EP1381005A1 - Ereignismelder mit einer Kamera - Google Patents

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Publication number
EP1381005A1
EP1381005A1 EP02015173A EP02015173A EP1381005A1 EP 1381005 A1 EP1381005 A1 EP 1381005A1 EP 02015173 A EP02015173 A EP 02015173A EP 02015173 A EP02015173 A EP 02015173A EP 1381005 A1 EP1381005 A1 EP 1381005A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camera
event detector
detector according
housing
room
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02015173A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Dr. Müller
Thomas Dr. Brupbacher
Markus Dr. Loepfe
Walter Vollenweider
Dieter Wieser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Building Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Building Technologies AG filed Critical Siemens Building Technologies AG
Priority to EP02015173A priority Critical patent/EP1381005A1/de
Publication of EP1381005A1 publication Critical patent/EP1381005A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G08B17/125—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions by using a video camera to detect fire or smoke
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to an event detector for ceiling mounting, with a camera for the observation of a surveillance room and with an evaluation level in which the Images taken by the camera for the occurrence of events to be monitored characteristic parameters are examined.
  • Event alarms of this type exist from a video or infrared camera, the evaluation level and a communication level for communication with a head office.
  • the arrangement of the elements mentioned is like this chosen that either the camera or the evaluation and communication level in are arranged in a housing (whereby it remains open whether it is a common housing acts), or the camera is used separately from the evaluation and communication level becomes.
  • the camera type is not described in detail, but it can be assumed be that it is a common camera that is clearly recognizable as such in a room frequented by people where the use of surveillance cameras is not common as would be perceived as disturbing. That is to say that it is people doesn't bother in a bank branch or museum from a surveillance camera being observed, but doing such surveillance in an office or in a Rather refuse restaurant.
  • the event detector described in the document mentioned is primarily a fire detector, which can however be used as an intruder detector. For this use it is only stated that people through object analysis and image sequence analysis using spatial frequencies can be easily recognized.
  • the extraction of fire and intrusion information from the monitor images one and the same camera is known from US-A-5 289 275.
  • EP-A-1 124 210 there is a known type of fire detector described, in which an activity sensor for detecting movement activities is integrated. This activity sensor is used for adaptive adaptation of the fire detector (e.g. adjustment from its detection thresholds) to the movement activities in the concerned Room and / or for the central display of the locations of a building with movement activities.
  • This first class is designed for use in a "private" environment rather unsuitable for the reasons given and therefore mainly for use in Banks, museums and the like are provided.
  • a conventional one Fire and a conventional motion sensor e.g. a scattered light sensor for smoke and a passive infrared sensor for movement
  • the latter means two sensors, two evaluation levels and possibly even separate wiring for each of the two sensors.
  • An event detector of the type mentioned at the outset is now to be specified by the invention, which is characterized by the smallest possible dimensions and therefore also in one private interior is not perceived as disturbing. In particular, people who are are in the room in question, do not have the impression of being constantly from a video camera to be monitored.
  • this object is achieved in that the camera is provided by a CMOS camera is formed.
  • a second preferred embodiment is characterized in that the camera in a housing intended for surface or flush mounting is arranged.
  • This embodiment has the advantage that the camera is extremely discreet can be assembled and is usually not perceived as such.
  • the lens of the camera can be vertical or slanted downwards from the housing and the camera rigidly mounted in the housing respectively rotatable about a vertical axis and / or in different rotational angle positions be fixable.
  • Means are provided for illuminating the monitoring room. These means are preferred for the continuous or intermittent emission of visible light or infrared Radiation trained.
  • Another preferred embodiment is characterized in that a measurement of the Luminous intensity in the monitoring room and when the luminous intensity falls below a threshold an increase in sensitivity to the different fire parameters, in particular Smoke, clouds of smoke and heat streaks occur.
  • This preferred embodiment of the event detector used as a fire detector serves
  • the detector is less sensitive when people are present in the monitoring room and more sensitive in an empty surveillance room. This is because in People present in a room can do something that can trigger a false alarm can and on the other hand detect the smallest smoldering fire much earlier (smell) as the best smoke detector. Since it can be assumed that in the presence of a person in a room there is a certain minimal lighting measurement of the light intensity is a good criterion whether there are people in the surveillance room stop or not. And this measurement is much cheaper than that Use of a special presence detector. In the dark in the surveillance room, if For example, people sleeping in this, the sensitivity is increased.
  • a further preferred embodiment of the event detector according to the invention is thereby characterized in that the detector for the detection of movements of an object in the Monitoring room is formed, which can be recognized by changes in the image sequences are.
  • Another preferred embodiment is characterized in that the detector as People counter is trained.
  • Another preferred embodiment is characterized in that the processing the image signals of the camera decentrally in the detectors and their evaluation in a control center is carried out, with the detectors only transmitting brightness information to the control center become.
  • the 1 and 2 each show an event detector mounted on the ceiling of a monitoring room M, which essentially consists of a housing 1, a camera 2 mounted therein and a processing level 3.
  • the camera 2 is the CMOS micro-camera module for Use intended in mobile phones, with optics and a single chip, which performs the functions of image sensor and processor.
  • the dimensions of the complete Camera modules are below 10 by 10 by 5 mm; the image sensor is a pixel by pixel addressable sensor, which is characterized by a very low power consumption and accessibility on individual pixels.
  • the output signal from camera 2 is a pixel image of the monitoring room, which in processing stage 3 for brightness information the rows and rows of pixels are processed.
  • Processing level 3 also serves Control and is according to FIG. 3 with a communication level 4 for communication with a control center (not shown) connected.
  • the signal from camera 2 is therefore processed in detector M, but is not evaluated.
  • the detector Does not transmit images to the head office, but data that is evaluated centrally.
  • the Evaluation of this data consists, for example, of the data supplied by the camera 2 Brightness information corresponding to images with reference images or with each other compare and thereby recognize changes in image sequences and the occurrence of Derive hazard parameters.
  • the transfer of data to the head office has the advantage that the requirements for the capacity of the transmission to the headquarters are significantly reduced and practically no restrictions on wired or wireless communication consist. In addition, no complex data compressions are required.
  • the camera 2 makes at intervals of A picture of the surveillance room in a fraction of a second. This is through the intermediate stage the acquisition of the brightness information in the control center compared with reference images, which are characteristic of the occurrence of certain hazard parameters.
  • reference pictures can, for example, pictures of flames, objects, states or movements his.
  • the image is compared with one or more subsequent images to form one To be able to recognize changes in the image sequence.
  • Such a change can, for example is that the structure of the surveillance room becomes blurred, which is an indication of the Smoke would occur.
  • a determination of the Brightness of the individual pixels or groups of pixels of the images of the camera 2 is made.
  • the brightness of the pixels is determined by a process in which one for the Brightness representative value is obtained, the temporal course of which is based on the occurrence characteristic change is examined by Rauch.
  • the determination is made the brightness of the pixels through an edge extraction process in which each pixel an edge value is assigned and compared with an average value.
  • the edge extraction process is not explained in more detail here; in this context it will refer to the international Application No. PCT / CH 01/00731, in which a method of this type is described in detail is.
  • Another possibility of smoke detection is that the camera 2 does this through the Scattered light caused by smoke.
  • This procedure corresponds to that of the Scattered light smoke detectors widely used today, only that the Measuring room in which the scattered light is measured, not one provided inside the detector Measuring chamber but the monitoring room itself.
  • To increase the scattered light can on or on the detector M or next to this light sources 5, for example LEDs or IREDs can be provided which intermittently or continuously illuminate the monitoring room.
  • the detector M can also be operated in such a way that there is sufficient lighting monitors the structure of the surveillance room according to the procedure just described and the scattered light is measured in the dark.
  • the brightness in the monitoring room is determined from the image of the camera 2 and the detector M is switched to the corresponding mode based on the brightness.
  • the brightness determination can also be used as a criterion for the presence or absence of people in the surveillance room and make the detector M more sensitive or set less sensitive. This is based on the following consideration: if staying in a room and being active, i.e. not sleeping, then in the room certain light conditions prevail, so that a light intensity above a certain threshold on the presence and below this threshold on the Indicates the absence of active persons in the room in question.
  • a sensitivity switchover is not only the case with a camera 2 equipped smoke detectors advantageous, but also with other smoke detectors, such as for example, scattered-light smoke detectors or thermal detectors. These detectors would then have to be equipped with an appropriate measuring device for the ambient light, for example with a photo transistor or a photosensitive resistor that detects the ambient light receives somewhat unhindered.
  • Another important hazard parameter that can be monitored with detector M is the movement of people in the surveillance room.
  • By comparing the images from the camera 2 with a reference image representing the monitoring room without foreign objects can locate foreign objects and their movement can be compared based on one another following pictures are tracked.
  • a closer examination of the image area with the foreign object enables a classification of the object and in particular the differentiation between humans and animals.
  • the camera 2 is permanently installed in the housing 1 and their lens is directed vertically downwards.
  • the housing 1 has in the area of its top a transparent window 6 through which the camera 2 "sees". From a given Opening angle ⁇ of the lens results in a defined conical monitoring space with a certain volume, which at a certain installation height of the detector M is proportional to the square of the radius of the cone. 2 can be an essential Achieve an increase in the volume of the surveillance room if you have the camera 2 not fixed in the housing 1 but rotatable about a vertical axis, the optical The axis of the lens is not vertical but sloping downwards.
  • the interstitial space also has the shape of a cone but with a multiple volume 1.
  • the transparent window 6 is correspondingly larger chosen as in the embodiment of FIG. 1.
  • the mounting type of the detector M shown in FIGS. 1 and 2 is referred to as surface mounting.
  • Another possibility is the so-called flush mounting, in which the housing 1 is sunk into the ceiling.
  • the housing 1 has the shape of a flat box, whose cover directed towards the surveillance room practically closes with the ceiling.
  • the M detector is extremely discreet and hardly used as a detector detect. detect.
  • the light sources 5 could also be flush-mounted when the detector M is flush-mounted mounted and sunk into the ceiling.
  • detector M In addition to the applications mentioned as fire and / or motion detectors, detector M also used to also be used as a people counter and the number of count people passing through the surveillance room. This function is important for Detection of congestion in escape routes and / or for constant monitoring of the number of people in a room or building as information for possible evacuations.
  • the Detector M can also take over the function of a presence detector and to control the Air conditioning / ventilation / heating and or the lighting of a room can be used.
  • the detector M can also be used to detect abnormal movements detect and from this in a learning process based on these movements behavior patterns to close and, for example, countermeasures against possible crimes or to initiate accidents.

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Abstract

Der Ereignismelder (M) weist eine Kamera (2) für die Beobachtung eines Überwachungsraums und eine Auswertungsstufe (3) auf, in welcher die von der Kamera (2) aufgenommenen Bilder auf das Auftreten von für zu überwachende Ereignisse charakteristischen Kenngrössen untersucht werden. Die Kamera (2) ist durch eine in einem Gehäuse (1) angeordnete CMOS-Kamera, vorzugsweise durch ein CMOS Micro-Camera Modul der für Verwendung in Mobiltelefonen vorgesehenen Art gebildet. Die zu überwachenden Kenngrössen können Brandkenngrössen, wie Rauch, Rauchwolken, Wärmeschlieren oder Flammen, oder die Bewegung von Objekten im Überwachungsraum, oder die Anzahl der den Überwachungsraum passierenden Personen, oder das Auftreten abnormaler Bewegungen sein. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ereignismelder für Deckenmontage, mit einer Kamera für die Beobachtung eines Überwachungsraums und mit einer Auswertungsstufe, in welcher die von der Kamera aufgenommenen Bilder auf das Auftreten von für zu überwachende Ereignisse charakteristischen Kenngrössen untersucht werden.
Ereignismelder dieser Art, wie sie beispielsweise in der WO-A-0167415 beschrieben sind, bestehen aus einer Video- oder Infrarotkamera, der Auswertungsstufe und einer Kommunikationsstufe für die Kommunikation mit einer Zentrale. Die Anordnung der genannten Elemente ist so gewählt, dass entweder die Kamera oder die Auswertungs- und die Kommunikationsstufe in einem Gehäuse angeordnet sind (wobei offen bleibt, ob es sich um ein gemeinsames Gehäuse handelt), oder die Kamera abgesetzt von der Auswertungs- und der Kommunikationsstufe eingesetzt wird. Der Kameratyp wird nicht näher beschrieben, aber es kann davon ausgegangen werden, dass es sich um eine übliche, deutlich als solche erkennbare Kamera handelt, die jedenfalls in einem von Menschen frequentierten Raum, wo der Einsatz von Überwachungskameras nicht üblich ist, als störend empfunden würde. Damit soll gesagt sein, dass es die Menschen nicht stört, in einer Bankfiliale oder einem Museum von einer Überwachungskamera beobachtet zu werden, dass sie aber eine derartige Überwachung in einem Büro oder in einem Restaurant eher ablehnen.
Der in dem genannten Dokument beschriebene Ereignismelder ist in erster Linie ein Brandmelder, der jedoch als Einbruchmelder verwendbar ist. Zu dieser Verwendung ist lediglich angegeben, dass Personen durch Objektanalyse und Bildfolgeanalyse mittels Ortsfrequenzen leicht erkannt werden. Die Gewinnung von Brand- und Einbruchinformationen aus den Monitorbildern ein und derselben Kamera ist aus der US-A-5 289 275 bekannt.
Es ist auch bekannt, Brand- und Einbruch- oder allgemeiner Bewegungsmelder, miteinander zu kombinieren. So ist beispielsweise in der EP-A-1 124 210 ein Brandmelder bekannter Bauart beschrieben, in den ein Aktivitätssensor zur Erfassung von Bewegungsaktivitäten integriert ist. Dieser Aktivitätssensor dient zur adaptiven Anpassung des Brandmelders (beispielsweise Verstellen von dessen Detektionsschwellen) an die Bewegungsaktivitäten in dem betreffenden Raum und/oder zur zentralen Anzeige der Orte eines Gebäudes mit Bewegungsaktivitäten.
Man kann also die aus dem Stand der Technik bekannten Gefahren- oder Ereignismelder für die gleichzeitige Überwachung auf Brand und Einbruch grob in zwei Klassen einteilen: In eine erste Klasse, in welcher der Melder durch eine Kamera gebildet ist, deren Bilder ausgewertet werden, wobei die Bilder nach verschiedene Arten von Gefahren (Flamme, Rauch, Einbruch) auswertbar sind. Diese erste Klasse ist für die Verwendung in einer "privaten" Umgebung aus den angegebenen Gründen eher nicht geeignet und daher vorwiegend zur Verwendung in Banken, Museen und dergleichen vorgesehen. Und in eine zweite Klasse mit einem konventionellen Brand- und einem konventionellen Bewegungssensor (beispielsweise einem Streulichtsensor für Rauch und einem Passiv-Infrarotsensor für Bewegung), die in ein gemeinsames Gehäuse integriert sind. Letzteres bedeutet zwei Sensoren, zwei Auswertungsstufen und eventuell sogar eine eigene Verdrahtung für jeden der beiden Sensoren.
Durch die Erfindung soll nun ein Ereignismelder der eingangs genannten Art angegeben werden, der sich durch möglichst geringe Abmessungen auszeichnet und dadurch auch in einem privaten Innenraum nicht als störend empfunden wird. Insbesondere sollen Personen, die sich in dem betreffenden Raum befinden, nicht den Eindruck haben, ständig von einer Videokamera überwacht zu werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Kamera durch eine CMOS-Kamera gebildet ist.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ereignismelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera ein CMOS Micro-Camera Modul der für Verwendung in Mobiltelefonen vorgesehenen Art ist.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera in einem für Aufputz- oder Unterputzmontage vorgesehenen Gehäuse angeordnet ist.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ereignismelders ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Form einer flachen, an der Decke versenkt montierbaren Dose aufweist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Kamera äusserst diskret montiert werden kann und in der Regel gar nicht als solche wahrgenommen wird.
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ereignismelders ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Form eines von der Decke nach unten gerichteten sphärischen Körpers aufweist.
Bei beiden Ausführungsformen des Gehäuses kann dass das Objektiv der Kamera vertikal oder schräg aus dem Gehäuse nach unten gerichtet und die Kamera im Gehäuse starr montiert beziehungsweise um eine vertikale Achse rotierbar und/oder in verschiedenen Drehwinkelpositionen fixierbar sein.
Gemäss einer fünften bevorzugten Ausführungsform sind am Gehäuse oder neben diesem Mittel zur Beleuchtung des Überwachungsraums vorgesehen. Diese Mittel sind vorzugsweise zur kontinuierlichen oder intermittierenden Aussendung von sichtbarem Licht oder infraroter Strahlung ausgebildet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ereignismelders ist dadurch gekennzeichnet, dass der Melder für die Detektion einer oder mehrerer der folgenden Brandkenngrössen ausgebildet ist:
  • Rauch, erkennbar an Hand des aus dem Überwachungsraum zur Kamera gelangenden Streulichts oder an Hand einer Trübung oder Unschärfe der Struktur des Überwachungsraums;
  • Rauchwolken oder Wärmeschlieren, erkennbar an Hand von Änderungen in den Bildfolgen;
  • Flammen, erkennbar durch eine flackernde helle Stelle im Überwachungsraum und/oder an Hand eines Vergleichs des aktuellen Kamerabildes mit gespeicherten Mustern von Flammen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung der Lichtstärke im Überwachungsraum und bei Unterschreiten eines Schwellwerts der Lichtstärke eine Erhöhung der Empfindlichkeit für die verschiedenen Brandkenngrössen, insbesondere Rauch, Rauchwolken und Wärmeschlieren, erfolgt.
Diese bevorzugte Ausführungsform des als Brandmelder eingesetzten Ereignismelders dient dazu, den Melder bei Anwesenheit von Personen im Überwachungsraum weniger empfindlich und in einem leeren Überwachungsraum empfindlicher einzustellen. Dies deswegen, weil in einem Raum anwesende Menschen einerseits etwas tun können, was einen Fehlalarm auslösen kann und andererseits auch den kleinsten Schwelbrand wesentlich früher detektieren (riechen) als der beste Rauchmelder. Da davon ausgegangen werden kann, dass bei Anwesenheit von Personen in einem Raum in diesem eine bestimmte minimale Beleuchtung herrschen wird, ist die Messung der Lichtstärke ein gutes Kriterium, ob sich Personen im Überwachungsraum aufhalten oder nicht. Und diese Messung ist wesentlich kostengünstiger als die Verwendung eines speziellen Präsenzdetektors. Bei Dunkelheit im Überwachungsraum, wenn beispielsweise Menschen in diesem schlafen, ist die Empfindlichkeit erhöht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ereignismelders ist dadurch gekennzeichnet, dass der Melder für die Detektion von Bewegungen eines Objekts im Überwachungsraum ausgebildet ist, welche an Hand von Änderungen in den Bildfolgen erkennbar sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Melder als Personenzähler ausgebildet ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der Bildsignale der Kamera dezentral in den Meldern und deren Auswertung in einer Zentrale erfolgt, wobei von den Meldern lediglich Helligkeitsinformationen an die Zentrale übertragen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigt:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Ereignismelders,
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Ereignismelders; und
  • Fig. 3 ein Blockschema des Ereignismelders von Fig. 1 oder Fig. 2.
    • Die Fig. 1 und 2 zeigen je einen an der Decke eines Überwachungsraumes montierten Ereignismelder M, der im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, einer in diesem montierten Kamera 2 und einer Verarbeitungsstufe 3 besteht. Die Kamera 2 ist CMOS Micro-Camera Modul der für Verwendung in Mobiltelefonen vorgesehenen Art, mit einer Optik und einem einzigen Chip, welcher die Funktionen Bildsensor und -prozessor ausführt. Die Abmessungen des kompletten Kamera Moduls liegen unterhalb von 10 mal 10 mal 5 mm; der Bildsensor ist ein pixelweise adressierbarer Sensor, der sich durch einen sehr geringen Stromverbrauch und die Zugriffsmöglichkeit auf einzelne Pixel auszeichnet. Das Ausgangssignal der Kamera 2 ist ein Pixel-Bild des Überw-chungsraums, welches in der Verarbeitungsstufe 3 zu einer Helligkeitsinformation der Zeilen und Reihen der Pixel verarbeitet wird. Die Verarbeitungsstufe 3 dient auch zur Steuerung und ist gemäss Fig. 3 mit einer Kommunikationsstufe 4 für die Kommunikation mit einer Zentrale (nicht dargestellt) verbunden.
    Das Signal der Kamera 2 wird also im Melder M verarbeitet, aber nicht ausgewertet. Der Melder überträgt an die Zentrale keine Bilder sondern Daten, deren Auswertung zentral erfolgt. Die Auswertung dieser Daten besteht beispielsweise darin, die den von der Kamera 2 gelieferten Bildern entsprechende Helligkeitsinformationen mit Referenzbildern oder untereinander zu vergleichen und dadurch Änderungen von Bildfolgen zu erkennen und daraus das Auftreten von Gefahrenkenngrössen abzuleiten. Die Übertragung von Daten an die Zentrale hat den Vorteil, dass die Anforderungen an die Kapazität der Übertragung zur Zentrale wesentlich reduziert sind und praktisch keine Einschränkungen bezüglich drahtgebundener oder drahtloser Kommunikation bestehen. Ausserdem sind auch keine aufwändigen Datenkompressionen erforderlich.
    Im scharf geschalteten Betriebszustand des Melders M macht die Kamera 2 in Abständen von Sekundenbruchteilen jeweils ein Bild des Überwachungsraums. Dieses wird über die Zwischenstufe der Gewinnung der Helligkeitsinformation in der Zentrale mit Referenzbildern verglichen, die für das Auftreten gewisser Gefahrenkenngrössen charakteristisch sind. Derartige Referenzbilder können beispielsweise Bilder von Flammen, Objekten, Zuständen oder Bewegungen sein. Ausserdem wird das Bild mit einem oder mehreren folgenden Bildern verglichen, um eine Änderung in der Bildfolge erkennen zu können. Eine solche Änderung kann beispielsweise darin bestehen, dass die Struktur des Überwachungsraums unscharf wird, was ein Indiz für das Auftreten von Rauch wäre.
    Zur Erkennung einer unscharfen Struktur des Überwachungsraums wird eine Bestimmung der Helligkeit der einzelnen Pixel oder von Gruppen von Pixeln der Bilder der Kamera 2 vorgenommen. Die Bestimmung der Helligkeit der Pixel erfolgt durch einen Prozess, bei dem ein für die Helligkeit repräsentativer Wert gewonnen wird, dessen zeitlicher Verlauf auf eine für das Auftreten von Rauch charakteristische Veränderung untersucht wird. Beispielsweise erfolgt die Bestimmung der Helligkeit der Pixel durch einen Kantenextraktionsprozess, bei dem jedem Pixel ein Kantenwert zugeordnet und mit einem Mittelwert verglichen wird. Der Kantenextraktionsprozess wird hier nicht näher erläutert; es wird in diesem Zusammenhang auf die Internationale Anmeldung Nr. PCT/CH 01/00731 verwiesen, in der ein Verfahren dieser Art ausführlich beschrieben ist.
    Eine andere Möglichkeit der Rauchdetektion besteht darin, dass die Kamera 2 das durch das Auftreten von Rauch verursachte Streulicht misst. Dieses Verfahren entspricht dem bei den heute weit verbreiteten Streulicht-Rauchmeldern angewandten Messprinzip, nur, dass der Messraum, in dem das Streulicht gemessen wird, nicht eine im Inneren des Melders vorgesehene Messkammer sondern der Überwachungsraum selbst ist. Zur Verstärkung des Streulichts können auf dem oder am Melder M oder neben diesem Lichtquellen 5, beispielsweise LEDs oder IREDs, vorgesehen sein, die den Überwachungsraum intermittierend oder ständig beleuchten. Man kann den Melder M auch so betreiben, dass bei ausreichender Beleuchtung nach dem gerade beschriebenen Verfahren die Struktur des Überwachungsraums überwacht und bei Dunkelheit das Streulicht gemessen wird.
    Zu diesem Zweck wird aus dem Bild der Kamera 2 die Helligkeit im Überwachungsraum bestimmt und der Melder M an Hand der Helligkeit in den entsprechenden Modus geschaltet. Man kann die Helligkeitsbestimmung auch als Kriterium für die Anwesenheit oder Nichtanwesenheit von Personen im Überwachungsraum verwenden und den Melder M entsprechend empfindlicher oder weniger empfindlich einstellen. Dem liegt folgende Überlegung zu Grunde: Wenn sich in einem Raum Personen aufhalten und aktiv sind, also nicht schlafen, dann werden in dem betreffenden Raum bestimmte Lichtverhältnisse herrschen, so dass eine Lichtstärke oberhalb eines bestimmten Schwellwerts auf die Anwesenheit und unterhalb dieses Schwellwerts auf die Nicht-Anwesenheit von aktiven Personen in dem betreffenden Raum hindeutet.
    Da nicht schlafende Menschen einerseits etwas tun können, was einen Fehlalarm auslösen kann und andererseits auch den kleinsten Schwelbrand wesentlich früher riechen als der beste Rauchmelder ihn detektieren kann, ist es sinnvoll, die Empfindlichkeit des Melders M bei Anwesenheit von Personen in dem betreffenden Raum geringer einzustellen als bei deren Nicht-Anwesenheit. Der dargestellte Ereignismelder M kann diese Empfindlichkeitsumschaltung an Hand einer Helligkeitsmessung automatisch vornehmen.
    Selbstverständlich ist eine solche Empfindlichkeitsumschaltung nicht nur bei dem mit einer Kamera 2 ausgerüsteten Rauchmelder vorteilhaft, sondern auch bei anderen Rauchmeldern, wie beispielsweise Streulichtrauchmeldern oder thermischen Meldern. Diese Melder müssten dann mit einem entsprechenden Messorgan für das Umgebungslicht ausgerüstet sein, beispielsweise mit einem Fototransistor oder einem lichtempfindlichen Widerstand, der das Umgebungslicht einigermassen ungehindert empfängt.
    Eine weitere wichtige Gefahrenkenngrösse, die mit dem Melder M überwacht werden kann, ist die Bewegung von Personen im Überwachungsraum. Durch den Vergleich der Bilder der Kamera 2 mit einem den Überwachungsraum ohne fremde Objekte wiedergebenden Referenzbild können fremde Objekte lokalisiert und ihre Bewegung kann an Hand eines Vergleichs aufeinander folgender Bilder verfolgt werden. Eine genauere Untersuchung des Bildbereichs mit dem fremden Objekt ermöglicht eine Klassifizierung des Objekts und insbesondere die Unterscheidung zwischen Menschen und Tieren.
    Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kamera 2 im Gehäuse 1 fix installiert und ihr Objektiv ist vertikal nach unten gerichtet. Das Gehäuse 1 weist im Bereich seiner Kuppe ein transparentes Fenster 6 auf, durch welches die Kamera 2 hindurch "sieht". Aus einem gegebenen Öffnungswinkel α des Objektivs resultiert ein definierter kegelförmiger Überwachungsraum mit einem bestimmten Volumen, welches bei einer bestimmten Montagehöhe des Melders M dem Quadrat des Radius des Kegels proportional ist. Gemäss Fig. 2 lässt sich eine wesentliche Vergrösserung des Volumens des Überwachungsraums erzielen, wenn man die Kamera 2 im Gehäuse 1 nicht fix sondern um eine vertikale Achse rotierbar anordnet, wobei die optische Achse des Objektivs nicht vertikal sondern schräg nach unten verläuft. Wenn man beispielsweise den Neigungswinkel der genannten optischen Achse zur Vertikalen gleich α/2 wählt, dann hat der Überwachungsraum ebenfalls die Form eines Kegels aber mit dem mehrfachen Volumen des Überwachungsraums von Fig. 1. Das transparente Fenster 6 ist entsprechend grösser gewählt als beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1.
    Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Montageart des Melders M wird als Aufputz-Montage bezeichnet. Eine andere Möglichkeit ist die so genannte Unterputz-Montage, bei der das Gehäuse 1 in die Decke versenkt ist. In diesem Fall hat das Gehäuse 1 die Form einer flachen Dose, deren gegen den Überwachungsraum gerichteter Deckel praktisch mit der Decke abschliesst. Der Melder M ist bei dieser Montageart äusserst diskret angebracht und kaum als Melder zu erkennen. erkennen. Die Lichtquellen 5 könnten bei Unterputz-Montage des Melders M ebenfalls unterputz montiert und in die Decke versenkt sein.
    Neben den erwähnten Applikationen als Brand- und oder Bewegungsmelder kann der Melder M auch dazu verwendet werden, auch als Personenzähler verwendet werden und die Anzahl der den Überwachungsraum passierenden Personen zu zählen. Diese Funktion ist wichtig zur Erkennung von Staubildung in Fluchtwegen und/oder zur ständigen Überwachung der Anzahl der Personen in einem Raum oder Gebäude als Information für eventuelle Evakuierungen. Der Melder M kann auch die Funktion eines Präsenzmelders übernehmen und zur Steuerung der Klimatisierung/Lüftung/Heizung und oder der Beleuchtung eines Raumes verwendet werden.
    Schliesslich kann der Melder M kann auch dazu verwendet werden, abnormale Bewegungen zu detektieren und daraus in einem Lernprozess aus auf diese Bewegungen folgende Verhaltensmuster zu schliessen und beispielsweise Abwehrmassnahmen gegen mögliche Verbrechen oder Unglücksfälle einzuleiten.
    Der beschriebene Ereignismelder ist ein Universalmelder für Brand, Intrusion, Gebäudemanagement und weitere Applikationen, der sich durch folgende Hauptmerkmale auszeichnet:
    • Es ist nur ein Sensor, die Kamera 2, vorhanden, an Hand von dessen Signalen verschiedene Kenngrössen, insbesondere Gefahrenkenngrössen, überwacht werden können, und zwar entweder isoliert oder kombiniert;
    • der Universalmelder benötigt für die verschiedenen Funktionen, für die nach dem heutigen Stand der Technik eine Mehrzahl von Spezialmeldern mit jeweils eigener Verkabelung erforderlich wären, nur eine einzige Verkabelung;
    • freie Wahl des Kommunikationsverfahrens mit der Zentrale (drahtgebunden/drahtlos);
    • wegen des geringen Stromverbrauchs unter Umständen Einsatz als batteriegespeister Stand-alone-Melder möglich;
    • die geringen Abmessungen der Kamera ermöglichen die Verwendung eines sehr kleinen Gehäuses, welches nicht als störend empfunden wird und dem Designer einen breiten Gestaltungsspielraum lässt;
    • die Möglichkeit der Unterputz-Montage des gesamten Gehäuses gestattet eine äusserst diskrete Melderanordnung mit dem Vorteil, dass der Melder gar nicht als solcher wahr genommen wird.

    Claims (14)

    1. Ereignismelder für Deckenmontage, mit einer Kamera (2) für die Beobachtung eines Überwachungsraums und mit einer Auswertungsstufe (3), in welcher die von der Kamera (2) aufgenommenen Bilder auf das Auftreten von für zu überwachende Ereignissecharakteristischen Kenngrössen untersucht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) durch eine CMOS-Kamera gebildet ist.
    2. Ereignismelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) ein CMOS Micro-Camera Modul der für Verwendung in Mobiltelefonen vorgesehenen Art ist.
    3. Ereignismelder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) in einem für Aufputz- oder Unterputzmontage vorgesehenen Gehäuse (1) angeordnet ist.
    4. Ereignismelder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse die Form einer flachen, an der Decke versenkt montierbaren Dose aufweist.
    5. Ereignismelder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) die Form eines von der Decke nach unten gerichteten sphärischen Körpers aufweist.
    6. Ereignismelder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv der Kamera (2) vertikal oder schräg aus dem Gehäuse (1) nach unten gerichtet und die Kamera (2) im Gehäuse (1) starr montiert beziehungsweise um eine vertikale Achse rotierbar und/oder in verschiedenen Drehwinkelpositionen fixierbar ist.
    7. Ereignismelder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass amGehäuse (1) oder neben diesem Mittel (5) zur Beleuchtung des Überwachungsraumsvorgesehen sind.
    8. Ereignismelder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (5) zur kontinuierlichen oder intermittierenden Aussendung von sichtbarem oder infrarotem Licht ausgebildet sind.
    9. Ereignismelder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Melder (M) für die Detektion einer oder mehrerer der folgenden Brandkenngrössen ausgebildet ist:
      Rauch, erkennbar an Hand des aus dem Überwachungsraum zur Kamera gelangenden Streulichts oder einer Trübung oder Unschärfe der Struktur des Überwachungsraums;
      Rauchwolken oder Wärmeschlieren, erkennbar an Hand von Änderungen in den Bildfolgen;
      Auftreten einer Flamme, erkennbar an Hand einer flackernden hellen Stelle oder eines Vergleichs des aktuellen Kamerabildes mit gespeicherten Mustern von Flammen.
    10. Ereignismelder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung der Lichtstärke im Überwachungsraum und bei Unterschreiten eines Schwellwerts der Lichtstärke eine Erhöhung der Empfindlichkeit für die verschiedenen Brandkenngrössen insbesondere Rauch, Rauchwolken und Wärmeschlieren, erfolgt.
    11. Ereignismelder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Melder (M) für die Detektion von Bewegungen eines Objekts ausgebildet ist, welche an Hand von Änderungen in den Bildfolgen erkennbar sind.
    12. Ereignismelder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Melder (M) als Personenzähler ausgebildet ist.
    13. Ereignismelder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Melder (M) für die Detektion von abnormalen Bewegungen ausgebildet ist.
    14. Ereignismelder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der Bildsignale der Kamera (2) dezentral in den Meldern (M) und deren Auswertung in einer Zentrale erfolgt, wobei von den Meldern (M) lediglich Helligkeitsinformationen an die Zentrale übertragen werden.
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