DE3852927T2

DE3852927T2 - Notüberwachungssystem mit Infrarotverarbeitung.

Info

Publication number: DE3852927T2
Application number: DE3852927T
Authority: DE
Inventors: Kanji Hirota; Toshio Iwasaki; Masaaki Nakamura; Tetsuya Nakamura; Ryuichi Ueda
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2008-11-26
Also published as: EP0318039B1; EP0318039A2; DE3852927D1; US4999614A; EP0318039A3

Description

Diese Erfindung betrifft ein automatisches Notfallerkennungssystem mit einer Infrarot-Überwachungskamera und Infrarotverarbeitung und insbesondere die Wahrnehmung eines außergewöhnlichen Temperaturanstiegs in Anlagen oder eines Eindringens unbefugter Personen ("Einbrecher").
Bei einem Einbruchsicherungssystem wird im allgemeinen ein Videokamerasystem oder ein Lichtstrahl-Sensorsystem eingesetzt, um einen Eindringling zu entdecken. Bei diesem Videokamerasystem muß ein Wachmann fortwährend einen Bildschirm beobachten, der die zu überwachende Szene zeigt, oder es wird eine elektronische Schaltung zur Entdeckung und Erkennung einer Veränderung bei den von der Kamera abgegebenen Bildsignalen eingesetzt. Bei dem Lichtstrahl-Sensorsystem durchquert ein Strahl unsichtbaren Lichts, üblicherweise Infrarotlicht, den zu überwachenden Bereich, wobei eine Unterbrechung des Lichtstrahls durch den Eindringling elektronisch festgestellt wird. Bei einem System zur Erkennung einer Betriebsstörung, bei dem die Störung meist ein anomaler Temperaturanstieg der Anlage ist, wird ein Kontaktsensor, üblicherweise ein Thermometer, an einer bestimmten Stelle der Anlage angebracht, oder es wird ein kontaktfreier Infrarotdetektor oder eine Infrarotkamera eingesetzt.
Bei diesen herkömmlichen Systemen ergeben sich die im folgenden beschriebenen Probleme. Bei einem System mit einer Kamera für sichtbares Licht ist es einer Person nicht möglich, den Bildschirm fortwährend und aufmerksam zu beobachten, weshalb ein Datenverarbeitungsverfahren zur elektronischen Wahrnehmung einer Veränderung der Bildinformation, wie z. B. der Helligkeit und/oder der Farbe, oder einer Temperaturänderung (wie in der japanischen Patentveröffentlichung Sho 62-111588 beschrieben) der Bildelemente jedes Bilds angewendet wird. Dieses elektronische Überwachungssystem erfaßt jedoch auch eine kleine Veränderung der Objektszene, wie z. B. eine geringfügige Bewegung an einem Baum, ein Eindringen eines kleinen Tiers oder ein fliegendes Blatt, die nicht erfaßt werden soll. Damit verringert sich die Verläßlichkeit des Systems.
Zur Verringerung dieser übermäßigen Empfindlichkeit des Systems wurde ein System vorgeschlagen, bei dem ein Alarmsignal nur dann ausgegeben wird, wenn eine Summe von Bildelementen mit einer gegenüber dem vorhergehenden Bild um mehr als eine vorgegebene erste Schwellenmenge veränderten Temperatur eine zweite Schwellenmenge überschreitet, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Sho 57-160282 für den Fall der Verwendung einer Videokamera für sichtbares Licht beschrieben. Bei einem System, bei dem ein Kontaktthermometer verwendet wird, muß das Thermometer an einem gefährlichen Teil der Anlage angebracht werden, z. B. an einer Hochspannungsmaschine. Daher ist die Anbringung eines Kontaktthermometers in manchen Fällen nicht möglich. Anstelle des Kontaktthermometers kann ein Infrarotthermometer zur Fernerfassung verwendet werden. Wenn ein Infrarotthermometer oder ein Kontaktthermometer zur Erfassung eines Temperaturanstiegs in der Anlage verwendet wird, kann jedoch nur ein Teil der Anlage überwacht werden, weshalb dies für die Überwachung eines größeren Teils des Objekts ungeeignet ist.
Andererseits wird bei einem herkömmlichen System ein durch Erfassung einer wesentlichen Veränderung in der Objektszene erzeugtes Signal verwendet, um ein Alarmsystem zu betätigen, eine Speichervorrichtung zur späteren Ausgabe der gespeicherten Information zu aktivieren oder ein Video-Bandaufnahmegerät einzuschalten etc. Diese Systeme haben jedoch den Nachteil, daß bei Ausgabe des Auslösesignals die Szene vor diesem Signal nicht wiedergegeben werden kann.
Eine allgemeine Aufgabe dieser Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes Notfallerkennungssystem zur Wahrnehmung einer anomalen Temperaturänderung in einer Objektszene oder eines Eindringens eines Einbrechers zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Notfallerkennungssystem zu schaffen, das nur auf Objekte reagiert, die eine vorgegebene Größe eines vorgegebenen Temperaturbereichs überschreiten.
Eine zusätzliche Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Notfallerkennungssystem zur Wiedergabe von Szenen zu schaffen, die vor und nach der Wahrnehmung einer anomalen Temperaturänderung in einer Objektszene festgehalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Temperaturdaten jedes von einer Infrarotkamera ausgegebenen Bildelements abwechselnd in einem Paar Bildspeicher bildweise gespeichert, wobei die darin gespeicherten älteren Daten erneuert werden. Zur Feststellung der Temperaturänderung werden die neu eingegebenen Daten mit den im anderen Bildspeicher gespeicherten Daten des vorigen Bilds verglichen. Die zu verschiedenen Temperatursegmenten gehörenden Bildelemente werden in Form eines Histogramms gruppiert. Die Gesamtsumme der Menge der Bildelemente, die in einem vorgegebenen Temperaturbereich liegen und in einem Temperatursegment eine vorgegebene erste Schwellenmenge überschreiten, wird für jedes Bild berechnet. Überschreitet die Gesamtsumme eine zweite vorgegebene Schwellenmenge, dann wird ein Signal zur Betätigung eines Alarmsystems ausgegeben. Mit dem Auslösesignal kann ein Umlaufspeicher angehalten werden, der Szenen vor und/oder nach dem Auslösesignal speichert, so daß die anomale Szene durch Vergleich der Szenen überprüft wird. Die Mengen-Temperatur-Spezifikation zur Ausgabe des Auslösesignals kann entsprechend der von einer Infrarotkamera überwachten Objektszene aus Software-Tabellen ausgewählt werden.
Die obengenannten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie andere Aufgaben und Vorteile, die noch ersichtlich werden, werden im folgenden unter Bezugnahme auf die dazugehörigen beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen durchweg gleiche Teile bezeichnen, ausführlicher beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm der ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung nach Anspruch 1, 3 und 4.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 2.
Fig. 3(a), Fig. 3(b) und Fig. 3(c) zeigen Ablaufdiagramme, um ein Beispiel für den bekannten Stand der Technik, die Erfindung nach Anspruch 1 und die Erfindung nach Anspruch 2 miteinander zu vergleichen.
Fig. 4 zeigt ein in einer Histogrammschaltung der vorliegenden Erfindung verwendetes Histogramm.
Fig. 5 erklärt die Operationen der Erfindung nach Anspruch 2 im Vergleich zur Erfindung nach Anspruch 1.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm der dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt Einzelheiten der Schaltungen von Fig. 6.
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm der vierten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung die Arbeitsweise eines bei der vierten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendeten Umlaufspeichers.
Fig. 10 zeigt einen in einer Anomalität-Erfassungsschaltung von Fig. 8 verwendeten Komparator.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm in Fig. 1 und das Ablaufdiagramm in Fig. 3(b) eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 3(a) zeigt zum Vergleich ein Ablaufdiagramm eines Beispiels für den bekannten Stand der Technik. Eine Infrarotkamera 1 mit z. B. etwa 8000 Bildelementen und etwa 1,5 Bildern pro Sekunde ist auf eine zu überwachende Objektszene gerichtet. Die Kamera 1 gibt kontinuierlich Helligkeitsignale, d. h. Temperaturdaten, der Bildelemente aus. Eine Speichersteuerung 2, die von der Kamera 1 die Temperaturdaten empfängt, führt die Daten bildweise und abwechselnd einem von zwei Bildspeichern 3 und 4 zu, wie mit Schritt (5) angegeben. Die Bildspeicher 3 und 4 haben z. B. eine Kapazität von 48 Kilobit, die für die Speicherung der von der Kamera 1 abgegebenen Daten eines Bildes ausreichend ist. Die Adressen der Bildzellen sind für beide Bildspeicher 3 und 4 gleichlautend. Beim Speichern von neuen Daten im Bildspeicher 3 oder 4 werden die darin zuvor gespeicherten Daten durch die neu gespeicherten Daten ersetzt. Eine Subtraktionsschaltung 5 vergleicht die neu gespeicherten (bzw. aktuellen) Daten jedes Bildelements im Bildspeicher 3 (oder 4) mit den Daten des an der gleichen Adresse im anderen Bildspeicher 4 (oder 3) gespeicherten vorhergehenden Bilds, wie mit Schritt (6) angegeben, und gibt die festgestellte Differenz an einen Bildschirm 6 aus. Daher zeigt der Bildschirm 6 nur die Bereiche, an denen sich die Temperatur gegenüber dem vorhergehenden Bild geändert hat, wobei die Helligkeit der gezeigten Bereiche die Temperaturdifferenz angibt.
Das von der Subtraktionsschaltung 5 ausgegebene Temperaturdifferenzsignal wird außerdem in eine Histogrammschaltung 10 eingegeben, wie mit Schritt (7) gezeigt. Die Histogrammschaltung 10 umfaßt eine Digitaldatenverarbeitungsschaltung, in der die Menge der zu vorgegebenen Temperatursegmenten (z. B. 30,0 bis 30,9 ºC, 31,0 bis 31,9 ºC etc.) gehörenden Bildelemente so gruppiert und gezählt wird, daß ein Histogramm entsteht, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn im Histogramm der Zählvorgang für ein Bild beendet ist und die Gesamtsumme der Bildelemente in einem schraffierten Bereich von Fig. 4 eine vorgegebene zweite Schwellenmenge QD (in der Figur nicht gezeigt) übersteigt, gilt die Temperaturänderung in der Objektszene als anomal, und die Histogrammschaltung 10 gibt daher ein Auslösesignal aus, wie mit Schritt (8) angegeben. Im obengenannten schraffierten Bereich ist die Temperatur höher als eine vorgegebene erste Schwellentemperatur TL, z. B. 31,0 ºC, und niedriger als eine vorgegebene zweite Schwellentemperatur TH, z. B. 39,0 ºC, und die Anzahl der in einem Temperatursegment gruppierten Bildelemente größer als eine vorgegebene erste Schwellenmenge PD. Die zweite Schwellentemperatur TH kann je nach den Erfordernissen auch entfallen. Diese Mengen-Temperatur-Histogrammspezifikation mit TL, TH, PD und QD wird in einer Firmware in der Histogrammschaltung 10 installiert oder aus vorprogrammierten Softwaretabellen ausgewählt.
Aufgrund der Histogrammoperation wird im Fall eines kleinen Objekts, beispielweise eines kleinen Tiers, oder eines Objekts mit geringfügig abweichender Temperatur kein Auslösesignal ausgegeben. Mit dem Auslösesignal wird ein Alarmsystem 9, ein Video-Bandaufnahmegerät oder eine andere Schaltung in Betrieb gesetzt, wie weiter unten beschrieben. Bei den oben beschriebenen Arbeitsschritten gleichen die Schritte (5) , (6) und (9) im wesentlichen den Schritten (1) , (2) und (4) des in Fig. 3(a) gezeigten Beispiels für den bekannten Stand der Technik.
Die Histogrammoperation selbst wird, wie bei der verwandten Technik erwähnt, in Kombination mit einer Kamera für sichtbares Licht angewandt. In EP-A-0 213 867 ist eine Thermographie-Vorrichtung beschrieben, bei der Histogramme der Bildelemente einer Szene verwendet werden. Die Wahrnehmung einer Temperaturänderung, die das eigentliche Anzeichen einer Anomalität, d. h. eines Notfalls, darstellt, mittels der erfindungsgemäßen Histogrammoperation, bei der eine geringfügige Änderung eines sich in der Bildszene befindenden Objekts mit leicht abweichender oder gleicher Temperatur keinen störenden Einfluß hat, erfüllt jedoch den Zweck der Wahrnehmung eines Notfalls sehr viel effektiver. Daher wird die Verläßlichkeit des Überwachungsystems sehr verbessert. Ein weiterer Vorteil der Histogrammoperation in bezug auf die Temperaturänderung besteht darin, daß die Histogrammbedingungen unterschiedlichen Aufgaben, d. h. der Art des zu überwachenden Objekts, beliebig angepaßt werden können.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm von Fig. 2 und das Ablaufdiagramm von Fig. 3(c) eine zweite bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Infrarotkamera 1, die Speichersteuerung 2 sowie die Bildspeicher 3 und 4 gleichen im wesentlichen denen von Fig. 1. Eine ausführliche Darstellung erfolgt anhand von Fig. 5(a) und Fig. 5(b). In Fig. 5(a) liegt zur Zeit t&sub1; noch keine Temperaturänderung vor, und die Temperatur der Objektszene beträgt 10 ºC. Im nächsten Bild wird zur Zeit t&sub2; ein anomales Objekt mit einer Temperatur von 30 ºC erfaßt. Zur Temperatur der Hintergrundszene und der des anomalen Objekts wird jeweils eine Verschiebungstemperatur von 20 ºC addiert, so daß sich 30 ºC und 50 ºC ergeben. Die Verschiebungstemperatur von 20 ºC wird pro Bildelement in einer Verschiebungstemperatur-Additionsschaltung 11 zu den letzten, im Bildspeicher 3 (oder 4) gespeicherten Temperaturdaten addiert, wie mit Schritt (11) in Fig. 3(c) angegeben. Die Ausgabe der Verschiebungstemperatur-Additionsschaltung 11, d. h. die Summe der Verschiebungstemperatur von 20 ºC und der aktuellen Temperatur, wird in die Subtraktionsschaltung 5' eingegeben und dort pro Bildelement mit der Ausgabe des Bildspeichers 4 (oder 3), in dem die Temperaturdaten des vorhergehenden Bilds, d. h. der Zeit t&sub1;, gespeichert sind, verglichen. Das heißt, die Hintergrundtemperatur von 10 ºC des vorhergehenden Bilds wird jeweils van der um die Verschiebungstemperatur erhöhten Hintergrundtemperatur von 30 ºC und der um die Verschiebungstemperatur erhöhten Temperatur von 50 ºC des Objekts mit anomal abweichender Temperatur subtrahiert. Dies ergibt die Temperaturen von 20 ºC bzw. 40 ºC. Die von der Subtraktionsschaltung 5' ausgegebenen Temperaturdifferenzdaten der Bildelemente werden in einem Binärumsetzer 12 auf Grundlage der Hintergrundtemperatur von 20 ºC in Binärzahlen umgesetzt, wie im folgenden beschrieben. Diese Umsetzung besteht darin, daß der Binärumsetzer 12 für ein Bildelement mit der Verschiebungstemperatur von 20 ºC den Pegel "0" und für ein Bildelement mit einer von der Verschiebungstemperatur von 20 ºC abweichenden Temperatur den Pegel "1" ausgibt. Die Ausgabe "1" des Binärumsetzers 12 aktiviert eine Abfrageschaltung 13, die von Bildelementen im Bildspeicher 3 (oder 4), in dem die aktuellen Daten der Kamera gespeichert sind, Daten abfragt. Die von der Abfrageschaltung 13 abgefragten Daten werden in die Histogrammschaltung 10 eingegeben, in der 30 ºC als erste Schwellentemperatur TL vorgegeben wurden, wie in dem Histogramm von Fig. 5(a) gezeigt. Die Histogrammoperation gleicht im wesentlichen derjenigen der ersten bevorzugten Ausführung von Fig. 1. Daher wird in der Histogrammschaltung 10 als Schritt (15) im wesentlichen die gleiche Prozedur ausgeführt. Auch die Schritte (10), (16) und (17) gleichen im wesentlichen den Schritten (5), (8) und (9) von Fig. 3(b). Das Auslösesignal, d. h. die Ausgabe der Histogrammschaltung 10, betätigt wie bei der in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführung ein Alarmsystem 9.
Die Anwendung der Verschiebungsaddition hat folgenden Vorteil. Zum Vergleich wird anhand von Fig. 5(b) der Fall dargestellt, in dem keine Verschiebungsoperation ausgeführt wird. In Fig. 5(b) beträgt die Temperatur des anomalen Objekts 30 ºC, die niedriger ist als die Hintergrundtemperatur von 40 ºC. Als Ausgabe der Subtraktionsschaltung 5' ergibt sich somit -10 ºC. Für die darauffolgenden Schritte ist es jedoch ungünstig, wenn sowohl mit positiven als auch mit negativen Werten umgegangen werden muß. Aufgrund der Verschiebungsaddition ergeben sich bei der Differenzbildung nur positive Werte, auch wenn ein Einbrecher mit einer Temperatur von 30 ºC in eine Szene mit einer Temperatur von mehr als 40 ºC eindringt. Daher wird die Verschiebungstemperatur so gewählt, daß sie größer ist als die Temperaturdifferenz von 10 ºC zwischen der Hintergrundtemperatur von 40 ºC und der zu erwartenden Temperatur von 30 ºC des anomalen Objekts. Dadurch läßt sich der Schaltungsaufbau einfacher gestalten. Außerdem werden nur die Temperaturdaten derjenigen Elemente, die eine abweichende Temperatur aufweisen, abgefragt und in die Histogrammschaltung 10 eingegeben. Durch die Hinzunahme der Histogrammoparation erfordert eine natürliche Temperaturänderung des Hintergrunds keine Neuanpassung der ersten Schwellentemperatur, die angibt, ab welcher Temperatur die Menge der Bildelemente zu zählen ist. Unter der oben erwähnten natürlichen Temperaturänderung ist z. B. die zeitliche Temperaturänderung von Sommer zu Winter oder von Tag zu Nacht zu verstehen. In der obigen Beschreibung wurde eine Verschiebungstemperatur von 20 ºC gewählt, doch es ist zu erkennen, daß je nach den Erfordernissen eine andere Temperatur als 20 ºC verwendet werden kann.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 eine dritte bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dieser sind mehrere (n) Infrarotkameras 111-1 bis 111-n vorgesehen, die im wesentlichen der ersten Infrarotkamera 1 der in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführung gleichen, jedoch auf verschiedene Objektszenen gerichtet sind. Ein Bild-Umschalter 113 steuert eine der Infrarotkameras 111 an, so daß deren Ausgabe einer Anomalität-Erfassungsschaltung 112 zugeführt wird, die eine Speichersteuerung 2, Bildspeicher 3 und 4 sowie eine Subtraktionsschaltung 10 umfaßt, die im wesentlichen denen der ersten bevorzugten Ausführung gleichen, wobei jedoch die dabei verwendete Histogrammschaltung 10' mit variablen Schwellenbedingungen bzw. -spezifikationen arbeitet. Das heißt, daß für die Histogrammoperation in der Histogrammschaltung 10' mehrere (m) Spezifikationstabellen 123 mit unterschiedlichen Spezifikationen, also der ersten Schwellenmenge PD, der ersten Schwellentemperatur TL und/oder TH und der zweiten Schwellenmenge QD, zur Festlegung des schraffierten Bereichs von Fig. 4 vorgesehen sind. Ein schaltender Regler 125 gibt ein Signal zur Betätigung des Bild- Umschalters 113 aus, um die Infrarotkameras 111 nacheinander anzusteuern und gleichzeitig aus den vorgegebenen Spezifikationstabellen 123 diejenige auszuwählen, die der angesteuerten Kamera entspricht. Die Spezifikationsdaten der ausgewählten Spezifikationstabelle werden über den schaltenden Regler 125 in die Histogrammschaltung 10' eingegeben. Der schaltende Regler 125 ist aus allgemein verwendeten Datenverarbeitungsschaltungen aufgebaut. Wenn die Histogrammschaltung 10' feststellt, daß das Signal der angesteuerten Kamera die Schwellenbedingung der entsprechenden Spezifikationstabelle überschreitet, gibt sie an ein Alarmsystem 9 ein Auslösesignal aus, das im wesentlichen dem bei der ersten und zweiten bevorzugten Ausführung von Fig. 1 bzw. Fig. 2 beschriebenen gleichen kann.
Im folgenden wird der Schaltungsaufbau der obigen dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, wobei Bezug auf Fig. 7 genommen wird, in der gleiche oder ähnliche Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Elemente bezeichnen. Ein erster Infrarotkamera-Sensor 211-1 dient zur Wahrnehmung eines Einbrechers. An einem Steuerpult 225 werden in eine Kamerasteuerung 213-1 über eine Übertragungsleitung 215 die Betriebsbedingungen, wie z. B. der Überwachungstemperaturbereich, die Größe der Temperatursegmente etc., für den ersten Infrarotkamera-Sensor 211-1 eingegeben. Für den ersten Infrarotkamera-Sensor 211-1 wird daher zweckmäßigerweise ein Überwachungstemperaturbereich von 0 bis 40 ºC gewählt. Die Kamerasteuerung 213-1 führt die Ausgangssignale des Kamera-Sensors 211-1 der Übertragungsleitung 215 zu. Der Kamera-Sensor 211-1 wird von einer Stufe 214-1 bewegt, die mittels des Steuerpults 225 über die Übertragungsleitung 215 so gesteuert wird, daß er korrekt auf die entsprechende Objektszene gerichtet ist, bei diesem Beispiel auf einen Durchgang, durch den ein Einbrecher in die zu schützende Anlage gelangen kann. Der Infrarotkamera-Sensor 211-1, die Kamerasteuerung 213-1 und die Stufe 214-1 bilden die Kamera 111 von Fig. 6. Ein zweiter Infrarotkamera-Sensor 211-2 dient zur Wahrnehmung eines anomalen Temperaturanstiegs in der Anlage und ist z. B. auf einem Leistungstransformator gerichtet; und es wird mittels der Kamerasteuerung 213-2 zweckmäßigerweise ein Temperaturbereich von 20 bis 300 ºC vorgegeben. Die Übertragungsleitung 215 umfaßt ein allgemein verwendetes bidirektionales Mehrkanal-Übertragungsystem, wie z. B. einen Lichtwellenleiter, eine Telephonleitung etc. Ein Bild-Umschalter 113 umfaßt mehrere gewöhnliche Schalter, beispielsweise mechanische oder Halbleiterschalter. Entsprechend der Zeitvorgabe des schaltenden Reglers 125 verbindet ein Schalter des Bild-Umschalters 113 selektiv einen Ausgang eines Kamera-Sensors 211 über die Kamerasteuerung 213 und die Übertragungsleitung 215 mit einer Speichersteuerung 2. Bei dieser Ausführung werden zwei Spezifikationstabellen 123-1 und 123-2 für den Kamera-Sensor 211-1 bzw. 211-2 erstellt. In der ersten Tabelle 123-1 sind für den ersten Infrarotkamera-Sensor 211-1 mit etwa 8000 Bildelementen die Bedingungen für die Wahrnehmung eines Einbrechers gespeichert, z. B. PD = 2, TL = 10 ºC, TH = 35 ºC und QD = 4 bis 20. In der zweiten Spezifikationstabelle 123-2 sind die Bedingungen für die Wahrnehmung eines Störfalls gespeichert, z. B. PD = 2, TL = 80 ºC, TH = 100 ºC und QD = 4 bis 20. Dementsprechend wird in dem Zeitintervall, in dem der erste Kamera-Sensor 211-1 angesteuert wird, die erste Spezifikation SPEC.1 in die Histogrammschaltung 10' eingegeben, und in dem Zeitintervall, in dem der zweite Kamera-Sensor 211-2 angesteuert wird, die zweite Spezifikation SPEC.2. Als Einschaltdauer zur Auswahl eines Kamerasensors und der entsprechenden Spezifikation werden m Sekunden gewählt, in denen die Histogrammoperation vollständig ausgeführt wird.
In der Beschreibung von Fig. 7 sind zwar nur zwei Kameras und zwei Spezifikationstabellen vorgesehen, es kann jedoch eine beliebige Anzahl an Kameras und Spezifikationstabellen hinzugefügt werden. Beispielsweise können für den Fall, daß außerdem ein Lastschalter überwacht werden soll, die für diesen am besten geeigneten Bedingungen für die Histogrammoperation in einer zusätzlichen Spezifikationstabelle gespeichert werden. Auch wenn nur eine einzige Histogrammschaltung verwendet wird, werden daher gleichzeitig recht unterschiedliche Objekte, wie z. B. ein Einbrecher oder eine Betriebsstörung, die jeweils andere spezielle Bedingungen erfordern, zuverlässig wahrgenommen.
Bei der dritten bevorzugten Ausführung gleicht die Histogrammschaltung 10' zwar im wesentlichen derjenigen der ersten bevorzugten Ausführung von Fig. 1; die Daten, die in die Histogrammschaltung 10' eingegeben werden, können aber zusätzlich mittels der Verschiebungsaddition als auch der Binärumsetzung, die bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführung beschrieben wurden, bearbeitet werden.
Im Blockdiagramm von Fig. 8 ist eine vierte bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine erste Infrarotkamera 1, eine Kamera 14 für sichtbares Licht und eine zweite Infrarotkamera 15 sind auf die gleiche zu überwachende Objektszene 20 gerichtet. Die erste Infrarotkamera 1 gleicht derjenigen von Fig. 1 und dient zur Wahrnehmung einer anomalen Temperaturänderung in der Szene. Die Kamera 14 für sichtbares Licht und die zweite Infrarotkamera 15 dienen zur Wiedergabe der Szenen vor und bei (und u. U auch nach) dem Eintreten einer anomalen Temperaturänderung, wie weiter unten detailliert beschrieben wird. Die Kameras 14 und 15 sind in bezug auf den Bildaufbau synchronisiert. Ein Ausgangssignal mit Temperaturdaten der Bildelemente der ersten Infrarotkamera 1 wird in eine Anomalität-Erfassungsschaltung 30 eingegeben. Die Anomalität-Erfassungsschaltung 30 kann aus der Speichersteuerung 2, den Bildspeichern 3 und 4, der Subtraktionsschaltung 5 und der Histogrammschaltung 10 von Fig. 1 aufgebaut sein. Alternative Ausbildungen der Anomalität-Erfassungsschaltung 30 werden später beschrieben. Ein erste Bildspeichergruppe 18 umfaßt mehrere Bildspeicher, die die von der Kamera 14 für sichtbares Licht ausgegebenen Bilddaten, wie z. B. Helligkeit und Farbart, der Bildelemente aufeinanderfolgender Bilder im Umlauf speichern. Diese Bildspeichergruppe 18 ist zweckmäßigerweise aus den allgemein verwendeten 64-Kilobit-Halbleiter-RAMs (Direktzugriffsspeicher) aufgebaut. Eine zweite Bildspeichergruppe 19 umfaßt ebenfalls mehrere Bildspeicher. Die Bildspeicher speichern im Umlauf die von der zweiten Infrarotkamera 15 ausgegebenen Temperaturdaten der Bildelemente aufeinanderfolgender Bilder. Diese zweite Bildspeichergruppe 19 ist zweckmäßigerweise ebenfalls aus den allgemein verwendeten 64-Kilobit-Halbleiter-RAMs aufgebaut. Die erste Bildspeichergruppe 18 und die zweite Bildspeichergruppe 19 umfassen z. B. jeweils fünf Bildspeicher, wie in Fig. 9 gezeigt. Die Anzahl der Bildspeicher der Bildspeichergruppen 18 und 19 ist im allgemeinen gleich groß. Bei der oben erwähnten Umlaufspeicherung der Bilddaten speichert jeder der fünf Bildspeicher #1 bis #5, wie in Fig. 9 gezeigt, die Daten eines von fünf aufeinanderfolgenden Bildern, wobei die im Bildspeicher #1 gespeicherten Daten durch die Daten des sechsten Bilds erneuert werden. Der gleiche Vorgang wird für die darauffolgenden Bilder wiederholt, d. h. Speicherung der Daten des siebten Bilds in Bildspeicher #2 etc. Die Umlaufspeicherung wird beendet, wenn die Anomalität-Erfassungsschaltung 30 das Auslösesignal ausgibt. Angenommen, das Auslösesignal wird ausgegeben, wenn im Bildspeicher #3 die letzten bzw. die aktuellen Bilddaten gespeichert werden, wie in Fig. 9 gezeigt, dann kann die Szene, bei der eine bestimmte, die Histogrammbedingungen erfüllende Temperaturänderung eintrat, durch Auslesen der im Bildspeicher #3 gespeicherten Daten wiedergegeben werden. Außerdem lassen sich die vorhergehenden Szenen durch die Daten in den Bildspeichern #2, #1, #5 und #4 wiedergeben, wobei in dieser Reihenfolge das Alter der Bilder zunimmt. Daher kann z. B. in dem Fall, daß es sich bei der Anomalität um ein Feuer handelt, die Entwicklung des Feuers mittels der letzten vier aufgezeichneten Bilder zurückverfolgt werden. Somit lassen sich die in den Bildspeichern der zweiten Bildspeichergruppe 19 gespeicherten Temperaturdaten auf einem Bildschirm 20-2 visuell wiedergeben. Auf gleiche Weise können die in der ersten Bildspeichergruppe 18 gespeicherten Daten der Kamera 14 für sichtbares Licht auf einem Bildschirm 20-1 visuell wiedergegeben werden, wodurch die Entwicklung des Rauchs sichtbar wird. Bei dieser Beschreibung der Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Umlaufspeicherung des Bilsspeichers am Ende desjenigen Bilds beendet, das das Auslösesignal erzeugt; die Umlaufspeicherung kann aber auch so erfolgen, daß sie erst dann endet, wenn die Daten einiger weiterer Bilder in den Umlaufspeichern gespeichert sind. Dann kann die Entwicklung des anomalen Zustands auch anhand der nach dem Auslösesignal gespeicherten Bilder verfolgt werden.
Für einen Wachmann ist es sehr vorteilhaft, wenn er den Verlauf der Entwicklung von Flammen, Rauch etc. anhand von Bildern, die vor und bei (und u. U. auch nach) der Wahrnehmung des anomalen Zustands aufgezeichnet wurden und Informationen über Temperatur, Farben und Formen enthalten, erkennen kann, so daß er den Stand der Dinge korrekt beurteilen und Maßnahmen gegen eine weitere Entwicklung des Notfalls ergreifen kann.
Bei dieser Beschreibung der bevorzugten Ausführung sind die Bildspeicher 3 und 4 in der Anomalität-Erfassungsschaltung 30 vorgesehen. Zwei der Bildspeicher der zweiten Bildspeichergruppe 19 können jedoch bei einer Modifikation der Schaltungen gemäß allgemein bekannter Schalttechniken zusätzlich die Funktion der Bildspeicher 3 und 4 übernehmen, so daß sich die Anzahl der teuren Bildspeicher verringert.
Außerdem ist das Kamerasystem 14, 18 und 20-1 für sichtbares Licht vorteilhaft bei einer Überwachung während des Tags und das zweite Intfrarotkamerasystem 15, 19 und 20-2 vorteilhaft bei einer Überwachung während der Nacht.
Als Alternative kann auch hier die Anomalität-Erfassungsschaltung 30 die Verschiebungstemperatur-Additionsschaltung 11, den Binärumsetzer 12 und die Abfrageschaltung 13, die bei der zweiten bevorzugten Ausführung beschrieben wurden, umfassen. Oder es wird die Anomalität-Erfassungsschaltung 30 einfach aus einem Komparator 21 gebildet, ohne Verwendung der Bildspeicher 3 und 4 und der Histogrammschaltung 10, wie in Fig. 10 gezeigt. In diesem Fall, bei dem die Größe des Objekts mit abweichender Temperatur nicht berücksichtigt wird, gibt der Komparator 21 ein Auslösesignal aus, wenn ein Temperatursignal der ersten Infrarotkamera 1 einen höheren Pegel aufweist als eine Schwellenspannung VO, die einem vorgegebenen Temperaturniveau entspricht.
Im oben beschriebenen Beispiel wurden für die Bildspeichergruppen 18 und 19 jeweils fünf Bildspeicher verwendet; deren Anzahl kann jedoch je nach den Erfordernissen vergrößert werden. Für diese Bildspeichergruppen 18 und 19 können nicht nur RAM-Speicher sondern auch Plattenspeicher verwendet werden.
Die zahlreichen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung gehen aus der ausführlichen Beschreibung hervor. Außerdem soll sich diese Erfindung nicht nur auf die Konstruktion und die Arbeitsweise, wie sie hier gezeigt und beschrieben wurden, beschränken, da sich Fachleute ohne weiteres viele Modifikationen und Änderungen vorstellen können; und somit sind alle geeigneten Modifikationen und Äquvalente, die in den durch die beigefügten Ansprüche bestimmten Rahmen fallen, zulässig.

Claims

1. Notfallerkennungsystem, gekennzeichnet durch

- eine eine Vielzahl von Bildelementen aufweisende Infrarotkamera (1) zur Überwachung einer Objektszene, wobei durch jedes Bildelement die Temperatur eines entsprechenden Teils der Objektszene erfaßt wird,

- zwei Bildspeicher (3, 4) , in denen abwechselnd Einzelbild- Temperaturdaten der von der Infrarotkamera (1) überwachten Objektszene gespeichert werden, wobei diese gespeicherten Daten durch die aktuell erhaltenden Temperaturdaten erneuert werden,

- eine Subtraktionsschaltung (5) zur Ausgabe einer Differenz, die das Ergebnis einer Subtraktion der zuvor gespeicherten Temperatur von der aktuell gespeicherten Temperatur an einer entsprechenden Adresse der Bildspeicher (3, 4) ist,

- eine Histogrammschaltung (10) zum Zählen der Menge der Bildelemente, die jeweils zu einen vorgegebenen Temperatursegment gehören und von der Subtraktionsschaltung (5) ausgegeben werden, wobei diese Histogrammschaltung (10) ein Signal zur Betätigung einer Vorrichtung (9) zum Warnen vor einem Notfall ausgibt, wenn die Menge der zu einem vorgegebenen Temperaturbereich gehörenden Bildelemente eine vorgegebene Schwellenbedingung überschreitet.

2. Notfallerkennungssystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch

- eine Additionsschaltung (11) zum Addieren einer vorgegebenen Verschiebungstemperatur zu der zuletzt in einem der Bildspeicher (3 oder 4) gespeicherten Temperatur der Bildelemente, wobei diese Verschiebungstemperatur entsprechend einem zu erwartenden Temperaturunterschied zwischen der Temperatur der Objektszene, in der keine zu erfassende Temperaturänderung vorliegt, und der Temperatur eines Objekts mit einer zu erfassenden abweichenden Temperatur vorgegeben wird, wobei die um die Verschiebungstemperatur erhöhten Temperaturdaten an Stelle der zuletzt in einem der Bildspeicher (3 oder 4) gepeicherten Temperaturdaten in die Subtraktionsschaltung (5') eingegeben werden.

3. Notfallerkennungssystem nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch

- einen Binärumsetzer (12) zur Binärumsetzung der Ausgabe der Subtraktionsschaltung (5') auf Grundlage der Verschiebungstemperatur und von dieser Verschiebungstemperatur abweichenden Temperaturen, wobei dieser Binärumsetzer (12) für die Verschiebungstemperatur ein erstes Logikpegel-Signal und für Temperaturen, die von dieser Verschiebungstemperatur abweichen, ein zweites Logikpegel-Signal ausgibt, sowie

- eine Abfrageschaltung (13) , die die zuletzt in einem der Bildspeicher (3 oder 4) gespeicherten Temperaturdaten abfragt, wenn der Binärumsetzer (12) das zweite Logikpegel-Signal ausgibt, wobei die abgefragten Temperaturdaten in die Histogrammschaltung (10) eingegeben werden.

4. Notfallerkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte vorgegebene Temperaturbereich über einer vorgegebenen ersten Schwellentemperatur liegt und die genannte vorgegebene Schwellenbedingung eine vorgegebene erste Schwellenmenge von Bildelementen ist.

5. Notfallerkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Temperaturbereich zwischen einer vorgegebenen ersten Schwellentemperatur und einer zweiten Schwellentemperatur liegt und die genannte vorgegebene Schwellenbedingung eine vorgegebene erste Schwellenmenge von Bildelementen ist.

6. Notfallerkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Histogrammschaltung (10) ein Signal ausgibt, wenn die Menge der zu einem der vorgegebenen Temperatursegmente gehörenden Bildelemente eine vorgegebene erste Schwellenmenge dieser Bildelemente überschreitet.

7. Notfallerkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Histogrammschaltung (10) ein Signal ausgibt, wenn die Gesamtmenge der Bildelemente, die zu den vorgegebenen Temperatursegmenten gehören und eine vorgegebene erste Schwellenmenge dieser Bildelemente überschreiten, eine vorgegebene zweite Schwellenmenge überschreitet.

8. Notfallerkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Temperaturbereich als auch die vorgegebenen Schwellenbedingungen in bezug auf die Menge der Bildelemente in dieser Histogrammschaltung (10) durch Software ersetzbar sind.

9. Notfallerkennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Infrarotkameras (111-i, i = 1, 2 ... n; 211-i) vorgesehen sind und daß es weiterhin umfaßt

- mehrere Schalter (113), die selektiv einen Ausgang einer der Infrarotkameras (111-i, 211-i) mit der Speichersteuerung (2) verbinden,

- mehrere Spezifikationstabellen (123) , in denen unterschiedliche Histogrammspezifikationen für die Operation der Histogrammschaltung (10') gespeichert sind, wobei diese Histogrammspezifikationen den Temperaturbereich und die Schwellenbedingung für die Bildelemente umfassen, sowie

- einen schaltenden Regler (125), der einen der Schalter (113) selektiv einschaltet, um die in einem der Bildspeicher (3 oder 4) gespeicherten Daten zu erneuern und gleichzeitig die entsprechende, in die Histogrammschaltung (10') einzugebende Histogrammspezifikation auszuwählen.

10. Notfallerkennungssystem, gekennzeichnet durch

- eine eine Vielzahl von Bildelementen aufweisende erste Infrarotkamera (1) zur Überwachung einer vorgegebenen Objekt szene (20), wobei durch jedes Bildelement die Temperatur eines entsprechenden Teils der Objektszene erfaßt wird,

- einen ersten Bildspeicher (3) und einen zweiten Bildspeicher (4), in denen abwechselnd Einzelbild-Temperaturdaten der von der Infrarotkamera (1) überwachten Objektszene (20) gespeichert werden, wobei diese gespeicherten Daten durch die aktuell empfangenen Temperaturdaten erneuert werden,

- eine Subtraktionsschaltung (5) zur Ausgabe einer Information, die das Ergebnis einer Subtraktion der zuvor gespeicherten Temperatur von der aktuell gespeicherten Temperatur an der gleichen Adresse der beiden Bildspeicher (3, 4) ist,

- eine Histogrammschaltung (10, 10') zum Zählen der Menge der Bildelemente, die jeweils zu einem vorgegebenen Temperatursegment gehören und von der Subtraktionsschaltung (5) ausgegeben werden, wobei diese Histogrammschaltung (10, 10') ein Auslösesignal ausgibt, wenn die Menge der zu einem bestimmten Temperatursegment gehörenden Bildelemente eine vorgegebene Schwellenmenge überschreitet,

- eine eine Vielzahl von Bildelementen aufweisende Kamera (14) für sichtbares Licht zur Überwachung der Objektszene (20),

- eine zweite Infrarotkamera (15) zur Überwachung der Objektszene (20), deren Bildelemente den Bildelementen der Kamera (14) für sichtbares Licht entsprechen, wobei durch die Bildelemente die Temperatur der Objektszene (20) erfaßt wird,

- einen dritten Speicher (18) , der mehrere Bildspeicher umfaßt, die Bilddaten der von der Kamera (14) für sichtbares Licht nacheinander ausgegebenen Bilder im Umlauf speichern, wobei diese Umlaufspeicherung beendet wird, wenn die Histogrammschaltung (10, 10') das Auslösesignal ausgibt, wodurch die in den Bildspeichern des dritten Speichers (18) gespeicherten Bilddaten zur Ausgabe zur Verfügung stehen, sowie

- einen vierten Speicher (19), der mehrere Bildspeicher umfaßt, die Temperaturdaten der von der zweiten Infrarotkamera (15) nacheinander ausgegebenen Bilder im Umlauf speichern, wobei diese Umlaufspeicherung beendet wird, wenn die Histogrammschaltung (10, 10') das Auslösesignal ausgibt, wodurch die in den Bildspeichern des vierten Speichers (19) gespeicherten Temperaturdaten zur Ausgabe zur Verfügung stehen.

11. Notfallerkennungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Daten eines Bilds, die vor dem Auslösesignal in dem dritten Speicher (18) oder dem vierten Speicher (19) gespeichert sind, sowie mindestens Daten eines Bilds, die bei oder nach dem Auslösesignal in dem dritten Speicher (18) oder dem vierten Speicher (19) gespeichert sind, zur Bilddarstellung ausgegeben werden.

12. Notfallerkennungssystem, gekennzeichnet durch

- eine eine Vielzahl von Bildelementen aufweisende erste Infrarotkamera (1) zur Überwachung einer Objektszene (20), wobei durch jedes Bildelement die Temperatur eines entsprechenden Teils der Objektszene (20) erfaßt wird,

- eine Anomalität-Erfassungsschaltung (30), die wie in den Ansprüchen 1 oder 10 beansprucht eine Subtraktionsschaltung, zwei Bildspeicher und eine Histogrammschaltung umfaßt und dazu dient, bei den von der ersten Infrarotkamera (1) erhaltenen Temperaturdaten eine zu einem vorgegebenen Temperaturbereich gehörende Temperaturänderung zu erfassen und daraufhin ein Signal auszugeben,

- eine erste Bildspeichergruppe (18) zur Umlaufspeicherung von aktuellen Bilddaten, die von der Kamera (14) für sichtbares Licht erhalten werden, wobei diese Umlaufspeicherung der aktuellen Daten bei dem n-ten Bild nach Erhalt des genannten Signals beendet wird,

- eine zweite Bildspeichergruppe (19) zur Umlaufspeicherung von aktuellen Bilddaten, die von der zweiten Infrarotkamera (15) erhalten werden, wobei diese Umlaufspeicherung bei dem n-ten Bild nach Erhalt des genannten Signals beendet wird, sowie

- Bildschirme (20-1, 20-2) zur Wiedergabe einer Szene mittels der in der ersten Bildspeichergruppe (18) bzw. der zweiten Bildspeichergruppe (19) gespeicherten Daten.

13. Notfallerkennungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Daten eines Bilds, die vor dem genannten Signal in der ersten Bildspeichergruppe (18) oder der zweiten Bildspeichergruppe (19) gespeichert sind, sowie mindestens Daten eines Bilds, die bei oder nach diesem Signal in der ersten Bildspeichergruppe (18) oder der zweiten Bildspeichergruppe (19) gespeichert sind, zur Bilddarstellung ausgegeben werden.