DE3214254C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Bewegungen
in Video-Kamera-Bildern nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Überwachungssysteme mit Video-Kamera und Monitor zur Bildwieder
gabe sind unter dem Begriff "Video-Bewegungsmelder, Video-
Sensor oder Video-Warngerät" bekannt und dienen dazu, aus
einer Fernsehanlage gleichzeitig eine Überwachungs- und
Alarmanlage zu machen. Derartige Anlagen bedürfen meist einer
Wachsperson, die bei einem gegebenen Alarm, ausgelöst durch
eine Bewegung im Bild, dieses Bild auf dem Monitor beurteilt
und gegebenenfalls weitere Maßnahmen einleitet.
Bei einem derartigen bekannten Überwachungssystem wird von
einem einstellbaren Teilbereich des aufgenommenen Bildes mittels
elektronischer Schaltungen ein Spannungswert gebildet,
der der mittleren Helligkeit dieses Teilbereiches entspricht.
Dieser Teilbereich bestimmt das überwachte Feld. Bewegt sich
etwas innerhalb des Feldes, so ändert sich die mittlere Helligkeit
und damit die davon abhängige Spannung. Das Schwanken
dieser Spannung führt, wenn es ein bestimmtes einstellbares
Maß überschreitet, zum Alarm.
Der Einsatz derartiger Überwachungssysteme ist in Räumen mit
gleichbleibender Helligkeit verhältnismäßig unproblematisch.
Schwierigkeiten ergeben sich jedoch bei einer Überwachung von
Außenbereichen, wie zum Beispiel Grundstücken, Parkplätzen,
natürlichen oder künstlichen Hindernissen, wie zum Beispiel
Mauern, Zäune und dergleichen, die während der Überwachung
vergleichsweise großen Helligkeitsschwankungen unterworfen
sind. Nachteilig ist dabei insbesondere, daß, wenn sich die
Szenenbeleuchtung ändert oder die Blendeneinstellung der Video-
Kamera durch fremde Einflüsse eine Änderung erfährt, sich
die mittlere Helligkeit ebenfalls ändert, was zum Fehlalarm
führt. Die Blendeneinstellung der Video-Kamera kann sich zum
Beispiel dadurch ändern, daß ein an beliebiger Stelle des
Bildes erscheinendes helles Objekt die Blendenautomatik
betätigt.
Bei einem anderen aus der DE-OS 27 15 083 bekannten System
zur Diskrimination eines Videosignals für eine Video-Alarm
anlage wird ein bestimmtes Überwachungsfeld eines in mehrere
Felder unterteilten Fernsehbildes bezüglich Helligkeitsänderungen
detektiert. Wird in diesem bestimmten Überwachungsfeld
eine Helligkeitsänderung erkannt, so wird eine von anderen
Überwachungsfeldern ausgelöste Alarmgabe unterbrochen, ohne
jedoch hierdurch eine ausreichende Sicherheit gegen Fehl
alarmauslösung über den gesamten überwachten Flächenbereich
auf dem Monitor zu gewährleisten.
Um die Fehlalarmhäufigkeit bei nur einem einzigen überwachten
Flächenbereich auf dem Monitor zu reduzieren, ist es auch
bereits bekannt, mittels eines zweiten Feldes auf dem Monitor
oder Bildschirm festzustellen, ob sich die Helligkeit gleich
zeitig an einer anderen Stelle ändert, was dann im allgemeinen
nur von Schwankungen des gesamten Bildinhaltes herrührt.
Nachteilig ist hierbei jedoch, daß es in der Praxis durch
ungleiche Empfindlichkeit der Felder häufig vorkommt, daß das
alarmauslösende Feld bei allgemeinen Schwankungen der Bild
helligkeit im Signal der Video-Kamera anspricht, ohne daß
das zweite Feld diesen Fehlalarm verhindert. Es ist durchaus
nicht immer gewährleistet, daß die Schwankungen der Bild
helligkeit im Signal der Video-Kamera sich auch in dem Bereich,
in dem sich das Fehlalarm unterdrückende Feld befindet, so
stark auswirken, daß dieses Feld die Schwankungen des Bild
inhaltes erkennt und den Fehlalarm vermeidet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1 so zu verbessern, daß Fehlalarme
erheblich sicherer unterdrückt werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruches gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden der Bildinhalt und
die Änderung des Bildinhaltes aller Felder getrennt ermittelt.
Bei Anregung eines oder nur weniger Felder ist das Maximum
der Spannungswerte der Signale der Video-Kamera größer
als die mit einem Proportionalitätsfaktor bewertete Summe der
Spannungswerte, so daß die dabei entstehende Spannungsdifferenz
gegenüber dem einstellbaren Schwellenwert positiv ist
und Alarm ausgelöst wird. Bei Anregung von mehreren oder allen
Feldern, wie es zum Beispiel bei Beleuchtungsschwankungen
der Fall ist, wird das Maximum der Spannungswerte der Signale
der Video-Kamera demgegenüber kleiner als die Summe der Spannungs
werte der einzelnen Signale, so daß sich die daraus ergebende
negative Differenz den eingestellten Schwellenwert
nicht erreicht und zu keiner Alarmauslösung führt.
Durch die Erfindung ergibt sich somit der Vorteil, daß
erstens jedes der vorhandenen Felder im Signal der Video-
Kamera alarmauslösend sowie fehlalarmverhindernd wirkt, und
daß sich zweitens bei allgemeinen Schwankungen der Bildhelligkeit
im Signal der Video-Kamera, die nicht alle Felder gleichmäßig
betreffen bzw. die sich sehr unterschiedlich auf die
einzelnen Felder auswirken, durch Vorhandensein einer genügenden
Anzahl von Feldern eine sichere Fehlalarmunterdrückung erreichen
läßt.
Ein Ausführungsbeispiel für die Durchführung des erfindungs
gemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 die Anordnung einer Überwachungseinheit bei Über
wachung einer ersten Szene,
Fig. 2 die Anordnung von Fig. 1 bei Überwachung einer anderen
zweiten Szene und
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild der alarmauslösenden Schaltungs
teile der Überwachungseinheit von Fig. 1 und 2.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Fernseh- oder Video-Kamera 1, deren
Signal 2 über ein Videokabel in einen elektronischen Bewegungs
melder 3 gelangt, dessen Ausgang 3 a an einen Monitor 4
angeschlossen ist. In Fig. 1 wird als Beispiel die Umgebung eines
Hauses 5 auf dem Bildschirm des Monitors 4 so mit einzelnen
Feldern 6 abgedeckt, daß Bewegungen in der Nähe des Hauses 5
zum Alarm führen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwölf
Felder 6 gezeigt, die jeweils unabhängig voneinander nach Lage,
Format und Größe auf dem Bildschirm des Monitors 4 verändert
werden können.
Das Beispiel von Fig. 2 zeigt eine andere Anordnung der zwölf
Felder 6 auf dem Bildschirm des Monitors 4 bei Überwachung
einer Mauer 7, die nicht überstiegen werden soll, ohne daß
der Bewegungsmelder 3 anspricht.
Ein Beispiel für den Aufbau des Bewegungsmelders 3 von Fig. 1
und 2 wird im folgenden anhand des Prinzipschaltbildes von
Fig. 3 näher beschrieben.
Der elektronische Bewegungsmelder 3 besteht in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel aus zwölf gleichartigen Schaltungsteilen
8, die im einzelnen weiter unten näher beschrieben sind
und von denen jeder an das Videosignal 2 der Kamera 8
angeschlossen ist. Jeder Schaltungsteil 8 hat jeweils zwei
Ausgänge 9, 10. Der Ausgang 9 jedes Schaltungsteiles 8 ist an
eine Schaltung 11 zur Bildung eines Maximalwertes der Helligkeits
schwankungen der einzelnen Felder 6 und der Ausgang 10
an eine Schaltung 12 zur Bildung der Summe dieser Signale bzw.
der Summe deren momentaner Spannungswerte angeschlossen. Die
in der Schaltung 12 erhaltene Summe der Spannungswerte der
einzelnen Signale 2 der Video-Kamera 1 wird durch ein Potentiometer
13 geteilt und gelangt dann zusammen mit dem in der
Schaltung 11 erhaltenen Maximum der Spannungswerte der Signale
2 der Video-Kamera 1 zu einer Schaltung 14, die die Differenz
aus beiden Signalen bzw. aus deren Spannungswerten bildet.
Diese Differenz wird in einem Vergleicher 15 mit einem
Schwellenwert verglichen, der durch ein Potentiometer 16
eingestellt wird, so daß bei Überschreitung des eingestellten
Schwellenwertes durch die Differenz über den Ausgang 17 des
Vergleichers 15 Alarm ausgelöst werden kann. Zur Alarmgabe
kann an den Bewegungsmelder 3 beispielsweise eine Signalleuchte
18 und/oder eine Hupe 19 oder dergleichen angeschlossen sein.
Eine Anzahl von etwa 6 bis 18 Feldern 6 hat sich für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als sinnvoll
erwiesen. Mit weniger Feldern wird in der Praxis kaum gearbeitet
werden. Mehr Felder als 18 sind möglich, machen das
Verfahren aber unter Umständen unwirtschaftlich und sind in
der Praxis nicht erforderlich. Es wäre auch denkbar, jeden
Bildpunkt einzeln zu verarbeiten, indem man alle Bildpunkte
digital speichert und mit einem schnellen Rechner auswertet.
Jeder der im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehenen
zwölf Schaltungsteile 8 besteht aus einem Flächengenerator 20,
der bestimmt, in welchem Teil des Bildes der Video-Kamera 1
das Videosignal 2 zur Bildung des mittleren Helligkeitswertes
in einer Schaltung 21 herangezogen werden soll. Der
Flächengenerator 20 kann z. B. aus vier monostabilen Flip-
Flops bestehen, die die Begrenzungen des von jedem Schaltungs
teil 8 überwachten Feldes 6 hinsichtlich Lage, Format und
Größe festlegen. Zur Mittelwertbildung in der Schaltung 21
kann z. B. ein Integrator oder ein Tiefpaßfilter dienen, die
das Videosignal 2, geschaltet durch das Signal des Flächen
generators 20, integrieren bzw. filtern und so einen von der
Helligkeit abhängigen Spannungswert liefern. Dieses Signal
kann mit einem Empfindlichkeitssteller 22 beeinflußt werden.
Um die Änderung dieser Spannung im Laufe der Zeit feststellen
zu können, dient eine Schaltung 23 dazu, den vergangenen Wert
solange zu konservieren, daß er mit dem folgenden neuen Wert
verglichen werden kann und die Differenz der beiden Werte
in einer Schaltung 24 zur Differenzbildung zur Verfügung
steht bzw. herangezogen werden kann.
Die vorstehend beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
In den zwölf gleichartigen, aber voneinander unabhängigen
Schaltungsteilen 8 wird jeweils ein Feld 6 im Bild der Video-
Kamera 1 erzeugt, das in Lage, Format und Größe auf dem Bild
schirm des Monitors 4 verstellbar ist. In den zwölf Feldern 6
wird - unabhängig voneinander - ständig in Zeitintervallen -
einstellbar von beispielsweise 40 ms bis 320 ms - der mittlere
Helligkeitswert ermittelt.
In den darauffolgenden Schaltungsteilen werden die Unterschiede
der zeitlich aufeinanderfolgenden mittleren Helligkeitswerte
festgestellt. Bleibt das Bild innerhalb der Felder 6 unverändert,
ist dieser Unterschied Null. Ändert sich etwas im Bild
ausschnitt der Felder 6, bewegt sich z. B. ein Objekt in diesen
Bildteil hinein, wird eine mehr oder weniger große Differenz
festgestellt. Der ermittelte Meßwert ist um so größer,
je mehr sich innerhalb der Fläche geändert hat bzw. je größer
der Kontrastsprung der Änderung ist. Auch Beleuchtungsschwankungen,
hervorgerufen z. B. durch Wolken, Ein- oder Ausschalten
von Beleuchtungskörpern, Regelvorgänge der Video-Kamera 1
bei Spitzlichtern, erzeugen Helligkeitsänderungen in den
Meßfeldern 6.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können unkritische Änderungen
dieser Art von solchen, die zur Alarmauslösung führen
sollen, unterschieden werden. Dies geschieht dadurch, daß aus
den ständig ermittelten Helligkeitsänderungen in den zwölf
Feldern 6 zwölf elektrische Spannungen gebildet werden. Diese
Spannungen werden folgendermaßen ausgewertet:
1. Es wird von allen Spannungen die Summe gebildet,
2. es wird von allen Spannungen das Maximum gebildet,
3. es wird ein einstellbarer Teil der Summe vom Maximum abgezogen,
4. der entstehende Wert wird mit einem Schwellenwert verglichen,
5. bei Überschreiten dieses Schwellenwertes wird Alarm ausgelöst.
2. es wird von allen Spannungen das Maximum gebildet,
3. es wird ein einstellbarer Teil der Summe vom Maximum abgezogen,
4. der entstehende Wert wird mit einem Schwellenwert verglichen,
5. bei Überschreiten dieses Schwellenwertes wird Alarm ausgelöst.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung sei anhand von drei unter
schiedlichen Fällen demonstriert:
1. Keine Änderung im Bild.
2. Änderung des gesamten Bildes (Beleuchtungsschwankungen oder Kameraregelung z. B. durch plötzliche Spitzlichter).
3. Änderung des Bildinhaltes nur in einer der überwachten Flächen. Nur in diesem Fall soll Alarn ausgelöst werden.
2. Änderung des gesamten Bildes (Beleuchtungsschwankungen oder Kameraregelung z. B. durch plötzliche Spitzlichter).
3. Änderung des Bildinhaltes nur in einer der überwachten Flächen. Nur in diesem Fall soll Alarn ausgelöst werden.
Für dieses Beispiel soll angenommen werden, daß mit dem Potentiometer
13 die Summe der Spannungswerte von der Schaltung 12
auf ¼ geteilt wird und der Schwellenwert z. B. bei "2"
eingestellt ist.
Im ersten Fall entstehen an den zwölf Ausgängen 9 der Schaltungs
teile 8 folgende Werte:
Wert | |
1. Ausgang | |
ca. 0 bis +2 | |
2. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
3. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
4. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
5. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
6. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
7. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
8. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
9. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
10. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
11. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
12. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
Diese Werte an den zwölf Ausgängen 9 schwanken auch ohne
Helligkeitsänderungen im Bild durch Rauschen oder andere auf
dem Monitor nicht erkennbare Unregelmäßigkeiten des Bildes,
z. B. von 0 bis +2.
Summe, mittlerer Wert | ||
ca. +12 | ||
Geteilte Summe @ | (¼ der Summe) | ca. +3 |
Maximum der Werte | ca. +1 bis +2 (der höchste Wert der zwölf Ausgänge) | |
Maximum - geteilte Summe | ca. -2 bis -1 | |
Schwellenwert | +2 |
Der Schwellenwert wird nicht überschritten.
Im zweiten Fall könnten die gemessenen Werte so aussehen:
Wert | |
1. Ausgang | |
ca. +10 | |
2. Ausgang | ca. +10 |
3. Ausgang | ca. +10 |
4. Ausgang | ca. +10 |
5. Ausgang | ca. +10 |
6. Ausgang | ca. +10 |
7. Ausgang | ca. +10 |
8. Ausgang | ca. +10 |
9. Ausgang | ca. +10 |
10. Ausgang | ca. +10 |
11. Ausgang | ca. +10 |
12. Ausgang | ca. +10 |
Summe der Werte | ||
ca. +120 | ||
Geteilte Summe @ | (¼ der Summe) | ca. +30 |
Maximum der Werte | ca. +10 | |
Maximum - geteilte Summe | ca. -20 | |
Schwellenwert | +2 |
Auch hier wird der Schwellenwert nicht überschritten.
Im dritten Fall wird nur das am Ausgang 9 des ersten Schaltungs
teils 8 liegende Feld 6 "angeregt":
Wert | |
1. Ausgang | |
ca. +9 | |
2. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
3. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
4. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
5. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
6. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
7. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
8. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
9. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
10. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
11. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
12. Ausgang | ca. 0 bis +2 |
Die Werte am 2. bis 12. Ausgang schwanken von z. B. 0 bis +2.
Summe der Werte | ||
ca. +20 | ||
Geteilte Summe @ | (¼ der Summe) | ca. +5 |
Maximum der Werte | ca. +9 | |
Maximum - geteilte Summe | ca. +4 | |
Schwellenwert | +2 |
Der Schwellenwert wird überschritten, es wird Alarm ausgelöst.
Claims (1)
- Verfahren zum Erkennen von Bewegungen in einer Szene durch Auswertung eines Signals, das eine Video-Kamera von der Szene liefert, in einem elektronischen Bewegungsmelder unter gleichzeitiger Wiedergabe auf dem Bildschirm eines Monitors, wobei die mittleren Helligkeitsschwankungen von getrennt voneinander erstellten Teilbereichen des Kamerabildes, im folgenden Überwachungsfelder genannt, in dem Bewegungsmelder so verarbeitet werden, daß erkannt und unterschieden werden kann, ob es sich um eine Änderung in einem der Überwachungs felder oder um Schwankungen der Bildhelligkeit im Signal der Video-Kamera handelt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- a) es wird von allen Überwachungsfeldern die Summe der Spannungswerte der einzelnen Signale der Video-Kamera gebildet,
- b) es wird das Maximum der Spannungswerte der Signale der Video-Kamera festgestellt,
- c) ein Teil der Summe wird vom Maximum der Spannungswerte abgezogen,
- d) die dabei entstehende Spannungsdifferenz wird mit einem Schwellenwert verglichen,
- e) nur das Überschreiten des Schwellenwertes führt zur Alarmauslösung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823214254 DE3214254A1 (de) | 1982-04-17 | 1982-04-17 | Verfahren zum erkennen von bewegungen in video-kamera-bildern |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19823214254 DE3214254A1 (de) | 1982-04-17 | 1982-04-17 | Verfahren zum erkennen von bewegungen in video-kamera-bildern |
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---|---|
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ID=6161189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GEUTEBRUECK GMBH, 5469 WINDHAGEN, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GEUTEBRUECK GMBH & CO.KG, 53578 WINDHAGEN, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |