DE3634628C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Überwachungsanordnung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Überwachungsanordnung dieser Gattung, die aus der
DE-OS 33 36 470 und der US-PS 42 49 207 bekannt ist, enthält
eine Bildeingabeeinrichtung mit Bildaufnahmegeräten wie eine
Fernsehkamera oder dergleichen und beruht auf dem Prinzip
der Bilderkennung, wozu das von einer vorbestimmten Überwachungszone
durch eine Bildaufnahmeeinrichtung erhaltene Bild
verarbeitet wird, um das Fehlen oder die Anwesenheit eines
in dieser Zone auftretenden abnormen Ereignisses festzustellen.
Derartige Überwachungssysteme können wirksam zur Verhütung
von Straftaten beitragen, insbesondere Einbruchdelikten in
Privathäusern und auf Privatgrundstücken, Diebstählen in
Kunstgalerien oder Ausstellungshallen usw.; sie sind aber
auch als Feuerschutzsystem geeignet, um das Auftreten von
Feuer in Wohnhäusern, Bürogebäuden, Fabrikgebäuden und
dergleichen zu melden. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind
Sicherheitssysteme, durch die Unfälle jeglicher Art in besonderen
Bereichen verhindert werden können, beispielsweise
in Fabrikhallen, wo Unfälle durch das Eintreten abnormer
Ereignisse oder Zustände verursacht werden können.
Es wurde bereits ein Überwachungssystem vorgeschlagen,
bei welchem eine Luminanzdifferenz zwischen einander entsprechenden
Bildelementen eines beispielsweise durch eine
Bildaufnahmeeinrichtung enthaltenen Bildes und einem zuvor
erstellten Referenzbild, welches den Normalzustand
der Überwachungszone darstellt, gewonnen und in ein Binärsignal
umgesetzt wird, wobei die Anzahl von Bildelementen,
bei denen die Luminanzdifferenz einen eingestellten Wert
überschreitet, gezählt wird. In einem solchen System wird
eine bestimmte, relativ große Anzahl von Bildelementen,
bei denen die Luminanzdifferenz größer als der eingestellte
Wert ist, als Auftreten einer bedeutsamen Veränderung
in der Überwachungszone der Bildaufnahmeeinrichtung interpretiert,
also als Anomalie innerhalb der überwachten
Zone verstanden. Wenn diese relativ große Anzahl von abweichenden
Bildelementen einen vorbestimmten Wert überschreitet,
so wird das Auftreten der Anomalie durch eine
Alarmauslösung oder dergleichen gemeldet. Bei einem solchen
System tritt jedoch noch die Schwierigkeit auf, daß
wegen der Unterscheidung allein aufgrund der Luminanzdifferenz
zwischen Eingabebild und Referenzbild auch eine
Helligkeitsänderung als Anomalie gemeldet werden kann,
obwohl derartige Helligkeitsänderungen beispielsweise
dadurch verursacht werden können, kaß sich eine Baumkrone
innerhalb der überwachten Zone bewegt, daß Niederschläge
wie Regen oder Schnee auftreten, bei Gewittern Blitze auftreten
usw.
In der US-PS 42 49 207 ist ein Überwachungssystem beschrieben,
bei welchem eine Detektionszone zwischen zwei parallelen
Zäunen festgelegt ist. Diese Detektionszone ist in
eine Gruppierung von Zellen unterteilt, von denen jede
ein Bild eines Menschen enthält, der im Hinblick auf seine
sich ändernde Entfernung überwacht wird. Das eingegebene
Videobild jeder Zelle wird digitalisiert, um Veränderungen
des Helligkeitspegels der betreffenden Bilder zu erkennen.
In einem solchen System kann ein Objekt, das sich mit
einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, durch zeitliche
Filterung erkannt werden, während ein Objekt, das beträchtlich
größer oder kleiner als die jeweilige Zelle ist, durch
räumliche Filterung erkannt werden kann. Ein solches Überwachungssystem
kann daher so ausgelegt werden, daß ein
Objekt, das sich in anomaler Weise bewegt, von sich normal
bewegenden Objekten unterschieden werden kann. Bei diesen
Überwachungssystemen tritt aber die Schwierigkeit auf,
daß eine Person sich verdächtig macht, die sich lediglich
in anomaler Weise bewegt, ohne jedoch irgendwelche unredlichen
Absichten zu haben. Ein Mangel des Systems besteht
also noch darin, daß sein Unterscheidungsvermögen hinsichtlich
Objekten, die sich in anomaler Weise bewegen,
unzureichend ist und daher abnorme von normalen Zuständen
nicht mit der gewünschten Genauigkeit unterschieden werden
können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsanordnung
zum Melden abnormer Ereignisse zu schaffen,
die eine Analyse des Bewegungsverhaltens eines Objektes
innerhalb der durch eine Bildaufnahmeeinrichtung
überwachten Zone mit ausreichend hoher Genauigkeit ermöglicht,
um zwischen normalen und abnormen Zuständen mit
der angestrebten Sicherheit unterscheiden zu können, so
daß insgesamt die Zuverlässigkeit des Systems erheblich
verbessert wird.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einer gattungsgemäßen
Überwachungsanordnung zum Melden abnormer Ereignisse durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.
Bei der Überwachungsanordnung nach der Erfindung wird die
Zuverlässigkeit verbessert, indem verschiedene Detektionsbereiche
nach unterschiedlichen Detektionskriterien ausgewertet
werden.
Es ist an sich bereits aus der DE-OS 33 36 470 bekannt, zusätzlich
zu den aus einem Speicher abgerufenen Referenzbildinformationen
weitere Informationen zur Diskriminierung zu
berücksichtigen. Durch diese weiteren, aus einem Speicher
abgerufenen Informationen sollen aber nur Ausfluchtungsfehler
zwischen dem Referenzbild und dem beobachteten Bild
ausgeglichen werden.
Zahlreiche vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der
Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer das Grundprinzip
der Erfindung wiedergebenden Ausführungsform
einer Überwachungsanordnung zum Melden
abnormer Ereignisse und Zustände;
Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches den Verarbeitungsalgorithmus
einer Bildverarbeitungseinrichtung
für die Anordnung nach Fig. 1
zeigt;
Fig. 3 eine Skizze zur Erläuterung der Anwendung
der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer praktischen Ausführungsform
einer Überwachungsanordnung;
Fig. 5 eine Skizze zur Erläuterung der Anwendung
der Ausführungsform nach Fig. 4;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Hauptteiles bei
einer anderen Ausführungsform der Anordnung;
Fig. 7 und 8 Skizzen zur Erläuterung der Anwendung der
Ausführungsform nach Fig. 6;
Fig. 9 ein Blockdiagramm eines Hauptteiles einer
weiteren Ausführungsform der Überwachungsanordnung;
Fig. 10 eine Skizze zur Erläuterung der Anwendung
der Ausführungsform nach Fig. 9;
Fig. 11 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 12 eine Skizze zur Erläuterung der Anwendung
der Ausführungsform nach Fig. 11;
Fig. 13 ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer
weiteren Ausführungsform der Überwachungsanordnung;
Fig. 14 eine Skizze zur Erläuterung der Anwendung
der Ausführungsform nach Fig. 13;
Fig. 15 ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer
weiteren Ausführungsform der Überwachungsanordnung;
Fig. 16 eine Skizze zur Erläuterung der Anwendung
der Ausführungsform nach Fig. 15;
Fig. 17 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 18 ein Diagramm zur Erläuterung der Anwendung
der Ausführungsform nach Fig. 17;
Fig. 19 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 20 ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer
weiteren Ausführungsform der Überwachungsanordnung;
Fig. 21 ein Zeitdiagramm für die Erläuterung der
Arbeitsweise der Ausführungsform nach
Fig. 20;
Fig. 22 ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer
weiteren Ausführungsform der Überwachungsanordnung;
Fig. 23 und 24 Flußdiagramme, welche die Arbeitsweise
verschiedener Ausführungsformen der Überwachungsanordnung
zeigen;
Fig. 25 eine Skizze zur Erläuterung der Einstellung
einer Fernsehkamera für die Ausführungsform
nach Fig. 24;
Fig. 26 eine Skizze zur Erläuterung der Beziehung
zwischen einer Koordinate auf einem Überwachungsbildschirm
und der tatsächlichen
Entfernung des überwachten Objekts bei der
Ausführungsform nach Fig. 24;
Fig. 27 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 28 ein Flußdiagramm für die Schwellwertberechnung
bei der Ausführungsform nach Fig. 27;
Fig. 29 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
einer Überwachungsanordnung;
Fig. 30 und 31 Blockdiagramme weiterer verschiedener Ausführungsformen
der Überwachungsanordnung;
Fig. 32 und 33 Blockdiagramme weiterer verschiedener Ausführungsformen
der Überwachungsanordnung;
Fig. 34 ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer
weiteren Ausführungsform der Überwachungsanordnung;
Fig. 35 ein Beispiel eines Eingabebildes bei der
Ausführungsform nach Fig. 34;
Fig. 36 ein Beispiel des Speicherinhalts bei der
Ausführungsform nach Fig. 24;
Fig. 37 und 38 Blockdiagramme weiterer Ausführungsformen
der Überwachungsanordnung;
Fig. 39 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 40 ein Skizze, welche die Bildaufnahme bei
der Ausführungsform nach Fig. 39 illustriert;
Fig. 41 eine Skizze zur Erläuterung der Arbeitsweise
der Ausführungsform nach Fig. 39;
Fig. 42 eine weitere Skizze zur Erläuterung der
Arbeitsweise derselben Ausführungsform;
Fig. 43 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 44 eine Skizze zur Erläuterung der Arbeitsweise
der Ausführungsform nach Fig. 43;
Fig. 45 eine weitere Skizze zur Erläuterung der
Arbeitsweise derselben Ausführungsform;
Fig. 46 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 47 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Referenzbildes
zum Vergleichen mit einem Eingabebild
für die Ausführungsform nach
Fig. 46;
Fig. 48a bis 48f Skizzen zur Erläuterung der Wirkungsweise
einer Struktur-Verarbeitungseinrichtung
bei der Ausführungsform nach Fig. 46;
Fig. 49 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 50 eine Skizze, welche den Standort der
Fernsehüberwachungskameras für die Ausführungsform
nach Fig. 49 zeigt;
Fig. 51 und 52 verschiedene Ausführungsbeispiele von
Überwachungsbildern bei der Anordnung
nach Fig. 49;
Fig. 53 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 54 eine Skizze zur Erläuterung der Erneuerung
eines Referenzbildes bei der Anordnung
nach Fig. 54;
Fig. 55 bis 58 Blockdiagramme weiterer Ausführungsformen
der Überwachungsanordnung;
Fig. 59 eine Skizze zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Anordnung nach Fig. 58;
Fig. 60 bis 63 Blockdiagramme weitere Ausführungsformen
der Überwachungsanordnung;
Fig. 64 bis 66 Skizzen zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Ausführungsform nach Fig. 63;
Fig. 67 ein Blockdiagramm einer Koordinaten-Umsetzeinrichtung
bei der Ausführungsform
nach Fig. 63;
Fig. 68 eine Skizze zur Erläuterung einer anderen
Betriebsweise der Ausführungsform nach
Fig. 63;
Fig. 69 und 70 Blockdiagramme weiterer Ausführungsformen
der Überwachungsanordnung;
Fig. 71 bis 75 Skizzen zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Ausführungsform nach Fig. 70;
Fig. 76 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 77 eine Skizze zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Ausführungsform nach Fig. 76;
Fig. 78 und 79 Blockdiagramme der Hauptbestandteile weiterer
Ausführungsformen der Überwachungsanordnung;
Fig. 80 ein Blockdiagramm eines weiteren Hauptteils
einer weiteren Ausführungsform des
Überwachungssystems;
Fig. 81 eine Skizze zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Ausführung nach Fig. 80;
Fig. 82 ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer
weiteren Ausführungsform der Überwachungsanordnung;
Fig. 83 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 84a bis 84e Skizzen zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Ausführungsform nach Fig. 83;
Fig. 85 eine Skizze zur Erläuterung der Wirkungsweise
einer Bildaufbereitungseinrichtung
bei der Ausführungsform nach Fig. 83;
Fig. 86 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
der Überwachungsanordnung;
Fig. 87 ein Erläuterungsdiagramm, welches die Anwendung
einer Ausführungsform der Überwachungsanordnung
als Einbruchüberwachungssystem
zeigt;
Fig. 88 Einzelheiten innerhalb des Überwachungssystems
nach Fig. 87; und
Fig. 89 bis 96 anschauliche Skizzen, welche praktische
Anwendungen der Überwachungsanordnung in
verschiedenen Ausführungsformen zeigen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 enthält die Überwachungsanordnung
zum Melden abnormer Ereignisse eine Bildeingabeeinrichtung
10, bei der es sich um eine übliche
Bildaufnahmeeinrichtung wie eine Fernsehkamera oder Infrarotkamera
handeln kann, einschließlich Vidicon-Kameras,
CCD-Kameras und dergleichen. Vorzugsweise handelt es sich
um eine Infrarot-Fernsehkamera mit einem pyroelektrischen
Vidicon, wenn Einbrüche, Feuer und dgl. gemeldet werden
sollen. Als Bildaufnahmeeinrichtung kann auch eine Farbfernsehkamera
verwendet werden, eine drahtlose Fernsehkamera,
eine drahtlose Bildsignalübertragungseinrichtung
oder dergleichen. Das von der Bildeingabeeinrichtung 10
aufgenommene Bildsignal aus dem überwachten Gebiet wird
in ein Digitalsignal umgesetzt und dann von der Bildeingabeeinrichtung
10 an eine Bildaufbereitungseinrichtung 11
abgegeben.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, die einen Bildaufbereitungsalgorithmus
darstellt, wird in der Bildaufbereitungseinrichtung
11 zunächst eine Subtraktion von Bildelementen
vorgenommen, indem das zeitlich variable Eingabebild aus
der überwachten Zone, welches von der Bildeingabeeinrichtung
10 geliefert wird, nach Analog/Digital-Umwandlung
von einem Referenzbild subtrahiert wird, welches von derselben
überwachten Zone angefertigt wurde und kein Anomaliesignal
enthält, da es zuvor im Normalzustand aufgezeichnet
wurde. Auf diese Weise wird ein umgesetztes Bild
erhalten, in welchem nur Bildelemente enthalten sind, die
Veränderungen der Luminanz aufweisen, sofern diese einen
bestimmten Mindestwert aufweisen. Nach der so vorgenommenen
Subtraktion wird das erhaltene Bild einer Filterung
unterzogen, wobei beispielsweise eine 3 × 3-Maske verwendet
wird, um Störsignale zu reduzieren oder zu eliminieren.
Anschließend werden die verschiedenen Bildelemente aufgespalten,
mit vorbestimmten oberen und unteren Grenzen zur
Umsetzung der Bildelemente innerhalb eines vorbestimmten
Bereiches in Binärsignale, die erneut gefiltert werden,
um Störsignale zu eliminieren.
Das aus Binärsignalen bestehende Bild wird dann mit einer
Bezeichnung behaftet bzw. "etikettiert". Unter den verschiedenen
Objekten innerhalb eines etikettierten Bildes
werden dann solche unterdrückt, die eine vorbestimmte
Fläche einnehmen, beispielsweise entsprechend einer Bildelementzahl,
die kleiner als ein vorbestimmter Wert ist,
während andere Objekte, bei denen die Anzahl von Bildelementen
größer als entsprechend einer vorbestimmten Fläche
ist, einer Berechnung unterzogen werden, um Werte wie die
Schwerpunktlage, die zweidimensionale Bewegung und dgl.
zu ermitteln. Diese Bildaufbereitung wird für jedes einzelne
Eingabebild durchgeführt. Ein auf diese Weise verarbeitetes
Objekt wird in den Einzelbildern weiterverfolgt
und gemeinsam mit einem später zu erläuternden
Warnniveau-Wert innerhalb der überwachten Zone einer Anomalie-
Diskriminatoreinrichtung 12 zugeführt, deren Ausbildung
von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist.
Diese Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 12 bildet ein
sogenanntes "Expertensystem". Darunter wird verstanden,
daß eine Deduktionseinrichtung 14 zwischen der Anwesenheit
oder Abwesenheit einer Anomalie auf der Grundlage
einer Kenntnisbasis 13 entscheidet. Die Kenntnisbasis 13
enthält zuvor eingegebene Informationen, die sich aus dem
Gesichtspunkt der Überwachung zur Verhinderung von Straftaten
ergeben. Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen.
Weiterhin wird angenommen, daß ein Fenster eines Hauses
durch eine im Außenbereich aufgebaute Fernsehkamera mit
der gezeigten Bildeinstellung überwacht wird. Entsprechend
der in der Kenntnisbasis 13 abgelegten Information
werden unterschiedlich hohe Warnniveaus zugeordnet. Die
schraffiert gezeigte Umfangsfläche des Fensters ist mit
dem Warnniveau 1 behaftet, während die Innenfläche des
Fensters selbst das Warnniveau 2 aufweist. Alle übrigen
Gebiete erhalten das Warnniveau 0. Je höher die Wertzahl
für das Warnniveau ist, desto höher ist die Alarmbereitschaft.
In der Kenntnisbasis 13 sind als Grundbestand
zahlreiche Regeln abgespeichert, nach denen die Entscheidung
erfolgen muß. Die Bewegung eines überwachten Objektes
in Abhängigkeit von der Zeit wird dabei als Parameter
ausgewertet. Auf dieser Grundlage wird entschieden, ob es
sich um einen gewöhnlichen Passanten handelt, der einen
"normalen" Bewegungsablauf aufweist, oder um einen Eindringling,
dessen Bewegungsverhalten abnorm ist. Die durch
Überwachung des Fensters gewonnene Information, die beispielsweise
dem in Fig. 3 gezeigten Fall entspricht, wird
durch die Bildaufbereitungseinrichtung 11 aufbereitet und
dann der Entscheidung auf Abwesenheit oder Anwesenheit
einer Anomalie unterzogen. Die Entscheidungskriterien
können von verschiedenster Art sein. Wenn beispielsweise
das überwachte Objekt nur innerhalb des Bereiches mit dem
Warnniveau 2 vorhanden ist, so wird es als Bewohner angesehen.
Ein Objekt, das sich aus dem Gebiet mit dem Warnniveau
0 über das Gebiet mit dem Niveau 1 in das Gebiet
mit dem Niveau 2 bewegt und dann in diesem Gebiet mit dem
Niveau 2 verbleibt, wird als Eindringling angesehen.
Für den Fall, daß bei der Überwachung eines Fensters der
in Fig. 3 gezeigten Art ein Baum oder Strauch einen toten
Winkel für die Fernsehkamera verursacht, kann die Bildaufnahmeanlage
der Bildeingabeeinrichtung 10 zwei oder
mehr Fernsehkameras enthalten. Wenn das Überwachungssystem
nur nachts arbeiten soll, kann ihm ein Lichtsensor,
eine Zeitsteuerung oder dgl. zugeordnet werden, damit die
Überwachung nur während einer bestimmten Zeitspanne stattfindet.
Weiterhin kann das Überwachungssystem mit einem
Sensor kombiniert werden, welcher die Anwesenheit von
menschlichen Körpern feststellt, um in den Entscheidungsprozeß
einzugreifen.
Wenn die Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 12 erkennt,
daß eine Anomalie vorhanden ist, gibt sie ein entsprechendes
Ausgangssignal an eine Ausgabeeinrichtung 15 ab.
Dieses Signal bewirkt beispielsweise, daß ein Bildausschnitt
auf einem Video-Überwachungsschirm, in welchem
eine Anomalie auftritt, blinkend angezeigt wird, oder
es wird ein akustisches Alarmsignal ausgelöst. Die Ausgabeeinrichtung
15 kann auch bewirken, daß der mit einer
Anomalie behaftete Bildausschnitt farbig angezeigt wird,
daß die abnorme Bewegung des Objektes unmittelbar angezeigt
wird oder daß die Zeit und der Ort des Auftretens
der Anomalie aufgezeichnet werden. Gemäß einer Weiterbildung
ist die Ausgabeeinrichtung 15 dahingehend ausgelegt,
daß sie eine drahtlose Übertragung eines Informationssignals
oder eines Bildes, welches die Anomalie
zeigt, ausführt.
Die Einstellung der verschiedenen Bereiche mit unterschiedlichen
Warnniveaus, wie die Warnniveaus 1 und 2,
innerhalb der in Fig. 3 gezeigten Überwachungszone kann
vor dem Einschalten des Systems in den Überwachungszustand
durch Verwendung eines Lichtgriffels, Kursors oder
dgl. auf dem Überwachungs-Videoschirm erfolgen. Diese
Einstellung der Überwachungszone kann auch mittels Graphiktafeln
auf der Grundlage von Videobildern, Photographien
oder dgl., worin die Überwachungszone abgebildet
wird, erfolgen.
In Fig. 4 ist eine praktische Ausführungsform eines Anomalie-
Überwachungssystems gezeigt, welches das in Fig. 1
gezeigte Grundsystem enthält und worin einander entsprechende
Teile mit um 10 vergrößerten Bezugszeichen bezeichnet
sind.
Bei dieser in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform führt
eine Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 22 den anhand von
Fig. 2 erläuterten Algorithmus aus, empfängt also ein
Ausgangssignal aus einer Bildaufbereitungseinrichtung 21,
die einen Referenz-Bildspeicher 21 a, einen Eingabe-Bildspeicher
21 b und eine Bildaufbereitungseinrichtung 21 c
aufweist, sowie ein Ausgangssignal eines Detektionsbereich-
Speichers 27, der seinerseits ein Ausgangssignal einer
Detektionsbereich-Einstelleinrichtung 26 empfängt, welche
vorgesehen ist, um die überwachte Zone in verschiedene
Gebiete mit unterschiedlichen Warnniveaus einzuteilen,
entsprechend dem jeweils gewünschten Warnniveau, wie in
Fig. 3 veranschaulicht. Die in Fig. 5 gezeigte überwachte
Zone 26 a kann in drei Bereiche unterteilt werden, die jeweils
höhere Warnniveaus mit den Wertzahlen 1 bis 3 aufweisen,
wobei diese Zahlen nur als Beispiel angegeben
sind. Die Einteilung kann erfolgen, indem anhand eines
Referenzbildes die Flächenbereiche mit einem Lichtgriffel
eingezeichnet werden, wobei vier oder mehr Bereiche unterschieden
werden. Die Warnbereich-Information, die mittels
der Detektionsbereich-Einstelleinrichtung 26 eingestellt
wurde, wird in dem Detektionsbereich-Speicher 27 abgelegt,
so daß die Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 22 einer
Ausgabeeinrichtung 25 ein Ausgabesignal zuführt, welches
dem Warnniveau entspricht und auf einer Luminanzänderungskomponente
des Eingabebildes gegenüber dem Referenzbild
beruht und aus der Bildaufbereitungseinrichtung 21 stammt,
so daß also die Anomalie-Information und der Speicherinhalt
des Detektionsbereich-Speichers 27 über die Warnniveaus
verarbeitet werden.
Die Ausgabeeinrichtung 25 empfängt ferner die Ausgangsgrößen
eines Warnniveau-Einstellspeichers 28, in welchem
die Informationen abgelegt sind, die erforderlich sind,
um unterschiedliche Warnsignale entsprechend den Warnniveaus
auszugeben. Auf diese Weise kann die Ausgabeeinrichtung
25 die Auslösung unterschiedlicher Alarmtöne
entsprechend den Warnniveaus oder dgl. bewirken.
Die Anomalie-Überwachungsanordnung kann auch angewendet
werden, um Anomalien in Herstellungsbetrieben anhand von
Überwachungslampen zu entdecken, welche die Betriebszustände
der Maschinen oder sonstigen Industrieeinrichtungen
anzeigen. Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen, worin
die gleichen Hauptkomponenten wie bei der in Fig. 4 gezeigten
Ausführungsform mit derselben, jedoch um 10 erhöhten
Bezugszeichen bezeichnet sind, während die in
Fig. 6 nicht erneut gezeigten Bestandteile die gleichen
wie die entsprechenden Bestandteile bei der Ausführungsform
nach Fig. 4 sein können. Die Ausgangssignale einer
Änderungsmuster-Speichereinrichtung 39 werden einer Anomalie-
Diskriminatoreinrichtung 32 zugeführt, die ferner
die Ausgangssignale einer Bildaufbereitungseinrichtung 31
empfängt, welche eine Bildverarbeitungseinrichtung 31 c
und einen Detektionsbereich-Speicher 37 enthält. Die hier
beschriebene Ausführungsform ist so ausgelegt, daß beim
Auftreten einer Veränderung in einem vorbestimmten Bereich
des Eingabebildes gegenüber einem Referenzbild die Änderungsmuster-
Speichereinrichtung 39 ihren Speicherinhalt
ändert, um mit der Veränderung übereinzustimmen, wodurch
die Aufgabeeinrichtung 35 aktiviert wird, um eine Information
auszugeben. Es wird beispielsweise angenommen, daß
Überwachungsbereiche, wie sie in Fig. 7 mit gestrichelten
Linien bezeichnet sind, entsprechend einer Anordnung 40
von Lampen eingestellt werden, welche die Betriebszustände
verschiedener Maschinen in einer Fabrik anzeigen, und
daß gleichzeitig ein Blinken der ersten und der dritten
Lampe in der Anordnung 40 einen abnormen Zustand anzeigt.
Dieses Ereignis kann in der Änderungsmuster-Speichereinrichtung
39 gespeichert werden, so daß das Auftreten einer
Anomalie in der Produktionskette gemeldet werden kann.
Die Änderungsmuster-Speichereinrichtung 39 kann auch
zweckmäßig verwendet werden, um einen Eindringling zu
überwachen. Für derartige Anwendungen wird angenommen,
daß eine Überwachung eines Hausfensters auf einem Wohngelände
anhand von zwei Warnniveaus durchgeführt wird.
Die Warnniveaus werden in der in Fig. 8 gezeigten Weise
so eingestellt, daß praktisch das gesamte Grundstück,
auf dem das Haus steht, mit dem Warnniveau 1 behaftet
ist, während der kleinere Innenbereich, auf dem das Haus
steht, und die das Haus unmittelbar umgebende Fläche mit
dem Warnniveau 2 behaftet wird. In der Änderungsmuster-
Speichereinrichtung 39 wird nun ein Muster gespeichert,
welches aussagt, daß Objekte, welche sich aus dem Gebiet
mit dem Warnniveau 1 in das Gebiet mit dem Warnniveau 2
über einen bestimmten Torbereich mit dem Warnniveau 1
bewegen, "normale Objekte" sind, während Objekte, die
sich aus dem Gebiet mit dem Niveau 1 in das Gebiet mit
dem Niveau 2 bewegen, jedoch nicht über den bestimmten
Torbereich, die Abgabe einer Information auslösen.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform sind mehrere
Detektionsbereich-Speicher 47 a bis 47 n parallelgeschaltet
zwischen einer Detektionsbereich-Einstelleinrichtung
46 und einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung, die in
gleicher Weise ausgebildet sind wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 4. Diese Speicher 47 a bis 47 n sind an ihren
Ausgängen mit einer Schalteinrichtung 50 verbunden.
Verschiedene Warnbedarf-Niveaus werden getrennten Überwachungs-
Zeitzonen zugeordnet, und verschiedene Warnniveaus,
deren Rang jeweils dem Warnbedarf-Niveau der
entsprechenden Zeitzone entspricht, werden jeweils in
den Detektionsbereichspeichern 47 a bis 47 n abgespeichert.
Die Schalteinrichtung 50 ist so ausgelegt, daß einer der
Speicherinhalte der mehreren Detektionsbereich-Speicher
47 a bis 47 n ausgewählt und angewendet wird, entsprechend
dem externen Signal, bei dem es sich um ein Ohrensignal
handeln kann, das durch eine Digitaluhr oder einen Zeitgeber
bei den eingestellten Zeiten erzeugt wird; bei anderen
Ausführungsformen wird ein von der Beleuchtungsstärke
abgeleitetes Signal verwendet, das anzeigt, wie
hell die überwachte Zone erleuchtet ist. Wenn das System
verwendet wird, um eine Kunstgalerie, ein Museum, eine
Ausstellungshalle oder dergleichen zu überwachen, und
wenn diese Überwachungszone auf der Grundlage verschiedener
Warnniveaus mit verschiedenen Rangzahlen überwacht
werden soll, die von den verschiedenen Zeitzonen abhängen,
in welchen die überwachten Bereiche geöffnet oder
geschlossen sind, so wird während der Öffnungszeiten
nur ein begrenzter Bereich 46 a überwacht, der die ausgestellten
Gegenstände überdeckt, wobei verschiedene
Warnniveaus angewendet werden können; jedoch wird während
der Schließzeiten der Galerie oder dergleichen deren
gesamter Innenraum auf verschiedenen Warnniveaus
überwacht. Beispielsweise ist ein Durchgang 46 b mit dem
Warnniveau 0 behaftet, wenn die Galerie geöffnet ist,
erhält jedoch während der Schließzeiten der Galerie das
Warnniveau 1. Eine solche Ausführungsform gewährleistet
besonders befriedigende Ergebnisse.
Bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform empfängt
eine Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 62 die Ausgangssignale
einer Bildeingabeeinrichtung 60 über eine Bildaufbereitungseinrichtung
61, die einen Referenzbild-
Speicher 61 a, einen Eingabebild-Speicher 61 b und eine
Bildaufbereitungseinrichtung 61 c enthält. Ein weiteres
Ausgangssignal wird aus einer Änderungsmuster-Speichereinrichtung
71 empfangen. Diese Änderungsmuster-Speichereinrichtung
71 hält Luminanzänderungen zu abnormen
Zeitpunkten als Speicherinhalt gespeichert. Wenn das
Ausgabemuster der Bildaufbereitungseinrichtung 61 entsprechend
einer Luminanzänderung zwischen dem Referenzbild
und dem Eingabebild mit einem Änderungsmuster übereinstimmt,
das in der Speichereinrichtung 71 abgespeichert
ist, liefert die Ausgabeeinrichtung 65 eine Information
zur Meldung der Anomalie. Zusätzlich zu der Entscheidung
auf der Grundlage der Ausgangssignale der
Bildaufbereitungseinrichtung 61, die der Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
62 zugeführt werden, wenn die
Luminanzänderung einen bestimmten Schwellwert überschreitet,
wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
wird also bei dieser Ausführungsform eine Entscheidung
hinsichtlich Anomalie oder Normalität auf der
Grundlage des Ausgabemusters getroffen, wenn die Luminanzänderung
den Schwellwert überschreitet, um auf diese
Weise die Genauigkeit der Überwachung zu verbessern.
Wenn die überwachte Zone beispielsweise die Eingangstür
72 eines Gebäudes ist, wie in Fig. 12 dargestellt, und
eine normalerweise blinkende Lampe 73 unmittelbar oberhalb
der Tür 72 angeordnet ist, so gibt die Bildaufbereitungseinrichtung
61 ein die Änderung anzeigendes
Ausgabesignal an die Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
62 ab; solange aber diese Ausgabesignale nicht einem
Informationsmuster entsprechen, das in der Änderungsmuster-
Speichereinrichtung 71 abgespeichert ist, gibt
die Ausgabeeinrichtung 65 keine Information ab. Die
Änderungsmuster-Speichereinrichtung 71 kann also so
ausgelegt werden, daß zuvor die Luminanzänderung eingespeichert
wird, die auftritt, wenn die Tür 72 geöffnet
wird, damit dann eine Information aus der Ausgabeeinrichtung
65 abgegeben wird. Ansonsten sind die Ausbildung
und die Wirkungsweise der Ausführungsform nach
Fig. 11 im wesentlichen dieselben wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform werden die
Ausgangssignale einer Bildaufbereitungseinrichtung 81
und die Ausgangssignale von mehreren (n) Änderungsmuster-
Speichern 91 a bis 91 n einer Ähnlichkeits-Operatoreinrichtung
82 a zugeführt, die Bestandteil einer Anomalie-
Diskriminatoreinrichtung ist. Diese Ähnlichkeits-
Operatoreinrichtung 82 a vergleicht das die Luminanzänderung
anzeigende Ausgangssignal der Bildaufbereitungseinrichtung
81 mit den entsprechenden ausgegebenen
Mustern der n Änderungsmuster-Speicher 91 a bis 91 n und
gibt an eine Komparatoreinrichtung 82 b den Ähnlichkeitswert
der Änderung bezüglich desjenigen der n Änderungsmuster
ab, das die größte Ähnlichkeit aufweist. Die
Komparatoreinrichtung 82 b ist mit einem vorbestimmten
Schwellwert ausgestattet, so daß bei einer Luminanzänderung,
die einem der n Änderungsmuster gleicht, ein
Ausgangssignal entsteht, welches, da der Schwellwert
nicht überschritten wird, als normal angesehen wird,
während bei fehlender Übereinstimmung mit einem der n
Änderungsmuster die Ausgangsgröße als abnorm angesehen
wird, da der Schwellwert überschritten wird. Die Komparatoreinrichtung
gibt ein Ausgangssignal an eine darauffolgende
Stufe ab, die eine Ausgabeeinrichtung ist.
Wenn das System nach Fig. 13 beispielsweise bei einer
Maschine 92 angewendet wird, wovon ein Maschinenteil 93
entlang einer Schiene 94 hin- und herbewegt wird, wie
in Fig. 14 veranschaulicht ist, so kann während der
normalen Vorwärts-, Rückwärts- und Anhaltbewegungen
(oder während irgendeiner beliebigen normalen Bewegung)
des Maschinenteils 93 jede kleine Bewegung desselben
aufgrund einer an der Maschine auftretenden Last zu einer
Luminanzänderung führen, die einem der Änderungsmuster
gleicht, die in den Änderungsmuster-Speichern
91 a bis 91 n abgespeichert sind, so daß die Ausgabeeinrichtung
keine Anomalie anzeigt. Eine unregelmäßige Bewegung
des Maschinenteils 93 auf der Schiene 94 aufgrund
irgendeiner Störung in der Maschine 92 wird jedoch
als abnorm erkannt. Ansonsten sind die Ausbildung
und die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 13
im wesentlichen dieselben wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform sind Bildspeicher
112 a bis 112 n parallel zwischen einer Bildaufbereitungseinrichtung
101 und einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
102 angeordnet, welche ferner die Ausgangssignale
einer Änderungsmuster-Speichereinrichtung
111 empfängt. In den Bildspeichern 112 a bis 112 n sind
jeweils die Muster der Luminanzänderung des überwachten
Bildes entsprechend der ablaufenden Zeit gespeichert.
Wenn ein von der Bildaufbereitungseinrichtung 102 abgegebenes
Änderungsmuster mit einem der in den Bildspeichern
112 a bis 112 n abgespeicherten Muster übereinstimmt,
wird ein Ausgangssignal an die Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
102 abgegeben. Wenn Übereinstimmung
mit den Speicherinhalten der Änderungsmuster-Speichereinrichtung
111 besteht, so wird ein Ausgangssignal
ausgegeben, durch welches über die darauffolgende Ausgabeeinrichtung
ein Anomaliezustand angezeigt wird.
Das System nach Fig. 15 kann beispielsweise angewendet
werden, um die auf einer Straßenkreuzung 113 fahrenden
Fahrzeuge zu überwachen, wie in Fig. 16 veranschaulicht
ist. Es war bisher unmöglich, auf der Grundlage lediglich
eines einen kurzen Zeitabschnitt wiedergebenden
Bildes aus einer Bildeingabeeinrichtung zu entscheiden,
ob ein Fahrzeug, das sich an einer Stelle 114 befindet,
ausgehend von der Position 115 die Kreuzung 113 auf geradem
Wege überfahren hat oder aber rechts abgebogen
ist, wie durch einen Pfeil verdeutlicht ist. Das erfindungsgemäße
System macht eine solche Entscheidung möglich,
da ein sich mit der Zeit änderndes Bild des Fahrzeugs
den Bildspeichern 112 a bis 112 n zugeführt wird.
Wenn das sich ändernde Bild nicht mit irgendeinem der
Inhalte der Bildspeicher 112 a bis 112 n übereinstimmt,
wird ein eine Änderung anzeigendes Ausgangssignal der
Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 102 zugeführt. Da
diese Diskriminatoreinrichtung 102 weiterhin das Ausgangssignal
der Änderungsmuster-Speichereinrichtung 111
empfängt, deren Speicherinhalt der gleiche ist wie bei
der Ausführungsform nach Fig. 6, wird bei Übereinstimmung
des sich ändernden Bildes, das zu der Diskriminatoreinrichtung
102 gesendet wird, mit dem Änderungsmuster
ein die Anomalie anzeigendes Ausgabesignal an
die Ausgabeeinrichtung weitergegeben. Wenn das Abbiegen
des Fahrzeugs auf der in Fig. 16 gezeigten Kreuzung 113
nach rechts nicht gestattet ist, so kann dieser Vorgang
beispielsweise einem Beamten gemeldet werden. Ansonsten
sind Ausbildung und Wirkungsweise der Ausführungsform
nach Fig. 15 im wesentlichen die gleichen wie bei den
zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 17 sind gegenüber
beispielsweise der Ausführungsform nach Fig. 4 ein Bereichsattribut-
Speicher 128 und eine Datenbasis 129
zwischen einer Bereichseinstelleinrichtung 126 und einer
Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 122 eingefügt.
Der Bereichsattribut-Speicher 128 speichert die in
Fig. 18 als Beispiel veranschaulichten Bereiche mit besonderen
Eigenschaften, nämlich ein Baum 126 b und ein
Haus 126 c in einer überwachten Zone 126 a, die auf das
Grundstück eingestellt ist. Diese Besonderheiten sind
zusätzlich zur Unterteilung der Erfassungsbereiche nach
verschiedenen Warnniveaus vorhanden, wobei insbesondere
zu beachten ist, daß beispielsweise die Bewegungen des
Baumes 126 b oder das Aufleuchten der Beleuchtung im
Hause 126 c zu einer Luminanzänderung des Eingabebildes
führt, während hingegen ein zu überwachendes Objekt,
das hinter dem Baum 126 b hervorkommt, keine Luminanzänderung
verursacht. Die Datenbasis 129 speichert charakteristische
Daten, welche den jeweiligen Bereichsattributen
entsprechen, die jeweils in dem Bereichsattribut-
Speicher 128 gespeichert sind. Da die in der
Datenbasis 129 abgelegte Kenntnis der Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
122 gemeinsam mit den Ausgangssignalen
eines Detektionsbereich-Speichers 127 und einer
Bildaufbereitungseinrichtung 121 zugeführt wird, kann
eine Kompensation hinsichtlich Fehlern erfolgen, welche
darauf beruhen, daß eine Luminanzänderung durch Bewegungen
eines Baumes oder durch das Aufleuchten der Beleuchtung
im Hause verursacht wird oder daß keine solche
Änderung auftritt, wenn das Objekt innerhalb der
Überwachungszone hinter dem Baum hervortritt. Ansonsten
sind die Ausbildung und Wirkungsweise der Ausführungsform
nach Fig. 17 im wesentlichen die gleichen wie bei
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Bei einer in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform wird einer
Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 132 ein Ausgangssignal
eines Hilfssensors 136 zugeführt, wie der Vergleich
mit der Ausführungsform nach Fig. 1 zeigt. Als
Hilfsfühler 136 kann beispielsweise ein auf menschliche
Körper ansprechender Infrarotfühler, ein Ultraschallsensor
oder dergleichen verwendet werden, um das Hervortreten
eines Objektes hinter einem Baum zu erfassen, wenn
das Beispiel der in Fig. 18 gezeigten überwachten Zone
betrachtet wird, wodurch die Überwachungsgenauigkeit
weiter gesteigert wird. Ansonsten sind die Ausbildung
und Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 19 im
wesentlichen die gleichen wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform ist eine
Speicher-Überführungsschaltung 141 d zwischen einen Eingabebild-
Speicher 141 b und einen Referenzbild-Speicher
141 a eingefügt. Ein Ausgangssignal dieses Referenzbild-
Speichers 141 a wird einer Bildaufbereitungseinrichtung
141 c zugeführt. Die Speicher-Überführungsschaltung 141 d
empfängt ein Ausgangssignal einer AND-Schaltung 141 f,
die ihrerseits ein Ausgangssignal eines Zeitgebers 141 e
empfängt. Der AND-Schaltung 141 f wird ferner ein Ausgangssignal
einer Negierschaltung 141 g zugeführt, die
ein Ausgangssignal einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
142 empfängt. Ein Eingabebild wird dem Eingabebild-
Speicher 141 b in einem Zyklus zugeführt, der in Fig. 21a
gezeigt ist. Wenn die Bildaufbereitungseinrichtung 141
keine Änderungsgröße von vorbestimmtem Pegel abgibt,
wird das Ausgangssignal der Negierschaltung 141 g an die
AND-Schaltung 141 f angelegt, die ihrerseits ein Überführungs-
Steuersignal an die Speicher-Überführungsschaltung
141 d ansprechend auf jedes Ausgangssignal des Zeitgebers
141 e abgibt, um jedes Bild aus dem Eingabebild-
Speicher 141 b zu dem Referenzbild-Speicher 141 a zu überführen.
Auf diese Weise wird das Referenzbild in dem
Referenzbild-Speicher 141 a nach dem in Fig. 21b dargestellten
Zyklus erneuert und an den Bildaufbereitungsteil
141 c angelegt, bis das Referenzbild wieder erneuert
wird, so daß stets das letzte "normale" Referenzbild
erhalten wird. Wenn die Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
142 entscheidet, daß das Ausgangssignal der
Bildaufbereitungseinrichtung 141 abnorm ist, so erzeugt
die Einrichtung 142 ein Ausgangssignal. Das Ausgangssignal
der Negierschaltung 141 g wird dann nicht an die
AND-Schaltung 141 f angelegt, und kein Überführungs-
Steuersignal wird von der AND-Schaltung 141 f an die
Speicher-Überführungsschaltung 141 d angelegt. Wie in
den Fig. 21c und 21d gezeigt ist, wird dann also das
Referenzbild in dem Referenzbild-Speicher 141 a nicht
erneuert, wenn die Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
142 ihr Anomalie-Diskriminatorausgangssignal abgibt.
Bei dem Anomalie-Überwachungssystem nach Fig. 20 kann
im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
bei denen als Referenzbild das Eingabebild verwendet
wird, das jeweils in relativ langen Zeitabständen
eingegeben wird, die Anomalie-Entscheidung vorgenommen
werden, ohne es zu versäumen, eine Luminanzänderung eines
sich nur allmählich bewegenden Objektes zu bemerken.
Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise
der Ausführungsform nach Fig. 20 im wesentlichen dieselben
wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 22 gezeigten Ausführungsform wird die
Erneuerung des Referenzbildes mit höherer Zuverlässigkeit
ausgeführt. Wie der Vergleich mit Fig. 21 zeigt,
ist eine Bildelement-Mittelungsschaltung 151 h zwischen
einen Eingabebild-Speicher 151 b und eine Speicher-Überführungsschaltung
151 d eingefügt. Das Ausgangssignal
eines Zeitgebers 151 e wird einer Schaltung 151 d in einer
Bildaufbereitungseinrichtung 151 unabhängig zugeführt.
Der Schaltung 151 h wird ferner ein Ausgangssignal
einer AND-Schaltung 151 f zugeführt, die ihrerseits
ein Ausgangssignal einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
152 über eine Negierschaltung 151 g empfängt.
Das Ausgangssignal des Zeitgebers 151 e wird an die AND-
Schaltung 151 f über einen monostabilen Multivibrator
151 i angelegt. Bei dieser Ausführungsform wird das
Ausgangssignal des Zeitgebers 151 e der AND-Schaltung
151 f über den monostabilen Multivibrator 151 i zugeführt,
und die Breite des Ausgangspulses des Zeitgebers
151 e wird durch diesen Multivibrator 151 i vergrößert.
Der monostabile Multivibrator 151 i bewirkt also, daß
an der AND-Schaltung 151 f ein konstanter Zyklus mit
einer bestimmten Länge der Zeitspanne auftritt. Bei
der gezeigten Ausführungsform ist die Pulsbreite des
Zeitgebers beispielsweise ein ganzzahliges Vielfaches
der Erfassungszeit für ein Eingabebild. Die Bildelement-
Mittelungsschaltung 151 a arbeitet ansprechend auf
das Ausgangssignal der AND-Schaltung 151 f. Wenn die
Pulsbreite auf das Fünffache der Erfassungszeit für
das Eingabebild eingestellt ist, so führt die Bildelement-
Mittelungsschaltung 151 h eine Mittelung zwischen
fünf Eingabebildern durch, so daß ein gemitteltes
Bild aus fünf Eingabebildern als neues Referenzbild
in den Referenzbild-Speicher 151 a in Zeitabständen
von jeweils fünf Bilderfassungszyklen eingegeben
wird. Diese Erneuerung wird in Zeitabständen von einigen
Minuten durchgeführt, so daß ein sich allmählich
bewegendes Objekt innerhalb der überwachten Zone zuverlässig
erfaßt werden kann. Ansonsten sind die Ausbildung
und Arbeitsweise der Ausführungsform nach
Fig. 22 im wesentlichen dieselben wie bei den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen.
Es wird nun auf Fig. 23 Bezug genommen, in der eine
Ausführungsform gezeigt ist, bei welcher eine Bereichs-Diskriminierfunktion
für ein in seiner Luminanz veränderliches
Objekt zusätzlich zu der beispielsweise in
Fig. 1 gezeigten Bildaufbereitungseinrichtung vorgesehen
ist. In einer Bildaufbereitungseinrichtung 161
wird ein Eingabebild einem Referenzbild-Speicher 161 a
in Zeitabständen der Erneuerungsperiode t = nT (worin
T die Erfassungszeit für ein Referenzbild ist) zugeführt,
um einer Subtraktion zwischen Bildelementen
unterzogen zu werden, nämlich bezogen auf ein Eingabebild
aus einem Eingabebild-Speicher 161 b. Wenn eine
Luminanzdifferenz, die durch eine solche Subtraktion
erhalten wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet,
wird die entsprechende Luminanzänderung in ein binäres
Bild umgesetzt und dann etikettiert. Dann wird die Anzahl
von Elementen dieser etikettierten Bilder in jeder
Menge ausgezählt, also die Fläche jeder Menge berechnet,
und dann mit einem zuvor eingestellten Flächen-
Schwellwert verglichen. Wenn eine Menge vorliegt,
worin eine Fläche vorhanden ist, die der Bedingung
S L ≦ S i ≦ S H genügt, worin S L der untere Schwellwert für
die eingestellte Fläche, S H der obere Schwellwert für
die eingestellte Fläche und S i die Fläche der i-ten
Elementmenge ist, so wird ein Anomalie-Ausgangssignal
abgegeben. Durch diese Ausführungsform, bei welcher
die Flächengröße in die Entscheidung einbezogen wird,
können Luminanzänderungen, die lediglich auf der Bewegung
eines Baumes innerhalb der überwachten Zone, auf
Niederschlägen, einer aufleuchtenden Beleuchtung oder
dergleichen beruhen, von der Erkennung als Anomalie
ausgeschlossen werden, so daß Fehlmeldungen wirksam
verhindert werden. Ansonsten sind die Ausbildung und
Wirkungsweise der Ausführung nach Fig. 23 die gleichen
wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 24 sind Maßnahmen
vorgesehen, um eine genauere Unterscheidung auf der
Grundlage des Flächeninhalts eines Objektes zu ermöglichen.
Wie beim Vergleich mit Fig. 23 ersichtlich
wird, wird die Anzahl von Elementen in jeder Elementmenge
des etikettierten Bildes ausgezählt, um den Flächeninhalt
der Menge zu berechnen; zusätzlich wird
jedoch der Schwerpunkt dieser Menge berechnet. Der
Schwellwert wird entsprechend den Koordinaten des
Schwerpunktes jeder Menge bestimmt, und in der gleichen
Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 23
wird entschieden, ob die Fläche der Bedingung
S L ≦ S i ≦ S H genügt. Wenn beispielsweise eine Bildaufnahme-
Fernsehkamera einer Bildeingabeeinrichtung in hoher Position
aufgestellt und schräg nach unten gerichtet
wird, um eine breite Überwachungszone zu erhalten, wie
in Fig. 25 gezeigt ist, so erscheint ein Objekt, das
sich näher an der Fernsehkamera befindet, größer auf
dem Bildschirm, während es bei größerer Entfernung
kleiner gezeigt wird, obwohl sich die Größe des Objektes
nicht geändert hat. Bei der vorliegenden Ausführung
der Erfindung wird jedoch der Größenunterschied
zwischen Bildern desselben Objektes für geringe
und größere Entfernung von der Kamera durch wirksame
Korrektur ausgeglichen.
Die oben erwähnte Korrektur wird anhand der Fig. 25
und 26 näher erläutert. Die Entfernung R₀ zwischen
der auf die Bodenoberfläche projizierten Vertikalposition
der Bildaufnahme-Fernsehkamera TVC und dem
Schnittpunkt der optischen Achse der Kamera mit der
Bodenoberfläche ist durch die Gleichung R₀ = H · cos R
gegeben, worin H die Höhe der Kamera TVC und R der
Winkel ist, den die optische Achse mit der Bodenoberfläche
bildet. Wenn der von der Kamera TVC erfaßte
Bildwinkel α ist, so liefern die Gleichungen
R H = H · cos ( R - α/2) und R L = H · cos ( R + α/2)
die obere Grenze
R H und die untere Grenze R L des überwachten Bildes.
Wenn angenommen wird, daß auf dem Videoschirm, wie in
Fig. 26a gezeigt, die X-Achse die optische Achse der
Kamera schneidet und die X-Koordinatenwerte der unteren
und oberen Grenze des überwachten Bildes auf dem
Bildschirm O und A sind, so wird die Entfernung R für
einen Bildpunkt auf dem Bildschirm über die Gleichung
R = H · cos[R - α{X/(A - 1/2)}]
erhalten. Da die Größe eines
Objektes der überwachten Zone auf dem Bildschirm umgekehrt
proportional zum Quadrat der tatsächlichen Entfernung
ist, wird der auf dem Bildschirm beobachtete
Größenunterschied zwischen Bildern desselben Objektes,
welches sich nahe bzw. in größerer Entfernung von der
Kamera befindet, für den Zweck des Flächenvergleichs
korrigiert, indem der untere und der obere Grenzschwellwert
S L bzw. S H des eingestellten Flächeninhalts
auf der Grundlage der berechneten Schwerpunktposition
für jede Bildelementmenge mit 1/R² multipliziert
wird und dann die Gleichung S L ≦ S i ≦ S H angewendet
wird. Bei praktischen Ausführungsformen wird die Bildaufbereitungseinrichtung
mit einem Speicher ausgestattet,
der eine Umsetztabelle mit Koordinaten/Entfernungs-
Korrekturkoeffizienten speichert, wie in Fig. 26b
gezeigt. Ansonsten sind die Ausbildung und die Arbeitsweise
der Ausführungsform nach Fig. 24 im wesentlichen
dieselben wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Die in Fig. 27 gezeigte Ausführungsform ist mit einer
automatischen Einstellfunktion für die Binärumsetzung
der Luminanzänderung ausgestattet. Der Vergleich mit
beispielsweise der Ausführungsform nach Fig. 4 zeigt,
daß eine Bildaufbereitungseinrichtung 181 dergestalt
ausgebildet ist, daß die Ausgangssignale eines Referenzbild-
Speichers 181 a und eines Eingabebild-Speichers
181 b einer Differenz-Absolutwert-Schaltung zugeführt
werden, deren Ausgangssignal einer binären Schaltung
181 e zugeführt wird. Das Ausgangssignal eines
Schwellwert-Speichers 181 f wird der Binärschaltung
181 e ebenfalls zugeführt, deren Ausgangssignal einer
Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 182 zugeführt wird.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird in der Differenz-
Absolutwert-Schaltung 181 d der Absolutwert einer
Änderung berechnet, welche einer Differenz zwischen
dem Referenzbild und dem Eingabebild entspricht. Der
in dem Speicher 181 f gespeicherte Schwellwert wird
auf der Grundlage von N Eingabebildern berechnet, indem
die Luminanzänderung im Normalzustand selektiv
eingestellt wird, unter Ausnützung der Tatsache, daß
die Luminanzänderung in einem abnormen Zustand beträchtlich
kleiner als in einem normalen Zustand ist.
Die Schwellwertberechnung wird vorzugsweise entsprechend
dem in Fig. 28 gezeigten Flußdiagramm ausgeführt.
Die Anzahl N der Eingabebilder für die Schwellwertberechnung
wird beispielsweise auf 100 eingestellt.
Die Größe k, die entsprechend den Berechnungsformeln
erhalten wird, ergibt sich dann zu 3. Um die Größe k
zu erhalten, wird angenommen, daß die Luminanz an einem
Koordinatenpunkt P beim Empfangen des i-ten Eingabebildes
den Wert fip aufweist. Wenn die Luminanzänderungswerte
bei Abwesenheit jeglicher Anomalie eine
Verteilung ohne größere Fluktuation aufweisen und N
ausreichend groß ist, so werden die Variablen μ p und
σ p zur Berechnung von S₁p und S₂p aus den Formeln wie
folgt gewonnen:
Die anschließende Formel wird mit der Wahrscheinlichkeit
(1-ψ ) erfüllt:
|fp - μ p| < k σ p
so daß k erhalten wird, wobei die Luminanz eines optionsweise
angenommenen Eingabebildes im Normalzustand
als fp angenommen wird. Wenn N Eingabebilder im Normalzustand
vorgesehen sind, werden die Variablen μ p
und σ p über diese Formeln gewonnen. Es ergibt sich ein
Referenzbild, dessen Luminanz im Koordinatenpunkt P
gleich μ p ist. Der Schwellwert wird auf die Größe k σ p
eingestellt, die durch die obige Operation erhalten
wurde. Man weiß dann, daß die Wahrscheinlichkeit, mit
welcher die Luminanzänderung am Punkte Q, wo die den
Schwellwert überschreitende Änderung im Normalzustand
aufgetreten ist, ψ beträgt, wobei es weiterhin möglich
ist, den Wert ψ auf eine vernachlässigbare Größe zu
vermindern, indem k optimal eingestellt wird, so daß
also die Wahrscheinlichkeit einer Fehlmeldung kleiner
als 1 wird, indem k beispielsweise auf 3 eingestellt
wird. Es kann eine automatische Einstellfunktion vorgesehen
werden, um die Binärumsetzung der Luminanzänderung
durchzuführen. Ansonsten sind die Ausbildung
und Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 27 im
wesentlichen dieselben wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 29 zeigt der Vergleich
mit der nach Fig. 27, daß ein Binärbild-Speicher
191 g und eine Bildaufbereitungseinrichtung 191 h
zwischen einer Binärschaltung 191 e und einer Anomalie-
Diskriminatoreinrichtung 192 eingefügt sind. Ein Binärbild,
welches in dem Binärbild-Speicher 191 g abgespeichert
ist, wird einer Störsignalverarbeitung und dergleichen
in der Bildaufbereitungseinrichtung 191 h unterzogen,
bevor es der Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
192 zugeführt wird. Es besteht zwar die Möglichkeit,
daß das Ausgangssignal der Binärschaltung 191 e
mit einem Fehler ψ behaftet ist, wie im Zusammenhang
mit der Ausführungsform nach Fig. 27 erörtert wurde,
jedoch kann dieser Fehler weiter dadurch vermindert
werden, daß eine Aufbereitung durch Unterdrückung sogenannter
isolierter Punkte in der Bildaufbereitungseinrichtung
191 h erfolgt, wenn ψ beispielsweise eine
abnorme Ausgangsgröße ist, die durch Luminanzänderungen
verursacht wird, die an allen Punkten innerhalb
der überwachten Zone auftreten. Ansonsten sind die
Ausbildung und Wirkungsweise der Ausführungsform nach
Fig. 29 im wesentlichen dieselben wie bei den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 30 gezeigten Ausführungsform wird die
Luminanzänderung in dem Eingabebild gegenüber dem Referenzbild
in ein Binärbild umgesetzt, indem ein vorbestimmter
erster Schwellwert S a in einer Binäreinheit
201 e angewendet wird. Dieses Binärbild wird in der
Etikettiereinheit 201 f etikettiert. Bezüglich jeder
Bildpunktmenge in den etikettierten Bildern zählt eine
Komparatoreinheit 201 g die Anzahl von Objekten, die
einen Flächeninhalt aufweisen, der größer als ein vorbestimmter
zweiter Schwellwert S b ist, und vergleicht
den Zählwert mit einem dritten Schwellwert S c . Wenn
der Zählwert für ein Objekt den dritten Schwellwert S c
überschreitet, wird der erste Schwellwert S a für die
Binärumsetzung so verändert, daß die Binärumsetzung
erneut zur Etikettierung ausgeführt wird. Die nachfolgende
Bildaufbereitungseinheit 201 c entspricht der
Bildaufbereitungseinheit bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen. Durch die hier beschriebene Ausführungsform
wird es ermöglicht, unter den Objekten, die
zu einer Anomalie-Anzeige führen, solche wie Regen
oder Schnee auszuscheiden, die von einer kontinuierlichen
Luminanzänderung begleitet sind, jedoch eine geringe
Luminanzdifferenz gegenüber dem Hintergrund aufweisen.
Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise
der Ausführungsform nach Fig. 30 im wesentlichen
dieselben wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 31 gezeigten Ausführungsform ist durch
Vergleich mit der nach Fig. 30 ersichtlich, daß der
Zählwert in der Komparatoreinheit 211 g, wenn er den
dritten Schwellwert S c überschreitet, eine Veränderung
des zweiten Schwellwertes S b verursacht, so daß dieselbe
Arbeitsweise wie bei der Ausführungsform nach
Fig. 30 erhalten wird. Ansonsten sind Ausbildung und
Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 30 im wesentlichen
dieselben wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 32 gezeigten Ausführungsform sind
mehrere Bildeingabeeinrichtungen 220, 220 A, . . . 220 N
jeweils an die Kombination eines Referenzbild-Speichers
221 a, 221 aA, . . . 221 aN mit einer Komparatorschaltung
223, 223 A, . . . 223 N angeschlossen. Die letztgenannten
Schaltungen vergleichen jeweils das Eingabebild mit
dem Referenzbild bezüglich seiner Luminanz. Die Ausgangssignale
der Komparatorschaltung 223, 223 A, . . .
223 N werden jeweils über eine einzelne Leitung zu einer
gemeinsamen Kanalwahl-Steuerschaltung 224 und zu
einem gemeinsamen Multiplexer 225 gesendet. In der
Kanalwahl-Steuerschaltung 224 bewirkt ein ankommendes
Luminanzänderungs-Ausgangssignal, das eine Anomalie
beispielsweise aus der Komparatorschaltung 223 I anzeigt,
die der I-ten Bildeingabeeinrichtung 220 I zugeordnet
ist, die Aussendung eines Auswahlsignals an
den Multiplexer, damit dieser die I-te Bildeingabeeinrichtung
220 I auswählt. Die Kanalwahl-Steuerschaltung
224 und der Multiplexer 225 sind an eine Anomalie-
Überwachungseinheit 226 angeschlossen, so daß unmittelbar
nach der Aussendung des Auswahlsignals von der Kanalwahl-
Steuerschaltung 224 zu dem Multiplexer 225 dieser
Multiplexer darüber informiert ist, daß die I-te Komparatorschaltung
223 I ausgewählt wurde und das Luminanzänderungs-
Ausgangssignal der I-ten Komparatorschaltung
223 I den Multiplexer 225 durchlaufen muß.
Die Anomalie-Überwachungseinheit 226 enthält eine
Bildaufbereitungseinheit, an welche die Bildeingabeeinrichtung
angeschlossen ist, eine Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
und eine Ausgabeeinrichtung wie bei
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen und führt
eine ähnliche Bildaufbereitung, Anomalie-Diskriminierung
und Informationsausgabe wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen durch. Die Einheit 226
steuert ferner die Kanalwahl-Steuerschaltung 224 in
solcher Weise, daß das Auswahlsignal für die I-te
Komparatorschaltung 223 I dem Multiplexer 225 kontinuierlich
zugeführt wird, bis die Anomalie-Diskriminierung
des Bildes aus der I-ten Komparatorschaltung 223 I
abgeschlossen ist; die Signalübertragung wird beendet,
wenn die Anomalie-Diskriminierung abgeschlossen ist.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden nur
solche Ausgangssignale von Komparatorschaltungen verarbeitet,
die eine Luminanzänderung aufweisen, so daß
die Zeitspannen, während welchen das Überwachungssystem
inaktiv ist, erheblich verkürzt werden gegenüber Zeitteilungssystemen,
die eine Überwachung in solcher Weise
durchführen, daß eine sequentielle Umschaltung zwischen
den verschiedenen Bildeingabeeinrichtungen erfolgt.
So wird wirksam verhindert, daß abnorme Bilder
übersehen werden, die von anderen Bildeingabeeinrichtungen
stammen als denen, deren Bild gerade verarbeitet
wird.
Bei der in Fig. 33 gezeigten Ausführungsform eines
Vielkanal-Überwachungssystems wird selbst dann kein
Anomalie-Anzeigesignal erzeugt, wenn pulsierendes
Licht auftritt, beispielsweise ein Blitz oder dergleichen.
Die von mehreren Bildeingabeeinrichtungen 230,
230 A, . . . 230 N gelieferten Eingabebilder gelangen an
einen gemeinsamen Multiplexer 231, der diese Eingabebilder
über einen Analog/Digital-Umsetzer 232 an eine
Anomalie-Überwachungseinheit 233 weitergibt. Bei dieser
Ausführungsform enthält die Anomalie-Überwachungseinheit
233 die gleiche Bildaufbereitungseinrichtung,
Anomalie-Diskriminatoreinrichtung und Ausgabeeinrichtung
wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
und führt auch eine ähnliche Bildaufbereitung, Anomalie-
Diskriminierung und Informationsausgabe durch. Der
Umsetzer 232 gibt beim Empfangen einer einen vorbestimmten
Wert überschreitenden Eingangsgröße ein Überlaufsignal
OVF an eine Torschaltung 234 ab. An diese
Torschaltung 234 wird ferner ein Taktsignal CLK angelegt.
Wenn die Torschaltung 234 das Überlaufsignal
OVF empfängt, wird sie durchgeschaltet, um die Taktsignale
CLK an einen Zähler 235 zum Zählen derselben
durchzulassen. Wenn der Zählerstand der Taktsignale
einen vorbestimmten Wert erreicht hat, liefert der
Zähler 235 ein Ausgangssignal an die Anomalie-Überwachungseinheit
233, so daß deren Anomalie-Diskriminierung
beendet wird. Der Multiplexer 231 bewirkt, daß
die Bilder von den Bildeingabeeinrichtungen dem A/D-
Umsetzer 232 sequentiell zugeführt werden.
Wenn bei der beschriebenen Ausführungsform wenigstens
eine der Bildeingabeeinrichtungen 230, 230 A, . . . 230 N
pulsierendes Licht wie von einem Blitz empfängt, so
wird die Luminanzänderung, die über den Multiplexer
231 an den A/D-Umsetzer 232 gelangt, auf einen Pegel
angehoben, der höher als ein vorbestimmter Wert im Umsetzer
ist, wodurch das Signal OVF vom A/D-Umsetzer
232 an die Torschaltung 234 gelangt. Daraufhin werden
dem Zähler 235 über die Torschaltung 234 die Taktsignale
CLK zugeführt. Wenn dann der Zählerstand am Zähler
235 den vorbestimmten Wert erreicht, wird das Diskriminier-
Beendungssignal vom Zähler 235 zur Anomalie-
Überwachungseinheit 233 gesendet, um die Informationsausgabe
an der Ausgabeeinrichtung der Einheit 233 zu
unterbinden und so Fehlmeldungen zu verhindern, die
durch die beschriebenen Lichterscheinungen verursacht
werden könnten.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 34 ist ein A/D-
Umsetzer 241 zwischen eine Bildeingabeeinrichtung 240
und eine Anomalie-Überwachungseinheit eingefügt, die
eine Bildaufbereitungseinrichtung, Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
und Ausgabeeinrichtung wie in Fig. 32
und 33 gezeigt enthält. Der A/D-Umsetzer 242 empfängt
eine Referenzspannung V ref aus mehreren Referenzspannungsquellen
V r1, V r2, . . . V rn über Analogschalter
SW₁, SW₂, . . . SW n . Bei der gezeigten Ausführungsform
sind die Analogschalter SW₁ bis SW n an einen gemeinsamen
Decoder 242 angeschlossen, der Daten aus einem Verstärkungseinstellung-
Speicher 243 empfängt und bewirkt,
daß jeweils einer der Analogschalter SW₁ bis SW n zu
seiner einen Ausgangsleitung durchschaltet. Als Verstärkungseinstellung-
Speicher 243 wird beispielsweise
ein graphischer Speicher verwendet, um eine Entsprechung
zu den Bildelementen im Verhältnis 1 : 1 zu erhalten
und die 512 × 512 Bildelemente wiederzugeben in
Form von 512 × 512 × m Bits. In praktischen Ausführungsformen
werden die m Bits durch die Anzahl von
einzustellenden Bereichen bestimmt. Wenn beispielsweise
8 Bereiche in der überwachten Zone eingestellt werden,
wird m auf 3 eingestellt. Die Daten in dem Speicher
243 können eingegeben werden, indem eine beliebige
Anzahl von Bereichen unter Verwendung einer Graphiktafel
oder eines Lichtgriffels eingestellt wird.
Es wird nun auf die Fig. 35 und 36 Bezug genommen. Die
in Fig. 35 gezeigte Straßenecke, die eine Straßenlampe
RL aufweist, soll mittels einer Bildeingabeeinrichtung
240 überwacht werden. Der Bereich in der Nähe der Straßenlampe,
welcher durch eine gestrichelte Linie verdeutlicht
ist, liefert innerhalb des überwachten Bildes
eine besonders hohe Helligkeit. Wenn die entsprechende
Information über diesen Bereich zuvor in den
Verstärkungseinstellung-Speicher 243 in der in Fig. 36
skizzierten Weise eingegeben wird, kann die Verstärkung
in solchen Bereichen mit höherer Helligkeit entsprechend
vermindert werden, indem die Referenzspannung
am A/D-Umsetzer selektiv mittels der Analogschalter
umgeschaltet wird, deren Steuersignale der Decoder
242 auf der Grundlage der Eingabebildelemente aus dem
betreffenden Bereich liefert. Das gesamte Eingabebild,
einschließlich des besonderen Bereiches mit höherer
Luminanz bzw. Helligkeit, kann also mit gleichförmiger
Empfindlichkeit überwacht werden.
Bei der in Fig. 37 gezeigten Ausführungsform zeigt der
Vergleich mit Fig. 34, daß mehrere A/D-Umsetzer 251,
251 A, . . . 251 N und jeweils ihnen zugeordnete Analogschalter
SW₁, SW₂, . . . SW n zwischen einer Bildeingabeeinrichtung 250 und einer Anomalie-Überwachungseinheit
vorgesehen sind. Die Analogschalter SW₁ bis SW n sind
an einen Decoder 252 angeschlossen, der wie bei der
Ausführungsform nach Fig. 34 die Daten aus einem Verstärkungseinstellung-
Speicher 254 empfängt und selektiv
jeweils einen der Analogschalter auf seine Ausgangsleitung
zum Decoder durchschaltet. Bei dieser
Ausführungsform kann ein Digitalsignal in solcher Weise
geschaltet werden, daß Störsignale reduziert werden.
Ansonsten sind Ausbildung und Wirkungsweise der Ausführung
nach Fig. 37 im wesentlichen dieselben wie bei
der Ausführungsform nach Fig. 34.
Bei der in Fig. 38 gezeigten Ausführungsform ist eine
Bildeingabeeinrichtung 260 an mehrere A/D-Umsetzer
261 a, 261 aA, . . . 261 aN angeschlossen, die unabhängig
voneinander jeweils an eine Referenzspannungsquelle
V r1, V r₂, . . . V rn angeschlossen sind und jeweils verschiedene Verstärkungen aufweisen. Hier wird angenommen,
daß der I-te A/D-Umsetzer 261 aI eine Verstärkung
mit einem Zwischenwert aufweist, d. h. eine Standardverstärkung,
und die Bildeingabeeinrichtung ein normales
Bild empfängt. Dieses Eingabebild wird dann über
den Analog/Digital-Umsetzer 261 aI einem Subtrahierer
262 zugeführt, um die Luminanzänderung bezüglich des
Referenzbildes zu berechnen, das aus dem Referenzbild-
Speicher 261 gesendet wird. Die Ausgangssignale des
Subtrahierers 262 werden einem Vielfach-Komparator 263
zugeführt, der an mehrere Referenzspannungsquellen
V rs1, V rs2, . . . V rsn angeschlossen ist, so daß er mit
n Schwellwerten arbeitet. Dieser Komparator 263 bestimmt
das Ausmaß der Verstärkungsänderung bezüglich
der vom Subtrahierer 262 ausgegebenen Änderungsgröße
und liefert eine Steuerung zu einem Verstärkungs-Auswahl-
Multiplexer 264, welcher an die A/D-Umsetzer
261 a, 261 aA, . . . 261 aN angeschlossen ist, um einen der
Ausgänge der Umsetzer auszuwählen. Das vom Komparator
263 ausgegebene Verstärkungs-Änderungssignal wird ferner
einem weiteren Multiplexer 265 zugeführt, um das
Referenzbild zu verändern. Der Multiplexer 265 empfängt
seinerseits die Ausgangssignale mehrerer Multiplizierer
266, 266 A, . . . 266 N, welche die Ausgangssignale
des Referenzbild-Speichers 261 empfangen. In
diesen Multiplizierern wird das Referenzbild mit denselben
Koeffizienten multipliziert, die den Verstärkungs-
Änderungsverhältnissen der A/D-Umsetzer 261 a,
261 aA, . . . 261 aN entsprechen. Wenn der Vielfach-Komparator
263 das Verstärkungs-Änderungs-Ausgangssignal
an den Multiplexer 265 abgibt, wird einer der Multiplizierer
ausgewählt, dessen Koeffizient der Verstärkung
des ausgewählten A/D-Umsetzers entspricht. Das
Eingabebild mit der ausgewählt veränderten Verstärkung
am Verstärkungs-Auswahl-Multiplexer 264 und das ausgewählte
multiplizierte Bild mit verändertem Verstärkungsverhältnis
am Referenzbild-Korrektur-Multiplexer
265 werden einer Differenz-Absolutwert-Schaltung 267
zugeführt, um den Absolutwert der Differenz zwischen
diesen Bildern zu berechnen. Auch hier wird das Ausgangssignal
der Differenz-Absolutwert-Schaltung 267
einer Binärschaltung, einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
und einer Ausgabeeinrichtung wie in den
Fig. 27 und 29 zugeführt.
Wenn bei der hier beschriebenen Ausführungsform in dem
Eingabebild aus einer überwachten Zone eine abrupte
Luminanzänderung auftritt, die beispielsweise durch
die Scheinwerfer eines Fahrzeugs verursacht wird, so
werden die Ausgangssignale eines der A/D-Umsetzer, der
eine niedrige Verstärkung aufweist und auf hohe Lichtpegel
anspricht, und die Ausgangssignale eines der
Multiplizierer, welcher denselben Koeffizienten wie
das Verstärkungs-Änderungsverhältnis des ausgewählten
A/D-Umsetzers aufweist, über den Multiplexer 264 bzw.
265 zu der Differenz-Absolutwert-Schaltung 267 geführt,
um den Absolutwert der Differenz zu berechnen
und das Bild in der darauffolgenden Stufe zu verarbeiten.
Wenn beispielsweise die Verstärkung des A/D-Umsetzers
so ausgewählt wurde, daß sie einer Multiplikation
mit 0,8 entspricht, so wird die Verstärkungskorrektur
mit dem Faktor 0,8 auch bei dem Referenzbild
durchgeführt. Eine plötzlich zunehmende oder abnehmende
Helligkeit des Eingabebildes verursacht also eine
entsprechende Erhöhung oder Erniedrigung der Verstärkung,
so daß die Überwachung stets mit gleichbleibender
Empfindlichkeit über das gesamte Eingabebild
durchgeführt werden kann.
In Fig. 39 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher
die Anomalie-Überwachung mittels eines zweidimensionalen
Verschiebungsvektors durchgeführt wird. Ein
Eingabebild einer Bildeingabeeinrichtung 270 wird
durch eine Binärschaltung 271 in ein binäres Bild umgesetzt
und dann zu einer Flächenmeßschaltung 272 geführt,
welche die Anzahl von Bildelementen in dem Binärbild
zählt, welche den Wert "1" aufweisen, um den
Flächeninhalt AR₁ eines überwachten Objektes zu bestimmen,
und sendet die Flächensignale zu einer Flächenverhältnis-
Berechnungsschaltung 273. Bei der gezeigten
Ausführungsform hält die Flächenverhältnis-
Berechnungsschaltung 273 eine Fläche AR₀ des Binärbildes
gespeichert, die von dem vorhergehenden Eingabebild
aus der Bildeingabeeinrichtung 270 stammt, so
daß ein Änderungsverhältnis zwischen der vorherigen
Fläche AR₀ und der aktuellen Fläche AR₁ des Eingabebildes
in der Schaltung 273 berechnet wird, also
AR = |AR₁ - AR₀|/AR₀. Das so berechnete Flächenverhältnis
wird einer Vertikalverschiebungs-Berechnungsschaltung
274 zugeführt, um eine Vertikalverschiebung Δ X
nach folgender Gleichung zu bestimmen:
Δ X = A · sgn(AR₁ - AR₀) SQRT( Δ AR)
Darin bedeutet der Term SQRT( Δ AR) die Quadratwurzel
von Δ AR. Die Flächenveränderung ist proportional dem
Quadrat einer beobachteten Verschiebung des Objektes.
Solange der aktuelle Flächeninhalt des Objektes als im
wesentlichen konstant angenommen wird, ist die Flächenveränderung
proportional zu einer Vertikalverschiebung
des Objektes. Der Term sgn(AR₁ - AR₀) ist eine Vorzeichenfunktion,
die den Wert +1 aufweist, wenn
(AR₁ - AR₀) einen positiven Wert oder den Wert Null
aufweist, oder ein Wert -1, wenn (AR₁ - AR₀) einen negativen
Wert aufweist, wodurch die Vertikalverschiebung
Δ X einen positiven Wert aufweist, wenn das Objekt
sich an die Bildeingabeeinrichtung annähert, und einen
negativen Wert aufweist, wenn das Objekt sich von der
Bildeingabeeinrichtung 270 entfernt. Der Term A ist
ein Koeffizient zur Umsetzung in die jeweilige Bewegung
des Objektes.
Das Binärbild wird ferner einer Horizontalverschiebungs-
Berechnungsschaltung 275 zugeführt, welche die
zentrale Lage des binären Bildes sowie eine Differenz
zwischen einer Horizontalstellung Y₁ des Eingabebildes
und einer Horizontalstellung Y₀ des vorherigen Binärbildes
bestimmt, das in der Schaltung 275 gespeichert
bleibt, so daß Δ Y = Y₁ - Y₀ erhalten wird. Das entsprechende
Ausgangssignal der Horizontalverschiebungs-
Berechnungsschaltung 275 wird mit dem oben beschriebenen
Ausgangssignal der Vertikalverschiebungs-Berechnungsschaltung
274 einer Zweidimensional-Verschiebungsvektor-
Ausgabeschaltung 276 zugeführt. Auch wenn das
Objekt sich in der in Fig. 40 gezeigten Weise an die
Bildeingabeeinrichtung 270 annähert, liefert somit die
Ausgabeschaltung 276 einen Verschiebungsvektor.
Es kann somit ein Verschiebungsvektor ( Δ X, Δ Y), wie
er in Fig. 41c gezeigt ist, auf der Grundlage des in
Fig. 41a gezeigten vorhergehenden Binärbildes und des
in Fig. 41b gezeigten jüngsten Binärbildes berechnet werden.
In einem System, welches die Bewegungsstrecke
berechnet, ohne das Flächenverhältnis zur Berechnung
der Vertikalposition zu verwerten und nur auf der
Grundlage der zentralen Lage des Binärbildes arbeitet,
ähnlich wie bei der Berechnung der Horizontalposition,
wie beispielsweise in den Fig. 42a und 42b gezeigt,
wobei zur Überwachung des sich bewegenden Objektes insbesondere
eine schräg nach unten gerichtete Fernsehkamera
verwendet wird, wie in Fig. 40 gezeigt, nimmt die
Bewegungsstrecke des Objektes in konstantem Maße zu.
Bei der beschriebenen Ausführungsform kann diese Bewegungsstrecke
stets genau gemessen werden. Der in der
oben beschriebenen Weise berechnete Verschiebungsvektor
kann in einen Geschwindigkeitsvektor umgesetzt
werden, indem die jeweiligen Verschiebungsvektorkomponenten
durch die Meßzeit dividiert werden. Diese Ausführungsform
kann insbesondere als Bestandteil einer
Bildaufbereitungseinrichtung nach Fig. 1 angewendet
werden.
In Fig. 43 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher,
wie der Vergleich mit Fig. 1 zeigt, eine Bildeingabeeinrichtung
280 eine Bildaufnahmeeinrichtung in
Form einer Farbfernsehkamera enthält und Signale für
die drei Primärfarben rot, grün und blau einer Farbauszugseinrichtung
281 zuführt, welche die Farbwerte
extrahiert, um die Größen G/R, R/(R + G + B) und
G/(R + G + B) zu gewinnen, und die Anzahl von Bildelementen
berechnet, welche lediglich die Farben unabhängig
von der Helligkeit anzeigen.
Die Ausgangssignale der die Farbauszüge gewinnenden
Einrichtung 281 werden einer Anomalie-Überwachungseinheit
283 zugeführt, die beispielsweise eine Bildaufbereitungseinrichtung,
eine Anomalie-Diskriminiereinrichtung
und eine Ausgabeeinrichtung wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 27 aufweist, um eine gleiche
Bildaufbereitung, Anomalie-Entscheidung und Informationsausgabe
wie bei den zuvorgeschriebenen Ausführungsformen
durchzuführen. Wie der Vergleich der
Fig. 44a und 44b zeigt, in denen ein Beispiel eines
monochromatischen Eingabebildes dargestellt ist, ist
es bei einem solchen monochromatischen Eingabebild
nicht möglich, ein Objekt zu überwachen, das in den
Schattenbereich eines Gebäudes eintritt, weil die Luminanzänderung
im Schattenbereich sehr gering ist. Bei
der hier beschriebenen Ausführungsform wird daher die
Anzahl von Bildelementen, welche die Farben als solche
anzeigen, in solcher Weise verarbeitet, daß der Gebäudeschatten
in dem Eingabebild nicht in Erscheinung
tritt und der Luminanzkontrast im wesentlichen konstant
gehalten wird, um auf diese Weise die Zuverlässigkeit
der Objektüberwachung zu verbessern. Diese
Ausführungsform gewährleistet eine zuverlässige Überwachung
auch dann, wenn die überwachte Zone lichtstreuende
Bereiche enthält, die beleuchtet oder unbeleuchtet
sind.
Bei der in Fig. 46 gezeigten Ausführungsform wird durch
Vergleich beispielsweise mit Fig. 4 ersichtlich,
daß eine Textur-Operatoreinrichtung 299 und eine automatische
Detektionsbereich-Einstelleinrichtung 300
zwischen einem Referenzbild-Speicher 291 b einer Bildaufbereitungseinrichtung
291 und einem Detektionsbereich-
Speicher 297 eingefügt sind. Bei der gezeigten
Ausführungsform ist die Textur-Operatoreinrichtung 299
mit Einrichtungen versehen, um ein Eingabebild über
den Referenzbild-Speicher 291 b zu empfangen und das
Leistungsspektrum des Bildes zu berechnen, damit die
Textur-Kennwerte gewonnen werden. Das Leistungsspektrum
wird für jeden sehr kleinen Flächenbereich
innerhalb der überwachten Zone berechnet. Die
automatische Detektionsbereich-Einstelleinrichtung 300
speichert zuvor als Textur-Kenndaten die Leistungsspektren
ab, beispielsweise von einem Zaun, einer Betonwand, Bäumen,
Bodenoberfläche, Himmel und dergleichen. Wenn die überwachte
Zone beispielsweise wie in Fig. 47 gezeigt aussieht,
vergleicht die automatische Detektionsbereich-
Einstellungseinrichtung 300 die Leistungsspektren aus der
Textur-Operatoreinrichtung 299 mit den abgespeicherten
Referenzmustern, um die Entsprechung der sehr kleinen
Gebiete des berechneten Leistungsspektrums mit solchen
Objekten wie Zäune, Bäume und dergleichen zu vergleichen,
um so automatisch die Daten der Warnniveaus zu dem Detektionsbereich-
Speicher 297 zu liefern.
Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Ausführungsform
wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 48 erläutert. In
deren Diagrammen a, c und e sind die horizontalen bzw.
in X-Richtung ermittelten Leistungsspektren gezeigt, während
die Diagramme b, d und f die vertikalen bzw. in
Y-Richtung ermittelten Leistungsspektren zeigen. Auf der
Horizontalachse ist die Frequenz f und auf der Vertikalachse
die Leistung |FX|² oder |FY|² der Frequenzkomponenten
aufgetragen. Die Diagramme a, b, c, d und e sowie f
zeigen der Reihe nach die Leistungsspektren der sehr kleinen
Bereiche folgender Objekte: Objekte mit geringer Luminanzänderung
wie Betonwände oder der Boden; Objekte wie
ein sich bewegender Baum; ein Objekt mit zahlreichen in
Vertikalrichtung verlaufenden Elementen wie ein Zaun. Auf
der Grundlage dieser Daten kann das Überwachungsvermögen
innerhalb der in Fig. 47 gezeigten überwachten Zone dadurch
verbessert werden, daß beispielsweise der kleine
Bereich, der aufgrund der Daten der Diagramme c und d
in Fig. 48 als Baum erkannt wird, auf ein geringes Warnniveau
mit dem Wert 0 eingestellt, während der kleine
Bereich, der aufgrund der Daten der Diagramme a und b in
Fig. 48 als Betonwand oder Boden erkannt wird, mit dem
Warnniveau 1 behaftet wird. Der als Zaun erkannte Bereich,
bei welchem die Leistung nur in Vertikalrichtung der Diagramme
e und f in Fig. 48 groß ist, wird mit dem Warnniveau
2 behaftet, wie in Fig. 47 angegeben, da er leicht
überwunden werden kann.
Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise der Ausführungsform
nach Fig. 46 im wesentlichen dieselben wie
bei der Ausführungsform nach Fig. 4, mit der Ausnahme,
daß die Information zu dem Detektionsbereich-Speicher 297
in der beschriebenen Weise geliefert wird. In Fig. 46 sind
diejenigen Komponenten, die der Ausführungsform nach Fig.
4 entsprechen, mit um 270 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet.
In Fig. 49 ist eine weitere Ausführungsform des Anomalie-
Überwachungssystems gezeigt, bei welcher mehrere Bildeingabeeinrichtungen
310, 310 A, . . . 310 N jeweils einer Bildaufbereitungseinrichtung zugeordnet sind. Differenzschaltungen
311 c, 311 cA, . . . 311 cN, die in der Bildaufbereitungseinrichtung
enthalten sind, berechnen die Luminanzänderungen
zwischen den zuletzt eingegebenen Bildern und
den Referenzbildern in den Referenzbild-Speichern 311 b,
311 bA, . . . 311 bN. Die Ergebnisse dieser Berechnung werden
einer Bewegtobjekt-Identifiziereinrichtung 312 zugeführt.
Diese Bewegtobjekt-Identifiziereinrichtung 312 kann die
N Bildeingabesignale verarbeiten, um die Bewegung des
Objektes über einen großen Entfernungsbereich zu verfolgen,
wobei überdies eine Betriebsweise zur Objektüberwachung
und eine Betriebsweise zur Flächeneinstellung angenommen
werden kann. An die Identifiziereinrichtung 312
ist ferner eine Überlappungsteil-Einstelleinrichtung 313
angekoppelt, die einen Videomonitor 314 und einen Lichtgriffel
315 enthält, durch den die Einstellpositionen auf
dem Videoschirm angegeben werden können. Ferner ist ein
Bildspeicher 316 vorhanden, um die eingestellten Positionen
abzuspeichern.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 50 bis 52
die Arbeitsweise dieser Ausführungsform beschrieben. Es
wird angenommen, daß die Fernsehkameras 317 und 317 A,
welche die Bildaufnahmeeinrichtung der Bildeingabeeinrichtung
310 und 310 A bilden, so aufgestellt sind, daß sie
eine Durchgangszone innerhalb eines Gebäudes in entgegengesetzten
Richtungen überwachen, wie in Fig. 50 gezeigt
ist. Die Kamera 317 liefert ein in Fig. 51 gezeigtes
Bild, während die andere Kamera 317 A das in Fig. 52 gezeigte
Bild liefert. Die Bewegtobjekt-Identifiziereinrichtung
312 ist auf Flächeneinstellungs-Betriebsweise
eingestellt. Ein Überlappungsteil zwischen den überwachten
Zonen der beiden Kameras 317 und 317 A wird beispielsweise
in zwölf geschlossene Felder unterteilt, wie in
den Fig. 38329 00070 552 001000280000000200012000285913821800040 0002003634628 00004 38210 51 und 52 gezeigt ist, vorzugsweise durch
Zeichen auf dem Videoschirm 314 mittels des Lichtgriffels
315. Die geschlossenen Felder werden in dem Bildspeicher
316 abgespeichert und auf den Bildschirm des Videomonitors
314 überlagert, damit der Bediener eine Bestätigung
erhält. Dann wird die Bewegtobjekt-Identifiziereinrichtung
312 auf ihre Betriebsart zur Objektüberwachung eingestellt.
Wenn ein sich bewegendes Objekt, das in den Fig. 51,
52 durch einen Pfeil bezeichnet ist, in eines der geschlossenen
Felder eintritt, beispielsweise das mit 9
bezeichnete Feld, und der Überwachungsbetrieb eingestellt
ist, wird dieses Objekt innerhalb des Überlappungsteils
der überwachten Zonen der beiden Kameras 317 und 317 A,
also im geschlossenen Feld 9, lokalisiert, wobei die Identifiziereinrichtung
312 leicht feststellen kann, daß es
sich um ein identisches Objekt handelt.
Es kann also eine Überwachung über eine große Entfernung
mittels mehreren Bildeingabeeinrichtungen 310, 310 A,
. . . 310 N durchgeführt werden, indem diese jeweils einen
gemeinsamen Überlappungsteil ihrer Überwachungszonen aufweisen.
Die Bewegung eines Objektes kann daher über große
Strecken verfolgt werden. Die beschriebene Ausführungsform
ist besonders geeignet, um in eine Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
der in Fig. 1 gezeigten Art einbezogen
zu werden.
Bei der in Fig. 53 gezeigten Ausführungsform, die mit der
nach den Fig. 1 und 4 zu vergleichen ist, liefert die
an den Ausgang der Bildeingabeeinrichtung 321 angeschlossene
Bildaufbereitungseinheit 321 c ihre Ausgangssignale an einen
Bildbezeichnungs-Speicher 326. Die Ausgangssignale dieses
Speichers 326 und das Bildsignal aus einem Eingabebild-
Speicher 321 werden gemeinsam einer Operatorschaltung 327
zugeführt, deren Ausgang mit einem Referenzbild-Speicher
321 b verbunden ist. Ein Referenzbild-Signal aus dem Referenzbild-
Speicher 321 b wird wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen der Bildaufbereitungseinrichtung 321 c
zugeführt, um die Luminanzänderung zwischen dem letzten
Eingabebild-Signal aus der Bildeingabeeinrichtung 320 mit
dem Referenzbildsignal aus dem Speicher 321 b zu vergleichen.
Die Bildaufbereitungseinheit 321 c sendet zu dem Bildbezeichnungsspeicher
326 ein Ausgangssignal in dem Bezeichnungs-
oder Etikettierschritt unmittelbar vor dem Extraktionsschritt
in den in Fig. 2 gezeigten Bildaufbereitungsalgorithmus.
Wenn die Operatorschaltung 327 ein Binärausgangssignal
"0" aus dem Bildbezeichnungsspeicher 326
empfängt, wenn also keine Luminanzänderung vorhanden ist,
liefert die Operatorschaltung 327 ein Eingabebildsignal
als solches an den Referenzbild-Speicher 321 b. Wenn jedoch
ein Binärausgang "1" vom Speicher 326 erhalten wird, also
eine Luminanzänderung vorhanden ist, stoppt die Schaltung
327 die Überführung dieses Teiles in dem Eingabesignal
mit Luminanzänderung, und eine mit dieser Änderung behaftete
Fläche wird maskiert.
Es wird auf Fig. 54 Bezug genommen. Wenn ein Objekt der
in Fig. 54a gezeigten Art vorhanden ist, wird die Objektfläche
mit "1" bezeichnet oder "etikettiert", während
der übrige Flächenbereich mit "0" bezeichnet wird, wie
in Fig. 54b verdeutlicht ist. Dies geschieht in der Bildaufbereitungseinheit
321 c. Der Flächenbereich mit dem
Binärwert "1" wird in der Operatorschaltung 327 maskiert
bzw. abgedeckt. Gemäß dem in Fig. 54c gezeigten Ergebnis
wird ein Referenzbild, das einen nicht erneuerten Flächenbereich
enthält, welcher dem Objekt entspricht und durch
eine gestrichelte Linie umschlossen ist, mit einem ansonsten
erneuerten Flächenbereich, von dem Referenzbild-
Speicher 321 b zu der Bildaufbereitungseinheit 321 c gesendet.
Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit des
Referenzbildes gesteigert werden. Ansonsten sind die Ausbildung
und Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 53
im wesentlichen dieselben wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen.
In Fig. 55 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei
welcher die Ausgangssignale mehrerer Sensoren 330, 330 A,
. . . 330 N einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 332 zugeführt
werden, die eine Deduktionseinrichtung 334 enthält,
um auf der Grundlage der Information aus einer Kenntnisbasis
333 auf das Fehlen oder das Vorliegen einer Anomalie
zu schließen. Diese Sensoren sind geeignet in einer
Überwachungszone angeordnet, um die von den Sensoren gelieferte
Information auf der Grundlage der Information
aus der Kenntnisbasis 333 so zu kombinieren, daß eine
Anomalie-Diskriminierung ermöglicht wird. Wenn eine erste
Gruppe von Sensoren in der Nähe einer Betonwand, eine
zweite in der Nähe einer Gebäudeaußenwand und eine dritte
am Hauseingang aufgebaut wird, so kann die Anwesenheit
eines Eindringlings erkannt werden, wenn eine kontinuierliche
Erfassung der Ausgangssignale der drei Sensorgruppen
insbesondere während der Nacht durchgeführt wird.
Eine relativ einfache Ausführungsform, verglichen mit der
nach Fig. 55, ist in Fig. 56 gezeigt. Ein Infrarotsensor
340, der aus zwei einander gegenüberliegenden Elementen
besteht, welche auf den beiden Seiten eines Einlaßtores
oder dergleichen angeordnet sind, ein weiterer
Sensor 340 A, bei dem es sich um einen Ultraschallsensor
vom Reflektortyp, einen auf elektrische Felder ansprechenden
Detektor oder dergleichen handelt, welcher in der Nähe
eines Hausfensters angeordnet ist, und ein dritter Sensor
340 B, insbesondere ein Glasbruchsensor, der auf einer
Scheibe des überwachten Fensters angebracht ist, sind als
Sensoren vorgesehen. Bei Verwendung dieser Sensoren kann
die Anomalie-Information nach und nach von den Sensoren
an eine Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 342 abgegeben
werden. Gegebenenfalls kann über die Ausgabeeinrichtung
345 die Information über die erkannte Anomalie schrittweise
ausgegeben werden.
Die Ausführungsformen nach den Fig. 55 und 56 können
in die zuvor beschriebenen Ausführungsformen einbezogen
werden, um eine Erweiterung der Systemfähigkeiten zu erreichen
und die Zuverlässigkeit zu verbessern. Bei einer
weiteren, in Fig. 57 gezeigten Ausführungsform wird,
wie der Vergleich mit Fig. 1 zeigt, das Ausgangssignal
einer Bildaufbereitungseinrichtung 351 einer Maskenbild-
Anfertigungseinrichtung 356 zugeführt, deren Ausgang
mit einem Maskenbild-Speicher 357 verbunden ist, um darin
abgespeichert zu werden und für die weiteren Schritte in
dem Bildaufbereitungsalgorithmus zur Verfügung zu stehen,
welcher in der Bildaufbereitungseinrichtung 351 ausgeführt
wird. Wenn beispielsweise ein Baum, der sich innerhalb
der überwachten Zone befindet, bewegt wird, so daß Helligkeitsänderungen
entstehen, die zu einer Fehlmeldung führen
könnten, so deckt die Maskenbild-Anfertigungseinrichtung
356 den Baum innerhalb des Eingabebildes ab. Da auf diese
Weise jegliche Luminanzänderung in einem Flächenbereich
ignoriert werden kann, der zu einer Fehlmeldung und Verarbeitung
in dem Bildaufbereitungsalgorithmus führen kann,
wird eine besonders zuverlässige Überwachung erreicht.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel der Ausführungsform
nach Fig. 57 ist in Fig. 58 dargestellt. Eine Bildaufbereitungseinrichtung
361 c hat im wesentlichen die gleiche
Ausbildung wie in Fig. 27. Entsprechende Bestandteile
sind mit um 180 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. Eine
Maskenbild-Anfertigungseinrichtung 366 enthält eine Integralschaltung
366 a, welche das Ausgangssignal einer Differenz-
Absolutwert-Schaltung 361 d der Bildaufbereitungseinrichtung
empfängt, und eine Binärschaltung 366 b, welche
ein Ausgangssignal der Integralschaltung und einen vorbestimmten
Schwellwert empfängt. Die Integralschaltung 366 a
addiert eine vorbestimmte Anzahl von Eingabebildern und
liefert folglich Daten, welche einen relativ hohen Integralwert
für Flächenbereiche aufweisen, wo innerhalb des Bildes
der überwachten Zone Luminanzänderungen häufig auftreten,
und für die übrigen Flächenbereiche des Bildes einen
relativ kleinen Integralwert enthalten. Diese Daten werden
in der Binärschaltung 366 b mittels eines Schwellwertes in
ein binäres Maskenbild umgesetzt, worin ein Binärwert "1"
dem Flächenbereich mit häufiger Luminanzänderung und ein
Binärwert "0" dem übrigen Flächenbereich zugeordnet wird.
Das Maskenbild wird aus dem Maskenbild-Speicher 367 erneut
der Bildaufbereitungseinheit 361 c zugeführt. Wenn beispielsweise
ein Eingabebild aus der überwachten Zone wie
das in Fig. 59 gezeigte erhalten wird, so wird die
einen Baum innerhalb der überwachten Zone enthaltende
Fläche, die durch eine gestrichelte Linie umschlossen
ist, als abgedeckter oder maskierter Bereich MSK behandelt,
und jegliche Luminanzänderung wird bei der Anomalie-
Diskriminierung ignoriert. Ansonsten sind Ausbildung und
Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen dieselben
wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Bei dem Beispiel nach Fig. 58 werden die Eingangssignale
für die Integralschaltung 366 a der Maskenbild-Anfertigungsschaltung
366 aus der Differenz-Absolutwert-Schaltung 361 d
der Bildaufbereitungseinrichtung erhalten. Wie in Fig. 60
gezeigt ist, kann jedoch die gleiche Arbeitsweise wie bei
Fig. 58 erhalten werden, auch wenn die Eingangssignale
für die Maskenbild-Anfertigungseinrichtung 376 aus einer
Binärschaltung 371 e in einer darauffolgenden Stufe einer
Differenz-Absolutwert-Schaltung 371 d einer Bildaufbereitungseinrichtung
erhalten werden.
Bei der in Fig. 61 gezeigten Ausführungsform sind, wie
der Vergleich mit Fig. 4 zeigt, mehrere Detektionsbereich-
Speicher 387, 387 A, . . . 387 N zwischen einer Bereichseinstelleinrichtung
386 und einer Anomalie-Diskriminiereinrichtung
382 angeordnet. Bei der beschriebenen Ausführungsform
werden verschiedene Erfassungsabschnitte einer relativ
großen Überwachungszone, beispielsweise ein Fabrikgelände,
als Detektionsobjekte abgespeichert. Die Anomalie-Diskriminierung
wird für die verschiedenen Erfassungsabschnitte
in unterschiedlichen Betriebsweisen ausgeführt. Die in den
Detektionsbereich-Speichern abzuspeichernden Bereiche sind
beispielsweise die Flächenbereiche in der Nähe einer Eingangstür
des Fabrikgeländes, die Aufstellungsorte von
Maschinen, bei denen Feuererscheinungen auftreten können,
beispielsweise Schweißmaschinen, Flächenbereiche mit
Industrierobotern, bedienungslose Beförderungsfahrzeuge
oder dergleichen. Die Überwachung dieser verschiedenen
Abschnitte der Überwachungszone kann mittels einer gemeinsam
verwendeten Bildeingabeeinrichtung 380, einer Bildaufbereitungseinrichtung
381 a , 381 b und 381 c geschehen,
ferner mittels des Hauptteils der Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
382 und der Ausgabeeinrichtung 385, wobei zusätzlich
verschiedenartige Überwachungseinrichtungen in
Verbindung mit einer einzigen Anomalie-Überwachungseinheit
verwendet werden können, beispielsweise zur Überwachung
hinsichtlich Eindringlingen, Feuerüberwachung, Produktionsbereichüberwachung
und dergleichen. Ansonsten sind Ausbildung
und Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 61
im wesentlichen die gleichen wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 62 gezeigten Ausführungsform ist, wie
der Vergleich mit Fig. 1 zeigt, eine Detektionsbereich-
Verlagerungseinrichtung 396 vorgesehen, um ein Ausgangssignal
einer Bildaufbereitungseinrichtung 391 zu empfangen
und den Detektionsbereich ansprechend auf die Bewegung
des Objektes zu verlagern und ein Ausgangssignal an die
Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 392 abzugeben, damit
die Überwachungsfunktion auf das bewegte Objekt konzentriert
wird.
Die Fig. 63 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel
der Ausführungsform nach Fig. 62. Eine Detektionsbereich-
Verlagerungseinrichtung enthält hier eine Objekt-Extrahiereinheit
406, die ein Ausgangssignal einer Bildaufbereitungseinrichtung
401 empfängt. Eine Koordinaten-Umsetzeinheit
407 empfängt die Ausgangssignale der Extrahiereinheit 406.
Ein Speicher 408 liefert die Daten aus dem Objekterfassungsbereich
an die Koordinaten-Umsetzeinheit 407. In der Objekt-
Extrahiereinheit 406 wird die in Fig. 2 dargestellte
Bildaufbereitung in einer Bildaufbereitungseinrichtung 401
in solcher Weise durchgeführt, daß eine Extraktion des
die größte Ähnlichkeit aufweisenden Objektes mittels
Mustervergleichs oder dergleichen durchgeführt wird, auf
der Grundlange der Kennwerte des Objektes, die in dem entsprechenden
Verfahrensschritt gewonnen werden. Es werden
dann die Zentrumskoordinaten des extrahierten Objektes
berechnet. Die Koordinaten-Umsetzeinheit 407 verschiebt
den in Fig. 64 gezeigten und in dem Detektionsbereich-
Speicher 408 abgespeicherten Erfassungsbereich P, welcher
das Zentrum C des Objektes umgibt, um der Bewegung des
Objektes zu folgen, auf der Grundlage der Zentrumskoordinaten
des Objektes, welche durch die Objekt-Extrahiereinheit
406 gewonnen werden. Wenn sich beispielsweise ein
Objekt, daß sich in Fig. 65a in der Stellung Ka links
unten im Bild befindet, in die Position Kb oben rechts
in dem in Fig. 65b gezeigten Bild bewegt, so verschiebt
die Koordinaten-Umsetzeinheit 407 entsprechend die Erfassungsbereiche
von Pa nach Pb, um der Objektbewegung zu
folgen.
Vorausgesetzt, daß sich das Objekt stets innerhalb des
Eingabebildes befindet, daß also die Überwachungszone so
eingestellt ist, daß sie einen Bereich enthält, innerhalb
welchem sich das Objekt bewegt, so ist als Referenzbild
für die Bildaufbereitungseinrichtung ein solches erforderlich,
in welchem das Objekt fehlt. Dieses Referenzbild
kann beispielsweise folgendermaßen erhalten werden: Wenn
sich ein Objekt OBJ ein führerloses Fahrzeug, welches
entlang einer Schiene RAL hin- un herfährt, links unten
in dem in Fig. 66a gezeigten Eingabebild befindet, und
sich das Objekt OBJ in einem weiteren, in Fig. 66b gezeigten
Eingabebild oben rechts befindet, so werden diese
Eingabebilder zu dem in Fig. 66c gezeigten Bild kombiniert
bzw. zusammengesetzt.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel der Ausführungsform
nach Fig. 62 ist in Fig. 67 gezeigt. Wie der Vergleich
mit Fig. 63 zeigt, enthält eine Koordinaten-Umsetzeinheit
die Subtrahierschaltungen 417 und 417 A, welche
parallel an eine Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 412
angeschlossen sind, eine Objekt-Extrahiereinheit 416
sowie einen Detektionsbereich-Speicher 418. Die Zentrumskoordinaten
X₁ und Y₁ eines Objektes werden von einer
Objekt-Extrahierschaltung 416 zu beiden Subtrahierschaltungen
417 und 417 A gesendet. Die Koordinaten X₂ und Y₂
einer Luminanzänderung werden von der Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
412 ebenfalls den Subtrahierschaltungen
417 und 417 A zugeführt, um darin folgende Berechnungen
durchzuführen: X₃ = X₂-X₁ und Y₃ = Y₂-Y₁. Auf diese
Weise werden die Adressenkoordinaten X₃ und Y₃ für den
Detektionsbereich-Speicher 418 geliefert, damit der Zugriff
auf ihn erfolgen kann und der Detektionsbereich
der Bewegung des Objektes folgend verlagert werden kann.
Bei der beschriebenen Detektionsbereich-Verlagerungseinrichtung
wird vorzugsweise, wie in Fig. 68 gezeigt ist,
zusätzlich zu dem Erfassungsbereich P ein Verfolgungsbereich
Q eingestellt, bei dem es sich um die maximale
Bewegungsstrecke des Objektes handelt, bezogen auf sein
Zentrum C, welche dieses beispielsweise während einer
Abtastzeit zurückgelegt hat. Hierdurch kann eine konzentrierte
Überwachung auf den Verfolgungsbereich Q gerichtet
werden, um so die Anomalie-Diskriminierung zu beschleunigen.
Ansonsten sind Ausbildung und Arbeitsweise
der Ausführungsformen nach den Fig. 62 bis 68 im wesentlichen
dieselben wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 69 gezeigten Ausführungsform enthält
die Diskriminiereinrichtung, wie der Vergleich mit Fig. 4
zeigt, eine Haupt-Anomalie-Diskriminiereinrichtung 422 a
und eine Hilfs-Anomalie-Diskriminiereinrichtung 422 b. Der
Überwachungsbereich-Speicher enthält einen Haupt-Überwachungsbereich-Speicher
427 a und mehrere Hilfs-Überwachungsbereich-
Speicher 427 b, . . . 427 bN. Der Ausgang
des Haupt-Detektionsbereich-Speichers 427 a ist an die
Haupt-Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 422 a angelegt,
während die Ausgänge der Hilfs-Detektionsbereich-Speicher
427 b, . . . 427 bN an die Hilfs-Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
422 b angelegt sind. Im dem Haupt-Detektionsbereich-
Speicher 427 a sind die eingestellten Bereiche der
Überwachungszone für eine relativ grobe Entscheidung eingestellt,
während in den Hilfs-Überwachungsbereich-Speichern
427 b, . . . 427 bN die Bereiche der Überwachungszone für eine
relativ genaue Entscheidung eingestellt sind. Die Grobentscheidung
wird zuerst vorgenommen. Wenn diese Grobentscheidung
zum Erkennen einer Anomalie führt, wird eine
Feinentscheidung vorgenommen. Auf diese Weise wird eine
noch größere Zuverlässigkeit des Meldesystems erreicht.
Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise der beschriebenen
Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie
bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Bei der
Ausführungsform nach Fig. 70 enthält die Bildaufbereitungseinrichtung
zwischen einer Bildeingabeeinrichtung
430 und einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 432, bei
der es sich insbesondere um eine Einbruch-Diskriminatoreinrichtung
handelt, eine Objekt-Extrahiereinrichtung und
eine Objekt-Verfolgungseinrichtung, wie der Vergleich mit
Fig. 1 zeigt. Bei der gezeigten Ausführungsform enthält
die Objekt-Extrahiereinrichtung einen Eingabebild-Speicher
431 a und einen Referenzbild-Speicher 431 b, die beide an
den Ausgang der Bildeingabeeinrichtung 430 angeschlossen
sind, sowie eine Objekt-Extrahiereinheit 436, welche an
die Ausgänge beider Speicher angeschlossen ist. Die Objekt-
Verfolgungseinrichtung enthält einen Bildspeicher
437 für extrahierte Eingabeobjekte, einen Bildspeicher
437 A für die extrahierten vorhergehenden Objekte sowie
eine Objekt-Verfolgungseinrichtung 438, welche an die
Ausgänge der beiden Speicher und gegebenenfalls an den
Ausgang eines Attribut-Speichers 439 angeschlossen ist.
In der Objekt-Extrahiereinrichtung 436 wird die gleiche
Bildaufbereitung durchgeführt wie beispielsweise in der
Bildaufbereitungseinrichtung 21 c der Ausführungsform nach
Fig. 4. Es wird also ein Eingabebild einer Binärumsetzung
und Etikettierung unterzogen. Das etikettierte Binärbild
wird den Bildspeichern 437 und 437 A zugeführt. Wenn das
aus der Extrahiereinrichtung 436 erhaltene Eingabebild
die in Fig. 71 gezeigte Beschaffenheit aufweist und in
dem Bildspeicher 437 abgespeichert ist, während das in
Fig. 72 gezeigte Bild zuvor im Bildspeicher 437 A abgespeichert
wurde, nachdem ein vorhergehendes Eingabebild
empfangen wurde, so ist bekannt, daß sich die als Fig.
1 bis 5 bezeichneten Objekte bewegt haben. Es muß dann
innerhalb der Objekt-Verfolgungseinheit 438 eine Verfolgung
der Objekte durchgeführt werden, um sie identifizieren
zu können.
Die Identifizierung mittels der Objekt-Verfolgungseinheit
438 wird folgendermaßen durchgeführt: Wenn ein Objekt OBJ A
in dem letzten Eingabebild und ein Objekt OBJ P in dem vorhergehenden
Eingabebild einander teilweise überlappen und
einen Überlappungsbereich aufweisen, wie er in Fig. 73
schraffiert dargestellt ist, so werden diese Objekte als
identisch angesehen. Wenn aber die Abtastgeschwindigkeit
bei dem Bild im System niedriger ist als die Bewegungsgeschwindigkeit
des Objektes und kein Überlappungsteil zwischen
den Objekten im Eingabebild und in den vorhergehenden
Bildern vorhanden ist, so sagt das System die Position
des Objektes bei der Extraktion des letzten Eingabebildes
voraus, auf der Grundlage eines Verschiebungsvektors
für das Objekt OBJ P bei der Extraktion des vorhergehenden
Bildes, um ein vorhergesagtes Objekt OBJ P′ zu
erhalten, wie es in Fig. 74 dargestellt ist. Ein Objekt,
das einen schraffierten Teil aufweist, welcher das vorhergesagte
Objekt OBJ P′ in dem Eingabebild überlappt, wird
als identisch beurteilt. Wenn ein vorhergesagtes Objekt
erhalten wird, das beide Objekte OBJ₁ und OBJ₂
des Eingabebildes und des vorhergehenden Bildes überlappt,
wie in Fig. 75 gezeigt, so daß es unmöglich ist,
diese Objekte zu identifizieren, so kann die Objekt-
Identifizierung erfolgen, indem Formparameter der beiden
Objekte wie ihrer Größe, Hauptachsenverhältnis
usw. ermittelt werden und die Entscheidung auf der
Grundlage der Ähnlichkeit getroffen wird.
Wenn der Attribut-Speicher 439, welcher der Objekt-
Verfolgungseinheit 438 zugeordnet ist, zuvor Informationen
über einen Baum oder dergleichen eingespeichert
wurden, welcher sich innerhalb der überwachten Zone
befindet und hinter welchem sich ein Objekt verstecken
kann, ist die Identitätsentscheidung bei einem solchen
Objekt, dessen Luminanzänderung vorübergehend hinter
dem Baum verschwindet, dennoch möglich, sobald die Luminanzänderung
in der Nähe des Baumes erneut in Erscheinung
tritt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 70 kann somit eine
andauernde Objektverfolgung durchgeführt werden, um
eine genaue Anomalie-Diskriminierung zu ermöglichen.
Ansonsten sind Ausbildung und Wirkungsweise der beschriebenen
Ausführungsform im wesentlichen dieselben
wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Die Fig. 76 zeigt eine Einrichtung zum automatischen
Korrigieren der Blende in der Fernsehkamera, die Bestandteil
der Bildeingabeeinrichtung bei den beschriebenen
Ausführungsformen sein kann. Diese Einrichtung
zur automatischen Blendenkorrektur enthält eine Signaldetektoreinrichtung
446, welche an den Ausgang einer
Bildeingabeeinrichtung 440 und an einen Ausgang einer
Detektionsbereich-Einstelleinrichtung 447 angeschlossen
ist. Der Ausgang der Signaldetektoreinrichtung 446 wird
einer Blendenkorrektureinrichtung 448 zugeführt, die
ihrerseits ein Blendenkorrektursignal an die Bildeingabeeinrichtung
440 abgibt. Wenn die Bildeingabeeinrichtung
440 beispielsweise das in Fig. 77 gezeigte
Bild abgibt, so wird ein Detektionsbereich durch die
Detektionsbereich-Einstelleinrichtung 447 eingestellt,
wie er in der Zeichnung gestrichelt eingezeichnet ist.
Das Bild wird dann durch die Signaldetektoreinrichtung
446 unter Mitwirkung der Blendenkorrektureinrichtung
448 verarbeitet, ohne Beeinflussung durch Luminanzänderungen
aus anderen Bereichen des Bildes als der Detektionsbereich,
woraufhin das Bild in der darauffolgenden
Stufe der Bildaufbereitung zugeführt wird.
Als Signaldetektoreinrichtung bei der Ausführungsform
nach Fig. 76 wird vorzugsweise eine Spitzenwert-
Detekoreinrichtung 456 verwendet, wie in Fig. 78 gezeigt.
Diese Spitzenwert-Detektoreinrichtung 456 führt
eine Zwischenspeicherung des Spitzenwertes in einer
Schaltung durch und speichert also den maximalen Luminanzpegel
eines empfangenen Bildsignals, das beispielsweise
über einen Analogschalter zugeführt wird. Ein
Blendenkorrektursignal wird durch die Blendenkorrektureinrichtung
458 entsprechend dem maximalen Luminanzpegel
geliefert und an die Bildeingabeeinrichtung 450
abgegeben. Die Signaldetektoreinrichtung nach Fig. 76
kann ferner, wie in Fig. 79 gezeigt, eine Integralwert-
Detektoreinrichtung 466 enthalten, welche den
Luminanzpegel der Eingabebilder integriert, um einen
gemittelten Luminanzwert zu erhalten und das Blendenkorrektursignal
über eine Blendenkorrektureinrichtung
468 zu erzeugen und der Bildeingabeeinrichtung 460 zuzuführen.
Die Bereichseinstellung in der Detektionsbereich-
Einstelleinrichtung 447, 457 und 467 kann mittels einer
Graphiktabelle oder dergleichen erfolgen. Die Ausgangssignale
der einer Blendenkorrektur unterworfenen
Bildeingabeeinrichtungen 440, 450 und 460 werden der
Bildaufbereitung, Anomalie-Diskriminierung und Informationsausgabe
zugeführt, wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen erläutert.
Bei der in Fig. 80 gezeigten Ausführungsform ist die
Bildeingabeeinrichtung derart ausgebildet, daß der
Ausgang eines Referenzbild-Speichers 471 a einer Differenz-
Absolutwert-Schaltung 471 d gemeinsam mit dem Eingabesignal
zugeführt wird. Das Ausgangssignal des
Referenzbild-Speichers 471 a gelangt über einen Multiplizierer
471 b, der mit einer Konstante K multipliziert,
die kleiner als 1 ist, an einen Schwellwert-
Bildspeicher 471 c, der als Schwellwert das Ausgangssignal
des Multiplizierers 471 b verwendet. Die Ausgänge
des Schwellwert-Bildspeichers 471 c und der Differenz-
Absolutwert-Schaltung 471 d sind an eine Komparatorschaltung
471 e angelegt, welche das Eingabebildsignal
und das Referenzbildsignal in binäre Bildsignale
für die Bildverarbeitung in der darauffolgenden Stufe
umsetzt.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Ausführungsform
wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 81 erläutert. In
der Zeichnung entspricht die mit durchgezogener Linie
gezeigte Signalform einer Horizontallinie in dem Eingabebild.
M und N sind Gebiete entsprechend Teilen
der Horizontallinie mit hoher bzw. geringer Luminanz.
Die Scheitelwerte P₁ und P₂ des Signals zeigen Objekte
innerhalb der Gebiete hoher und geringer Luminanz an.
Wenn der Schwellwert, welcher zu der Komparatorschaltung
471 e gelangt, konstant ist, wie die mit gestrichelten
Linien gezeichneten Kurven zeigen, wird die
Signalform in ihrer vertikal gerichteten Breite konstant,
unabhängig von der Amplitude der Luminanz, d. h.
unabhängig von der Helligkeit bzw. Dunkelheit des Bildes,
so daß die Gefahr besteht, daß selbst ein Objekt
innerhalb des Gebietes N nicht zur Erzeugung eines
Signales führt, welches den Schwellwert erreicht, so
daß dann keine Anomalie festgestellt werden kann. Bei
der beschriebenen Ausführungsform wird ein Referenzbild
ohne Anomalie mit der Konstante K multipliziert,
die kleiner als 1 ist und beispielsweise 0,3 beträgt,
um einen variablen Schwellwert zu erhalten. Dieser
Schwellwert wird über den Schwellwert-Bildspeicher
471 c an die Komparatorschaltung 471 e angelegt. Der
Schwellwert ändert sich folglich gemäß der in Fig. 81
strickpunktiert gezeigten Linie hinsichtlich der auf
die Vertikalrichtung bezogenen Breite im Gebiet M relativ
stark, im Gebiet N jedoch nur wenig, abhängig
von der Helligkeit bzw. Dunkelheit des Bildes. Das
Objekt kann daher zuverlässig erfaßt werden, wodurch
die Zuverlässigkeit des Systems erheblich gesteigert
wird.
Wie in Fig. 82 gezeigt ist, kann der Schwellwert-
Bildspeicher in Fig. 80 ersetzt werden durch eine
Speicher-Kippschaltung 481 c, welche parallel mit einer
weiteren Speicher-Kippschaltung 481 cA geschaltet ist,
die zwischen einer Differenz-Absolutwert-Schaltung
481 d und einer Komparatorschaltung 481 e liegt, um einen
variablen Schwellwert und ein Luminanzänderungssignal
gleichzeitig an die Komparatorschaltung 481 e
über die beiden Speicher-Kippschaltungen 481 c und
481 cA abzugeben, um die gleiche Arbeitsweise wie bei
der Ausführungsform nach Fig. 80 zu erhalten. Bei den
Ausführungsformen nach den Fig. 80 bis 82 sind die
Bildeingabeeinrichtung, die weiteren Teile der Bildaufbereitungseinrichtung,
die Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
und die Ausgabeeinrichtung im wesentlichen
die gleichen wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Es wird nun auf Fig. 83 Bezug genommen. Wie der Vergleich
mit Fig. 4 zeigt, ist bei dieser Ausführungsform
eine Bildaufbereitungseinrichtung zwischen einer
Bildeingabeeinrichtung 490 und einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
492 angeordnet und enthält einen
ersten Subtrahierer 491 d, der die Ausgangssignale eines
Eingabebild-Speichers 491 a und eines ersten Referenzbild-
Speichers 491 b empfängt und diese subtrahiert,
um auf diese Weise den gleichbleibenden Hintergrund im
Bild der überwachten Zone zu eliminieren. Der Ausgang
des Subtrahierers 491 d ist an einen zweiten Subtrahierer
491 e und an eine Anomalie-Verarbeitungseinrichtung
491 c angelegt. Der zweite Subtrahierer 491 e empfängt
ferner die Ausgangssignale eines zweiten Referenzbild-
Speichers 491 bA, der seinerseits die Ausgangssignale
der Bildverarbeitungseinrichtung 491 c
über einen Multiplizierer 491 f empfängt.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nun unter
Bezugnahme auf die Fig. 84 und 85 erläutert. Wenn ein
Eingabebild erscheint, welches ein abnormes Objekt
OBJ 2 wie in Fig. 84b gezeigt enthält, zugleich mit
einem Referenzbild, welches ein normales Objekt OBJ 1
enthält, wie in Fig. 84a gezeigt, so wird vom Subtrahierer
491 d ein Differenzbild erhalten, das nur das
abnorme Objekt OBJ 2 enthält, wie in Fig. 84c gezeigt.
Die Bildverarbeitungseinrichtung 491 c der darauffolgenden
Stufe setzt ihre Eingangssignale in ein Binärsignal
entsprechend dem vorbestimmten Schwellwert V TH ,
wie in Fig. 85 gezeigt, um. Wenn jedoch das Ausgangssignal
des Subtrahierers 491 e eine impulsartige Störung
N enthält, so wird ein Ausgangssignal B erzeugt,
das niedriger gehalten wird als der Schwellwert V TH ,
indem eine Filterung durchgeführt wird, durch welche
das Bild verwischt wird. Auf diese Weise wird die
Übertragung eines Bildsignals, das einem abnormen Zustand
entspricht, jedoch durch ein Störsignal N verursacht
wurde, weitgehend verhindert. Alle unbedeutenden
Störsignale können also eliminiert werden, wenn der
Hintergrund des Eingabebildes unveränderlich ist, wie
bei der Überwachung von Innenräumen.
Abgesehen von den oben beschriebenen Impulsstörungen
kann auch eine schwankende Bewegung oder dergleichen
eines normalen Objektes OBJ 1 innerhalb des Eingabebildes,
beispielsweise aus einer überwachten Außenzone,
die Abgabe einer Anomalie-Meldung verursachen, obwohl
keine Anomalie vorliegt, da die Luminanzänderung an
einer Stelle erfolgt, welche dem Objekt OBJ 1 entspricht,
wie in den Fig. 84d und 84e gezeigt. Die Tatsache, daß
die Luminanzänderung aufgrund der Bewegung einer Baumkrone
oder dergleichen (Objekt OBJ 1) an derselben
Stelle auftritt, wird bei der vorliegenden Ausführungsform
berücksichtigt. Ein Eingabebild, welches dem letzten
Eingabebild unmittelbar vorausgeht, wird in dem
zweiten Referenzbild-Speicher 491 bA abgespeichert, so
daß jegliche Luminanzänderung aufgrund von Schwankungsbewegungen
oder dergleichen einer Subtraktion im
zweiten Subtrahierer 491 e unterzogen wird, um auf diese
Weise die geringfügige Störung zu eliminieren. Bei
der Speicherung des "unmittelbar vorhergehenden" Eingabebildes
im zweiten Referenzbild-Speicher 491 bA muß
vermieden werden, daß ein Bild, welches eine Anomalie
enthält, als Referenzbild gespeichert wird, indem das
"unmittelbar vorhergehende" Eingabebild als solches zu
einem Referenzbild gemacht wird. Zu diesem Zweck wird
das Eingabebild, in welchem irgendwelche Luminanzänderungen
auftreten, mit einer Konstante C multipliziert,
die kleiner als 1 ist und beispielsweise 0,5
beträgt. Diese Multiplikation wird im Multiplizierer
491 f durchgeführt. Das so multiplizierte Bild wird in
dem zweiten Referenzbild-Speicher 491 bA als Referenzbild
abgespeichert. Auf diese Weise kann die Luminanzänderung
der geringfügigen Störung auf die Hälfte reduziert
werden. Da die Änderung in dem Eingabebild im
Flächenbereich klein genug ist, kann diese Änderung in
der darauffolgenden Bildaufbereitungseinrichtung 491 c
leicht beseitigt werden, woran sich die Filterung und
die Binärumsetzung anschließen. Die Weitermeldung eines
abnormen Ausgangssignals, welches beispielsweise durch
Schwankungsbewegungen eines Hintergrundobjektes verursacht
wird, kann also verhindert werden, um auf diese
Weise die Zuverlässigkeit zu steigern. Ansonsten sind
die Ausbildung und Wirkungsweise der Ausführungsform
nach Fig. 83 im wesentlichen dieselben wie bei den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 86 werden, wie der
Vergleich mit Fig. 1 zeigt, ein Bildverarbeitungssignal
und ein Detektionssignal von einem externen Sensor
561 einer Anomalie-Diskriminatoreinrichtung 512 zugeführt,
um eine Erweiterung des Beurteilungssystems zu
verwirklichen. Als externer Sensor 516 ist ein solcher
geeignet, der die Entfernung zu einem Objekt, eine
Temperatur oder eine andere Größe feststellt.
Die Fig. 87 und 88 zeigen ein Gesamtkonzept eines
Anomalie-Überwachungssystems und veranschaulichen die
darin ausgeführten Informationsverarbeitungsschritte.
Aus diesen Zeichnungen geht unmittelbar hervor, wie die
verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen in der
Praxis angewendet werden. Verschiedene Anlagenbeispiele
unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems sind in
den Fig. 89 bis 96 dargestellt. In einigen Zeichnungen
sind die verschiedenen Warnniveaus durch Zahlen beispielshalber
angegeben. Aus diesen Beispielen geht
hervor, daß die erfindungsgemäße Anomalie-Überwachungsanordnung
überaus vielseitig einsetzbar ist, bis hin
zur Signalisierung von Gefahren, wenn beispielsweise
ein spielendes Kind in einem Raum sich einer Treppe,
dem Badezimmer oder dergleichen nähert.
Claims (35)
1. Überwachungsanordnung zur Meldung von abnormen
Ereignissen und Zuständen, worin ein durch eine Bildeingabeeinrichtung
von einer überwachten Zone erhaltenes
Eingabebild mit einem Referenzbild verglichen
wird, das Eingabebild durch eine Bildaufbereitungseinrichtung
verarbeitet wird, um Informationen zu gewinnen,
welche für die Anomalie-Diskriminierung erforderlich
sind, und die Anomalie-Diskriminierung auf
der Grundlage dieser Informationen bei einem Objekt
innerhalb der überwachten Zone durchgeführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Detektionsbereich-Einstelleinrichtung
vorgesehen ist, deren Ausgang an die
Anomalie-Diskrimininatoreinrichtung angelegt ist und daß
der Ausgang dieser Detektionsbereich-Einstelleinrichtung
getrennte Detektionsbereiche in dem Eingabebild
angibt, die mit verschiedenen Warnniveaus behaftet
sind.
2. Überwachungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Warnniveaus veränderbar sind.
3. Überwachungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Veränderungsmuster-
Speichereinrichtung vorgesehen ist, um ein Luminanz-
Änderungsmuster in einem abnormen Zustand zu speichern,
und daß der Ausgang der Änderungsmuster-Speichereinrichtung
an die Anomalie-Diskriminatoreinrichtung angelegt
ist.
4. Überwachungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Änderungsmuster derart eingestellt
ist, daß ein Objekt erfaßt wird, welches sich
aus einem Bereich mit niedrigem Warnniveau in einen
anderen Bereich bewegt, der mit einem hohen Warnniveau
behaftet ist.
5. Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsbereiche
auf dem Eingabebild einstellbar sind, welches
in wählbarer Erscheinungsform überwacht bzw. angezeigt
wird.
6. Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen
sind, um dem Eingabebild einen Attributbereich zusätzlich
zu den Detektionsbereichen aufzugeben und eine
Charakteristik zu speichern, welche dem Attributbereich
entspricht, und daß der Anomalie-Diskriminatoreinrichtung
der Attribut-Ausgang dieser Einrichtung zugeführt
wird.
7. Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Detektionsbereich-
Einstelleinrichtungen vorgesehen sind,
um jeweils mehrere Abschnitte der überwachten Zone,
die eine relativ große Ausdehnung besitzt, zu überwachen.
8. Überwachungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Detektionsbereich-Einstelleinrichtung
dergestalt ausgelegt ist, daß sie die
Überwachungsabschnitte automatisch einstellt.
9. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum
Maskieren bzw. Abdecken eines Bereiches in dem Eingabebild,
dessen Luminanzänderung nicht als abnorm angesehen
wird, vorgesehen sind und daß der Ausgang dieser
Abdeck- bzw. Maskiereinrichtung an die Bildaufbereitungseinrichtung
angelegt ist.
10. Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Verschieben
der Detektionsbereiche während der Bewegung
des Objektes innerhalb der überwachten Zone vorgesehen
sind.
11. Überwachungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verschieben des
Detektionsbereiches eine Einrichtung zum Herauslösen
des Objektes aus dem Eingabebild, einen Speicher zum
Speichern eines in dem Bild eingestellten Detektionsbereiches,
der das Objekt umschließt, und eine Koordinaten-
Umsetzeinrichtung zur Bewegung des Detektionsbereiches
in solcher Weise, daß das sich bewegende
Objekt umschlossen bleibt, enthalten.
12. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Unterscheiden
eines normalen Veränderungsmusters von einem
abnormen Veränderungsmuster des Eingabebildes.
13. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Herauslösen
des Objektes aus dem Eingabebild und Mittel zur Verfolgung
der Bewegung dieses herausgelösten Objektes.
14. Überwachungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Objekt-Verfolgungseinrichtung
Mittel zum Vorhersagen einer Bewegungsposition des Objektes
und Mittel zum Identifizieren des Objektes enthält.
15. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anomalie-
Diskriminatoreinrichtung eine Anomalie auf der Grundlage
des Ortes eines sich bewegenden Objektes in Abhängigkeit
von der Zeit meldet.
16. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildeingabeeinrichtung
mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen enthält,
welche derart aufgestellt sind, daß ihre Überwachungszonen
einander überlappen.
17. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufbereitungseinrichtung
Mittel umfaßt, um eine Erneuerung
des Referenzbildes zu verhindern, wenn das Eingabebild
eine Luminanzänderung aufweist.
18. Überwachungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das Referenzbild erhalten wird,
indem die Signale von mehreren Eingabebildern, die als
normal erkannt werden, gemittelt werden.
19. Überwachungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das Eingabebild, mit Ausnahme seiner
sich verändernden Teile, das Referenzbild in der Bildaufbereitungseinrichtung
ständig erneuert.
20. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufbereitungseinrichtung
mehrere Referenzbilder zugeführt
werden.
21. Überwachungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch
gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Referenzbild zur
Eliminierung schwächerer Störsignale angefertigt wird.
22. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anomalie-
Diskriminatoreinrichtung die Ausgangssignale eines
externen Sensors gemeinsam mit dem Eingabebild empfängt.
23. Überwachungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der externe Sensor ein Entfernungssensor
ist.
24. Überwachungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der externe Sensor ein Temperatursensor
ist.
25. Überwachungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der externe Sensor zur Erfassung
eines Objektes ausgebildet ist, welches sich in einem
toten Winkel der überwachten Zone innerhalb des Eingabebildes
befindet.
26. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufbereitungseinrichtung
Mittel umfaßt, um einen Schwellwert
automatisch einzustellen, mittels welchem das
Eingabebild in ein Binärbild umgesetzt wird.
27. Überwachungsanordnung nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den
Schwellwert zu bestimmen auf der Grundlage eines gemittelten
Wertes der Luminanz mehrerer Vergleichsbilder,
die zwischen Eingabe- und Referenzbildern erhalten
werden.
28. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufbereitungseinrichtung
eine Blendenkorrektureinrichtung
umfaßt, deren Ausgang zu der Bildeingabeeinrichtung
für die Korrektur seiner Blende geführt wird.
29. Überwachungsanordnung nach Anspruch 28, dadurch
gekennzeichnet, daß die Blendenkorrektureinrichtung
Mittel umfaßt, um ein Signal zu erfassen, welches für
die Blendenkorrektur erforderlich ist und aus den Signalen
des Eingabebildes gewonnen wird, daß Mittel zum
Einstellen eines Detektionsbereiches für diese Signalerfassung
vorgesehen sind und daß Blendenkorrekturmittel
vorhanden sind, um ein Blendenkorrektursignal an
die Bildeingabeeinrichtung abzugeben, entsprechend dem
durch die Signalerfassungseinrichtung erhaltenen Signal.
30. Überwachungsanordnung nach Anspruch 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die Signalerfassungseinrichtung
eine Scheitelwert-Erfassungseinrichtung zu Erfassung
des maximalen Luminanzpegels enthält.
31. Überwachungsanordnung nach Anspruch 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die Signalerfassungseinrichtung
eine Integralwert-Detektoreinrichtung zum Erfassen
eines gemittelten Luminanzpegels enthält.
32. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufbereitungseinrichtung
ein Ausgangssignal an eine Torschaltung
abgibt, wenn ein Überlauf an einer Analog/
Digital-Umsetzeinrichtung auftritt, daß diese Torschaltung
ein Taktsignal an eine Zähleinrichtung abgibt,
während die Torschaltung aktiviert ist, und daß
die Zähleinrichtung ein Ausgangssignal an die Anomalie-
Diskriminatoreinrichtung abgibt, durch welches die
Anomalie-Diskriminierung angehalten wird, wenn ein vorbestimmter
Zählerstand erreicht ist.
33. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildeingabeeinrichtung
mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen enthält
und daß Mittel vorgesehen sind, um die Ausgänge der
Bildaufnahmeeinrichtungen beim Auftreten einer Luminanzänderung
des Eingabebildes durchzuschalten.
34. Überwachungsanordnung nach Anspruch 33, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchschaltmittel durch einen
Multiplexer gebildet sind.
35. Überwachungsanordnung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildeingabeeinrichtung
Farbbild-Aufnahmeeinrichtungen enthält
und daß Mittel zum Herauslösen allein der Farbtonkomponenten
in dem von der Farbbild-Aufnahmeeinrichtung
abgegebenen Bildsignal und zum Anlegen dieser Farbtonkomponenten
an die Bildaufbereitungseinrichtung vorgesehen
sind.
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