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Brevets

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Numéro de publicationEP0445334 A1
Type de publicationDemande
Numéro de demandeEP19900104469
Date de publication11 sept. 1991
Date de dépôt8 mars 1990
Date de priorité8 mars 1990
Numéro de publication1990104469, 90104469, 90104469.3, EP 0445334 A1, EP 0445334A1, EP-A1-0445334, EP0445334 A1, EP0445334A1, EP19900104469, EP90104469
InventeursAlbrecht Dr. Zartner
DéposantSiemens Aktiengesellschaft
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Liens externes:  Espacenet, Registre européen des brevets
Method of intruder detection
EP 0445334 A1
Résumé
Using only a video camera (VK) and a video image processing unit (VVE), which, by a differential imaging process applied to two temporally offset video images, recognises objects (O), a predetermined surveillance zone is subjected to surveillance. The video camera (VK) exhibits a lens (OV) with a regulating device (RV) controlled by a computer ( mu C). Using the regulating device (RV), the lens parameters: focal length (f), depth of focus (S), aperture (B) and supplementary filter (F) are controlled or determined. The sighting direction of the video camera (VK) is picked up by the camera parameters: azimuth angle, polar angle and camera coordinates, by the microcomputer ( mu C). As soon as the video image processing unit (VVE) detects a moving object (O), the object (O) is sharply focused by means of the microcomputer ( mu C) and the regulating device (RV), and the contour cross section is determined. The distance from the object is determined from the setting of the focusing (S) on the lens (OV). In the microcomputer ( mu C) by means of the camera coordinates and the lens parameters (f,S,B) as well as the distance, in the first instance the centre-of-gravity coordinates of the object are determined and then the object cross section is computed and compared with predeterminable typical intruder cross sections. At the same time, the intruder or his track is monitored over a specified period of time. An alarm criterion is derived from the comparison of the object cross section with possible predeterminable intruder cross sections and from the tracking. <IMAGE>
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Revendications(9)  Langue du texte original : Allemand
  1. Verfahren zur Detektion von Intrudern mit einer Einbruchmeldeanlage für den Perimeterschutz mittels einer Video-Kamera (VK) und einer Video-Bild-Verarbeitungseinheit (VVE), wobei durch ein Differenzbildverfahren zweier zeitlich versetzter Videobilder Objekte (O) erkannt werden, die sich innerhalb eines vorgegebenen Überwachungsbereichs bewegen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: A method for detecting Intrudern with a burglar alarm system for perimeter protection using a video camera (VK) and a video image processing unit (TCE), wherein detected by a differential image method of two temporally simultaneous video objects (O), which is defined within a move the monitored zone, characterized by the following features:
    a) Ein Überwachungsbereich wird jeweils nur mit einer einzigen Video-Kamera (VK), die ein Objektiv (OV) mit einer von einem Computer (µC) gesteuerten Regelvorrichtung (RV) aufweist, überwacht; a) A monitoring area is only a single video camera (VK), an objective (OV) with a controlled from a computer (microcontroller) control device (RV) which monitors;
    b) mit der Regelvorrichtung (RV) werden die Objektiv-Parameter-Brennweite (f), Schärfentiefe (S), Blende (B) und Vorsatzfilter (F) gesteuert bzw. ermittelt; b) to the control device (RV) are controlled or determined the lens focal length parameter (f), depth (S), aperture (B) and pre-filter (F);
    c) die Zielrichtung der Videokamera (VK) wird durch die Kamera-Parameter: Azimutwinkel (φ), Polarwinkel (ϑ) und Kamera-Koordinaten (HZ, Xo,Yo) vom Mikrocomputer (µC) erfaßt; c) the aim of the video camera (VK) is determined by the camera parameters: detected azimuth angle (φ), polar angle (θ) and camera coordinates (HZ, Xo, Yo) by the microcomputer (microcontroller);
    d) sobald die Videobild-Verarbeitungseinheit (VVE) ein sich bewegendes Objekt (O) detektiert, wird mittels des Mikrocomputers (µC) und der Regelvorrichtung (RV) das Objekt (O) scharf eingestellt und der Umrißquerschnitt (UQ) ermittelt; d) once the video image processing unit TCE) detected (a moving object (O), by means of the microcomputer (microcontroller) and the control device (RV) the object (O) in focus and determined the Umrißquerschnitt (UQ);
    e) aus der Lage der Scharfeinstellung (S) am Objektiv (OV) wird die Entfernung (R) zum Objekt (O) bestimmt; e) from the position of the focus (S) on the lens (OV) is the distance (R) determined the object (O);
    f) im Mikrocomputer (µC) werden mit Hilfe der Kamera-Parameter (φ,ϑ HZ, Xo,Yo) und der Objektiv-Parameter (f,S,B) sowie der Entfernung (R) zunächst die Schwerpunktskoordinaten (x,y,z) des Objekts bestimmt und dann wird der Objektquerschnitt (OQ) berechnet und mit vorgebbaren typischen Intruderquerschnitten (IQ) verglichen; f) in the microcomputer (microcontroller) are using the camera parameters (φ, θ HZ, Xo, Yo) and the objective parameters (f, S, B) and the distance (R) first, the centroid coordinates (x, y, z) of the object is determined and then the object cross-section is calculated (OQ) and compared with predetermined typical Intruderquerschnitten (IQ);
    g) gleichzeitig wird über eine bestimmte Zeitspanne der Intruder bzw. dessen Spur verfolgt; g) is traced over a certain time period, the Intruder and the track at the same time;
    h) aus dem Vergleich des Objektquerschnitts (OQ) mit möglichen vorgegebenen Intruderquerschnitten (IQ) und aus der Spurverfolgung wird ein Alarmkriterium abgeleitet (AL). h) from the comparison of the object cross-section (OQ) with possible pre Intruderquerschnitten (IQ) and the tracking is an alarm criterion derived (AL).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet , daß die Videokamera (VK) auf einem festen Montageblock montiert ist, wobei die Positionswinkel (φ und ϑ ) der Videokamera (VK) aus der Lage des Objektmittelpunkts auf dem Videobild abgeleitet werden. characterized in that the video camera is (VK) mounted on a fixed mounting block, wherein the position angle (φ and θ) of the video camera (VK) can be derived from the position of the object center point on the video image.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet , daß die Videokamera (VK) auf einem horizontal und vertikal verschwenkbaren Montageblock montiert ist, wobei das Objekt (O) automatisch anvisiert wird und die Positionswinkel (φ und ϑ ) der Videokamera (VK) über Sensoren im Schwenkantrieb (SW) erfaßt werden. be characterized in that the video camera is (VK) mounted on a horizontally and vertically pivotable mounting block, wherein the object (O) is automatically targeted and the position angle (φ and θ) of the video camera (VK) by means of sensors in the pivot drive (SW) detects ,
  4. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet , daß das Kameraobjektiv (OV) von einem Teleobjektiv mit fester Brennweite (f) gebildet ist, wobei aus der Lage für die Scharfeinstellung (S) mittels einer entsprechenden, gespeicherten Eichkurve die Entfernung (R) ermittelt wird. characterized in that the camera lens (OV) is formed by a telephoto lens with a fixed focal length (f), where from the position of the focus (S) by a corresponding stored calibration curve, the distance (R) is determined.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet , daß das Kameraobjektiv (OV) von einem Zoom-Objektiv mit veränderbarer Brennweite (f) gebildet ist, daß ein detektiertes Objekt (O) angezoomt und scharfgestellt wird, wobei aus der ermittelten Brennweite (f) die Entfernung (R) abgeleitet wird. characterized in that the camera lens (OV) is formed by a zoom lens with variable focal length (f) that a detected object is zoomed and focused (O), being derived from the determined focal length (f) the distance (R) ,
  6. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet , daß die Videokamera (VK) horizontal und vertikal verschwenkbar angeordnet ist, daß der Überwachungsbereich in mehrere definierte Sektoren eingeteilt ist, und daß aufgrund einer Detektion eines Objekts (O) in einem bestimmten Sektor die Videokamera (VK) mit dem dafür zutreffenden Azimut- und Polarwinkel (φ, ϑ) auf das Objekt (O) ausgerichtet wird. characterized in that the video camera (VK) is arranged horizontally and vertically pivotable, that the monitoring area is divided into a plurality of defined sectors, and that as a result of detection of an object (O) in a specific sector, the video camera (VK) with the structure true azimuth - and polar angles (φ, θ) on the object (O) is aligned.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, A method according to claim 5,
    dadurch gekennzeichnet , daß der Zoomprozeß bei geöffneter Blende (B) erfolgt. characterized in that the zoom process at open aperture (B).
  8. Verfahren nach Anspruch 8, The method of claim 8,
    dadurch gekennzeichnet , daß aus den ermittelten und berechneten Daten die Richtung und die Geschwindigkeit des Intruders ermittelt wird. characterized in that the direction and the speed of the Intruders is determined from the determined and calculated data.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, The method of claim 8,
    dadurch gekennzeichnet , daß das Intrudervolumen durch Zuhilfenahme eines Modells aus dem Intruderquerschnitt und aus der Intruderspur mit einem Näherungsverfahren berechnet wird. characterized in that the Intrudervolumen is calculated by the aid of a model from the Intruderquerschnitt and from the Intruderspur with a proximity method.
Description  Langue du texte original : Allemand
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Detektion von Intrudern mit einer Einbruchmeldeanlage für den Perimeterschutz mittels einer Video-Kamera und einer Video-Bild-Verarbeitungseinheit, wobei durch ein Differenzbildverfahren zweier zeitlich versetzter Videobilder Objekte erkannt werden, die sich innerhalb eines vorgegebenen Überwachungsbereichs bewegen. The invention relates to a method for the detection of Intrudern with a burglar alarm system for perimeter protection using a video camera and a video image processing unit, where objects are detected by a differential image method of two temporally simultaneous video images that move within a given monitoring region.
  • [0002] [0002]
    Zur Überwachung eines Freigeländes, insbesondere von Hochsicherheitsbereichen (Flughäfen, Kraftwerke oder ähnliches), werden heute verschiedenartige Perimeterschutz-Systeme eingesetzt. To monitor an outdoor area, especially for high security areas (airports, power plants or the like), different types of perimeter protection systems are used today. Bei derartigen Systemen bzw. Einbruchmeldeanlagen soll einerseits eine hohe Ansprechempfindlichkeit (entsprechend einer geringen Durchdringwahrscheinlichkeit von typisch kleiner als 10⁻² erreicht werden, andererseits wird im Hinblick auf ein großes zu überwachendes Areal eine extrem niedrige Fehlalarmquote von typisch einem falschen Alarm pro Tag und Kilometer gefordert. Wegen der Vielzahl der für ein Freigelände charakteristischen Umwelteinflüsse ist die zweite Forderung nur schwer zu erfüllen. In der Praxis werden deshalb zusätzlich Fernseh-Überwachungskameras installiert, wobei solche Anlagen mit mehr als 20 Kameras keine Seltenheit sind. Meldet die Einbruchmeldeanlage für den Perimeterschutz einen Alarm, so wird das entsprechende Kamerabild auf einen zentralen Monitor geschaltet, wo das wachhabende Personal zu entscheiden hat, ob nun ein echter oder ein falscher Alarm vorliegt. In such systems, and intrusion detection systems on the one hand a high responsiveness is to be (reached, corresponding to low Durchdringwahrscheinlichkeit of typically less than 10⁻², on the other hand, an extremely low false alarm rate is in terms required by typical one false alarm per day and per kilometer on a big to be monitored area . Because of the variety of characteristic open-air site environmental influences, the second requirement is difficult to meet. In practice, therefore television surveillance cameras be installed in addition, where such systems with more than 20 cameras are not uncommon. Reports the burglar alarm system for perimeter security alarm , the corresponding camera is connected to a central monitor where the staff on duty has to decide whether a true or a false alarm.
  • [0003] [0003]
    Dabei stellt sich das Problem, das Wachpersonal vom monotonen und daher ermündenden Aufpassen zu entlasten und eine objektive Alarm/Fehlalarmentscheidung zu ermöglichen. This raises the problem, to relieve the guards from the monotonous and therefore ermündenden care and to enable an objective Alarm / false decision. Zu diesem Zweck werden heute verschiedene sogenannte Video-Bewegungssensoren eingesetzt. To this end, various so-called video motion sensors are used today. Bei den bekannten Video-Bewegungsmeldern, die mit jeweils einer Kamera arbeiten, ist im allgemeinen ein Objektiv mit einer festen Brennweite vorgesehen. In the known video motion detectors, which each work with a camera, generally a lens is provided with a fixed focal length. Dabei werden im Szenenbild Reihen von Sensorfeldern definiert, in denen der Grautonmittelwert bzw. der Farbton im Vergleich zu einem Referenzfeld bzw. mehreren Referenzfeldern gemessen wird. This series are defined by sensor fields in which the Grautonmittelwert or shade as compared to a reference field or more reference fields is measured in the scene image. Ein Intruder löst Alarm aus, sobald die Grau- bzw. Farbtonänderung eines Sensorfeldes größer ist als ein vorgegebener Sollwert. An intruder triggers an alarm when the gray or color change of a sensor array is greater than a predetermined setpoint. Über bestimmte Logikbedingungen sind die unterschiedlichen Sensorfelder bzw. Sensorreihen miteinander verknüpft, so daß ein endgültiger Alarm erst abgegeben wird, wenn für mehrere Sensorfelder eine Alarmbedingung erfüllt war. On certain logic conditions, the different sensor fields or rows of sensors are linked together so that a definitive alarm is issued only when an alarm condition was met for several sensor fields.
  • [0004] [0004]
    Bei einem derartigen Verfahren ist es jedoch von Nachteil, daß die Anlage kein räumliches Auflösungsvermögen aufweist und daher keine Information über den exakten Ort (Spur) und das Volumen des Intruders liefern kann. In such a method, however, has the disadvantage that the system has no spatial resolution and therefore no information on the exact location (track) and volume of the Intruders can deliver. Daher können Ereignisse dicht vor der Kamera, zB Regen, Schnee, ein Insekt oder ähnliches, zu unerwünscht hohen Fehlalarmquoten führen. Therefore, events can lead just in front of the camera, such as rain, snow, or an insect similar to undesirably high false alarm rates. Ein weiterer Nachteil ist dadurch gegeben, daß sich bei fester Brennweite die niedrigen Duchdringwahrscheinlichkeiten nur über einen sehr eingeschränkten Entfernungsbereich realisieren lassen, in der Praxis beispielsweise weniger als 40 m. Another disadvantage is given by the fact that the low Duchdringwahrscheinlichkeiten can be realized only over a very limited distance range at a fixed focal length, in practice, for example, less than 40 m.
  • [0005] [0005]
    Es sind auch Verfahren bekannt, die die eben geschilderten Nachteile vermeiden, indem mindestens zwei Videokameras für einen Überwachungsbereich vorgesehen sind, um ein räumliches Bild zu erhalten, wie dies in der Patentanmeldung P 38 26 264 beschrieben ist. There are also known methods which avoid the disadvantages described by at least two video cameras are provided for monitoring an area, to obtain a three-dimensional image, as described in patent application P 38 26 264. Eine derartige Einbruchmeldeanlage bzw. Videoüberwachungseinrichtung erfordert jedoch einen Systemmehraufwand bei Kameras, Montage und bei der Videosignalübertragung. However, such an intrusion alarm system and video surveillance equipment requires a system with overhead cameras, installation and video signal transmission.
  • [0006] [0006]
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren für den Perimeterschutz zur Überwachung eines bestimmten Bereiches anzugeben, bei dem die zugehörige Einbruchmeldeanlage mit lediglich einer Videokamera eine räumliche Auflösung liefert und bei dem die Fehlalarmrate deutlich gesenkt werden kann. Object of the present invention is therefore to avoid the disadvantages described above and to provide a method for perimeter protection to monitor a certain range, wherein the associated burglar alarm system with only one video camera provides a spatial resolution and the false alarm rate can be significantly reduced.
  • [0007] [0007]
    Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved in a method described in the introduction with the characterizing features of claim 1.
  • [0008] [0008]
    Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Fehlalarmrate erheblich erniedrigt. With the inventive method, the false alarm rate is greatly reduced. Die Ortskoordinaten für ein detektiertes Objekt sind eindeutig aus den Kamera-Parametern herleitbar, so daß eine Entfernungsmessung zur Positionsbestimmung des eindringenden Objekts genügt und eine Spurenanalyse ermöglicht. The geographic coordinates for a detected object are clearly derivable from the camera parameters so that a distance measurement for determining the position of intruding object is sufficient and a trace analysis allows. Erfindungsgemäß wird mit der Regelvorrichtung am Objektiv das eindringende Objekt genügend scharf eingestellt, so daß die Entfernung zum Objekt aus der Lage der Scharfeinstellung bzw. der ermittelbaren Objektiv-Brennweite bestimmt werden kann. According to the invention, the intruding object set sufficiently sharp to the control device on the lens so that the distance to the object can be determined from the position of focus or determinable lens focal length. Durch Ausmessung des Objektquerschnitts des Eindringlings auf dem Videobild wird mit Hilfe der bekannten bzw. ermittelten Kamera-Parameter der wahre Querschnitt des Objekts berechnet. By measurement of the object cross-section of the intruder on the video image of the true cross-section of the object is calculated using the known or determined camera parameters. Gleichzeitig wird die zurückgelegte Intruderspur erfaßt, so daß bei einem anschließenden Vergleich mit möglichen bzw. vorgegebenen Intruder-Querschnitten und aus der Intruderspur zuverlässig ein Alarmkriterium abgeleitet werden kann. At the same time the distance Intruderspur is detected, so that in a subsequent comparison with a predetermined potential or intruder from the cross-sections and an alarm Intruderspur reliable criterion can be derived.
  • [0009] [0009]
    Zweckmäßigerweise kann die Video-Kamera auf einem feststehenden Montageblock montiert sein, so daß bei einer starren Kamera aufgrund der Positionswinkel (Azimut- und Polarwinkel) in einfacher Weise die Lage des Objektmittelpunkts auf dem Videobild ermittelt werden kann. Conveniently, the video camera can be mounted on a fixed mounting block, so that with a fixed camera because of the position angle (azimuth and polar angle) in a simple manner the position of the object center can be found on the video image.
  • [0010] [0010]
    In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Kamera sowohl horizontal als auch vertikal schwenkbar angeordnet sein, wobei das detektierte Objekt automatisch anvisiert und verfolgt wird und die Positionswinkel der Video-Kamera über Sensoren (zB Drehmelder) im Schwenkantrieb vom Mikrocomputer ständig erfaßt werden. In an advantageous embodiment of the invention, the camera can be positioned both horizontally and vertically adjustable, wherein the detected object is automatically targeted and tracked and sensors (eg resolver) are in the swing drive by microcomputer constantly detects the position angle of the video camera.
  • [0011] [0011]
    Für das erfindungsgemäße Verfahren kann die Einbruchmeldeanlage für die Raumüberwachung und -auswertung eine Kamera entweder mit einem Objektiv, zB Teleobjektiv, mit einer festen Brennweite oder aber auch ein Zoom-Objektiv mit motorisch veränderbarer Brennweite, aufweisen. For the method of the invention, the intrusion detection system for room monitoring and evaluation, a camera either with a lens, eg telephoto lens with a fixed focal length or even have a zoom lens with motorized variable focal length. Bei der Verwendung eines Objektivs mit fester Brennweite wird aus der Lage für die Scharfeinstellung mittels entsprechender gespeicherter Eichkurven die Entfernung zum detektierten Objekt ermittelt. When using a lens with a fixed focal length is determined the distance to the detected object from the position for focusing by means of corresponding stored calibration curves. Weist die Kamera ein Zoom-Objektiv auf, so wird das detektierte Objekt angezoomt und scharfgestellt, wobei aus der Brennweite und der Scharfeinstellung die Entfernung zum detektierten Objekt abgeleitet wird. The camera has a zoom lens, so the detected object is zoomed and focused, taking out the focal length and focus, the distance to the detected object is derived.
  • [0012] [0012]
    In jedem Fall liegt der Vorteil der Erfindung bei dem oben beschriebenen Verfahren darin, daß nur eine Video-Kamera zur ortsauflösenden Detektion notwendig ist. In any case, the advantage of the invention in the method described above is that only one video camera for spatially resolving detection is necessary. In einer Weiterbildung der Erfindung kann aus einer zusätzlichen Intruder-Modellannahme aus den Kamera- und Objektivparametern das wahrscheinliche Intrudervolumen abgeleitet werden. In one embodiment of the invention may be derived from an additional Intruder model assumption of the camera and lens parameters, the probable Intrudervolumen.
  • [0013] [0013]
    Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist wesentlich, daß die Spurverfolgung über eine gewisse Zeitspanne hinweg vorgenommen wird, dafür können typisch 10 bis 20 Sekunden sein. In the method according to the invention is essential that the tracking is performed over a certain period of time, it can be typically 10 to 20 seconds. Dabei wird nach einer Detektion eines tatsächlichen Intruders nicht sofort ein Alarm gegeben, vielmehr wird über eine bestimmte Zeit der Intruder bzw. dessen Spur verfolgt und dann erst ein Alarm abgeleitet. In this case, an alarm is given immediately after detection of an actual Intruders, but is monitored over a period of time the intruder or its lane and then drained until an alarm. Aus der Spurverfolgung kann auch die Geschwindigkeit des Intruders ermittelt und hieraus ein Alarm abgeleitet werden. From tracking the speed of the Intruders can be determined and from this an alarm can be derived.
  • [0014] [0014]
    Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Further details of the invention will become apparent from the following description with reference to the drawings. Dabei zeigen In this show
    • Fig. 1 eine bekannte Einbruchmeldeanlage mit einer Videokamera mit fester Brennweite, Fig. 1 shows a known burglar alarm system with a video camera with a fixed focal length,
    • Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Einbruchmeldeanlage für das erfindungsgemäße Verfahren einer evtl. schwenkbaren Videokamera und einer Scharfstelleinrichtung, und Fig. 2 shows a schematic representation of a burglar alarm system for the inventive method a possible pivotal video camera and a focusing device, and
    • Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel in einem Blockschaltbild. Fig. 3 shows an embodiment in a block diagram.
  • [0015] [0015]
    In einer bekannten Einbruchmeldeanlage (Fig.1) wird eine einzige Kamera mit einem Objektiv fester Brennweite eingesetzt. In a well-known intrusion detection system (Fig.1) a single camera with a fixed focal length lens is used. Im zu überwachenden Bereich (Umfriedung SZ), bzw. im Szenenbild, werden dann mehrere Reihen von Sensorfeldern SFR1, SFR2, mit jeweils einzelnen Sensorfeldern SF definiert, in denen der Grauton-Mittelwert bzw. Farbton im Vergleich zu Referenzfeldern RF gemessen wird. In the monitored area (enclosure SZ), and in the scene image, then several rows of sensor arrays SFR1, SFR2 defined with each individual sensor fields SF, where the gray-tone average or shade as compared to reference fields RF is measured. Passiert ein Intruder IN beispielsweise die Sensorfelder-Reihe SFR1, so wird ein Voralarm ausgelöst, wenn die Grau- bzw. Farbtonänderung eines Sensorfeldes SF größer als ein vorgegebener Schwellwert ist. Happened a Intruder IN, for example, the sensor fields series SFR1, a pre-alarm is triggered when the gray or color change of a sensor field SF is greater than a predetermined threshold value. Über entsprechende Logikbedingungen sind sogenannte Voralarme unterschiedlicher Sensorfelder SF bzw. Sensorfelder bzw. -reihen SFR1,2 verknüpft. About corresponding logic conditions so-called pre-alarms of different sensor or sensor fields or fields SF -series SFR1,2 are linked. Eine endgültige Alarmmeldung wird dann gegeben, wenn alle Voralarme eine ebenfalls fest vorgegebene Triggerbedingung erfüllen. A final alarm message is given if all pre-alarms meet an equally fixed predetermined trigger condition.
  • [0016] [0016]
    In Fig.2 ist für das erfindungsgemäße Verfahren ein Überwachungsbereich angedeutet, der von einem Schutzzaun SZ umfriedet ist. In Figure 2, a monitoring range is indicated for the novel process, which is enclosed by a fence SZ. Für die Überwachung ist eine einzige Videokamera VK vorgesehen, die in einer bestimmten Position (Xo,Yo, ZO) angeordnet ist. For monitoring a single video camera VK is provided, which is arranged in a certain position (Xo, Yo, ZO). Die Ortskoordinaten x,y,z eines Objektes O bzw. The location coordinates x, y, z of an object O or
  • [0017] [0017]
    Intruders (IN) sind eindeutig durch eine Koordinatentransformation mit dem Azimutwinkel φ, dem Polarwinkel ϑ, den Kamerakoordinaten (Xo, Yo, Zo) und dem Objektabstand R festgelegt. Intruders (IN) are clearly φ by a coordinate transformation with the azimuth angle, the polar angle θ, set the camera coordinates (Xo, Yo, Zo) and the object distance R. Ist beispielsweise die Videokamera VK starr montiert, so ergeben sich Azimut- und Polarwinkel direkt aus der Lage des Objektmittelpunktes auf dem Videobild. For example, the video camera VK rigidly mounted, then azimuthal and polar angles can be calculated directly from the location of the object's center point on the video image. Für den Fall, daß die Videokamera VK schwenkbar montiert ist, wird das Objekt O vom System automatisch anvisiert, wobei der Azimut- und Polarwinkel (φ,ϑ ) über Sensoren im Schwenkantrieb SW ermittelt werden können. In the event that the video camera VK is pivotally mounted, the object O is automatically targeted by the system, the azimuth and polar angle (φ, θ) may be determined via sensors in the pivot drive SW. Mit Hilfe dieser bekannten Kamera-Parameter kann eine Entfernungsmessung für die Entfernung R von der Kamera VK zum Objekt O durchgeführt werden, so daß daraus die Position (x,y,z) des Objekts O bestimmt werden kann. With the aid of this known camera parameters, a distance measurement of the distance R from the camera to the object O VK can be carried out so that from this the position (x, y, z) of the object O can be determined. Dazu wird das Objektiv (OV) der Kamera (VK) mittels einer Regelvorrichtung (RV) scharf eingestellt, so daß die Entfernung R aus der Lage der Scharfstellvorrichtung (S) mit Hilfe einer Eichkurve hinreichend genau bestimmt werden kann. Given the objective (OV) of the camera (VK) by means of a control device (RV) is in focus, so that the distance R from the position of the focusing device (S) can be adequately determined using a calibration curve exactly. Durch Ausmessen des Videobildes für den Querschnitt Q' des Objekts O bei bekannter Brennweite f des Objektivs (OV) wird der tatsächliche Objektquerschnitt Q nach folgender Beziehung berechnet: Q = Q'. By measurement of the video image for the cross-section Q 'of the object O at a known focal length f of the lens (V) of the actual object cross-section Q is calculated according to the following relationship: Q = Q'. R/f, wobei R >> f ist. R / f, where R f is >>.
  • [0018] [0018]
    Es erfolgen also folgende Schritte. It carried out the following steps. Wird aufgrund einer Grauton- oder Farbänderung ein Objekt detektiert, so erfolgt selbsttätig eine Scharfstellung (S) auf das Objekt O und unter Zuhilfenahme der bekannten Brennweite f oder im Falle einer variablen Brennweite unter Ermittlung dieser Brennweite f erfolgt anschließend eine Entfernungsmessung. If an object is detected due to a grayscale or color change takes place automatically focus (S) to the object O and with the aid of the known focal length or in the case of a variable focal length under investigation this focal length f then a distance measurement. Wie in Fig.3 angedeutet, wird dies mit einem rechnergesteuerten Objektiv OV und einer Echtzeitbildverarbeitung realisiert. As indicated in Figure 3, this is realized with a computer-controlled lens OV and a real-time image processing. Die Videokamera VK kann sowohl in der Horizontal- als auch Vertikalebene schwenkbar sein. The video camera may be pivotally VK in both the horizontal and vertical plane. Der Videoverstärker VER kann von einer Videobild-Verarbeitungseinheit VVE angesteuert werden. The video amplifier VER can be controlled by a video image processing unit TCE. Die Objektiv-Parameter der Videokamera VK, nämlich Brennweite f, Schärfe S der Schärfeneinstelleinrichtung, Objektivblende B und ein Vorsatzfilter F sind von einer Regelvorrichtung RV ansteuerbar, ebenso wie die eingestellten Werte der Objektivparameter von der Regelvorrichtung RV erfaßt werden können. The lens parameters of the video camera VK, namely focal length f, Focus S is the Schärfeneinstelleinrichtung, lens aperture B and a pre-filter F can be controlled by a regulating device RV, as well as the set values of the objective parameters can be detected by the control device RV. Ein Mikrocomputer µC ist sowohl mit der Regelvorrichtung RV als auch mit der Videobild-Verarbeitungseinheit VVE, sowie mit dem Kameraschwenkantrieb (SW) verbunden. A microcomputer microcontroller is connected to both the control device RV as well as with the video image processing unit TCE, as well as with the camera panning drive (SW). Ist die Videokamera VK auf eine mittlere Entfernung e eingestellt (Fig.2), so ist es zweckmäßig, die Objektivblende B bis auf einen Minimalwert geschlossen zu halten, um eine maximale Schärfentiefe zu erreichen. Is the video camera VK set at a mean distance e (Figure 2), it is advisable to keep the lens aperture B to a minimum value closed to achieve a maximum depth of field. Das Vorsatzfilter F und bzw. oder der Videoverstärker VER ist vom Mikrocomputer uC über die Regelvorrichtung RV so geregelt, daß die Bildverarbeitungseinheit VVE optimal ausgesteuert ist. The pre-filter F and or or the video amplifier VER is controlled by the microcomputer so uC via the control device RV, the image processing unit TCE is optimally controlled. Wird nun von der Einbruchmeldeanlage ein Objekt O bzw. ein Intruder (IN) detektiert, so wird für einen bestimmten Sektor ein Alarm gemeldet. If now the burglar alarm system an object O or an Intruder (IN) is detected, an alarm is reported in a given sector. Sind beispielsweise die Sektoren genau definiert, so kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kamera auf diesen Sektor gerichtet werden. For example, the sectors are well defined, it can be focused on this sector with the inventive method the camera. Dabei kann die Suchrichtung für die Kamerawinkel einer look-up-Tabelle entnommen und die Kamera entsprechend ausgerichtet werden. The search direction for the camera angle of a look-up table removed and the camera can be aligned. Dann wird ein Videobild aufgenommen und dieses erfaßte Videobild (Masterbild) abgespeichert. Then, a video image is captured and saved this sensed video image (master image).
  • [0019] [0019]
    Das erfindungsgemäße Verfahren mit nur einer einzigen Kamera hat den Vorteil einer wesentlich höheren Empfindlichkeit bei gleicher, maxial überwachbarer Sektorlänge oder aber eine gleiche Empfindlichkeit gegenüber herkömmlichen Systemen bei einer höheren, maximal überwachbaren Sektorlänge. The method according to the invention with only a single camera has the advantage of a substantially higher sensitivity for the same, Maxial monitorable sector length or an equal sensitivity over conventional systems at a higher, maximum monitorable sector length. Da mit diesem beschriebenen Verfahren eine eindeutige Entfernungsinformation gewonnen wird, ist die Fehleralarmquote wesentlich reduziert. Because this method described a clear distance information is obtained, the error alarm rate is substantially reduced. Es werden also Störeffekte, die dicht vor der Kamera, beispielsweise durch Regen, Schnee, Insekten, Spinnweben o.ä. So there are interference effects etc. just in front of the camera, such as rain, snow, insects, spider webs auftreten können, völlig eliminiert. can occur completely eliminated.
  • [0020] [0020]
    Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, die Intruderschwerpunktskoordinaten aus dem Schwerpunkt des Intruder-Umrißquerschnitts und aus dem ermittelten Abstand zu bestimmen. The described method makes it possible to determine the Intruderschwerpunktskoordinaten from the centroid of the Intruder Umrißquerschnitts and from the determined distance. Ferner ist es möglich, aus den Schwerpunktskoordinaten und aus der Kantenverschiebung des Intruder-Umrisses zweier zeitig versetzter Videobilder die Intrudergeschwindigkeit sowohl nach dem Betrag als auch nach der Richtung zu ermitteln. Furthermore, it is possible to determine from the centroid coordinates and from the edge shift of the Intruder outline of two time-video images the Intrudergeschwindigkeit both on the amount and for directions. Auf diese Weise ist es möglich, eine Intruderspur für die Intruderschwerpunktskoordinaten als Funktion der Zeit und für die Intrudergeschwindigkeit nach Betrag und Richtung als Funktion der Zeit anzulegen, um aus diesen im Speicher hinterlegten Daten einen Alarm abzuleiten. In this way, it is possible to apply a Intruderspur for Intruderschwerpunktskoordinaten as a function of time and for the Intrudergeschwindigkeit magnitude and direction as a function of time to derive from these data stored in the memory an alarm. Dazu kann zweckmäßigerweise der Intruderquerschnitt selbsttätig von der Videobildverarbeitungseinheit mit Unterstützung des Mikrocomputers vermessen werden. This can conveniently be automatically measured by the video image processing unit, with the support of the microcomputer of Intruderquerschnitt. Darüberhinaus kann das Intrudervolumen durch Zuhilfenahme eines Modells, das sich durch Verfolgung der Intruderspur stufenweise verfeinern läßt, mit einer hohen Zuverlässigkeit geschätzt werden. Moreover, the Intrudervolumen be estimated by the aid of a model which can be gradually refine by following the Intruderspur, with high reliability.
  • [0021] [0021]
    Im folgenden wird kurz noch einmal die zeitliche Abfolge für die Detektion eines Intruders beschrieben. In the following the time sequence for the detection of a Intruders will be briefly described again.
  • [0022] [0022]
    Die Kamera überwacht einen vorgegebenen Raum auf Grauwertsänderungen. The camera monitors a given space on gray value changes. Überschreitet die integrale Grauwertsänderung in einem Teilabschnitt einen vorgegebenen Grenzwert, so werden die Kantenstrukturen ermittelt. Exceeds the integral density change in one portion a predetermined limit, the edge structures are determined. Erst dann, wenn die Kantenstrukturen eine Figur mit einem Querschnitt ergeben, der größer als ein zweiter vorgegebener Grenzwert ist, wird der Zoom-Prozeß ausgelöst und das suspekte Objekt scharf eingestellt. Only when the edge structures a figure with a cross-section shown is greater than a second predetermined threshold, the zoom process is triggered and the suspicious object in focus. Nun hat das Objektivsystem eine geringe Schärfentiefe, das Objekt hingegen ist optimal vergrößert. Now the lens system has a shallow depth of field, however, the object is displayed optimally. Der Objektabstand und der Objektumriß können nun mit dem Mikrocomputer und der Videobild-Verarbeitungseinheit genau vermessen werden. The object distance and the object outline can now be measured accurately with the micro-computer and video image processing unit.
  • [0023] [0023]
    Ist der ermittelte Objektquerschnitt kleiner als ein weiterer vorgegebener Grenzwert, so wird auf einen Nichtintruder erkannt und die Einbruchmeldeanlage stellt sich wieder auf ihren Ausgangszustand ein. If the resulting object cross-section smaller than another predetermined threshold value, is recognized on a Nichtintruder and burglar alarm system resets itself to its initial state. Ist der ermittelte Objektquerschnitt größer als der vorgegebene dritte Grenzwert, so wird ein kritischer Querschnitt erkannt und dies als Voralarm gewertet. If the resulting object cross-section greater than the predetermined third threshold value, a critical section is detected and this is evaluated as pre-alarm.
  • [0024] [0024]
    Nun werden die Schwerpunktskoordinaten und die Intruderspur sowie der Objektquerschnitt ermittelt. Now the centroid coordinates and Intruderspur and the object cross-section are calculated. Daraus wird dann gemäß angenommener Modelle das Intrudervolumen geschätzt, dh annähernd berechnet, und die Intruderspur angelegt. From the Intrudervolumen is then estimated in accordance with adopted models, ie approximately calculated and applied the Intruderspur. Erst aus dem geschätzten Intrudervolumen und aus der zurückgelegten Intruderspur wird ein echter Alarm abgeleitet. Only from the estimated Intrudervolumen and from the distance Intruderspur a genuine alarm is derived.
  • [0025] [0025]
    Mit diesem intelligenten optischen Perimeterschutzsystem ist eine ortsauflösende Detektion kritischer Intrudervolumen mit einer einzigen Videokamera möglich. With this intelligent optical perimeter security system, a spatially resolved detection of critical Intrudervolumen with a single video camera is possible. Diese im Vergleich zu Systemen mit jeweils mehreren Videokameras erheblich kostengünstigere Systemeigenschaft wird durch den Einsatz eines computergesteuerten Objektivs erzielt. This in comparison to systems with several video cameras considerably more cost-effective system capacity is achieved through the use of a computer-controlled lens. Hat dieses Objektiv zusätzlich eine variable Brennweite (Zoom), so kann das maximal überwachte Areal gegenüber herkömmlichen Videosensoren, die lediglich eine konstante Brennweite aufweisen, erheblich gesteigert werden. Does this lens in addition a variable focal length (zoom), then the maximum monitored area compared to conventional video sensors which have only a constant focal length can be increased significantly.
  • [0026] [0026]
    Ist andererseits der zu überwachende Raum vorgegeben, so läßt sich mit der Zoomfunktion des hier beschriebenen Videosensors die Systemempfindlichkeit im Vergleich zu bekannten Anlagen steigern. On the other hand, the area to be monitored set, it can be with the zoom function of the video sensor described here, the system speed increase compared to known systems. Eine Abschätzung des wahrscheinlichen Intrudervolumens wird durch die Anwendung eines Modells ermöglicht, daß sich durch die Intruderspuranalyse schrittweise verfeinern läßt. An estimate of the probable Intrudervolumens is made possible by the application of a model that can be represented by the Intruderspuranalyse gradually refine. Die Information über Objektort und Objektvolumen und die von der Anlage durchgeführte Analyse der Intruderspur führt daher zu einer wesentlich geringeren Fehlalarmrate als bei herkömmlichen Einbruchmeldeanlagen mit den bekannten Videobewegungssensoren. Therefore, the information about object location and object volume and the work performed by the system analysis of Intruderspur leads to a much lower false alarm rate than traditional intrusion detection systems with popular video motion sensors.
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Classification européenneG08B13/196A, G08B13/196L4, G08B13/196W
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