DE102014216366A1

DE102014216366A1 - Verfahren zur Überwachung eines Bereichs

Info

Publication number: DE102014216366A1
Application number: DE102014216366.8A
Authority: DE
Inventors: Herbert Kästle
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-02-18

Abstract

Das Verfahren (S1–S7) dient zur Überwachung eines Bereichs und umfasst, dass Bilddaten zumindest eines Teils des Bereichs erfasst werden (S1), die Bilddaten mit mindestens einem Referenzwert verglichen werden (S2) und bei Erreichen und/oder Überschreiten des Referenzwerts zumindest eine erste Beleuchtungseinrichtung aktiviert wird (S4). Eine Überwachungsvorrichtung weist mindestens eine Kamera zum Aufnehmen von Bilddaten, mindestens eine erste Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines zu überwachenden Bereichs mit einem ersten, sichtbaren Licht und eine mit der mindestens einen Kamera und mit der mindestens einen ersten Beleuchtungseinrichtung gekoppelte Auswerteeinrichtung zum Durchführen des Verfahrens (S1–S7) auf. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar zur Überwachung und anwesenheitsabhängigen Beleuchtung von Außenbereichen und abgegrenzten Räumen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Bereichs, bei dem Bilddaten zumindest eines Teils des Bereichs erfasst werden. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar zur Überwachung und anwesenheitsabhängigen Beleuchtung von Außenbereichen und abgegrenzten Räumen.
Derzeit werden zur Präsenzerkennung in dunklen Umgebungen hauptsächlich passive IR-empfindliche-Detektoren (sog. PIR-Detektoren) eingesetzt, die mit ihrer einfachen Signalerfassung meist nur differentiell auf Objektbewegungen reagieren. Insbesondere die häufig eingesetzten, auf Basis pyroelektrischer Effekte arbeitenden PIR-Detektoren ("Pyrodetektoren") können aufgrund ihres Funktionsprinzips nur auf sich ändernde IR-Strahlung reagieren.
Insbesondere werden zur Objekterkennung mittels Pyrodetektoren differentielle Ladungssignale zweier voneinander getrennter Pyroelemente eines Pyrodetektors abgegriffen und einer integrierten Verarbeitungslogik zugeführt, um dort ein Schaltsignal zum Einschalten einer Beleuchtungseinrichtung abzuleiten. Im Zusammenspiel mit einer typischen Fresnelschen Zonenoptik können Pyrodetektoren nur als Bewegungsmelder verwendet und nicht für eine Detektion statischer Objekte herangezogen werden. Eine solche Beschränkung auf eine Bewegungsmeldung ist aber für viele Beleuchtungskonzepte nicht ausreichend.
Ein weiterer Nachteil von Pyrodetektoren ist ihr relativ großer Formfaktor aufgrund der IR-tauglichen Fresneloptik, was in der Regel zu einer geringen Kundenakzeptanz und aufgrund ihrer geringen Winkelauflösung und Reichweite auch zu einer relativ hohen Fehldetektionsrate führt. Zudem muss sich der Benutzer bei PIR-Detektoren häufig durch deutliche Gesten aktiv bemerkbar machen, damit die Beleuchtungseinrichtung aktiviert wird oder aktiviert bleibt.
Eine weitere Art bekannter Bewegungsmelder zur Präsenzerkennung in dunklen Umgebungen umfasst "aktive" Bewegungsmelder, welche Mikrowellen im Sub-GHz-Bereich oder Ultraschallwellen aussenden um deren Echos nach Dopplerverschiebungen absuchen. Die aktiven Bewegungsmelder weisen den Nachteil auf, dass sie aufgrund ihrer groben Auflösung für eine Objekterkennung häufig nicht geeignet sind.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine einfach und preiswert umsetzbare Möglichkeit zur Objekterkennung auch bei zunächst dunklen Bereichen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung eines Bereichs (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als "Überwachungsbereich" bezeichnet), bei dem:

– Bilddaten des Überwachungsbereichs erfasst werden,
– die Bilddaten mit mindestens einem Referenzwert verglichen werden und
– bei Erreichen und/oder Überschreiten des Referenzwerts zumindest eine erste Beleuchtungseinrichtung aktiviert wird.

Das Verfahren ermöglicht auch bei einer schwachen Beleuchtung des Überwachungsbereichs eine Feststellung kleinster Bewegungen. Ein Betreten des dunklen Überwachungsbereiches z.B. durch eine Person o.ä. kann so aufgrund seiner Bewegung sicher erkannt werden. Diese Vorgehensweise ist insbesondere auf differentielle Änderungen zwischen zwei zeitlich beabstandet bzw. in einem zeitlichen Abstand aufgenommenen Bilddaten, insbesondere Bildern, empfindlich.
Die Bilddaten können z.B. mittels einer Kamera aufgenommen werden.
Der Überwachungsbereich mag ein offenes oder geschlossenes dreidimensionales Volumen sein, z.B. eine Außenanlage oder ein Innenraum.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die erste Beleuchtungseinrichtung aktiviert wird und der Überwachungs-Bereich von der ersten Beleuchtungseinrichtung mit einem ersten, sichtbaren Licht beleuchtet wird.
Alternativ oder zusätzlich mag auch ein anderer Bereich als der Überwachungsbereich bei Erreichen und/oder Überschreiten des Referenzwerts mittels zumindest einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet werden.
Das Überschreiten kann insbesondere ein Überschreiten in Bezug auf absolute Werte umfassen. Werden vorzeichenbehaftete Werte betrachtet, kann das Überschreiten auch ein Unterschreiten sein.
Das erste Licht wird mit einer ersten Wellenlänge oder mit einem ersten Wellenlängenbereich emittiert. Das erste Licht kann einen infraroten Lichtanteil aufweisen. Das erste Licht kann weißes Licht sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Bereich von der ersten Beleuchtungseinrichtung und/oder von einer zweiten Beleuchtungseinrichtung mit einem zweiten Licht beleuchtet wird.
In einer Weiterbildung kann also der Bereich von der ersten Beleuchtungseinrichtung mit dem ersten Licht und mit dem zweiten Licht beleuchtet werden.
In einer anderen Weiterbildung kann der Bereich von der ersten Beleuchtungseinrichtung mit dem ersten Licht und von der zweiten Beleuchtungseinrichtung mit einem zweiten Licht beleuchtet werden.
Mittels der Beleuchtung mit dem zweiten Licht kann eine Empfindlichkeit der Bewegungsdetektion auch bei sehr dunklen Überwachungsbereichen sicher durchgeführt werden, insbesondere auch mittels einer Kamera. Dabei mag eine Beleuchtung mit dem zweiten Licht mit hohem Lichtstrom vorteilhaft sein, um auch bei Dunkelheit eine hohe Auflösung zu erreichen.
Der Referenzwert zur Erfassung des Objekts kann dazu insbesondere adaptiv zur Grundausleuchtung des Überwachungsbereichs durch das zweite Licht und/oder eines vorherrschenden Hintergrundrestlichts (beispielsweise eines Dämmerlichts) bestimmt oder festgesetzt werden.
Die erste Beleuchtungseinrichtung und/oder die zweite Beleuchtungseinrichtung können von der Kamera getrennt sein oder mit der Kamera eine Einheit bilden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Bilddaten bei Beleuchtung zumindest eines Teils des Bereichs erfasst werden, insbesondere in Bezug auf die Beleuchtung durch das zweite Licht.
Allgemein mag das Vergleichen der Bilddaten mit dem mindestens einen Referenzwert ein Bestimmen einer Abweichung der Bilddaten von dem Referenzwert umfassen.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass ein mittlerer Helligkeitswert der Bilddaten mit einem Referenzwert verglichen wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache Umsetzung des Verfahrens bei hoher Empfindlichkeit. Der mittlere Helligkeitswert kann durch eine Mittelung der Helligkeit über einen oder mehrere, insbesondere über alle, Bildpunkte eines aufgenommenen Bildes des Überwachungsbereichs bestimmt werden.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das zweite Licht infrarotes Licht aufweist oder ist, insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 900 nm. Das zweite Licht mag insbesondere eine Wellenlänge von ca. 820 nm aufweisen. Dies ergibt den Vorteil, dass ein menschliches Auge die Beleuchtung durch das zweite Licht nicht oder nur sehr schwach wahrnimmt und so eine Überwachung auf Bewegungen unauffällig abläuft.
Jedoch mag das zweite Licht auch einen für das menschliche Auge sichtbaren Anteil aufweisen, insbesondere nur aus sichtbarem Licht bestehen. Das zweite Licht mag z.B. dem ersten Licht entsprechen und z.B. durch die gleiche Beleuchtungsvorrichtung erzeugt werden. Diese Weiterbildung ist besonders einfach umsetzbar und beispielsweise für den Fall einsetzbar, dass eine in kurzen Zeitabständen wiederholte sichtbare Beleuchtung des Überwachungsbereichs nicht stört.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das zweite Licht mit zeitlichen Unterbrechungen, insbesondere pulsierend, abgestrahlt wird. Dadurch kann ein Energieverbrauch zur Erzeugung des zweiten Lichts gering gehalten werden. Eine Bilddatenerfassungsrate mag z.B. im Sekundenbereich liegen, z.B. ca. eine Sekunde betragen. Eine Zeitaufnahmedauer mag z.B. 10 Millisekunden betragen. Die Beleuchtung mit dem zweiten Licht mag dann insbesondere jede Sekunde für mindestens 10 Millisekunden durchgeführt werden.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Bilddaten insbesondere für den Fall, dass der Referenzwert nicht erreicht und/oder überschritten worden ist (sog. "Dunkelmodus"), wiederholt mit Unterbrechungen aufgenommen werden, wobei die Unterbrechungen im Bereich von Sekunden liegen. So kann eine Bewegung ausreichend schnell festgestellt werden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass mit diesen Bilddaten eine Objekterkennung durchgeführt wird und die erste Beleuchtungseinrichtung deaktiviert wird, falls mindestens ein vorgegebenes Objekt mittels der Objekterkennung nicht erkannt wurde. So können für bestimmte Anwendungsfälle relevante Objekte (z.B. Personen) von nicht relevanten Objekten (z.B. Tiere oder sich bewegende nicht lebende Objekte) unterschieden werden.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass nach dem Erreichen oder Überschreiten des Referenzwerts und nach der Beleuchtung des Überwachungsbereichs mit dem ersten Licht Bilddaten von dem Überwachungsbereich aufgenommen werden. Mit diesen Bilddaten kann eine Objekterkennung durchgeführt und in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Objekterkennung, nämlich falls mindestens ein vorgegebenes Objekt mittels der Objekterkennung nicht erkannt wurde, das erste Licht wieder ausgeschaltet werden. So können für bestimmte Anwendungsfälle relevante Objekte (z.B. Personen) von nicht relevanten Objekten (z.B. Tiere oder sich bewegende nicht lebende Objekte) unterschieden werden.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass mittels der Bilddaten des durch das erste Licht beleuchteten Bereichs eine Hintergrundanpassung durchgeführt wird. So kann eine Objekterkennung mit besonders hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Die Hintergrundanpassung (insbesondere zur Anpassung z.B. an sich langsam ändernde Beleuchtungsverhältnisse beispielsweise durch Seitenlicht oder variables natürliches Tageslicht) kann z.B. durch ein Nachmessen der Bereichsbeleuchtung, insbesondere durch ein Nachmessen von charakteristischen Bildhistogrammdaten, insbesondere und durch einen Vergleich mit zuvor gespeicherten Hintergrundbilddaten, ermittelt werden.
Beispielsweise kann die Helligkeit des gemessenen Bildes so eingestellt oder angepasst werden, dass eine bestimmte Anzahl der hellsten Bildpunkte, z.B. von 50 hellsten Bildpunkten, an einer oberen Verstärkungsgrenze, z.B. an einer oberen Sättigungsgrenze, liegt.
Der Bildhintergrund lässt sich alternativ oder zusätzlich rechnerisch und/oder durch Anpassen der Kamera-Empfindlichkeit (z.B. über sog. "Verstärkungs-" und/oder "Belichtungszeit"-Einstellungen bzw. eine Einstellung einer Lichtmessintegrationszeit) anpassen oder konstant halten.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass mit diesen Bilddaten eine Objekterkennung durchgeführt wird und die erste Beleuchtungseinrichtung deaktiviert wird, falls mindestens ein vorgegebenes Objekt mittels der Objekterkennung nicht erkannt wurde. So können für bestimmte Anwendungsfälle relevante Objekte (z.B. Personen) von nicht relevanten Objekten (z.B. Tiere oder sich bewegende nicht lebende Objekte) unterschieden werden.
Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass die Hintergrundanpassung mit einer Zeitkonstante im Bereich insbesondere von Minuten wiederholt wird, z.B. alle zwei Minuten, drei Minuten usw. So kann verhindert werden, dass eine sich nur sehr wenig bewegende Person o.ä. als dem Hintergrund zugehörig angesehen wird und dadurch in den statischen Hintergrund eingerechnet wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Zeitkonstante für die Hintergrundanpassung im Bereich der zu erwartenden Belichtungsfluktuation (z.B. durch Wolken) liegt oder nur im Bereich der Latenzzeit zum Erkennen eines Objekts (z.B. abhängig von einem verwendeten Objekterkennungsalgorithmus) liegt oder im Bereich der vorgesehen Zeit bis zum Abschalten des ersten Lichts bei negativer Objektdetektion liegt.
Die Objekterkennung kann mit einer gleichen Zeitkonstante (z.B. einer Bilderfassungsrate) durchgeführt werden wie die Hintergrundbestimmung, also im Bereich von einer oder mehreren Minuten liegen. Die Zeitkonstante ist dann erheblich länger als im Dunkelmodus. Jedoch kann die Zeitkonstante der Objekterkennung sich auch von der Zeitkonstante der Hintergrundbestimmung unterscheiden und kürzer (z.B. im Sekundenbereich) oder länger sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Objekterkennung fortwährend oder mit nur (kurzen) Unterbrechungen durchgeführt wird, ihr Ergebnis aber erst dann berücksichtigt wird, wenn die Hintergrundanpassung eine nur mehr geringe Änderung bewirkt bzw. sich der Hintergrund kaum noch oder nicht mehr ändert. Dieses Abwarten eines sich nur noch gering bis praktisch nicht mehr ändernden Hintergrunds kann beispielsweise im Bereich von Sekunden oder einer oder mehreren Minuten liegen.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Überwachungsvorrichtung, aufweisend mindestens eine Kamera zum Aufnehmen von Bilddaten, mindestens eine erste Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines zu überwachenden Bereichs mit einem ersten, sichtbaren Licht und eine mit der mindestens einen Kamera und mit der mindestens einen ersten Beleuchtungseinrichtung gekoppelte Auswerteeinrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Die Kamera kann farbige oder schwarz-weiße bzw. graustufige Bilder aufnehmen. Sie kann einen CMOS-Sensor aufweisen. Die Kamera mag mit einer Optik, insbesondere Miniaturoptik, ausgerüstet sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Überwachungsvorrichtung eine mit der Auswerteeinrichtung gekoppelte zweite Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des zu überwachenden Bereichs mit einem zweiten Licht aufweist. Diese zweite Beleuchtungseinrichtung mag insbesondere infrarotes Licht ("IR-Licht") anstrahlen, insbesondere im nahen Infrarot("NIR")-Bereich.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert wird. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Die Figur zeigt ein mögliches Ablaufdiagramm des Verfahrens.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 werden mittels einer Kamera Bilddaten zumindest eines Teils eines zu überwachenden Bereichs erfasst, beispielsweise von einem begrenzten Raum oder einem Außenbereich. Die Bilddaten können Bildpunkten eines aufgenommenen Bilds zugeordnet sein.
Die Kamera kann einen CMOS-Sensor aufweisen, beispielsweise mit einer Bildauflösung von 640 × 480 oder mehr Bildpunkten.
Eine effektive Bildauflösung bzw. eine genutzte Bildauflösung aus dem CMOS-Sensor kann z.B. durch Binning-Einstellungen im CMOS-Sensor eingestellt werden. Insbesondere mag die Auflösung zum Erreichen einer schnellen Bilddatenverarbeitung, unter Berücksichtigung der Anforderung an eine vorliegende Anwendung, gering gehalten werden.
Beispielsweise lässt sich im Dunkelmodus eine sog. "Binningzahl" erhöhen, so dass die Auflösung so weit erniedrigt wird, dass man die Mittelwertberechnungen (z.B. in Bezug auf den weiter unten beschriebenen Mittelwert Amean) bei gegebener Latenzzeit (z.B. einer Sekunde) möglichst schnell und oft hintereinander durchführen kann.
Für die Bilddatenauswertung zur Objekterkennung im beleuchtetem Fall oder Hellmodus kann die effektive Bilddatenauflösung so weit erhöht werden, dass der Algorithmus eine ausreichende Bildinformation über den Überwachungsbereich erhält.
Für den Dunkelmodus ist mit schnellen Mikroprozessoren auch eine hohe Bildauflösung vorteilhaft, beispielsweise wenn zur Auswertung der verrauschten Dunkelmodedaten ein Strukturerkennungsalgorithmus verwendet wird, mit dem das Erscheinen eines Objekts in den Bilddaten detektieren werden kann. Beispielsweise kann dazu eine Entropiewertberechnung eines oder mehrerer Bilder oder Frames durchgeführt werden. Ein starkes Rauschen ohne Struktur entspricht dann einem hohen Entropiewert. Bei Erscheinen einer Struktur (insbesondere eines Objekts) im Rauschen verringert sich der Entropiewert.
Die Kamera mag mit einer Optik, insbesondere einer Miniaturoptik, ausgerüstet sein.
Die Kamera ist z.B. in einem Spektralbereich von ca. 400 nm bis ca. 900 nm empfindlich. Die Kamera ist insbesondere auch für einen Teil des nahen infraroten Spektrums empfindlich, der sich z.B. von ca. 780 nm bis ca. 900 nm erstreckt, also beispielsweise auch für IR-Licht mit einer Wellenlänge von ca. 820 nm. Der zu überwachende Bereich mag also mittels der Kamera in einem spektralen Bereich überwacht werden, der für das menschliche Auge nicht oder kaum sichtbar ist. So kann eine Überwachung auch dann durchgeführt werden, wenn der zu überwachende Bereich für einen menschlichen Betrachter dunkel erscheint.
Zur Ausleuchtung zumindest eines Teilbereichs des zu überwachenden Bereichs, ohne dass dies einem menschlichen Betrachter auffällt, kann dieser optional mit einem zweiten Licht in Form eines IR-Lichts aus dem nahen infraroten Spektrum ("NIR-Licht") zumindest zeitweise beleuchtet werden, für das die Kamera empfindlich ist, z.B. mittels einer NIR-Beleuchtungseinrichtung mit einer oder mehreren NIR-Lichtquellen, welche also als die zweite Beleuchtungseinrichtung dient. In dem Dunkelmodus kann die NIR-Beleuchtungseinrichtung den zu überwachenden Bereich insbesondere so weit beleuchten, dass eine Erkennung einer Bewegung eines Objekts durch die Kamera sicher möglich wird. Insbesondere wird so auch eine Überwachung eines ansonsten überhaupt nicht beleuchteten Bereichs, z.B. eines Kellers, möglich.
Die Kamera wird bei einem nur schwach beleuchteten Raum in einem sog. "Dunkelmodus" betrieben, in dem sie vergleichsweise schnell (beispielsweise ca. jede Sekunde) Bilddaten, z.B. ein Bild, aufnimmt. Eine typische Bilddatenerfassungsdauer kann z.B. 10 Millisekunden betragen.
Wird eine NIR-Beleuchtungseinrichtung verwendet, ist es für einen energiesparenden Betrieb vorteilhaft, dass diese den überwachenden Bereich zumindest so lange beleuchtet, dass die Bilddatenerfassung durchgeführt werden kann, z.B. jede Sekunde für etwa 10 Millisekunden. Insbesondere kann die Beleuchtung pulsierend, d.h. immer wieder für jeweils eine vorgegebene Zeitdauer erfolgen. Für eine NIR-Beleuchtungseinrichtung mit einer Pulsleistung von einem Watt lässt sich entsprechend so eine mittlere Dauerleistung von nur zehn Milliwatt erreichen. Dazu kann die NIR-Beleuchtungseinrichtung von der Kamera gesteuert werden. Die NIR-Beleuchtungseinrichtung kann von der Kamera gesteuert nur kurz und rechtzeitig zur und für die Bilddatenerfassung aktiviert werden.
In einem zweiten Schritt S2 werden die Bilddaten mit mindestens einem Referenzwert verglichen.
Dabei kann insbesondere ein mittlerer Helligkeitswert Amean des durch die Kamera aufgenommenen Bildes mit einem vorgegebenen Referenzwert Aref verglichen werden. Der mittlere Helligkeitswert Amean entspricht z.B. einer Mittelwertbildung über eine Aufnahme bzw. über eine vorgegebene Menge an Aufnahmen, die innerhalb eines relativ kurzen Zeitintervalls, z.B. 1 Sekunde, gemacht werden. Der vorgegebene Referenzwert Aref ist beispielsweise ein über die Zeit adaptierter Wert (z.B. gleitender Mittelwert), der über eine deutlich längeres Zeitintervall adaptiert wird als dies für die Bestimmung des Helligkeitswerts Amean der Fall ist. Beispielsweise kann der Referenzwert Aref über eine Zeitdauer von Minuten oder Stunden adaptiert werden, so dass z.B. Helligkeitsveränderungen durch das Tageslicht durch den Vergleich mit dem adaptiven Referenzwert Aref entsprechend kompensiert werden können.
Wenn beispielsweise der zu überwachende Bereich dunkel ist, so ist auch der mittlere Helligkeitswert Amean gering und unterscheidet sich nicht oder nicht wesentlich von einem Hintergrundrauschen. Der Dunkelmodus kann also einem Zustand entsprechen, in dem das von der Kamera aufgenommene Bild einen mittleren Helligkeitswert Amean aufweist, der nur wenig von dem Referenzwert Aref abweicht. Befindet sich der mittlere Helligkeitswert Amean beispielsweise unterhalb des Referenzwerts Aref, wird davon ausgegangen, dass sich kein Objekt in dem überwachten Bereich hineinbewegt.
Bewegt sich ein Objekt in den überwachten Bereich – auch bei geringer Helligkeit – hinein, ändert (steigt oder sinkt) der mittlere Helligkeitswert Amean des aufgenommenen oder gemessenen Bildes. Im vorliegenden Fall kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass ein sich in den Bereich hinein bewegendes Objekt den Helligkeitswert Amean so stark ändert, dass eine Abweichung zu dem Referenzwert Aref groß genug ist, um einen bestimmten Schwellwert "thresh" zu überschreiten, d.h., dass dann abs(Amean – Aref) > thresh gilt, wobei mit "abs" ein Absolutwert bezeichnet wird. Diese Möglichkeit, das Erreichen und/oder Überschreiten des Referenzwerts Aref festzustellen, weist den Vorteil auf, dass durch den Schwellwert thresh die Rauscheinflüsse unterdrückt werden können, was insbesondere für den Fall vorteilhaft ist, dass die Werte von Amean und Aref nahe beieinander liegen. Der Schwellwert thresh mag auch eine Hysterese usw. berücksichtigen.
Jedoch sind auch andere Möglichkeiten umfasst, das Erreichen und/oder Überschreiten des Referenzwerts Aref festzustellen, z.B. durch Vergleiche Amean >= Aref oder abs(Amean) >= abs(Aref).
Die oben beschriebenen Ansätze sind insbesondere auf differentielle Änderungen zwischen zwei oder mehr zeitlich aufeinanderfolgend aufgenommenen Bildern empfindlich und ermöglicht die Feststellung auch geringer Bewegungen in schwach beleuchteten Überwachungsbereichen.
Ein Betreten dunkler Überwachungsbereiche z.B. durch eine Person o.ä. kann so aufgrund ihrer Bewegung erkannt werden.
Der Referenzwert Aref kann, wie bereits oben erwähnt, im präsenzlosen Dunkelfall oder Dunkelmodus geglättet werden und sich so insbesondere automatisch der im Dunkelmodus vorherrschen Schwachbeleuchtungssituation (z.B. im Dämmerungsfall) anpassen.
Die Bildauswertung, z.B. die Bestimmung des mittleren Helligkeitswerts Amean und sein Vergleich mit dem vorbestimmten Referenzwert Aref, kann beispielsweise mittels einer in die Kamera integrierten oder damit gekoppelten Bildauswerteeinrichtung durchgeführt werden.
Zum Vergleich der Bilddaten mit dem mindestens einen Referenzwert kann abgefragt werden, ob der Helligkeitswert Amean vom Referenzwert Aref hinreichend stark abweicht, z.B. den Referenzwert Aref erreicht und/oder überschreitet.
Ist dies nicht der Fall ("N"), werden die Schritte S1 und S2 nochmals ausgeführt.
Hat hingegen der Helligkeitswert Amean eine ausreichend große Abweichung zum Referenzwert Aref erreicht und/oder überschritten ("J"), wird in einem Schritt S3 ein bekanntes Hintergrundbild des beleuchteten Überwachungsbereiches geladen und installiert.
Das zugrunde gelegte Hintergrundbild ist insbesondere zeitnah kurz vor der letzten Lichtabschaltung aufgenommen worden. Es mag insbesondere das letzte Bild vor der letzten Lichtabschaltung sein. Die Überwachungsvorrichtung reagiert dann in einer Variante nicht mehr auf differentielle Änderungen zwischen zwei oder mehr zeitlich aufeinanderfolgend aufgenommenen Bilddatensätzen, insbesondere Bildern.
Nach dem Schritt S3 wird in einem Schritt S4 ein erstes, sichtbares Licht, z.B. weißes Licht, eingeschaltet. Dazu mag eine (erste) Umgebungsbeleuchtungseinrichtung mit mindestens einer sichtbares Licht abstrahlenden Lichtquelle, z.B. einer oder mehrerer LEDs, aktiviert werden. Die Umgebungsbeleuchtungseinrichtung kann durch die Kamera oder durch die Bildauswerteeinrichtung gesteuert werden. Ist das sichtbare Licht eingeschaltet, befindet sich das Verfahren in einem "Hellmodus".
In einem Schritt S5 werden in dem Hellmodus von der Kamera erneut Bilddaten aufgenommen und z.B. durch die Bildauswerteeinrichtung ausgewertet, um mindestens ein Objekt in dem überwachten Bereich zu erkennen.
In einer Variante kann die Kamera einen neu erscheinenden Bildhintergrund eines nun im Hellmodus aufgenommen Bildes erfassen. Der statische Bildhintergrund mag getrennt von zuvor erkannten sich bewegenden Objekten bestimmt werden, so dass neu hinzukommende Personen oder Gegenstände mit hoher Genauigkeit vor diesem Hintergrund erkannt werden können, insbesondere räumlich definiert oder "segmentiert" werden können.
Eventuell sich langsam ändernde Beleuchtungsverhältnisse durch Seitenlicht oder variables natürliches Tageslicht können allgemein durch ein Nachmessen der Bereichsbeleuchtung, insbesondere durch ein Nachmessen von Bildhistogrammdaten, ermittelt werden.
Der Bildhintergrund lässt sich allgemein entweder rechnerisch oder durch Anpassen der Kamera-Empfindlichkeit (z.B. über sog. "Verstärkungs-" und/oder "Belichtungszeit"-Einstellungen) anpassen oder konstant halten (Hintergrundanpassung).
Außerdem hat das Bildverarbeitungssystem im Hellmodus bei einer Zeitkonstante im Minutenbereich ausreichend Zeit, eine segmentierte Struktur oder Form einer erkannten Person mit einem Bilderkennungsalgorithmus zu klassifizieren.
Ergibt die Objekterkennung in Schritt S5 ein positives Ergebnis (z.B., dass ein Objekt erkannt worden ist), kann die Zeitkonstante für die Hintergrundbestimmung erhöht werden oder weiterhin hoch gehalten werden, um weitere ungestörte Beobachtungen vorzunehmen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Erhöhung der Zeitkonstante der Hintergrundanpassung zur Stabilisierung des Bildes auch vor Objekterkennung eingeleitet oder durchgeführt werden. So mag das Hintergrundbild beispielsweise bereits nach Schritt S3 nach dem Laden des letzten Hintergrundbildes erstmals durchgeführt oder nach einer ersten Aufnahme und Bildauswertung in dem Hellmodus in Schritt S5 durchgeführt werden.
In diesem Fall ("J") wird Schritt S5 so lange wiederholt, wie die Objekterkennung ein positives Ergebnis liefert, also insbesondere ein vorgegebenes Objekt erkannt worden ist. Das sichtbare Licht bzw. die Umgebungsbeleuchtungseinrichtung bleibt dabei insbesondere dauerhaft eingeschaltet.
Bei einem negativen Ergebnis ("N"), bei dem das erkannte Objekt kein vorgegebenes Objekt ist (beispielsweise gar kein Objekt oder ein anderes als ein vorgegebenes Objekt, z.B. ein Hund oder eine Katze), kann in einem folgenden Schritt S6, bevor das Licht ausgeschaltet wird, ein Bild des momentan unbesetzten Überwachungsbereichs erfasst und als Hintergrundreferenzbild abgespeichert werden.
In einem weiteren Schritt S7 kann das sichtbare Licht wieder ausgeschaltet werden, wobei das Verfahren dann wieder zu Schritt S1 zurückkehrt. Dazu kann die Kamera oder die Bildauswerteeinrichtung ein Schaltsignal zum Ausschalten der Umgebungsbeleuchtungseinrichtung abgeben.
Das erste, sichtbare Licht kann in Schritt S7 auch dann ausgeschaltet werden, wenn eine Person eine für die Kamera oder die Bildauswerteeinrichtung erkennbare Geste ausführt, welche zum Ausschalten führt. In diesem Fall mag Schritt S1 erst wieder nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit durchgeführt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So kann das zweite Licht auch Licht sein, das einen Anteil in einem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum aufweist oder sogar nur in dem sichtbaren Spektrum liegt. Das zweite Licht mag dann dem ersten Licht entsprechen.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichen

S1

Schritt einer Bilddatenerfassung im Dunkelmodus

S2

Schritt eines Bilddatenvergleichs im Dunkelmodus

S3

Schritt eines Ladens eines bekanntes Hintergrundbilds

S4

Schritt eines Einschaltens eines ersten Lichts

S5

Schritt einer Bilddatenerfassung und Bilddatenverarbeitung im Hellmodus

S6

Schritt eines Speichers eines Hintergrundbilds

S7

Schritt eines Ausschaltens des ersten Lichts

Claims

Verfahren (S1–S7) zur Überwachung eines Bereichs, bei dem – Bilddaten des Bereichs erfasst werden (S1), – die Bilddaten mit mindestens einem Referenzwert verglichen werden (S2) und – bei Erreichen und/oder Überschreiten des Referenzwerts zumindest eine erste Beleuchtungseinrichtung aktiviert wird (S4).
Verfahren (S1–S7) nach Anspruch 1, bei dem die erste Beleuchtungseinrichtung aktiviert und der Bereich von der ersten Beleuchtungseinrichtung mit einem ersten, sichtbaren Licht beleuchtet wird.
Verfahren (S1–S7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein mittlerer Helligkeitswert der Bilddaten bestimmt wird und bei dem der mittlere Helligkeitswert mit einem Helligkeits-Referenzwert verglichen wird (S2).
Verfahren (S1–S7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Entropiewert der Bilddaten bestimmt wird und bei dem der Entropiewert mit einem Entropie-Referenzwert verglichen wird.
Verfahren (S1–S7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bereich von der ersten Beleuchtungseinrichtung und/oder von einer zweiten Beleuchtungseinrichtung mit einem zweiten Licht beleuchtet wird.
Verfahren (S1–S7) nach Anspruch 5, bei dem das zweite Licht infrarotes Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 900 nm aufweist.
Verfahren (S1–S7) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, bei dem das zweite Licht mit zeitlichen Unterbrechungen, insbesondere pulsierend, abgestrahlt wird.
Verfahren (S1–S7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bilddaten wiederholt mit Unterbrechungen aufgenommen werden, wobei die Unterbrechungen im Bereich von Sekunden liegen (S1).
Verfahren (S1–S7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – mit diesen Bilddaten eine Objekterkennung durchgeführt wird (S5) und – die erste Beleuchtungseinrichtung deaktiviert wird, falls mindestens ein vorgegebenes Objekt mittels der Objekterkennung nicht erkannt wurde (S7).
Verfahren (S1–S7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mittels der Bilddaten des durch das erste Licht beleuchteten Bereichs eine Hintergrundanpassung (S3) durchgeführt wird.
Verfahren (S1–S7) nach Anspruch 10, bei dem die Hintergrundanpassung rechnerisch und/oder durch Anpassen einer Kamera-Empfindlichkeit durchgeführt wird.
Überwachungsvorrichtung, aufweisend – mindestens eine Kamera zum Aufnehmen von Bilddaten, – mindestens eine erste Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines zu überwachenden Bereichs mit einem ersten, sichtbaren Licht und – eine mit der mindestens einen Kamera und mit der mindestens einen ersten Beleuchtungseinrichtung gekoppelte Auswerteeinrichtung zum Durchführen des Verfahrens (S1–S7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 12, ferner aufweisend eine mit der Auswerteeinrichtung gekoppelte zweite Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des zu überwachenden Bereichs mit einem zweiten Licht.