DE2617112B2

DE2617112B2 - Verfahren zum Feststellen einer Bewegung bzw. einer Veränderung im Überwachungsbereich einer Fernsehkamera

Info

Publication number: DE2617112B2
Application number: DE2617112A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 6101 Traisa Kamin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-04-17
Filing date: 1976-04-17
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2617112C3; US4148062A; DE2617112A1; JPS52141513A; GB1529648A

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Feststellen einer Bewegung bzw. einer Veränderung im

Überwachungsbereich einer Fernsehkamera nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 22 55 876 ist ein Fernsehsystem für Überwachungszwecke bekannt, bei welchem gleichförmige Helligkeitsbereiche in der von einer Fernsehkamera aufgenommenen Szene unterdrückt werden. Zu diesem Zweck wird das von der Fernsehkamera erzeugte Videosignal über einen ResoiianzFilter geführt. Das so erhaltene Signal wird gleichgerichtet und zu einem kapazitivgekoppelten Bandpaßfilter weitergelei- ι ο tet Das Bandpaßfilter dient zur Eliminierung L.shr langsamer bzw. sehr schneller Änderungen. Sich nun evtl. ergebende Signaländerung kennzeichnen eine Szenenänderung im Überwachungsbereich der Fernsehkamera und führen zur Alarmauslösung. Die '5 Ansprechsicherheit eines solchen Überwachungssystems ist gering, da es nur auf relativ große dynamische Szenenänderungen reagiert. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Ansprechempfindlichkeit nicht variiert und daher auch nicht an bestimmte szenische Gegebenheiten angepaßt werden kann.

Ferner ist aus der DE-OS 20 02 478 eine Anordnung zur Überwachung von Objekten mit Hilfe einer Fernsehkamera bekannt, bei welcher der Fernsehkamera ein mit einem elektronischen Zähler verbundenes Amplitudenfilter nachgeschaltet ist Beim Überschreiten eines dem Zähler vorgegebenen Zählwertes wird ein Alarm ausgelöst Auch bei dieser bekannten Anordnung ist die Ansprechsicherheit gering. Dies vor allem deshalb, weil keine Anpassung an wechselnde Lichtverhältnisse möglich ist Ferner können Veränderungskomponenten wie Helligkeit, Struktur, Bewegung oder Bewegungsrichtung nicht differenziert bewertet werden.

Weiterhin ist aus der DE-OS 22 50 387 eine Überwachungseinrichtung zur automatischen Erfassung eines innerhalb eines in ein Raster eingeteilten Beobachtungsfeldes auftretenden anormalen Zustands bekannt Diese Überwachungseinrichtung enthält einen Generator zur Erzeugung horizontaler und vertikaler *o Torimpulse, eine Abtastschaltung zum aufeinanderfolgenden Abtasten eines ersten und zweiten Teils eines einem vorbestimmten Teil des Gesichtsfeld einer Fernsehkamera entsprechenden Videosignals mit den horizontalen und vertikalen Torimpulsen, einen die abgetasteten Videosignalteile integrierenden Integrator, einen durch die integrierten Videosignalteile in eine erste und zweite Reihe von digitalen Impulsen umformenden Wandler, einen die erste P:eihe von Impulsen speichernden Digitalspeicher, einen die so gespeicherten Impulse mit der zweiten Reihe von Impulse vergleichenden Vergleicher sowie einen Anzeigesignalgeber, von dem ein Signal abgebbar ist, wenn die gespeicherte Reihe von Impulsen sich von der zweiten Reihe von Impulsen um einen vorbestimmten Wert voneinander unterscheiden. Der Schaltungsaufwand für diese bekannte Überwachungseinrichtung ist erheblich, da jedem Szenenausschnitt ein Integrator und ein Analog/Digital-Wandler zugeordnet werden muß. Durch Quantisierungsfehler bei der Analog/Digital-Wandlung kann außerdem eine sichere Alarmgabe nicht gewährleistet werden. Eine gezielte Anpassung der Ansprechempfindlichkeit an die jeweilige Szene des Überwachungsbereiches der Fernsehkamera ist auch hier nicht möglich.

Außerdem ist durch die DE-OS 22 36 092 eine Schaltungsanordnung bekannt geworden, bei welcher die mittlere Helligkeit v^rschiedener ausgewählter Bildbereiche verglichen wird und das Ergebnis zur Alarmabgabe verwendet wird. Diese Anordnung gestattet jedoch nur eine geringfügige Anpassung an alarmrelevante Veränderungen der beobachteten Szene.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das an die jeweils zu erwartenden alarmrelevanten Änderungen angepaßt werden kann und somit die Ansprechempfindlichkeit verbessert werden kann, ohne die Fehlalarmwahrscheinlichkeit zu erhöhen.

Das Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß nunmehr nicht nur die Ansprechempfindlichkeit sondern auch die Ansprechcharakteristik variiert werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine genaue Anpassung der Ansprechcharakteristik an bestimmte Szenen und Situationen möglich. Besonders vorteilhaft ist daß durch Desensibilisierung bestimmter Sektoren im wiedergegebenen Fernsehbild mit einem senkrecht oder waagerecht angeordneten Streifenmuster auch eine Detektierung von Bewegungseinrichtungen möglich ist

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Verfahrens werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Figur näher beschrieben.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Ausdehnung des Objektschutzes auf größere oder mehrere voneinander entfernt liegende Objekte sind mehrere Fernsehkameras li, I2 bis I_n vorgesehen. Die von diesen Fernsehkameras erzeugten Videosignale werden in einer nachgeschalteten Einrichtung sequentiell ausgewertet Dazu werden die einzelnen Videosignale einem gesteuerten Umschalter 2 zugeführt, dessen Kontaktstreckenstellung durch ein von einer Steuereinrichtung 3 kommenden Steuersignal (n) gesteuert wird. Der zeitliche Steuerungsablauf der Steuereinrichtung 3 ist so ausgelegt, daß das jeweils aufgeschaltete Videosignal für die Dauer mehrerer Teilbilder analysiert werden kann, bevor auf das von einer anderen Kamera erzeugte Videosignal umgeschaltet wird. Das am Ausgang des ersten Umschalters 2 abnehmbare Videosignal wird einem zweiten gesteuerten Umschalter 4 zugeführt. An den Ausgängen des zweiten Umschalters 4 sind verschiedene Diskriminatoren 5s, 52 bis 5m angeschlossen, die durch Steuerung mit einem weiteren von der Steuereinrichtung 3 erzeugten Steuersignal (m)zn das jeweils vorliegende Videosignal aufgeschaltet werden können. Die Diskriminatoren 5i bis 5_m haben unterschiedliche Diskriminations-Funktionen. Die Wahl einer bestimmten Diskriminations-Funktion hängt von der jeweils aufgenommenen Szene im Überwachungsbereich der Fernsehkamera ab.

Die Diskriminatoren 5\ bis 5_m dienen in erster Annäherung dazu, das analoge Videosignal zu einer Folge für den Bildinhalt repräsentativer Zählimpulse umzuwandeln. Dies kann beispielsweise mit einem Flankendiskriminator geschehen, der jeweils beim Überschreiten einer vorbestimmten Pegeländerungsgeschwindigkeit im Bildsignal vom Absolutpegel unabhängig einen Impuls abgibt. Es sind aber auch für bestimmte Bildszenen andere Flankendiskriminationsarten vorstellbar, bei welchen die Größe oder die Folgefrequenz der jeweiligen Flanke berücksichtigt wird. Da ein Flankendiskriminator gezielt Strukturveränderungen registriert, ist er besonders zur Auswertung solcher

Bilder geeignet, die durch relativ schnelle, jedoch alarmirrelevante zeitliche Helligkeitsschwankungen, z. B. Außenaufnahmen, (bei rasch veränderlicher Beleuchtung durch ziehende Wolken) gekennzeichnet sind. Eine andere Diskriminationsfunktion erhält man mit Amplitudendiskriminatoren. Ein Amplitudendiskriminator gibt beispielsweise immer dann einen Zählimpuls ab, wenn die Bildhelligkeit einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Andere amplitudenabhängige Diskriminatoren, z. B. mit einer ortsabhängigen variablen Schwelle oder mehreren Schwellen, die entweder additiv oder gewichtet bewertet werden, oder Amplituden-Selektion, sind ebenfalls für bestimmte szenische Gegebenheiten in Betracht zu ziehen.

Durch eine Frequenz-Diskrimination, wie Frequenz-Selektion durch Filterung oder Spektralanalyse der Videosignale lassen sich ebenfalls repräsentative Zählimpulse ableiten. Die jeweilige Diskriminatorwahl durch die Steuereinrichtung 3 erfolgt vorher zweckmäßigerweise individuell und richtet sich nach dem jeweiligen Bildcharakter und den zu erwartenden relevanten Bildänderungen im zu überwachenden Gebiet.

Die an den Ausgängen der Diskriminatoren 5i bis 5_m abnehmbaren Zählimpulse werden einem Eingang eines UND-Gatters 6 zugeführt Der andere Eingang des UND-Gatters 6 ist mit dem Ausgang eines dritten gesteuerten Umschalters 7 verbunden. An den Eingängen des dritten Umschalters 7 liegen die Signale von verschiedenen Strukturmasken-Generatoren 8i, 82 bis 8, (z. B. horizontale oder vertikale Streifen), die zur Detektion bestimmter Bewegungsrichtungen im Fernsehbild dienen. Gesteuert wird der dritte Umschalter 7 durch ein ebenfalls von der Steuereinrichtung 3 erzeugtes Steuersignal (i).

Die mit dem jeweils angewählten Strukturmaskensignal im UND-Gatter 6 beschnittenen Zählimpulse werden einem Eingang eines zweiten UND-Gatters 9 zugeführt. An dem anderen Eingang des UN D-Gatters 9 liegt ein der jeweils aufgeschalteten Fernsehkamera zugeordnetes Maskensignal, mit welchem bestimmte Teile im Fersehbild desensibilisiert werden, bevor die Zählimpulse über einen Sequenztiefpaß 10 zur Unterdrückung zu schmaler Impulse einem Eingang einer Zähier-Komparator-Kombination 11 zugeführt werden.

Das für die Desensibilisierung des jeweils aufgeschalteten Fernsehbildes verantwortliche Maskensignal wird mit einem Maskengenerator erzeugt (nicht gezeichnet), von dem bestimmte Maskenteile durch Anwahl über einen vierten gesteuerten Umschalter 12 an sogenannte »Masken«-Speicher 13|, 13₂ bis 13„ abgeleitet werden können. In der Zähler-Komparator-Kombination 11 werden die einzelnen für den Bildinhalt repräsentativen Zählimpulse für die Dauer eines Halbbildes aufsummiert und mit einem der jeweils aufgeschalteten Fernsehkamera zugeordneten, jedoch früher aufgenommenen Wert verglichen. Die vorher aufgenommenen Werte sind in Speichern 14i, 14₂ bis 14„ abgelegt- Die Zuordnung erfolgt durch einen fünften gesteuerten Umschalter 15, dessen gesteuerte Kontaktstrecke durch das von der Steuereinrichtung 3 erzeugte Steuersignal (n) im gleichen Rhythmus umgeschaltet wird wie das Videosignal durch den ersten gesteuerten Umschalter 2. Bei signifikanter Über- oder Unterschreitung des vorher eingespeicherten Wertes gibt die Zähler-Komparator-Kombination 11 einen sogenannten »Ereignis«- Impuls ab, welcher einer Auswertungseinrichtung 16 zugeführt wird.

In der Auswertungseinrichtung 16 wird die intervallbezogene Ereignis-Impulsanzahl mit einem vorwählba-

JO ren zweiten Wert verglichen. Überschreitet die Ereignis-Impulsanzahl diesen Wert, so wird von der Auswertungseinrichtung 14 ein Alarm ausgelöst.

Durch die Wahl bestimmter Diskriminatorfunktionen in Verbindung mit Strukturmasken und Masken zur

Begrenzung bestimmter Sektoren im von einer Fernsehkamera aufgenommenen Fernsehbild zwecks Desensibilisierung läßt sich für nahezu jedes Fernsehbild ein Kriterium für eine Alarmauslösung bei einer relevanten Bildveränderung angeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Verfahren zum Feststellen einer Bewegung bzw. einer Veränderung im Überwachungsbereich einer Fernsehkamera, bei welchem ein von der Fernsehkamera erzeugtes Videosignal in entsprechende digitale Impulse umgewandelt und gespeichert wird und bei welchem die zu einem späteren Zeitpunkt abgeleiteten digitalen Impulse mit den gespeicherten digitalen Impulsen verglichen werden, wobei durch Maskierung mit einem zum Videosignal synchronen Maskensignal abgegrenzte Sektoren des Überwachungsbereiches mit den digitalen Impulsen logisch verknüpft werden, gekennzeichnet durch Umwandeln des Videosignals in für den Bildinhalt des gesamten Überwachungsbereichs repräsentative Zählimpulse, logisches Verknüpfen dieser Zählimpulse mit Strukturmaskensignalen für bestimmte Maskierungen und Bilden einer Differenz zwischen den nach logischem Verknüpfen verbleibenden aktuellen Zählimpulsen und zuvor gespeicherten Zählimpulsen, wobei dem Überschreiten der ermittelten Differenz um einen bestimmten Schwellwert Alarm ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Bildinhalt repräsentativen Zählimpulse durch Diskrimination der Flanken des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals abgeleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Bildinhalt repräsentativen Zählimpulse durch Diskrimination der Amplituden des vom Videosignal abgetrennten Bildsignal? abgeleitet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskensignal mit einem an sich bekannten Maskengenerator erzeugt wird und aus das Fernsehbild überdeckenden Rechtecken besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und die Lage der das Fernsehbild überdeckenden Rechtecke wählbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Maskenbegrenzung ein Gittermuster in das Videosignal eingeblendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diskrimination der Flanken des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals nur bei einer ausgewählten Flankensteilheit im Bildsignal erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diskrimination der Flanken des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals nur bei einer ausgewählten Bildsignalamplitude erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diskrimination der Flanken des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals nur bei einer ausgewählten Folgefrequenz im Bildsignal erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diskrimination der Amplituden des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals in Abhängigkeit einer ausgewählten Amplitudenschwelle erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenschwelle ortsabhängig und variabel ist.
12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diskrimination der Amplituden des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals in Abhängigkeit mehrerer Amplitudenschwellen erfolgt
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenschwellen gleich bewertet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ainplitudenschwellen gewichtet bewertet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskrimination der Amplituden des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals amplitudenselektiv erfolgt
16. Verfahren nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Bildinhalt repräsentativen Zählimpulse durch Diskrimination der Frequenzen des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals abgeleitet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß die Diskrimination der Frequenzen des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals frequenzselektiv erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskrimination der Frequenzen des vom Videosignal abgetrennten Bildsignals durch eine Spektralanalyse der jeweiligen Ortsfrequenzen erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählimpulse mit dem Maskensignal derart logisch verknüpft werden, daß die durch Maskensignal bestimmten Bild-Sektoren desensibilisiert werden.
20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählimpulse mit dem Maskensignal derart logisch verknüpft werden, daß durch eine bestimmte Maskenstruktur eine bestimmte Bewegungsrichtung detektiert wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dctektierung vertikaler Bewegungen ein Maskensignal für ein horizontalangeordnetes Streifenmuster erzeugt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektierung horizontaler Bewegungen ein Maskensignal für ein vertikal angeordnetes Streifenmuster erzeugt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektierung richtungsunabhängiger Bewegungen ein Maskensignal für ein schachbrettartiges Muster erzeugt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswertungseinrichtung zeitmultiplex die einzelnen Videosignale mehrerer Fernsehkameras zugeführt sind und daß in der Auswertungseinrichtung Mittel vorgesehen sind, welche ein Umschalten auf ein bestimmtes, dem jeweils anliegenden Videosignal zugeordnetes Maskensignal bewirken, welche ein Umschalten auf eine bestimmte dem jeweils anliegenden Videosignal zugeordnete logische Verknüpfungsart bewirken und welche ein Umschalten auf den dem jeweils anliegenden Videosignal zugeordneten gespeicherten Wert bewirken.