objekte können auch Objekte wie ein Mensch, ein Transportmittel, Tiere und viele andere betrachtet werden.
In anderen Ausfertigungen der Umsetzung der technischen Lösung kann die Position unbeweglicher und/oder beweglicher Objekte im Sichtbereich der Videokamera mit Hilfe von Videoanalyse bestimmt werden, die im Videoserver und/oder der Videokamera installiert ist.
In einigen Ausfertigungen der Umsetzung der technischen Lösung wird die Position unbewegter und/oder bewegter Objekte im Sichtbereich der Videokamera mit Hilfe von Sensoren bestimmt, die verschiedene Bereiche des Spektrums erfassen, z. B. sichtbare Strahlen, Wärmestrahlung, und/oder Messwertgeber, die sich durch ihre Funktionsweise von einer Videokamera unterscheiden, z. B. Radar.
In einigen Ausgestaltungen kann die Position unbewegter und/oder bewegter Objekte im Sichtbereich der Videokamera für den Nutzer durch Darstellung von Videodaten über dem Raumgrundriss auf dem Monitorbildschirm sichtbar gemacht werden.
4. Auf dem Raumgrundriss wird das graphische Symbol des unbeweglichen Objekts ausgegeben, das das unbewegliche Objekt kennzeichnet.
In ist ein Beispiel der Auswahl der Punkte im Gesichtsbereich der Videodarstellung und auf dem Raumgrundriss angeführt.
Der Raumgrundriss ist eine Darstellung in einem allgemein üblichen Format, z. B. jpg oder png. Der Grundriss kann im Videoüberwachungssystem heruntergeladen und als Raumgrundriss verwendet werden. Es besteht alternativ, die Möglichkeit, echte Raumgrundrisse, die beispielsweise aus dem Internet stammen, als Web-Ressource OpenStreetMap zu nutzen.
In manchen Ausgestaltungen der technischen Lösung in der Speichervorrichtung für Informationen kann vorab ein Raumgrundriss mit den darauf genannten Objekten hochgeladen worden sein. Dabei kann der Raumgrundriss der Räumlichkeiten zweidimensional oder dreidimensional sein.
Beim dreidimensionalen Raumgrundriss ist die Veränderung der Neigung der Grundrissebene möglich.
Für den Raumgrundriss ist eine automatische oder manuelle Maßstabsänderung und Verschiebung möglich.
Als Symbole/Erklärungen auf dem Raumgrundriss können Videokameras und/oder Relais und/oder Vorrichtungen von Überwachungssystemen und/oder Zugangssteuerungen und/oder Vorrichtungen von Einbruchs- und Brandmeldeanlagen und/oder Posten zur Personenerkennung und/oder Fahrzeug-Kennzeichen dargestellt werden.
Der Sichtbereich der Videokamera auf dem Raumgrundriss kann als Bereich dargestellt werden, der sich in der Farbe und/oder Transparenz von den anderen Elementen des Raumgrundrisses unterscheidet, und/oder der von den übrigen Elementen des Raumgrundrisses abgegrenzt ist.
5. Die Kalibrierung der vorgenannten Videokamera wird durchgeführt, wobei im Verlauf mindestens vier virtuelle Abschnitte auf dem vorgenannten Grundriss und Gesichtsfeld der übertragenen Darstellung bestimmt werden, die die Positionskoordinaten des unbeweglichen Objekts im Raum festlegen und Verbindungen zwischen ihnen erstellen, wobei ein Ende jedes Abschnitts der Position des unbeweglichen Objekts im Gesichtsfeld entspricht und das andere Ende des Abschnitts der Position des Objekts auf dem Raumgrundriss entspricht.
6. Die Umwandlung der Positionskoordinaten des unbewegten Objekts vom Koordinatensystem des Gesichtsfelds in das Koordinatensystem des Raumgrundrisses erfolgt durch Nutzung der im vorhergehenden Schritt erstellten Verbindungen, und die von der Videokamera bereitgestellte Darstellung mit dem graphischen Symbol zur Deckung gebracht wird, das das unbewegte Objekt auf dem Raumgrundriss bezeichnet.
In der Regel wird für die Darstellung der 2D-Koordinaten von Punkten in der Ebene ein Spaltenvektor vom Typ [u v 1]^T verwendet, für die Bestimmung der Position eines 3D-Punkten in Weltkoordinaten vom Typ [x_w, y_w z_w 1]^T. Es ist festzustellen, dass diese Ausdrücke in der erweiterten Notation gleichartiger Koordinaten geschrieben sind, der in der Robotertechnik und Festkörperumformung gebräuchlichsten Notation. Insbesondere im Modell einer Camera obscura wird die Matrix der Kamera zur Projektion von Punkten aus dem dreidimensionalen Raum auf die Darstellungsfläche genutzt: $z_{c} [\begin{matrix} u \\ v \\ 1 \end{matrix}] = A [\begin{matrix} R & T \end{matrix}] [\begin{matrix} x_{w} \\ y_{w} \\ z_{w} \\ 1 \end{matrix}]$
mit Zc gleich dem frei gewählten Maßstabsfaktor
In der vorgeschlagenen technischen Lösung liegt das Zusammenfallen der Position der Darstellungen von Gegenständen mit ihrer Position auf dem Grundriss nur bei den Videokameras vor, für die eine Zuordnung zum Raumplan besteht (Kalibrierung).
Es wird vorgeschlagen, bei der Eingangsvorrichtung der entsprechenden Punkte auf Grundlager der Darstellung der Überwachungskamera und des Grundrisses solche Matrizen zu erstellen, die so eine Kalibrierung der Kamera ermöglichen, damit die Darstellung durch die Kamera mit der Darstellung der Objekte auf dem Grundriss deckungsgleich gemacht werden kann.
Die gesuchten Matrizen werden als Transfermatrizen und inverse Matrizen bezeichnet. Die inverse Matrix hat die Dimension [3×3], die Transfermatrix von [3×1].
Um die vorgenannten Matrizen eindeutig erstellen zu können, müssen 4 Paare einander entsprechender Punkte vom Grundriss und der Überwachungskamera übermittelt werden, anhand derer die inverse Matrix und die Transfermatrix erstellt werden, damit die Darstellung von der Überwachungskamera mit dem Grundriss überlagert wird. Unter einem Paar einander entsprechender Punkte verstehe man einen Punkt aus dem Grundriss, dessen Koordinaten die Dimension 3 hat: (x; y; z) und den ihm entsprechenden Punkt von der Überwachungskamera, dessen Koordinaten die Dimension 2 haben: (u; v).
Wir erstellen 4 Punktepaare zur Überlagerung von Video und Grundriss. Es wird ein Punktepaar angezeigt, eins auf dem Grundriss, das andere im Bildbereich der Videodarstellung. Beide Punkte müssen die Position ein und desselben Gegenstands (z. B. einer Raumecke) angeben. Insgesamt sind vier solcher Punktepaare zu erstellen.
Dabei können die Daten der 4 Punktepaare mindestens 4 virtuelle Abschnitte auf dem Grundriss darstellen, für den die Erstellung einer Verbindung zwischen unbeweglichen Objekten und dem Raumgrundriss erfolgt.
In der gegebenen Lösung erfolgt eine Zuordnung unbeweglicher Objekte (Tisch, Schrank, Gebäudeecke usw.) in der Videodarstellung zur Darstellung auf dem Raumgrundriss. Ein Ende jedes Abschnitts entspricht der Position des Objekts im Bildbereich, das andere Ende des Abschnitts entspricht der Position des Objekts im Raumgrundriss.
Die Darstellung auf der Überwachungskamera entsteht aus dem dreidimensionalen Projektionsbild auf die Kameradarstellung mit Hilfe einer perspektivischen Umsetzung: $s m' = A [R | t] M'$
$s [\begin{matrix} u \\ v \\ 1 \end{matrix}] = [\begin{matrix} f_{x} & 0 & c_{x} \\ 0 & f_{y} & c_{y} \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} r_{11} & r_{12} & r_{13} & t_{1} \\ r_{21} & r_{22} & r_{23} & t_{2} \\ r_{31} & r_{32} & r_{33} & t_{3} \end{matrix}] [\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \\ 1 \end{matrix}]$

(X; Y; Z) gleich Koordinaten im dreidimensionalen Raum,
(u; v) gleich den entsprechenden Koordination auf der Darstellung, $A = [\begin{matrix} f_{x} & 0 & c_{x} \\ 0 & f_{y} & c_{y} \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix}],$
sind die Matrix der Kamera oder die Matrix der internen Parameter. Die gegebene Matrix kann als Algorithmus automatisch errechnet werden oder als Eingabe vorgegeben werden. In dieser Matrix sind fx; fy die Brennweiten der Kamera, cx; cy ihr Hauptpunkt, $R = [\begin{matrix} r_{11} & r_{12} & r_{13} \\ r_{21} & r_{22} & r_{23} \\ r_{31} & r_{32} & r_{33} \end{matrix}], T = [\begin{matrix} t_{1} \\ t_{2} \\ t_{3} \end{matrix}] \begin{matrix} (4) \\ (5) \end{matrix}$
sind die inverse Matrix bzw. die inverse Matrix, die der Erstellung zugrunde liegen.
Bei Erstellung der Matrizen R und T ergibt sich PnP, die vollständige Aufgabe, die im vorgeschlagenen Algorithmus mit Hilfe des Verfahrens von Levenberg-Marquardt gelöst wird, dessen Kernpunkt bei Anwendung auf den gegebenen Algorithmus folgendes ist: Suchen der Funktion zur Wiedergabe der dreidimensionalen Punkte des Grundrisses auf den zweidimensionalen Punkten der Darstellung als Funktion mit minimalen Projektionsfehler oder, mit anderen Worten, einer Funktion, für die die Summe der Abstandsquadrate von den realen Beobachtungspunkten minimal ist.
Die genannte übereinandergelegte Darstellung wird auf dem Display angezeigt, wobei die automatische Regulierung der Transparenz der übereinandergelegten Darstellung in Abhängigkeit vom Vorliegen bewegter Objekte darauf erfolgt.
Eine der möglichen Varianten der Nutzung dieser technischen Lösung ist die Absenkung.
Bei der Absenkung kann eine „Verlagerung“ zwischen Kameras stattfinden, wobei eine beliebige Kamera aus dem aktuellen Sichtbereich ausgewählt wird. So kann man von einer zur anderen Kamera wechseln, ohne den Absenkungsbereich zu verlassen, was dann günstig ist, wenn es erforderlich ist, die Ortsveränderung eines beliebigen Objekts zu verfolgen.
Bei der Absenkung wird die Videodarstellung von der ausgewählten Videokamera über die Darstellung des Grundrisses gelegt dargestellt. Dabei wird anhand der vorher erstellten Zuordnung eine solche Perspektive gewählt, bei der die unbeweglichen Beobachtungsobjekte auf der Videokamera und dem Grundriss zusammenfallen. Der Bediener sieht den Grundriss und das darüber gelegte Video. Häufig ist für reale Objekte der Videoüberwachung die Darstellung von der Videokamera gleichförmig; das können praktisch identische Räumlichkeiten sein (zum Beispiel Gänge in einem Bürogebäude), identische Darstellung der Umfangslinie eines Objekts usw. Wenn im Sichtbereich einer Kamera eine alarmierende Situation auftritt, fällt es dem Bediener schwer festzustellen, wo genau sich diese Kamera befindet. Wenn die Kameras auf dem Grundriss verteilt sind und es möglich ist, tatsächlich ein Video „mit Zuordnung zum Grundriss“ zu sehen, dann wird es erheblich erleichtert, die tatsächliche Position der Videokamera festzustellen Weiterhin kann der Bediener bei Absenkung eine alarmierende Situation mit Hilfe mehrerer Kameras „verfolgen“. Beispiel: Auf einer der Kameras wird ein Mensch in Bewegung erkannt. Der Bediener geht für diese Kamera in den Absenkungsmodus über. Da die Kamera dem Grundriss zugeordnet ist, kann der Bediener beispielsweise die Bewegungsbahn des Menschen feststellen und bestimmen, im Sichtbereich welcher Kamera er nach dem Verlassen des Sichtbereichs der aktuellen Kamera auftaucht. Daher kann der Bediener direkt im Absenkungsmodus auf diese Kamera umschalten und die Beobachtung fortsetzen.
und zeigen Beispiele für die Wiedergabe übereinandergelegter Darstellungen, auf denen der Grad der Transparenz korrigiert wurde.
Bei der Wiedergabe der übereinandergelegten Darstellung besteht bei der beantragten Lösung die Möglichkeit, automatisch die Transparenz des Bildbereichs zu regulieren, d. h, verschiedene Teile des Bildbereichs können mit unterschiedlichen Transparenzgraden dargestellt werden.
Zum Beispiel kann der gesamte Bildbereich transparent dargestellt werden mit Ausnahme der Punkte, an denen sich sich bewegende Objekte befinden, und die wiedergegebene übereinandergelegte Darstellung wird noch übersichtlicher.
Im System kann zusätzlich der Transparenzgrad eines sich bewegenden Objektes verändert werden.
Wenn sich zum Beispiel am Darstellungspunkt ein sich bewegendes Objekt befindet, dann wird dieser Punkt mit Transparenz 1 angezeigt, wenn nicht, dann mit Transparenz 2.
Die Ausführungsvarianten dieser Erfindungsfamilie können unter Nutzung von Software, Hardware, Programmlogik oder einer Kombination dieser Elemente umgesetzt werden. Bei der Ausführung werden die Programmlogik, Software oder der Satz Anweisungen auf einem der verschiedenen herkömmlichen maschinenlesbaren Datenträger gespeichert. Im Rahmen dieses Dokuments kann ein „maschinenlesbarer Datenträger“ jedes Medium oder Verfahren sein, das Anweisungen für seine Nutzung durch das System zur Ausführung von Anweisungen, eine Anlage oder eine Vorrichtung wie einen Computer enthalten, speichern, weitergeben, verbreiten oder transportieren kann. Ein maschinenlesbarer Datenträger kann einen nichtflüchtigen maschinenlesbaren Datenträger umfassen, bei dem es sich um ein beliebiges Medium oder Verfahren handeln kann, das Anweisungen zu seiner Nutzung durch das System zur Ausführung von Anweisungen, eine Anlage oder eine Vorrichtung wie einen Computer oder zur Nutzung in Verbindung mit ihnen enthält oder speichert.
Wenn erforderlich, kann zumindest ein Teil der in dieser Beschreibung betrachteten verschiedenen Funktionen in Abweichung von der dargelegten Reihenfolge und/oder gleichzeitig durchgeführt werden. Weiterhin kann gegebenenfalls eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Funktionen optional sein oder sie können kombiniert werden.
Obwohl in den Ansprüchen der Erfindung verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, umfassen andere Aspekte der Erfindung andere Kombinationen von Merkmalen aus den beschriebenen Ausführungsvarianten und/oder Ansprüchen der Erfindung in Kombination mit Merkmalen von Ansprüchen der Erfindung, wobei die genannten Kombinationen nicht notwendigerweise in den Ansprüchen angeführt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

RU 2012101736 A [0006]
RU 2417437 C2 [0007]

Claims

Verfahren zur Datenanzeige mit mindestens einer Videokamera im Videoüberwachungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass: - mindestens eine Darstellung von der Videokamera übermittelt wird; - mindestens ein unbewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten im Bildbereich der von der Videokamera übermittelten Darstellung bestimmt wird; - mindestens ein bewegliches Objekt und seine Positionskoordinaten im Bildbereich der von der Videokamera übermittelten Darstellung bestimmt wird; - auf dem Raumgrundriss das graphische Symbol des unbeweglichen Objekts ausgegeben wird, das das unbewegliche Objekt kennzeichnet; - die Kalibrierung der vorgenannten Videokamera durchgeführt wird, wobei im Verlauf mindestens vier virtuelle Abschnitte auf dem vorgenannten Grundriss und Gesichtsfeld der übertragenen Darstellung bestimmt werden, die die Positionskoordinaten des unbeweglichen Objekts im Raum festlegen und Verbindungen zwischen ihnen erstellen, wobei ein Ende jedes Abschnitts der Position des unbeweglichen Objekts im Gesichtsfeld entspricht und das andere Ende des Abschnitts der Position des Objekts auf dem Raumgrundriss entspricht; - die Umwandlung der Positionskoordinaten des unbewegten Objekts vom Koordinatensystem des Gesichtsfelds in das Koordinatensystem des Raumgrundrisses durch Nutzung der im vorhergehenden Schritt erstellten Verbindungen erfolgt, und die von der Videokamera bereitgestellte Darstellung mit dem graphischen Symbol zur Deckung gebracht wird, das das unbewegte Objekt auf dem Raumgrundriss bezeichnet; die genannte übereinandergelegte Darstellung auf dem Display angezeigt wird, wobei die automatische Regulierung der Transparenz der übereinandergelegten Darstellung in Abhängigkeit von Vorliegen und Position bewegter Objekte darauf erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die bei der Kalibrierung erstellten Verbindungen bearbeitet und/oder gelöscht werden können.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Position unbeweglicher und/oder sich bewegender Objekte im Sichtbereich der Videokamera mit Hilfe von Videoanalyse bestimmt werden kann, die im Videoserver und/oder der Videokamera installiert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position unbeweglicher und/oder bewegter Objekte im Sichtbereich der Videokamera mit Hilfe von Sensoren bestimmt wird, die verschiedene Bereiche des Spektrums erfassen, z. B. sichtbare Strahlen, Wärmestrahlung, und/oder Messwertgeber, die sich durch ihre Funktionsweise von einer Videokamera unterscheiden, z. B. Radar.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position unbeweglicher und/oder bewegter Objekte im Sichtbereich der Videokamera für den Nutzer durch Darstellung von Videodaten über dem Raumgrundriss auf dem Monitorbildschirm sichtbar gemacht werden kann.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Raumgrundriss zweidimensional sein kann.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Raumgrundriss dreidimensional sein kann.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim dreidimensionalen Raumgrundriss die Veränderung der Neigung der Grundrissebene möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für den Raumgrundriss eine automatische oder manuelle Maßstabsänderung und Verschiebung möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der automatischen Regulierung der Transparenz der ganze Gesichtsbereich mit Ausnahme der Punkte transparent eingestellt wird, an denen sich bewegte Objekte befinden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Symbole/Erklärungen auf dem Raumgrundriss Videokameras und/oder Relais und/oder Vorrichtungen von Überwachungssystemen und/oder Zugangssteuerungen und/oder Vorrichtungen von Einbruchs- und Brandmeldeanlagen und/oder Posten zur Personenerkennung und/oder Fahrzeug-Kennzeichen dargestellt werden können.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichtbereich der Videokamera auf dem Raumgrundriss als Bereich dargestellt werden kann, der sich in der Farbe und/oder Transparenz von den anderen Elementen des Raumgrundrisses unterscheidet, und/oder der von den übrigen Elementen des Raumgrundrisses abgegrenzt ist.
Videoüberwachungssystem zur Darstellung von Daten mit Hilfe von mindestens einer Videokamera, das Folgendes umfasst: - mindestens eine Einheit zum Empfang von Daten von der Videokamera; - mindestens eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Befehlen; - mindestens eine Vorrichtung zur Datenspeicherung; - ein oder mehrere Computerprogramme, die auf mindestens eine vorgenannte Datenspeichervorrichtung herunterladefähig sind und auf mindestens einer vorgenannten Vorrichtung zur Ausführung von Befehlen lauffähig sind, wobei ein oder mehrere Computerprogramme Befehle zur Ausführung der Darstellungsform von Daten von der Videokamera nach einem der Ansprüche 1-12 umfasst.
Ein maschinenlesbarer Datenträger, der von einem oder mehreren Prozessoren auszuführende maschinenlesbare Befehle enthält, die bei der Ausführung die Ausführung des Darstellungsverfahrens der Daten von der Videokamera nach einem der Ansprüche 1-12 ausführt.