IT201800010534A1 - Metodo ed apparato per la acquisizione e validazione di immagini - Google Patents

Description

Descrizione di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“METODO ED APPARATO PER LA ACQUISIZIONE E VALIDAZIONE DI IMMAGINI”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce sotto un profilo più generale, ai metodi ed alle apparecchiature destinati alla rilevazione della guida e/o alla sicurezza stradale.

Come è noto, l’applicazione di sistemi di assistenza alla guida sulle automobili è un campo in forte espansione ed evoluzione, che ha come previsione finale anche quella di arrivare a produrre veicoli a guida autonoma.

Attualmente esistono già funzioni di controllo o assistenza alla guida semiautomatiche, vale a dire che consentono al veicolo di operare in autonomia ma sotto il controllo del guidatore, che può in qualsiasi momento riprendere i comandi e condurre il veicolo normalmente.

L’evoluzione tecnologica nel settore che qui interessa, riguarda anche le apparecchiature per la rilevazione della guida un veicolo.

Si tratta di dispositivi elettronici che possono essere installati a bordo dei veicoli come primo equipaggiamento oppure successivamente come apparecchi legati anche alla assicurazione del veicolo.

Questi dispositivi, comunemente chiamati “scatole nere”, rilevano le caratteristiche di guida di una persona quali la velocità, l’accelerazione, le distanze e gli itinerari percorsi, la geo-localizzazione del veicolo, permettendo di tracciare un profilo del guidatore e stipulare quindi delle polizze assicurative su misura per ciascuna persona.

Una evoluzione di questi dispositivi consiste nell’integrare e/o sostituire le informazioni sulla guida, con delle immagini riprese a bordo del veicolo.

Ciò permette infatti di documentare in maniera completa le situazioni di guida del veicolo, soprattutto in caso di incidente stradale.

Un esempio di questo stato della tecnica è descritto nella domanda di brevetto americana US 2003/028298

al., la quale rende noto un apparato che può essere posizionato su un veicolo come un'auto, un furgone o un autobus.

Questo apparato comprende una telecamera, una memoria e un accelerometro a due assi, dove la memoria è dotata di un buffer circolare che viene riempito in maniera continuativa da un flusso di dati generato dalla telecamera e dall'accelerometro.

L’apparato è configurato per memorizzare in un'area permanente della memoria il contenuto del buffer circolare e il flusso dati generato dalla telecamera e dall'accelerometro per un periodo di tempo prestabilito (ad esempio 20-30 secondi), ogni volta che l'accelerometro rileva almeno un'accelerazione avente un'intensità associabile a quella che si verifica durante un incidente stradale.

In questo modo, il contenuto del buffer circolare relativo al periodo di tempo precedente all'istante in cui è avvenuto l'incidente e il flusso dati acquisito nel periodo di tempo contemporaneo e successivo a quello dell'istante dell'incidente, sono memorizzati in maniera permanente e/o trasmessi ad un server esterno attraverso mezzi di telecomunicazione, così da rendere possibile il loro successivo esame da parte del proprietario del veicolo e/o di una compagnia assicurativa e/o delle autorità competenti, come ad esempio gli organi di polizia o altro.

Questo tipo di apparati elettronici con telecamere veicolari (noti anche con il nome di dashcam) presenta l'inconveniente che le informazioni da essi generate (filmati, dati telemetrici, ecc.) in occasione di un incidente, sono di difficile impiego nei contenziosi legali in quanto è problematico verificare in maniera oggettiva se queste informazioni siano autentiche o meno.

In altri termini, non vi è certezza che dopo la loro generazione, le immagini non siano state modificate o alterate.

Infatti, con i programmi (software), le apparecchiature e le conoscenze tecniche oggi disponibili, le persone esperte del ramo sono in grado di modificare in tutto o in parte i dati digitali memorizzati che costituiscono il filmato, così da poter alterarne la veridicità del contenuto, con il risultato che ciò che si vede alla fine non corrisponde alla realtà dei fatti che si vorrebbero documentare.

Per questo motivo l'utilizzo probatorio delle immagini acquisite con dispositivi come quello descritto da Backy o con qualunque altro mezzo idoneo a realizzare video (es. videocamere, telefoni cellulari, ecc.) deve in genere essere convalidato o comunque verificato da un esperto chiamato ad esprimere il suo parere sull'autenticità e/o integrità delle evidenze presentate.

Un altro aspetto che limita l’applicazione di soluzioni note come quella descritta nella domanda di brevetto americana US 2003/028298, è quello dei cosiddetti falsi positivi.

Infatti, in queste applicazioni l’acquisizione delle immagini viene attivata da sensori accelerometrici, i quali non distinguono tra un evento effettivamente connesso ad un sinistro stradale ed uno accidentale, caratterizzati da una medesima variazione dei parametri rilevanti, cioè velocità ed accelerazione (positiva o negativa).

In altre parole, se l’andatura del veicolo subisce una brusca decelerazione (cioè un’accelerazione negativa) a causa di una frenata improvvisa oppure di un urto per tamponamento, essa viene rilevata allo stesso modo dai sensori i quali non sono in grado di discriminare tra un evento effettivamente rilevante ed uno non significativo, cioè un falso positivo. Questa differenza può essere rilevata solo analizzando i rispettivi filmati, ma ciò comporta delle controindicazioni perché richiede comunque un dispendio di tempo e un intervento di operatori, i quali devono fare le verifiche del caso, allungando i tempi ed aumentando i costi della procedura.

Peraltro, nel caso di sistemi come quello descritto nella domanda di brevetto US 2003/028298, in cui le immagini filmate vengono trasmesse a distanza dai dispositivi installati sui veicoli agli elaboratori informatici della compagnia assicurativa, se un numero elevato di utenze trasmettesse immagini filmate, si correrebbe il rischio di avere un intasamento delle infrastrutture e/o un sovraccarico di lavoro per analizzare tutti i filmati, al fine di scartare quelli che non riguardano incidenti effettivi.

Questa situazione impedisce o comunque limita di fatto le possibilità di impiego di immagini provenienti da fonti differenti o eterogenee rispetto ai dispositivi installati a bordo dei veicoli, come le immagini riprese da telecamere di sorveglianza stradali, mobili o fisse, telefoni cellulari, o altri mezzi esterni.

Un primo problema tecnico che la presente invenzione si propone di risolvere, è quello di mettere a disposizione un metodo per l’acquisizione di immagini e/o la loro validazione, in particolare per applicazioni stradali, che sia in grado di superare gli inconvenienti sopra delineati in relazione allo stato della tecnica considerato.

Un secondo problema tecnico che si pone alla base dell’invenzione, è quello di realizzare un sistema e/o un apparato per la rilevazione di immagini, in particolare per applicazioni stradali, con caratteristiche strutturali e funzionali tali da consentire di acquisire immagini in modo affidabile o comunque mirato principalmente ad eventi rilevanti, quali gli incidenti stradali.

Un ulteriore scopo che la presente invenzione si propone di raggiungere, è quello di realizzare un sistema e/o un apparato per la rilevazione di immagini, in particolare per applicazioni stradali, con caratteristiche strutturali e funzionali tali da consentire una validazione di immagini acquisite anche da fonti differenti e/o eterogenee.

L’idea di soluzione del problema tecnico sopra menzionato, è quella di associare e/o elaborare i contenuti video non solo, e non tanto, con i dati telemetrici (posizione, tempo, velocità, accelerazione ecc.), ma piuttosto con le tracce audio degli eventi stessi.

A tal fine si segnala che, come risulterà meglio dal prosieguo di questa descrizione, le fonti differenti e/o eterogenee menzionate possono essere sia inerenti ai diversi mezzi tecnici utilizzati per l’acquisizione, come ad esempio i video amatoriali o quelli ottenuti da telecamere senza microfono (es. quelle di videosorveglianza), oppure le immagini o i suoni captati da una conversazione telefonica, sia inerenti alla natura analogica o digitale dei contenuti video-audio nonché a quella tecnologica impiegata, come le immagini ad infrarossi o le vibrazioni prodotte da onde sonore.

Le caratteristiche dell’invenzione sono enunciate più specificamente nelle rivendicazioni annesse a questa descrizione.

Tali caratteristiche, gli effetti che ne derivano ed i vantaggi conseguiti dall’invenzione, risulteranno maggiormente dalla descrizione che viene di seguito esposta, relativamente ad un possibile esempio realizzativo del trovato illustrato nei disegni allegati e forniti a titolo indicativo e non limitativo, in cui:

- Fig. 1 mostra schematicamente un sistema per l’acquisizione di immagini secondo l’invenzione;

- Fig. 2 mostra un dispositivo sotto forma di telefono mobile, per l’attuazione di alcune fasi del metodo secondo l’invenzione;

- Fig. 3 è uno schema a blocchi relativo al dispositivo per l’attuazione di alcune fasi del metodo secondo l’invenzione; - Fig. 4 è un diagramma che illustra le frequenze di suoni rilevati nel metodo secondo l’invenzione;

- Fig. 5 mostra due grafici indicativi dell’andamento di suoni rilevati nel metodo secondo l’invenzione;

- Fig. 6 è un diagramma di flusso che mostra alcune delle fasi di attuazione del metodo secondo l’invenzione;

- Fig. 7 mostra una variante del sistema di fig. 1;

- Fig. 8 è uno schema a blocchi che illustra una parte del sistema di fig. 7.

Con riferimento alle figure sopra elencate, la prima di esse mostra in modo schematico un sistema per l’acquisizione e la validazione di immagini, in accordo con l’invenzione.

Prima di procedere a descrivere quanto mostrato nelle figure, è solo il caso di precisare che anche le persone non particolarmente esperte del ramo, riconosceranno che alcuni elementi delle figure sono stati illustrati in forma ingrandita (cioè non in scala), per semplicità e chiarezza. Alla stessa stregua, nei disegni non sono riportati elementi comuni o noti che sono utili o eventualmente necessari per una realizzazione commercialmente fattibile dell’invenzione, ma che le persone esperte del ramo sono in grado di riconoscere, per non appesantire la spiegazione ed agevolare la comprensione delle caratteristiche più rilevanti dell’invenzione.

Ulteriormente, le persone del ramo riconosceranno che alcune implementazioni specifiche possono essere attuate tramite componenti circuitali (i.e. hardware) oppure programmi informatici (software), applicati ad uno o più degli elementi descritti.

Pertanto, il riferimento ad "una forma di attuazione" all'interno di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica mostrata o descritta, è compresa in almeno una forma di realizzazione del trovato.

Analogamente, le espressioni come "in una forma di attuazione" e simili, presenti in diverse parti all'interno di questa descrizione, non sono necessariamente tutte riferite ad una unica e stessa forma di attuazione. Inoltre, le particolari configurazioni, strutture o caratteristiche, possono essere combinate in modo adeguato in una o più forme di attuazione.

Fatta questa premessa, in una prima forma realizzativa un sistema secondo l’invenzione, complessivamente indicato con il riferimento numerico 1, comprende un dispositivo mobile 10 di acquisizione di immagini, atto ad essere associato ad un autoveicolo 11.

Quest’ultimo può essere un’automobile 11 (di cui fig. 1 mostra solo una parte dell’abitacolo), oppure un furgone, un autocarro ma, eventualmente, potrà anche essere un motociclo, un natante o un altro veicolo.

Il dispositivo 10 è in questo esempio un terminale mobile per telecomunicazioni, quale un telefono cellulare dotato di funzioni video, audio e di registrazione, oppure una tavoletta elettronica (c.d. tablet), ma potrebbe anche essere un dispositivo specifico quale ad esempio del tipo denominato “scatola nera”, come quello descritto nella domanda di brevetto americano US2003/0028298.

In particolare, le dotazioni tecniche minimali del dispositivo mobile 10 comprendono almeno un'unità di elaborazione (tipo CPU o simili) 110; elementi di trasmissione 111 per trasmettere dati a distanza tramite la rete di telecomunicazioni TLC; una prima memoria 112 contenente almeno un programma di acquisizione dati, come ad esempio una applicazione A per telefoni cellulari, preferibilmente del tipo scaricabile attraverso la rete internet; una seconda memoria 113 per il salvataggio dei dati rilevanti, che vengono poi trasmessi a distanza via rete TLC dagli elementi 111, per la loro validazione; dei mezzi o sensori accelerometrici 114 per determinare le variazioni di accelerazione a cui è soggetto il dispositivo mobile 10.

Come risulterà meglio nel seguito, il dispositivo mobile 10 potrà anche essere realizzato sotto forma di equipaggiamento incorporato nelle dotazioni di bordo dell’autoveicolo 11, ad esempio nell’elaboratore (i.e. computer) che governa il suo funzionamento, oppure nell’impianto di telecomunicazioni di bordo che potrà eventualmente essere collegato (via bluetooth® o altro) al telefono portatile del guidatore, oppure anche associato con il navigatore satellitare.

Pertanto, in tal caso i componenti 110-114 sopra citati con riferimento al dispositivo o telefono mobile 10, potranno essere incorporati o integrati, in tutto o in parte, nell’equipaggiamento dell’autoveicolo 11, anche in modo strutturalmente separato ma operativamente collegati tra loro con una rete cablata o senza cavi (c.d. wireless), dei bus e simili elementi noti agli esperti del ramo, alcuni dei quali visibili nello schema di figura 3.

L’esempio mostrato in figura 1 che prevede l’utilizzo di un telefono cellulare, si presta ad una più agevole comprensione ed applicazione del trovato, visto l’uso ormai pervasivo che di questi apparecchi viene fatto dalle persone.

In particolare, il telefono 10 è del tipo cosiddetto “smartphone”, equipaggiato con tutte le dotazioni necessarie (memoria, processore, videocamera, microfono, sensore accelerometrico, ecc.) ad attuare l’invenzione come risulterà meglio dal prosieguo.

A tal fine nel telefono 10 è installata l’applicazione A, vale a dire un programma che può essere facilmente avviato da un utilizzatore con un comando al tocco premendo con un dito su una icona presente sullo schermo tattile dell’apparecchio oppure con un comando vocale, come avviene oggi per molte applicazioni commercialmente disponibili. In questo modo, quando una persona sale in macchina installa il telefono 10 sul cruscotto o vicino al parabrezza; qualunque supporto adatto allo scopo potrà essere utilizzato, che consenta di disporre il telefono in posizione idonea per la ripresa di immagini della strada durante la guida.

Preferibilmente, l’applicazione A installata sul telefono 10 consente a quest’ultimo di effettuare non solo la ripresa di immagini video, ma anche la registrazione di suoni dall’interno dell’abitacolo del veicolo 11.

In particolare, l’applicazione A comanda il funzionamento del telefono 10 in modo da attivare la memorizzazione delle tracce audio e video acquisite dalla videocamera 101 e dal microfono 102 del telefono 10, in una prima memoria locale 112 di questo e/o in una o più schede di memoria (tipo “flash”) alloggiate al suo interno, o su qualunque altro supporto appropriato.

Per limitare il quantitativo di dati contenuti nella/e memoria/e del telefono 10, a mano a mano che vengono acquisiti quelli nuovi sono sovrascritti ciclicamente sui precedenti con intervalli temporali prefissati, come ad esempio alcune decine di secondi (20—30) o qualche minuto, preferibilmente in una memoria tampone o “buffer” di tipo circolare.

Si evidenzia che gli stessi mezzi di memoria 112 del telefono 10 possono anche servire a contenere i dati del buffer circolare, semplificando così l'architettura dell'apparato. Infatti, come già detto sopra, il buffer circolare può essere implementato organizzando adeguatamente la gestione delle letture e delle scritture su una generica memoria, attraverso un opportuno programma (software) e mezzi (hardware) informatici che le persone esperte del ramo sono in grado di sviluppare.

Questa procedura viene interrotta nel caso succeda un evento rilevante, vale a dire un incidente stradale o un sinistro. In tal caso, infatti, l’applicazione A comanda il salvataggio dei dati audio-video acquisiti, insieme a quelli telemetrici e/o di localizzazione, in una apposita memoria 113 (preferibilmente non riscrivibile) da cui sono poi trasmessi a distanza dal telefono 10, tramite la rete di telecomunicazioni TLC, al centro di controllo 20 del sistema che eseguirà la successiva validazione dei dati.

Di preferenza, i dati salvati sono memorizzati e trasmessi in forma crittografata con un codice di cifratura che dipenderà dal livello di sicurezza richiesto.

In sintesi si può dire che l’applicazione A, quando viene avviata, fa compiere al telefono 10 ed ai suoi componenti interni una serie di fasi operative, tra cui quella di acquisire un flusso dati video/audio generato dalla telecamera 101 e dal microfono 102, preferibilmente compressi in un formato appropriato quale potrebbero essere ad esempio uno di quelli noti con le sigle MP3, MP4, MPEG e simili.

I dati relativi ad un evento specifico sono poi crittografati, salvati e trasmessi a distanza, via rete di telecomunicazioni.

Contestualmente a ciò, l’applicazione A opera anche la acquisizione e memorizzazione secondo gli stessi principi, dei dati relativi alla posizione del telefono mobile 10 forniti dai mezzi di geo-localizzazione 103 di cui esso è dotato, oltre a quella dei dati telemetrici (velocità, accelerazione) forniti dal sensore accelerometrico 104 di cui è dotato il telefono mobile 10.

Questi dati memorizzati in relazione ad un evento specifico sono trasmessi attraverso la rete di telecomunicazioni (TLC) al centro di controllo 20, dove vengono elaborati per verificarne l’integrità ed autenticità.

Il salvataggio dei dati relativi ad eventi rilevanti, quali i sinistri stradali in questo caso, e/o la loro trasmissione a distanza al centro di controllo 20, è attuato dal telefono mobile 10 sulla base di una procedura che può essere avviata in funzione di uno o più parametri, quali i rumori rilevati dal telefono mobile 10 all’interno dell’abitacolo, suoni e/o vibrazioni esterni compatibili con i sinistri in questione, ma anche le brusche variazioni di velocità.

Pertanto, in accordo con l’invenzione, l’avvio della fase di salvataggio viene fatto preferibilmente sulla base di una o più delle seguenti alternative: i rumori, suoni, vibrazioni anzidetti rilevati dal telefono 10; i dati accelerometrici cioè quando il sensore 114 segnala una brusca variazione di velocità; una combinazione di queste due alternative, che permette di aumentare l’efficacia del sistema incrociando più parametri.

Così, ad esempio, se il telefono cade nell’abitacolo è possibile che segnali una brusca variazione di velocità a causa dell’impatto, però ciò non determina delle variazioni particolari dei suoni acquisiti nell’abitacolo.

Ad ogni modo, nel caso di rumori differenti o comunque in dissonanza rispetto a quelli rilevati prima dell’evento, per frequenza, ampiezza, timbro, livello sonoro, o altro parametro acustico o vibrazionale, il sistema può avviare la procedura di salvataggio dei dati.

Questo riduce notevolmente la possibilità di errori o comunque di segnalazioni non corrette (es. i falsi positivi); ulteriormente, le fasi attuative del metodo, che meglio risulteranno nel prosieguo, sono operativamente flessibili così da poter gestire anche il livello di selezione, vale a dire di filtrare gli eventi per i quali la verifica dei dati raggiunga livelli prefissati di attendibilità.

Inoltre, la rilevazione di una traccia audio associata a parametri quali suoni e/o vibrazioni registrati all’interno dell’abitacolo, può essere vantaggiosamente sfruttata anche per la successiva validazione da parte di terzi, delle immagini e dei dati acquisiti.

A tal fine, secondo il metodo del presente trovato la traccia audio rilevata viene campionata dal telefono 10, in modo da distinguere le frequenze dei suoni presenti durante la corsa del veicolo 11.

Lo spettro dei suoni campionati in condizioni di marcia ordinarie, corrisponde al rumore di fondo nell’abitacolo. La sua traccia audio contiene quindi dati relativi al rumore del motore dell’autoveicolo, a quello del rotolamento dei pneumatici sulla strada, al traffico, alle voci dei viaggiatori nell’abitacolo, ai suoni esterni (es. clacson, sirene ecc.) e quant’altro.

Se vengono rilevati degli scostamenti di frequenza, ampiezza, livello sonoro o timbro, nei suoni campionati contenuti nella traccia audio, o comunque se si riscontra un contrasto, una dissonanza, superiore ad un valore prefissato rispetto ai suoni rilevati in precedenza, questa informazione può venire vantaggiosamente sfruttata per avviare la procedura di salvataggio dei dati e delle immagini relative ad un sinistro, di cui si è detto sopra.

Infatti, grazie alla analisi dei suoni campionati è possibile distinguere in modo rapido ed affidabile, non solo se un determinato suono è riferibile ad un impatto del veicolo in caso di incidente contro un altro veicolo oppure contro un ostacolo, ma anche se i vari rumori rilevati nell’occasione all’interno dell’abitacolo, come ad esempio le voci del guidatore o dei passeggeri, il suono di un clacson, l’innesco di dispositivi di sicurezza gonfiabili (c.d. air-bag) o quelli di contenimento (cinture) e simili, siano anch’essi associati al medesimo sinistro.

Per questo scopo il telefono mobile 10 è configurato per eseguire il programma o applicazione A, in modo da acquisire un flusso di dati audio-video generato dalla telecamera 101 e dal microfono 102, oltre quello di dati di geolocalizzazione generato dai mezzi di posizionamento, quello di dati telemetrici generato dai sensori accelerometrici, ad istanti successivi con una frequenza prefissata che è variabile da caso a caso ma che è preferibilmente superiore a 10 Hz.

La campionatura dei suoni avviene invece con frequenze che sono preferibilmente quelle nel campo dell’orecchio umano, vale a dire tra 20 e 20.000 Hz circa, anche se occorre segnalare che per rendere più selettivo il metodo dell’invenzione, è possibile filtrare i suoni al di sopra o al di sotto di certi valori di soglia.

In particolare, per la presente invenzione il campionamento e l’analisi spettrale dei segnali acustici associati ai vari rumori di cui sopra, viene eseguito preferibilmente con la trasformata di Fourier dipendente dal tempo (detta anche Fourier Transform, brevemente FT, oppure Fast Fourier Transform, acronimo FFT).

Vista la natura e la irregolarità dei rumori associati alla marcia del veicolo, preferibilmente viene applicata una trasformata di Fourier per segnali aperiodici, con tempi discreti (Discrete Time Fourier Transform, brevemente DTFT) corrispondenti agli intervalli di campionamento dei suoni. Come è noto, per la teoria dei campionamenti (Nyquist) la frequenza di elaborazione (sample rate) di un segnale deve essere più grande del doppio di quella del segnale stesso. Nel caso che qui interessa, dove il rumore di fondo nell’abitacolo del veicolo è irregolare e comprende varie componenti armoniche e non armoniche con frequenze, ampiezze e durate non prevedibili, converrà stabilire una o più frequenze da prendere in considerazione.

Così, ad esempio, con riferimento al diagramma di fig. 4 è riportato lo spettro acustico di un suono complesso come potrebbe essere quello del rumore di fondo in un abitacolo di un veicolo durante la marcia, che comprende numerose componenti come il motore (tipicamente i motori delle automobili hanno regimi di funzionamento in condizioni ordinarie che vanno da 1.500 a 6.000 giri/min, cioè con frequenze che vanno da 25 a 100 Hz), il rotolamento dei pneumatici (ad una velocità di 100 Km/h la frequenza della rotazione è di circa 8-10 Hz), le voci delle persone, e così via.

Di preferenza la frequenza di riferimento per la campionatura sarà quella della componente sinusoidale avente la frequenza più alta (in figura 4, quella di 440 Hz); la campionatura avverrà quindi con una frequenza almeno due volte maggiore di essa.

Vantaggiosamente, sulla base delle frequenze è inoltre possibile stabilire anche la durata delle finestre o intervalli di campionamento, ovvero il periodo discreto di tempo entro cui si effettua l’analisi del segnale campionato il quale viene considerato stazionario in tale finestra, cioè trascurando o comunque limitando i transitori.

Tali finestre devono essere sufficientemente corte e potranno essere nell’ordine di frazioni di secondo ma anche di qualche secondo, in funzione del tipo di segnale e/o delle condizioni di marcia del veicolo o altre circostanze.

In tal caso si parla anche di Trasformata di Fourier per Tempi Brevi (Short Time Fourier Transform o STFT).

Nell’ambito di questi intervalli si possono quindi ottenere delle campionature di suoni, come raffigurate nella figura 5, dove il grafico (a) rappresenta un andamento complesso dato dalla risultante di varie componenti come potrebbero essere alcune di quelle indicate in precedenza, mentre il grafico (b) illustra l’andamento di una componente armonica (ad esempio quella del motore che gira ad un determinato numero di giri) in una delle finestre di tempo di campionatura anzidette.

E’ comunque da rilevare come indipendentemente da queste spiegazioni, la campionatura potrà essere effettuata seguendo criteri diversi, vale a dire prendendo in considerazione anche altri parametri oltre, o in alternativa, alle frequenze.

Per esempio si potrà utilizzare la potenza sonora, ovvero la potenza (in watt) associata ad un suono, oppure l’intensità sonora (cioè la potenza riferita ad una unità di superficie, quale potrebbe essere anche quella dell’abitacolo), o il livello di potenza sonora (in decibel).

Questi parametri possono essere usati singolarmente, in combinazione tra loro e con le frequenze dei suoni di cui sopra, per aumentare la selettività dei suoni campionati. Ma soprattutto, ciò che rileva è che la campionatura può anche essere fatta in modo dinamico, vale a dire operando in base ad uno o più dei vari parametri sopra considerati, in funzione delle condizioni attuali di marcia del veicolo. Infatti è evidente che in un tratto urbano si avrà un regime di marcia piuttosto irregolare, con arresti e partenze frequenti, velocità variabili (ricordiamo che il limite massimo di velocità in città è di solito di 50 km/h), cambi di direzione, interazioni con altri veicoli e quant’altro. Diventa quindi difficile poter selezionare gli eventi non rilevanti (cioè i falsi positivi) da quelli che riguardano i sinistri, che nel traffico urbano sono piuttosto frequenti. In altri termini, se si desidera avere una acquisizione di dati affidabile in queste situazioni, non ci sono molte alternative: o si adottano soluzioni con un grado di approssimazione elevato e che pertanto contengono molti falsi positivi, o bisogna poter fare affidamento su un sistema flessibile che sia capace di adattarsi alla variabilità del regime di marcia di un vicolo.

Avere la possibilità di operare una acquisizione dinamica dei dati, che faccia riferimento alla traccia audio campionata secondo uno o più dei parametri sopra menzionati, permette di avere una acquisizione affidabile ed efficace dei dati sull’andatura di un veicolo.

Si pensi per esempio al caso in cui il veicolo sia fermo ad un semaforo con le ruote ferme ed il motore in marcia: il rumore delle ruote sarà nullo mentre si avrà quello del motore che gira al minimo, ed eventualmente quello delle voci all’interno dell’abitacolo ed i rumori del traffico esterno.

In queste condizioni il sistema dell’invenzione permette la campionatura della traccia audio sfruttando frequenze che siano diverse da quelle del rotolamento dei pneumatici.

Se in una tale situazione il veicolo venisse tamponato da un altro, questo evento sarebbe facilmente rilevabile con il metodo dell’invenzione che sfrutta la traccia audio, in quanto il rumore anomalo che causerebbe l’urto conseguente al tamponamento, darebbe avvio alla procedura di salvataggio dei dati video relativi ai momenti precedenti e successivi all’impatto, di cui si è già detto sopra.

La cosa non è invece possibile, o comunque non avrebbe lo stesso grado di precisione ed affidabilità, con i sistemi noti nella tecnica, quali ad esempio quello della domanda di brevetto US 2003/028298 od altri basati solo sulla analisi di dati telemetrici e/o accelerometrici.

In questi casi, infatti, la condizione di arresto del veicolo impedisce al sistema di avere informazioni sufficienti per stabilire se un determinato evento è riconducibile ad un sinistro stradale oppure ad altra causa (es. la chiusura di una portiera).

Ma gli effetti vantaggiosi conseguiti dal metodo dell’invenzione, di cui uno degli insegnamenti principali è quello di acquisire ed analizzare i dati audio relativi alle immagini stradali, si estendono anche alla successiva validazione delle immagini così acquisite.

Infatti, come spiegato, le immagini riprese dal telefono mobile 10 vengono trasmesse a distanza dallo stesso telefono ad un centro di controllo 20 attraverso la rete di telecomunicazioni, per essere poi elaborate ed archiviate; il centro di controllo 20 può essere presso una assicurazione, oppure un qualunque altro soggetto (pubblico o privato) preposto alla validazione delle immagini.

La possibilità di avere una traccia audio relativa ai suoni, oltre che alle immagini video di un sinistro, consentono di eseguire delle verifiche sulla integrità di queste ultime, in modo relativamente rapido ed affidabile.

Infatti l’analisi spettrale dei suoni tramite campionatura di cui si è detto sopra, può essere replicata anche a livello di verifica e validazione delle immagini.

In particolare, ciò può essere fatto mettendo a confronto queste ultime con l’andamento nel tempo di ciascuna delle componenti campionate del suono, come il rumore del motore, quello di rotolamento dei pneumatici, le voci nell’abitacolo, l’innesco dei dispositivi gonfiabili di protezione e quant’altro.

Eventuali anomalie nei tracciati (grafici) di campionatura quali interruzioni, discontinuità, variazioni e quant’altro, che non corrispondano al contenuto delle immagini, potrà essere facilmente individuato.

Di conseguenza, in simili circostanze le immagini potranno essere invalidate dalla rilevazione di anomalie nella traccia audio; si attira l’attenzione sul fatto che anche manomissioni della traccia audio possono essere detettate con gli stessi principi.

Infatti, la campionatura dei suoni associati ai vari rumori di cui si è detto sopra durante la marcia del veicolo, permette di individuare anomalie causate da tagli e/o modifiche fatte sul filmato e/o sulla traccia audio.

Ad esempio, il taglio o l’eliminazione di parti della traccia audio crea delle alterazioni nelle campionature dei vari suoni, che quindi non collimano più e sono pertanto rilevabili.

Ciò a maggior ragione nel caso in cui la traccia audio e quella video siano crittografate quando vengono trasmesse dal telefono mobile 10.

E’ appena il caso di segnalare che queste verifiche possono essere svolte in maniera rapida ed affidabile con elaboratori elettronici (computer) dotati di capacità di calcolo e programmai (software) adeguati, che le persone esperte del ramo sono in grado di predisporre e/o adattare senza particolari difficoltà (esistono già e sono commercialmente disponibili programmi per l’analisi dei suoni e delle tracce audio digitali).

Peraltro, ciò rende possibile applicare l’invenzione anche su grande scala, come ad esempio per i numerosi clienti delle assicurazioni automobilistiche.

La figura 6 riporta un diagramma di flusso delle fasi operative svolte per validare le immagini di sinistri stradali, secondo quanto appena spiegato.

Come si può constatare, la validazione delle immagini prevede alcune fasi operative sequenziali come la ricezione dei dati audio e/o video, la loro decrittazione qualora i dati siano cifrati, l’analisi dei suoni con la campionatura della traccia audio, l’analisi delle immagini con la campionatura della traccia video per la rilevazione di anomalie, la comparazione dell’analisi dei suoni con quella delle immagini in modo da rilevare eventuali discordanze o incongruenze.

Tali analisi possono essere svolte sia su dati provenienti da una medesima fonte, come il dispositivo o telefono mobile 10, sia da fonti differenti come ad esempio le immagini acquisite dalle telecamere di bordo di un veicolo ed i suoni registrati nel corso di una telefonata fatta in tale veicolo, oppure immagini di videosorveglianza fornite da telecamere T esterne come quelle che sono agli incroci, agli attraversamenti pedonali o sugli edifici ed altre registrazioni sonore.

Pertanto, il metodo dell’invenzione risulta operativamente flessibile e si presta ad essere applicato non solo su dati comprendenti una traccia video e audio acquisite da una medesima fonte (come i dati acquisiti con il telefono mobile 10 dell’esempio descritto), ma anche quelli acquisiti da fonti diverse.

L’analisi dei dati che viene svolta per stabilire se una traccia video sia stata modificata o meno, si basa su uno o più procedimenti iterativi; infatti, per accertare l’autenticità di immagini conviene eseguire delle verifiche incrociate sui dati e/o sulle informazioni che sono associate ad esse.

Una prima possibile opzione si basa sulla tipologia di sensore video che ha acquisito le immagini; infatti, la tipologia di sensore video permette di conoscere la sua risposta ai colori e/o alla luce, così da permettere di capire se il video è stato effettivamente acquisito da quel tipo di sensore oppure se è stato successivamente alterato. Più nel dettaglio, le fasi operative del metodo di analisi delle immagini svolte presso il centro di controllo 20, possono comprendere quella di determinare preliminarmente il tipo di sensore con cui sono state acquisite le immagini, desumendola dai metadati compresi nella traccia (o file) video oppure richiedendoli direttamente a chi ha effettuato le riprese.

Successivamente si esegue una campionatura dei dati, sulla base dei medesimi principi (trasformata di Fourier) sopra descritti in relazione alla traccia audio, con le modifiche ed adattamenti del caso per elaborare dati relativi ad immagini video (e non a suoni).

Pertanto, in accordo con una possibile forma realizzativa, con il campionamento delle immagini si determina un insieme di valori di possibile uscita che i punti o pixel di un’immagine possono assumere quando detta immagine è acquisita da un sensore del tipo definito, perché ciascun tipo di sensore video opera in sostanza anche come un filtro per alcune bande di lunghezza d’onda: esso non fornisce quindi tutto lo spettro di lunghezze d’onda, ma solo alcune. Dopo di ciò si ricercano nella traccia video valori di intensità luminosa e/o cromatica dei punti (pixel) delle immagini, che non sono coerenti con l’insieme di valori di possibile uscita: se si rileva un numero di punti significativo in cui tali valori di intensità luminosa e/o cromatica rilevati non sono coerenti con quelli degli altri punti o degli altri fotogrammi (c.d. frame) che costituiscono la traccia video, allora ciò è indice di una anomalia e di una possibile alterazione.

Questo insieme di caratteristiche rende vantaggiosamente possibile rilevare i contenuti video che sono stati modificati utilizzando un software di foto/video ritocco, poiché gli strumenti che questi programmi (software) mettono a disposizione generano dei cambiamenti che restano nell’immagine oppure in almeno uno dei fotogrammi (nel caso di contenuti video digitali, essi sono costituiti da sequenze di fotogrammi acquisiti con frequenze di frazioni di secondo).

Con questa analisi si riesce ad avere vantaggiosamente la possibilità di rilevare alterazioni, manomissioni, danneggiamenti e simili, nelle tracce video acquisite.

L’efficacia di questa analisi è notevolmente incrementata se si effettua anche una verifica incrociata con quella della traccia audio, di cui si è detto sopra.

In altri termini, mettendo a confronto le risultanze delle campionature della traccia audio con quelle della traccia video relativamente ad un medesimo evento, si può ottenere una disamina completa che consenta di avere un quadro attendibile sulla autenticità dei dati acquisiti.

Ciò permette quindi di eseguire una validazione delle immagini acquisite, in modo efficace e attuabile con elaboratori elettronici (computer, server, ecc.), programmi (software) ed altri strumenti informatici, così da poter fare fronte anche a grandi quantitativi di richieste cioè di immagini acquisite sulle reti stradali ed autostradali, trasmesse al centro di controllo 20.

Sono comunque possibili varianti per l’attuazione del trovato rispetto a quanto descritto sopra.

Una di esse è mostrata nella figura 7, che illustra la soluzione accennata in precedenza nella quale le immagini video sono acquisite dalle telecamere 210 incorporate nel veicolo, come è ormai diffuso in molti modelli di automobili, separatamente dalla traccia audio che può essere ottenuta da almeno un microfono 220 all’interno dell’abitacolo, oppure anche da un telefono cellulare o simili.

Sia le videocamere 210 che il/i microfono/i 220 sono collegati operativamente ad un elaboratore o computer di bordo 215, preferibilmente associato al veicolo 211 in quanto destinato a svolgere anche altre funzioni relative al funzionamento dell’automobile, come la gestione del propulsore (es. iniezione elettronica del carburante, raffreddamento cilindri, cambio marce automatico o sequenziale, ecc.), della trazione (anteriore, posteriore, integrale, elettrica nei veicoli ibridi), il controllo dei fluidi di servizio (liquido raffreddamento motore, olio freni), dei servocomandi (sterzo, freni), della climatizzazione dell’abitacolo, la navigazione e quant’altro.

Il computer di bordo 215 è dotato anche di memorie 212, 213 per il salvataggio dei dati acquisiti dalle telecamere 210 e dal microfono 220, secondo quanto già spiegato per l’esempio precedente a cui si rimanda per brevità.

E’ solo il caso di segnalare come preferibilmente l’automobile 211 sia dotata di un sistema di telecomunicazioni 201, per il collegamento alla rete TLC e l’invio delle tracce audio e video acquisite, al centro di controllo 20.

Tuttavia ciò potrebbe anche non essere necessario, in quanto l’automobile 211 e/o il suo computer di bordo 215 potrebbero essere dotati di una memoria 213 per la conservazione dei dati audio-video salvati, i quali sono poi scaricati tramite un sistema fisico quale un cavo USB, Wi-Fi o altro.

In particolare, tale memoria 213 potrebbe essere allocata in un dispositivo del tipo “scatola nera” installato sul veicolo, protetto contro manomissioni.

Alcune delle possibili varianti dell’invenzione sono state qui descritte, ma è chiaro alle persone esperte del ramo che per la sua attuazione pratica sono possibili anche altre forme di realizzazione, in cui diversi degli elementi qui descritto, possono essere sostituiti da altri tecnicamente equivalenti.

La presente invenzione non è dunque limitata agli esempi illustrativi considerati, ma è suscettibile di varie modifiche, perfezionamenti, sostituzioni di parti e di elementi equivalenti senza comportare scostamenti dall’idea inventiva di base, come specificato nelle seguenti rivendicazioni.

A tale riguardo, ricollegandosi a quanto premesso inizialmente, sebbene l’invenzione sia principalmente focalizzata su filmati di immagini acquisiti con videocamere, telecamere, fotocamere, fisse o mobili, i principi qui esposti possono essere estesi anche ad immagini ottenute con raggi infrarossi, radar e simili cioè radiazioni non visibili all’occhio umano, oppure immagini ecografiche o comunque rilevazioni acustiche effettuate con vibrazioni e/o onde ultrasoniche.

Questa ed altre possibili varianti rientrano comunque nell’ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la acquisizione di immagini video relative ad un evento quale un sinistro stradale e simili, comprendente le fasi di: - acquisire un flusso di immagini video, - salvare le immagini acquisite in un intervallo di tempo prefissato, precedente e successivo all’evento; caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di acquisire anche un flusso audio di suoni associati alle immagini, ed in cui la fase di salvataggio delle immagini è attuata in funzione di suoni rilevati in corrispondenza di detto evento, e/o di variazioni accelerometriche.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente anche una fase di salvataggio dei dati del flusso audio relativi al detto intervallo di tempo.
3. 3. Metodo secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui la fase di salvataggio delle immagini è attuata in seguito a variazioni dei suoni e/o rumori e/o vibrazioni acquisiti con il flusso audio.
4. 4. Metodo secondo le rivendicazioni 1, 2 o 3, comprendente una fase di campionatura dei suoni del flusso audio acquisito, per determinare l’occorrenza di un evento.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui la fase di campionatura dei suoni comprende una analisi di tipo di Fourier (FT, FFT, DTFT, STFT), mentre l’occorrenza di un evento è determinata in relazione a variazioni di almeno uno tra frequenza, ampiezza, timbro, livello sonoro o vibrazionale dei suoni campionati.
6. 6. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il flussi audio e/o video sono acquisiti a bordo di un veicolo (11; 211).
7. 7. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di rilevazione dei dati telemetrici e/o accelerometrici di un veicolo (11; 211).
8. 8. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui i suoni associati alle immagini comprendono il rumore di fondo all’interno dell’abitacolo di un autoveicolo (11; 211).
9. 9. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui le immagini salvate relative ad un evento sono trasmesse a distanza ad un centro di controllo (20) per la loro validazione.
10. 10. Metodo di validazione di immagini relative ad un evento, preferibilmente acquisite con il metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di campionatura dei suoni ed una fase di confronto tra gli andamenti nel tempo delle componenti campionate del suono.
11. 11. Metodo di validazione secondo la rivendicazione 10, comprendente una fase di analisi comparata delle componenti campionate del suono e delle immagini, per la rilevazione di eventuali discordanze o incongruenze tra la traccia audio e quella video, relative alle immagini e suoni acquisiti.
12. 12. Metodo di validazione secondo le rivendicazioni 9 o 10, comprendente una fase di campionatura delle immagini per la rilevazione di anomalie nella traccia video relativa ad esse.
13. 13. Apparato per l’attuazione del metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 13, comprendente un dispositivo mobile (10) in cui è presente almeno un'unità di elaborazione dati (110; 215); elementi di trasmissione (111; 201) per trasmettere dati a distanza tramite una rete di telecomunicazioni (TLC); una prima memoria (112) contenente almeno un programma di acquisizione dati attuato almeno in parte dalla unità di elaborazione (110; 215); una seconda memoria (113) per il salvataggio di dati audio e video relativi ad un evento; una videocamera (101; 210) per l’acquisizione di immagini; un microfono (102; 220) per l’acquisizione di suoni; caratterizzato dal fatto che l’unità di elaborazione (110; 215) è predisposta ad operare una campionatura dei suoni acquisiti.
14. 14. Apparato secondo la rivendicazione 13, in cui l’unità di elaborazione dati (110; 215) è predisposta ad operare il salvataggio dei dati video e audio relativi ad un evento per il quale si verificano variazioni prefissate di almeno uno tra frequenza, ampiezza, timbro, livello sonoro o vibrazionale dei suoni campionati.
15. 15. Apparato secondo le rivendicazioni 13 o 14, comprendente un dispositivo mobile (10; 215) atto ad operare la campionatura dei suoni, quale un telefono cellulare (10) o un elaboratore (215) applicato a bordo di un autoveicolo (11).
16. 16. Prodotto informatico caricabile nella memoria di un elaboratore elettronico, comprendente una porzione di codice software per attuare le fasi del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13.