DE19600958A1 - Interaktives Überwachungssystem - Google Patents
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- G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
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- G08B13/19602—Image analysis to detect motion of the intruder, e.g. by frame subtraction
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- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/61—Control of cameras or camera modules based on recognised objects
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein interaktives
Beobachtungs- oder Überwachungssystem sowie ein Verfahren zum
Überwachen bzw. Beobachten eines räumlichen Bereiches,
insbesondere zur Personenüberwachung oder Identifizierung von
Personen.
Der Stand der Technik kennt Kamerasysteme für
Überwachungsaufgaben. Diese Kamerasysteme beschränken sich
jedoch auf reine Visualisierungs- und Übertragungsaufgaben, d. h.
die Bildinformationen aus dem zu überwachenden Bereich werden
zur direkten, gleichzeitigen Beobachtung an Monitore in einer
Zentrale übermittelt, oder sie werden auf Videoband
abgespeichert, um später abgerufen werden zu können, bzw. sie
werden nach einiger Zeit automatisch gelöscht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Überwachungssystem bereitzustellen, in welchem die Kamera in
Abhängigkeit vom Bildinhalt automatisch gesteuert und
nachgeführt werden kann.
Gelöst wird die vorgenannte Aufgabe mit Hilfe des Verfahrens
gemäß Anspruch 1 sowie dem interaktiven Überwachungssystem gemäß
Anspruch 13.
Das interaktive Überwachungssystem ist eine "intelligente
Kamera", die selbsttätig und schnell auf Bildsignale reagieren
kann. Es handelt sich dabei um eine Echtzeit-Bildauswertung
einer oder mehrerer Kameras, die der Bewegung in einem
Überwachungsbereich nachgeführt werden kann bzw. können und/oder
über die Veränderung des Bildausschnittes (Zoom) eine
Vergrößerung interessierender Bereiche bewirkt und somit z. B.
die Gesichter von Menschen herausvergrößern kann. Das System
eignet sich für die Überwachung von Gebäuden (Eingängen,
Tiefgaragen) und dgl.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System mit einer Autofocus-
Kamera 2 mit einem Zoom-Objektiv 5, die auf einen
Überwachungsbereich 1 gerichtet ist. Die Kamera gibt die
aufgenommenen Bildsignale an einen Steuerrechner 3 weiter, der
wiederum mit einer mechanischen Steuereinrichtung 4 verbunden
ist. Die Kamera kann in verschiedener Weise einer ggf.
detektierten Bewegung nachgehen, beispielsweise indem sie die
Bewegungsrichtung analysiert und dieser Richtung im zu
überwachenden Bereich folgt oder indem sie eine Vergrößerung
eines interessierenden Bildausschnittes durch Zoomen bewirkt.
Die Kamera kann kontinuierlich Bilder vom zu überwachenden
Bereich an den Steuerrechner senden. Selbstverständlich sind
auch intermittierender Aufnahmen oder ein diskontinuierliches
Aufnehmen (nur zu interessanten, vorherbestimmten oder nicht
vorherbestimmten Zeitabschnitten) möglich. Im Anfangszustand ist
dabei das an der Kamera angeschlossene Zoom-Objektiv auf den
größtmöglichen Blickwinkel eingestellt.
Die Bilder werden vom Steuerrechner (3) kontinuierlich
ausgewertet, wobei nach Bewegung im Bild gesucht wird. Dies kann
mit Hilfe einfacher Differenzbildverfahren stattfinden, indem
aufeinanderfolgende Bilder voneinander abgezogen werden. Tritt
eine hinreichend große Differenz zwischen zwei Bildern auf, so
wird diese Differenz als "Bewegung" identifiziert bzw.
analysiert.
Tritt Bewegung im Bild auf, so wird mit Hilfe von bekannten
Bewegungsanalyseverfahren (z. B. optischer Fluß) die
Hauptrichtung der Bewegung und deren Geschwindigkeit ermittelt
und die Kamera geeignet nachgeführt, so daß das bewegte Objekt
immer voll im Bild ist.
Der Steuerrechner ermittelt aus dem Ort der Bewegung im Bild
Steuerbefehle, um die Kamera auf eine geeignete Vergrößerung der
Bewegung nachzustellen. Dabei werden die Bewegungen bezüglich
des "Blickwinkels" der Kamera, also ihrer Lager bzw. des
Ausschnittes aus dem zu überwachenden Bereich durch eine
mechanische Steuereinrichtung bewirkt, die ihre Impulse vom
Steuerrechner erhält. Die Impulse zum Verändern des Zoom-
Ausschnittes der Kamera werden vom Steuerrechner an die Kamera
zurückgeleitet. Durch die Kombination dieser beiden
"intelligenten" Maßnahmen wird die Ursache der Bewegung (die
Person, das Tier, das sich bewegt) optimal ins Bild gebracht und
vergrößert, so daß z. B. die Bewegungen einer Person vollständig
von der Kamera aufgenommen werden, solange sie sich im zu
überwachenden Bereich aufhält.
Parallel dazu kann mit einem Mustervergleichsverfahren, wie es
z. B. aus dem Stand der Technik bekannt ist, im Bild nach
gesichtsfarbigen Objekten gesucht werden und speziell ein
Gesicht einer Person im Überwachungsbereich herausvergrößert
werden. So kann ein derartiges Mustervergleichsverfahren z. B.
nach ellipsenförmigen Objekten bestimmter Ausrichtung, Größe und
Helligkeit suchen, die im Normalfall Gesichter darstellen.
Vorzugsweise schaltet die Kamera in regelmäßigen Abständen auf
den günstigsten Blickwinkel und den ihr größtmöglichen
Ausschnitt zurück, um evtl. weitere Bewegungen im
Überwachungsbereich zu detektieren.
Die interaktive Kamera kann auch mit existierenden Gesichts- und
Personenerkennungssystemen gekoppelt werden, um Aussagen über
die Identität der im Überwachungsbereich befindlichen Person zu
ermitteln. Hierzu wird z. B. ein Ausschnitt, der anhand der
Bewegungsanalyse als zu einem bewegten Gesicht gehörig erkannt
wurde, herausvergrößert und dieses Teilbild einem Muster
vergleich zugeführt, der in einer Datenbank mit abgespeicherten
Gesichtsbildern nach dem Namen der entsprechenden Person sucht.
In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann durch automatischen Mustervergleich des
aufgenommenen Bewegungsmusters mit abgespeicherten Mustern
zwischen Personen und anderen bewegten Objekten (Blätter im
Wind, Tieren usw.) unterschieden werden, um Fehlalarme zu
vermeiden.
Selbstverständlich kann das interaktive Überwachungssystem nicht
nur mit einer Kamera, wie oben beschrieben, ausgestattet sein.
Bei der Verwendung mehrerer Kameras können
Stereobildauswertungsverfahren zur Detektion und Erkennung von
bewegten Objekten herangezogen werden.
Das vorstehend beschriebene interaktive System zur Beobachtung
bzw. Überwachung von Bereichen wie Gebäuden (Eingängen,
Tiefgaragen) oder dgl. führt durch eine Echtzeit-Bildauswertung
die Kamera oder die Kameras der Bewegung nach und vergrößert den
bewegten Gegenstand optimal heraus. Der bewegte Gegenstand, z. B.
eine menschliche Person, kann automatisch
klassifiziert/identifiziert werden, wobei sich Fehlalarme durch
die Bewegung von Tieren, Blättern usw. vermeiden lassen. In der
Kombination mit bekannten Bild- und Signalverarbeitungsverfahren
eignet sich das Verfahren und das System der vorliegenden
Erfindung zur namentlichen Identifikation der im
Überwachungsbereich befindlichen Personen und dadurch auch als
Eingangskontrollsystem für Bereiche, die nur einer definierten
Personengruppe zugänglich sein dürfen.
Claims (16)
1. Verfahren zum Beobachten oder Überwachen eines räumlichen
Bereiches, umfassend
- - das Aufnehmen von Bildern aus dem zu beobachtenden/überwachenden Bereich (1) mit Hilfe mindestens einer Kamera (2),
- - das Senden der umgewandelten Bildinformation an einen Steuerrechner (3),
- - das Auswerten der Bilder im Steuerrechner (3) in Bezug auf Veränderungen im zu überwachenden Bereich (1),
- - das Analysieren der Hauptrichtung und/oder der Geschwindigkeit von optisch wahrnehmbaren Veränderungen (Bewegungen) im zu überwachenden Bereich, sowie ggf.
- - das Umsetzen des Analyseergebnisses in Steuerbefehle zum mechanischen Bewegen der Kamera an eine Steuereinrichtung (4) und
- - das Verändern des von der Kamera aufnehmbaren Bildausschnittes in Bezug auf Lage und/oder Größe.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin beim Erkennen von Bewegung
im zu überwachenden Bereich optische, akustische oder
elektrische (Alarm-) Signale abgegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Auswerten der
Bilder im Steuerrechner mit Hilfe eines
Differenzbildverfahrens erfolgt.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin das
Analysieren der Bewegungen mit Hilfe der Analyse des
optischen Flusses durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin der
Bildausschnitt mindestens einer Kamera (2) beim Erkennen von
Bewegung durch Verändern eines Zoom-Objektes (5) vergrößert
wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei
zusätzlich parallel mit einem Mustervergleichsverfahren im
zu beobachtenden/überwachenden Bereich nach gesichtsförmigen
Objekten gesucht wird und bei Erkennen des sich bewegenden
Objektes als Gesicht dieses mit Hilfe des Zooms (5) der
Kamera (2) vergrößert und/oder seiner Bewegung durch die
Kamera (2) gefolgt wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin in
vorbestimmten Abständen die ursprüngliche Lage und/oder der
ursprüngliche Bildausschnitt der Kamera (2)
wiederhergestellt werden.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin das
Aufnehmen von Bildern kontinuierlich oder intermittierend
vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei dem
Steuerrechner (3) zusätzlich Informationen über Gesichter
oder Personen aus einem Personenidentifikationsverfahren
zugänglich sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Bildinformationen der
Kamera (2) mit gespeicherten Informationen zu definierten
Personen verglichen wird und der Steuerrechner (3) mit einer
Einrichtung verbunden ist, mit deren Hilfe beim Feststellen
des Vorhandenseins von ausreichender Übereinstimmung
dahingehend, daß Personenidentität angenommen wird, eine
üblicherweise verschlossene Passage geöffnet werden kann.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei
analysierte Bewegungsabläufe mit den Signalen bereits
gespeicherter Bewegungsabläufe verglichen werden und die
Abgabe von (Alarm-) Signalen nur dann erfolgt, wenn der
Vergleich deutliche Abweichungen ergibt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Bewegungsvergleich
kontinuierlich oder intermittierend erfolgt.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin die
auszuwertenden Bilder Stereobilder sind, die von mehreren
Kameras gleichzeitig aufgenommen werden.
14. Interaktives Überwachungssystem, umfassend
- - mindestens eine Kamera (2) mit einem Zoom-Objektiv (5),
- - einen mit einer Kamera oder einer der Kameras verbundenen oder darin integrierten Steuerrechner (3), der die von der/den Kamera(s) aufgenommenen Daten aufnimmt und verarbeitet und Steuersignale an das Zoom- Objektiv senden kann,
- - eine mechanische Steuereinrichtung (4), die auf Impulse des Steuerrechners (3) hin den Aufnahmeausschnitt aus dem zu überwachenden Bereich (1) oder die Größe des Bildausschnittes (5) verändern kann.
15. Interaktives Überwachungssystem nach Anspruch 14, zusätzlich
umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen und Senden von
akustischen, optischen und/oder elektrischen (Alarm-)
Signalen.
16. Interaktives Überwachungssystem nach Anspruch 14 oder 15,
zusätzlich umfassend eine Einrichtung zum Öffnen einer
üblicherweise verschlossenen Passage, die auf Signale des
Steuerrechners (3) reagiert.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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PCT/DE1996/001344 WO1997004428A1 (de) | 1995-07-20 | 1996-07-22 | Interaktives überwachungssystem |
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Family Applications (1)
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Legal Events
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