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Dokumentenidentifikation EP1376502 05.02.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001376502
Titel Objektschutz-Einrichtung
Anmelder Siemens Building Technologies AG, Zürich, CH
Erfinder Rechsteiner, Dr., Martin, 8708 Männedorf, CH;
Schmid, Dr., Brigitt, 8118 Pfaffhausen, CH;
Lange, Walter, 8105 Regensdorf, CH
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 10.06.2002
EP-Aktenzeichen 020127932
EP-Offenlegungsdatum 02.01.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.02.2004
IPC-Hauptklasse G08B 13/194

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Objektschutz-Einrichtung mit einem bildgebenden Sensor für die Erzeugung von Bildern von dem zu schützenden Objekt und seiner Umgebung, und mit einer Auswerteelektronik für die Auswertung dieser Bilder.

Heutige Einrichtungen für den Objektschutz, wobei unter Objekt insbesondere Ausstellungsgegenstände in Museen und dergleichen zu verstehen ist, also transportable, fix aufgestellte Objekte und nicht Gebäude oder abgestellte Autos oder Flugzeuge, sind entweder mechanische Melder, die beim Berühren oder Entfernen von Bildern oder Gegenständen Alarm geben, oder kapazitive Melder, die bei der Annäherung an einen Gegenstand Alarm auslösen, oder CCTV-Anlagen, bei welchen ein Museumswärter die Ausstellungsräume fernüberwacht oder eine zentrale Auswertung der Videodaten erfolgt.

Die mechanischen und kapazitiven Melder gelten heute wegen ihres Installationsaufwands und einer gewissen Anfälligkeit auf Fehlalarme als veraltet und werden laufend durch Video-Überwachung ersetzt. Diese CCTV-Anlagen bieten aber nur eine ungenügende Sicherheit, weil die Aufmerksamkeit eines eine Reihe von Bildschirmen beobachtenden Menschen mit der Zeit zwangsläufig nachlässt. Abgesehen davon, muss bei den CCTV-Anlagen eine immense Datenmenge übertragen werden.

Durch die Erfindung soll nun eine Objektschutz-Einrichtung in der Art einer Video-Überwachung angegeben werden, die maximale Sicherheit bietet und nicht von der Konzentrationsfähigkeit und Aufmerksamkeit eines eine Wand von Bildschirmen betrachtenden Wächters abhängt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Auswerteelektronik vor Ort im oder am Sensor vorgesehen ist und mit diesem zusammen eine autonome Einrichtung bildet, und dass die Auswertung der Bilder lokal und im Normalfall keine Übertragung der Bilder an eine Zentrale stattfindet

Die erfindungsgemässe autonome Objektschutz-Einrichtung bietet also die Vorteile einer Video-Überwachung, das sind insbesondere hohe Flexibilität und geringer Installationsaufwand, bei hoher Sicherheit, weil die Auswertung der Videosignale lokal erfolgt. Dazu kommt, dass nicht ständig grosse Datenmengen an eine Zentrale übertragen werden müssen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Objektschutz-Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der bildgebende Sensor durch eine Kamera oder einen CMOS-Bildsensor gebildet ist.

Vorzugsweise ist die Auswerteelektronik in den bildgebenden Sensor integriert oder mit diesem verbunden.

Im Alarmfall sind verschiedene Varianten möglich: Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist der bildgebende Sensor mit einem lokalen Alarmgerät verbunden, welches im Alarmfall durch die Auswerteelektronik ausgelöst wird. Der lokale Alarmgeber kann eine über eine Relais ansteuerbare lokale, von der Einrichtung getrennte Sirene oder eine in die Einrichtung eingebaute Miniatur-Sirene oder ein Sprachsynthesizer für programmierte Sprachausgabe sein.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform erfolgt im Alarmfall eine lokale Abspeicherung der betreffenden Bilder und/oder deren Übertragung an eine Zentrale, wobei mit der letzteren eine bedrahtete oder drahtlose bidirektionale Kommunikationsverbindung besteht.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Objektschutz-Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen Passiv-Infrarot Sensor, dessen Signale mit denjenigen des bildgebenden Sensors verknüpft werden. Vorzugsweise erfolgt vor der Verknüpfung der Signale des Passiv-Infrarot Sensors und des bildgebenden Sensors eine getrennte Vorverarbeitung dieser Signale.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder des bildgebenden Sensors auf Veränderungen gegenüber einem Referenzbild untersucht werden.

Das Referenzbild ist vorzugsweise ein periodisch aufdatiertes Hintergrundbild oder ein zeitlich verzögertes Bild. Bei einer ersten möglichen Auswertung Werden bewegte Objekte erkannt und verfolgt und darauf hin überprüft, ob sie in eine oder mehrere vorher definierte Zonen eintreten.

Zusätzlich oder alternativ enthält das Referenzbild stabile, in einem Lernprozess extrahierte Merkmale des zu überwachenden Gegenstandes, wie beispielsweise Kanten und es erfolgt im aktiven Betriebszustand der Einrichtung eine Überprüfung der Bilder auf das Vorhandensein dieser stabilen Merkmale und somit auf das Vorhandensein des zu überwachenden Gegenstandes.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1
ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Objektschutz-Einrichtung;
Fig. 2, 2b
ein erstes Anwendungsbeispiel der Einrichtung von Fig. 1; und
Fig. 3
ein zweites Anwendungsbeispiel der Einrichtung von Fig. 1.

Gemäss dem Blockschaltbild von Fig. 1 weist die nachfolgend als Melder M bezeichnete erfindungsgemässe Objektschutz-Einrichtung einen durch einen CMOS-Bildsensor gebildeten bildgebenden Sensor 1 und eine in diesen integrierte oder mit diesem verbundene Auswerteelektronik 2 mit einem Alarmausgang 3 auf. Optional kann zusätzlich ein Passiv-Infrarot (PIR)-Sensor 4 vorgesehen sein, dessen Signale ebenfalls der Auswerteelektronik 2 zugeführt sind.

Gegebenenfalls kann zwischen dem bildgebenden Sensor 1 und der Auswerteelektronik 2 und zwischen dem PIR-Sensor 4 und der Auswerteelektronik 2 je eine Stufe (nicht dargestellt) zur getrennten Vorverarbeitung der Signale der beiden Sensoren 1 und 4 vorgesehen sein.

Der bildgebende Sensor 1 ist auf das zu schützende Objekt und dessen Umgebung gerichtet, erfasst dieses bildtechnisch und digitalisiert das Bild. Im scharf geschalteten Zustand macht der bildgebende Sensor 1 in Abständen von Sekundenbruchteilen jeweils ein Bild, welches nach bekannten Methoden entweder alleine oder zusammen mit dem Signal des PIR-Sensors 4 ausgewertet wird. Bezüglich des Zusammenwirkens des bildgebenden Sensors 1 mit dem PIR-Sensor 4 wird auf die EP-A-0 939 387 (= US 6 396 534 B1 ) verwiesen, auf deren Offenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. In dieser Druckschrift ist auch die Funktion der erwähnten Stufen zur getrennten Vorverarbeitung der Signale der beiden Sensoren 1 und 4 beschrieben.

Der Alarmausgang 3 ist mit einem lokalen Alarmgerät 5 verbunden, welches eine über ein Relais ansteuerbare vom Melder M getrennte Sirene oder Blitzleuchte oder eine in den Melder M eingebaute Miniatur-Sirene oder ein Sprachsynthesizer für programmierte Sprachausgabe sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Alarmausgang 3 über eine geeignete verdrahtete oder drahtlose Verbindung mit einer Zentrale 6 verbunden sein, wobei diese Verbindung vorzugsweise bidirektional ausgebildet ist.

Eine mögliche Auswertung des Bildes des bildgebenden Sensors 1 besteht darin, dieses zuerst mit bekannten Methoden, wie beispielsweise Pixeldifferenzen der rohen oder gefilterten Bilddaten, Vergleich von Merkmalen (Mittelwert, Varianz, Kanten, und so weiter) von Pixelgruppen auf Veränderungen gegenüber einem Referenzbild zu untersuchen und dabei sich bewegende Objekte zu lokalisieren. Das Referenzbild kann dabei ein periodisch aufdatiertes Hintergrundbild oder ein zeitlich verzögertes Bild sein. Anschliessend werden bestimmte Merkmale (beispielsweise Grösse, Ort, geometrische Momente) der sich bewegenden Objekte berechnet und diese basierend auf dieser Berechnung verfolgt. Daraus können dann für Objekte, die sich dem geschützten Objekt nähern, relevante Daten, wie Grösse, Geschwindigkeit und dergleichen abgeleitet und daraus Voralarm- und Alarmdaten gewonnen werden.

Das Signal des eventuell vorhandenen PIR-Sensors 4 wird bezüglich Amplitude, Frequenz und eventueller weiterer Parameter ausgewertet, woraus dann gewisse Merkmale eines Objekts, wie beispielsweise dessen Geschwindigkeit, die Dauer von dessen Präsenz, usw. geschätzt werden können. Man kann die Signale der beiden Sensoren 1 und 4 einzeln vorauswerten und dann auf intelligente Weise miteinander kombinieren. Dadurch kann durch die Auswertung der Signale mehrerer, auf unterschiedlichen physikalischen Grundlagen basierender Sensoren bei gleichbleibender Detektionssicherheit die Fehlalarmrate reduziert werden.

Eine andere Möglichkeit der Auswertung des Signals des bildgebenden Sensors 1 besteht darin, dessen Bild daraufhin auszuwerten, ob sich der zu schützende Gegenstand verändert oder bewegt hat. Dazu werden in einem Lernmodus stabile Merkmale des Gegenstands (beispielsweise Kanten) extrahiert und im aktiven Betriebszustand des Melders M wird dann das Bild daraufhin überprüft, ob die stabilen Merkmale noch vorhanden sind. Wenn dies nicht der Fall ist, wird angenommen, dass der zu schützende Gegenstand von seiner Stelle bewegt wurde und es wird Alarm ausgelöst.

Das Bild des bildgebenden Sensors 1 kann auch auf seine integrale Helligkeit überprüft und es kann bei Überschreiten einer maximalen oder bei Unterschreiten einer minimalen Helligkeit Alarm ausgelöst werden. Erstes würde bedeuten, dass der bildgebende Sensor 1 geblendet wurde und letzteres würde auf das Ausschalten der Beleuchtung im Ausstellungsraum hindeuten. Selbstverständlich können die verschiedenen Auswertemethoden beliebig kombiniert werden.

Bei der Installation des Melders M oder nach einer Änderung bei den zu schützenden Gegenständen können die den verschiedenen Alarmstufen (Alarm, Voralarm) entsprechenden Zonen im überwachten Raum frei definiert werden. Es ist auch möglich, den Melder M in einen Lernmodus zu setzen, in welchem er automatisch oder von aussen unterstützt die Alarmstufen einstellt. Auch eine weitere Parametrierung des Melders M (z.B. minimale Objektgrösse, mit/ohne Voralarm, usw.) nach erfolgter Installation ist möglich.

In den Fig. 2 und 3 sind zwei mögliche Anwendungsbeispiele des Melders M in Zusammenhang mit Museen/Ausstellungen dargestellt. Fig. 2a zeigt einen an der Decke eines Raumes installierten Melder M, der zur Sicherung einer auf einem Sockel 7 aufgestellten Plastik 8 dient. Der Melder M "blickt" von oben auf die Plastik 8, wobei in dem vom Melder aufgenommenen Bild (Fig. 2b) ein mit gestrichelten Linien A angedeutetes Alarmfenster definiert ist. Sobald ein Objekt dieses Alarmfenster A durchstösst, wird Alarm ausgelöst. Entsprechend kann ein Voralarm ausgelöst werden, wenn sich ein Objekt auf das Alarmfenster A zu bewegt und ein Eindringen in dieses unmittelbar bevor steht.

Fig. 3 zeigt einen an einer ersten Wand montierten Melder M, der zur Sicherung von an einer senkrecht zur ersten Wand verlaufenden zweiten Wand aufgehängten Gemälden 9 vorgesehen ist. Hier ist das Alarmfenster A eine im Abstand vor der zweiten Wand und parallel zu dieser verlaufende virtuelle Wand.

Für den Melder M sind mehrere Betriebsmodi vorgesehen:

  • Der Melder M generiert einen Alarm, sobald sich ein Objekt (Person) dem zuüberwachenden Gegenstand auf eine zuvor definierte Alarmdistanz nähert.
  • Der Melder generiert einen Voralarm, sobald sich ein Objekt (Person) dem zuüberwachenden Gegenstand auf eine zuvor definierte Voralarm-Distanz nähert. Falls dieser Voralarm im betreffenden Ausstellungsraum hörbar ist, wertet der Melder M die Reaktion derbetreffenden Person aus, um je nach Verhalten einen echten Alarm auszulösen.
  • Der Melder generiert einen Alarm, sobald sich der zu überwachende Gegenstand bewegt oder verändert hat.
  • Der Melder generiert einen Alarm, sobald sich die Raumbeleuchtung ausserhalb eines erlaubten Bereichs befindet (zu dunkel wegen Abschalten der Beleuchtung oder zu hell wegen Blendung des Melders).
  • Kombination der genannten Modi.
  • Im Alarmfall lokale Abspeicherung der aufgenommenen Bilder.
  • Im Alarmfall Übertragung der aufgenommenen Bilder an eine Zentrale zur Ermöglichung einer Alarmverifikation (look-in).


Anspruch[de]
  1. Objektschutz-Einrichtung mit einem bildgebenden Sensor (1) für die Erzeugung von Bildern von einem zu schützenden Objekt (8, 9) und seiner Umgebung, und mit einer Auswerteelektronik (2) für die Auswertung dieser Bilder, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (2) vor Ort im oder am Sensor (1) vorgesehen ist und mit diesem zusammen eine autonome Einrichtung (M) bildet und dass die Auswertung der Bilder lokal erfolgt und somit im Normalfall keine Übertragung der Bilder an eine Zentrale (6) stattfindet.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bildgebende Sensor (1) durch eine Kamera oder CMOS-Bildsensor gebildet ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (2) in den bildgebenden Sensor (1) integriert oder mit diesem verbunden ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bildgebende Sensor (1) mit einem lokalen Alarmgerät (5) verbunden ist, welches im Alarmfall durch die Auswerteelektronik (2) ausgelöst wird.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Alarmfall eine lokale Abspeicherung der betreffenden Bilder und/oder deren Übertragung an eine Zentrale (6) erfolgt, wobei mit der letzteren eine bedrahtete oder drahtlose bidirektionale Kommunikationsverbindung besteht.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Passiv-Infrarot Sensor (4), dessen Signale mit denjenigen des bildgebenden Sensors (1) verknüpft werden.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verknüpfung der Signale des Passiv-Infrarot Sensors (4) und des bildgebenden Sensors (1) eine getrennte Vorverarbeitung dieser Signale erfolgt.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des Passiv-Infrarot Sensors bezüglich relevanter Grössen, wie Amplitude und/oder Frequenz, ausgewertet wird.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder des bildgebenden Sensors (1) auf Veränderungen gegenüber einem Referenzbild untersucht werden.
  10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbild ein periodisch aufdatiertes Hintergrundbild oder ein zeitlich verzögertes Bild ist.
  11. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Mittel zur Erkennung und Verfolgung bewegter Objekte, welche darauf hin überprüft werden, ob sie in eine oder mehrere vorher definierte Zonen eintreten.
  12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbild stabile, in einem Lernprozess extrahierte Merkmale des zu überwachenden Gegenstandes (8, 9), wie beispielsweise Kanten, enthält und dass im aktiven Betriebszustand der Einrichtung (M) eine Überprüfung der Bilder auf das Vorhandensein dieser stabilen Merkmale und somit auf das Vorhandensein des zu überwachenden Gegenstandes (8, 9) erfolgt.
  13. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen oder mehrere der folgenden Betriebsmodi:
    • Die Einrichtung (M) generiert einen Alarm, sobald sich ein Objekt dem zu überwachenden Gegenstand (8, 9) auf eine zuvor definierte Alarmdistanz nähert.
    • Die Einrichtung (M) generiert einen Voralarm, sobald sich ein Objekt dem zu überwachenden Gegenstand (8, 9) auf eine zuvor definierte Voralarm-Distanz nähert.
    • Die Einrichtung (M) generiert einen Alarm, sobald sich der zu überwachende Gegenstand (8, 9) bewegt oder verändert hat.
    • Die Einrichtung (M) generiert einen Alarm, sobald sich die Raumbeleuchtung ausserhalb eines erlaubten Bereichs befindet.






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