Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konfigurieren eines auf einer Aufnahme von Höhenkarten beruhenden ÜberwachungsSystems sowie ein entsprechend konfigurierbares Überwachungssystems .

Bei diesem ÜberwachungsSystem kann es sich z.B. um ein Personenzählsystem oder einen anderen Zähler handeln. Solche Überwachungssysteme sind dazu eingerichtet, aufgenommene Höhenkarten eines Überwachungsbereichs auszuwerten, um Bewegungen in der Höhenkarte festzustellen, z.B. Bewegungen von Personen oder Objekten von einem Eingangsbereich zu einem Ausgangsbereich. Als Höhenkarte sei dabei hier und nachfolgend ganz allgemein ein Bild bezeichnet, dass Tiefeninformationen enthält.

Wenn sich nun innerhalb des Überwachungsbereichs Hin- dernisse befinden, werden auch diese in der Höhenkarte abgebildet. Insbesondere, wenn die Hindernisse von der gleichen Größenordnung oder von vergleichbarer Höhe sind wie zu erfassende bewegte Objekte oder Per- sonen, können sich Probleme dadurch ergeben, dass diese Objekte oder Personen in der Höhenkarte mit den Hindernissen verschmelzen und dadurch u.U. nicht mehr eindeutig erfasst werden können. Das kann zu Fehlern führen, im Fall von Zählsystemen z.B. dazu, dass ein Passieren eines Objekts oder einer Person nicht mitgezählt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das geschilderte Problem zu überwinden, also ein Überwachungssystem oder ein Verfahren zum Betreiben eines Überwachungssystems vorzuschlagen, mit dem sich durch Hindernissen im Überwachungsraum verursachte Fehldetektionen verhindern lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein

Verfahren zum Konfigurieren eines auf einer Aufnahme von Höhenkarten beruhenden Überwachungssystems mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie durch ein konfigurierbares Überwachungssystem mit den Merkmalen des Nebenanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und

Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.

Das vorgeschlagene Verfahren umfasst folgende Schrit- te:

- Aufnehmen einer Höhenkarte eines Überwachungsbereichs mit dem Überwachungssystem in einem Zustand, in dem sich keine zu erfassenden Objekte oder Perso- nen im Überwachungsbereich befinden, - Ermitteln von durch Hindernisse verursachten Störstellen in der so aufgenommenen Höhenkarte,

- Definieren eines Detektionsbereichs als Teilbereich der Höhenkarte derart, dass alle oder zumindest ein

Teil der Störstellen außerhalb des Detektionsbereichs liegen,

- Einstellen einer Auswerteeinheit des Überwachungs- systems derart, dass sie nur Bewegungen innerhalb de Detektionsbereichs auswertet.

Dadurch wird das zuvor beschriebene Problem vermieden, weil sich keine oder zumindest nicht mehr so viele Hindernisse in den Höhenkarten wiederspiegeln, die bei einem Betriebe des Überwachungssystems nach dem Konfigurieren aufgenommen werden. Dadurch wird vermieden, dass Störstellen mit für die Überwachung unbeachtlichen Tiefeninformationen bei der Auswertung der Höhenkarten stören.

Bei dem Überwachungssystem kann es sich insbesondere um ein Personenzählsystem oder einen anderen Zähler handeln. In diesem Fall sollen sich also keine zu zählenden Objekte oder Personen im Überwachungsbereich befinden, wenn die Höhenkarte im Rahmen der Konfigurierung aufgenommen wird.

Die Höhenkarten können z.B. mithilfe einer Stereoka- mera des Überwachungssystems gewonnen werden, indem mit der Stereokamera aufgenommene Stereobilder zum Ermitteln von Tiefeninformationen ausgewertet werden Die Stereokamera kann z.B. von oben oder schräg von oben auf den Überwachungsbereich gerichtet sein. Die Störstellen können als Bereiche der Höhenkarte definiert werden, in denen Höhenwerte der Höhenkarte einen Schwellenwert übersteigen. Dabei ist es möglich, dass der Schwellenwert für unterschiedliche Be- reiche der Höhenkarte unterschiedlich definiert wird, z.B. wenn die Höhenkarte mit einem schräg auf den Überwachungsbereich gerichteten Kamerasystem gewonnen wird . Das Einstellen der Auswerteeinheit kann nach den vorhergehenden Schritten so erfolgen, dass alle Höhenwerte aufgenommener Höhenkarten außerhalb des Detek- tionsbereichs auf Null oder einen anderen vorbestimmten Wert gesetzt werden.

Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass zum Definieren des Detektionsbereichs folgende Unterschritte durchgeführt werden:

- Definieren eines Fensters als Teilbereich der

Höhenkarte, der einen Eingangsbereich mit einem gangsbereich verbindet,

- Variieren von (einen Polygonzug und vorzugsweise ein Rechteck bildenden) Rändern des Fensters unter Einhaltung von Randbedingungen und Bestimmen eines Randverlaufs, bei dem eine Anzahl von Störstellen i nerhalb des Fensters minimiert wird. ^' Das Fenster kann dabei so definiert werden, dass die

Ränder des Fensters einen Polygonzug bilden, in einer einfachen Ausführung z.B. ein Rechteck oder ein Parallelogramm .

Vorzugsweise können die Schritte des Verfahrens, i: besondere das Ermitteln der Hindernisse in der zur Konfigurierung aufgenommenen Höhenkarte, das Definieren des Detektionsbereichs und das davon abhängige Einstellen der Auswerteeinheit, durch eine entsprechende Programmierung der Auswerteeinheit automatisch durchgeführt werden. Das gilt auch für eventuell vorgesehene Unterschritte des Verfahrens.

Der Eingangsbereich und der Ausgangsbereich, die durch das Fenster verbunden sind, können z.B. durch zwei einander gegenüberliegende Ränder der Höhenkarte oder durch Teile einander gegenüberliegender Ränder der Höhenkarte definiert sein. Sie sollten so gewählt werden, dass eine Bewegung zu zählender Objekte oder Personen vom Eingangsbereich zum Ausgangsbereich füh- ren.

Es kann vorgesehen sein, dass die Ränder des Fensters nur innerhalb von seitlichen Begrenzungen eines Suchbereichs variiert werden, die zuvor definiert werden, indem jeweils eine Linie von einem Rand der Höhenkarte um einen nach oben begrenzten Wert in Richtung Bildmitte verschoben wird und, sofern diese Linie dabei auf Störstellen trifft, ein Verlauf dieser Linie als Begrenzung gewählt wird, bei dem die Linie erst- mals auf eine Störstelle trifft. Andernfalls kann der jeweilige Rand der Höhenkarte selbst als seitliche Begrenzung festgelegt werden Die Linien können dabei z.B. jeweils durch eine Bildzeile oder eine Bildspalte gegeben sein. Zusätzlich oder alternativ können natürlich auch andere Randbedingungen für die Variation der Ränder bzw. des Fensters festgelegt werden.

Das Variieren der Ränder des Fensters kann auf unterschiedliche Art erfolgen und jeweils einem Algorith- mus folgen. In einer besonders einfach realisierbaren

Ausführung des Verfahrens, die zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt, können die Ränder des Fensters derart variiert werden, dass das Fenster oder ein Teil des Fensters zunächst eine definierte Größe und Form - z.B. eine rechteckige Form - hat und ohne Ver- ändern der Größe und Form über die Höhenkarte verschoben wird - ggf. beispielsweise von einer ersten bis zu einer zweiten der genannten Begrenzungen - und dabei eine Position des Fensters ermittelt wird, bei der die Anzahl von Störstellen innerhalb des Fensters minimiert wird, worauf von dieser Position des Fensters ausgehend zumindest einer der Ränder des Fensters genau so weit in eine das Fenster vergrößernde Richtung vorzugsweise parallel verschoben wird, bis die Anzahl der Störstellen innerhalb des Fensters wieder zuzunehmen beginnt.

Ein entsprechend vorteilhaftes konfigurierbares Überwachungssystem umfasst ein vorzugsweise durch eine Stereokamera gegebenes Kamerasystem zum Aufnehmen von Höhenkarten eines Überwachungsbereichs und eine Aus- werteeinheit , die programmtechnisch eingerichtet ist zum Auswerten von mit dem Kamerasystem aufgenommenen Höhenkarten und zum Detektieren von Änderungen zwischen zeitlich aufeinander folgenden Höhenkarten, also zum Detektieren von Bewegungen. Ferner ist die Auswerteeinheit programmtechnisch eingerichtet zum vorzugsweise automatischen Durchführen folgender durch einen Konfigurationsbefehl auslösbarer Schritte:

- Ermitteln von durch Hindernisse verursachten Störstellen in einer mit dem Kamerasystem aufgenommenen Höhenkarte ,

- Definieren eines Detektionsbereichs als Teilbereich der Höhenkarte derart, dass alle oder zumindest ein Teil der Störstellen außerhalb des Detektionsbereichs liegen,

- Einstellen der Auswerteeinheit derart, dass sie nur Bewegungen innerhalb des Detektionsbereichs auswer-

Diese Schritte können insbesondere wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben ausgestaltet sein. Das Überwachungssystem kann insbesondere ein

Personenzählsystem oder ein anderer Zähler sein und ist durch die beschriebene Gestaltung der Auswerteeinheit geeignet, durch das zuvor erläuterte Verfahren konfiguriert zu werden bzw. sich selbst zu konfi- gurieren und so an eine bestimmte Ausgangssituation im Überwachungsbereich angepasst zu werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 13 erläutert . Es zeigt

Fig. 1 Ein Zählsystem zum Zählen von durch eine Tür tretenden Personen und einen durch dieses Zählsystem überwachten Überwachungsraum,

Fign. 2 bis 5 jeweils eine mit dem Zählsystem aufgenommene Höhenkarte des Überwachungs- raums in vier aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten eines Verfahrens zum Konfigurieren des Überwachungssystems,

Fig. 6 in entsprechender Darstellung eine

Höhenkarte bei einer anderen Situation im Überwachungsbereich, Fig. 7 eine entsprechende Darstellung der gleichen Höhenkarte nach einer durch das Verfahren zum Konfigurieren vorgenommenen Manipulierung,

Fign. 8 bis 13 in einer den Figuren 6 und 7 entsprechenden Weise für drei weitere abweichende Situationen in jeweils aufeinanderfolgenden Figuren die Höhenkarte vor und nach einer durch das Verfahren vorgenommenen Manipulation.

Das in Fig. 1 dargestellte Zählsystem, das nachfolgend auch als Counter bezeichnet wird, weist eine auf einen Überwachungsbereich gerichtete Stereokamera 1 und eine Auswerteeinheit 2 auf, mit der von der Stereokamera 1 gewonnene Bilddaten ausgewertet werden. Das Zählsystem soll hier zum Zählen von Personen dienen, die durch eine Tür 3 treten, die sich unmittelbar hinter dem Überwachungsbereich befindet. Im Überwachungsbereich selbst befinden sich hier einige Hindernisse 4. Die Hindernisse 4 sind hier als Topfpflanze, Theke und Stehtisch dargestellt, können aber auch durch andere Objekte gegeben sein, z. B. durch eine Tür oder einen Handlauf. Auch kann das Zählsystem in anderen Umgebungen verwendet werden, z.B. in einem Autobus. Das gleiche oder ein vergleichbares Zählsystem kann schließlich auch zum Zählen von anderen durch einen Überwachungsbereich transportierten Objekten verwendet werden.

Ein Hauptalgorithmus des Counters, nach dem die Aus- werteinheit 2 arbeitet, basiert darauf, aus mit der Stereokamera 1 aufgenommenen Stereobildern Höhenkarten zu berechnen und diese Höhenkarten auszuwerten. Dazu ist die Auswerteeinheit 2 insbesondere zum De- tektieren von Änderungen zwischen zeitlich aufeinander folgenden Höhenkarten eingerichtet.

Bei der Installation des Counters können die Hinder- nisse 4, die unter Umständen nicht entfernt werden können oder dürfen, zu Versagen oder Fehlfunktionen des Zählsystems führen, wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden. Solche Hindernisse 4 _. werden dann nämlich auf der aufgenommenen Höhenkarte rekonstru- iert. Wenn Personen sich diesen Objekten nähern, können sie auf der Höhenkarte mit den Objekten verschmelzen. Das wiederum führt zu schlechten Zählergebnissen, weil bei der Bildauswertung Fehler passieren. Abbildungen solcher Hindernisse 4 werden hier als Störstellen bezeichnet.

Um die auf der Höhenkarte aufgetretenen Störstellen auszublenden, wird nun ein beschränkter Detektionsbe- reich als Teilbereich der Höhenkarte festgelegt, der nachfolgend auch als ROI (Region of Interest) bezeichnet wird. Höhenwerte außerhalb von der ROI werden auf Null oder einen anderen definierten Wert gesetzt, wodurch die Hindernisse 4 ausgeblendet werden und nicht mehr mit den Hindernissen 4 verschmelzen können. Das bedeutet, dass nur die Bewegungen oder

Personen oder Objekte in der ROI betrachtet werden, weshalb die Zählgenauigkeit direkt von der Definition der ROI abhängig ist. Mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens kann der Detektionsbereich bzw. die ROI im Rahmen einer Konfigurierung einmalig bei der

Installation oder zu anderen definierten Zeitpunkten bestimmt werden. Die Festlegung kann entweder durch einen Installateur, mit automatischer Unterstützung oder vollautomatisch geschehen.

Das hier beschriebene Verfahren bestimmt automatisch eine unter bestimmten Randbedingungen optimale ROI auf der Höhenkarte, um eine robuste, zufriedenstellende Zählgenauigkeit des Zählsystems zu sichern. Dabei geht das Verfahren nicht zu Lasten der Rechenzeit der Hardware. In einem Durchlaufbereich, der von einer zu zählenden Person durchquert wird, sollten wenn möglich keine Störstellen auftreten.

Bei dem Verfahren zum Konfigurieren des Zählsystems wird zunächst mit Hilfe der Sterokamera 1 eine Höhenkarte des Überwachungsbereichs in einem Zustand aufgenommen, in dem sich keine zu erfassenden Objekte oder Personen im Überwachungsbereich befinden. Dann werden durch die dazu entsprechend programmierte Aus- werteeinheit 2 durch die Hindernisse 4 verursachte

Störstellen 5 in der so aufgenommenen Höhenkarte ermittelt und die ROI als Teilbereich der Höhenkarte derart definiert, dass alle oder zumindest ein Teil der Störstellen 5 außerhalb der ROI liegen. Dabei werden die Störstellen 5 erkannt als Bereiche, in denen die Höhenwerte einen bestimmten - unter Umständen ortsabhängigen - Schwellenwert überschreiten. Das Definieren der ROI erfolgt z.B. in der nachfolgend ausführlicher beschriebenen Weise. Schließlich wird die Auswerteeinheit 2 derart eingestellt, dass sie zum

Zählen passierender Personen oder Objekte nur Bewegungen innerhalb der ROI auswertet . Das kann im einfachsten Fall dadurch geschehen, dass die Höhenwerte außerhalb der ROI auf Null oder einen anderen defi- nierten Wert gesetzt werden, der beim Detektierten von Bewegungen von Personen oder Objekten nicht stört .

In Fig. 2 ist die zur Durchführung dieses Verfahrens aufgenommene bzw. durch Auswertung eines aufgenommenen Stereobilds gewonnene Höhenkarte dargestellt. Die in Fig. 1 erkennbaren Hindernisse 4 spiegeln sich in Störstellen 5 dieser Höhenkarte wieder. Der Durchlaufbereich verläuft auf dieser Höhenkarte von oben nach unten. Der weitere Verlauf des Verfahrens um- fasst mehrere Schritte: Falls Störstellen 5 sich wie hier an den Seiten der Höhenkarte befinden, werden zunächst Positionen äußerster Ränder der seitlichen Störstellen 5 bestimmt. Dazu wird hier von rechts und links vom Rand der Höhenkarte in Richtung zum Zentrum der Höhenkarte für jede Spalte der Höhenkarte geprüft, ob die jeweilige Spalte Störstellen 5 beinhaltet, also an irgendeiner Stelle auf eine Störstelle 5 trifft. Bei anderer Orientierung könnten natürlich auch Bildzeilen statt Bildspalten entsprechend ver- schoben und geprüft werden. Der Vorgang wird beendet, wenn eine Spalte mit Störstellen 5 gefunden wird. Die gefundenen Spalten entsprechen den äußersten Rändern der seitlichen Störstellen 5. Diese Spalten werden nun als in Fig. 2 eingezeichnete und dort vertikal verlaufende seitliche Begrenzungen 6 eines Suchbereichs definiert. Wenn in einem Bereich vorgegebener Breite keine Spalten mit Störstellen 5 gefunden werden, werden stattdessen die seitlichen Ränder der Höhenkarte selbst als seitliche Begrenzungen 6 des Suchbereichs definiert. Die ROI wird jetzt nur noch innerhalb der Begrenzungen 6 gesucht.

Wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, wird dazu ein Fenster 7 vorgegebener Fenstergröße - entsprechend ungefähr der Breite der Tür 3 - und vorgegebener Form

- hier in Form eines Rechtecks - von links nach rechts durch den Suchbereich geschoben. Dabei wird das Fenster 7 mit den wenigsten Störstellen in der horizontalen Richtung zwischen den in Schritt 1 be- stimmten Rändern gesucht. Das so ermittelte Fenster 7 ist in Fig. 4 gezeigt. Nun wird der rechte Rand des im vorherigen Schritt gefundenen Fensters nach rechts verschoben und dadurch das Fenster 7 erweitert, bis der rechte Rand weitere Störstellen 5 berührt. Die so erhaltene Form und Lage des Fensters 7 definiert nun den in Fig. 5 dargestellten Detektionsbereich 8 also die finale ROI . Das Fenster 7 wird bei den in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Schritten so definiert, dass es einen Eingangsbereich mit einem Ausgangsbereich verbindet, wobei ein Spezialfall vorliegt, in dem der Eingangsbereich durch den ganzen oberen und der Ausgangsbereich durch den ganzen unteren Rand gebildet wird. Denkbar sind aber auch Abwandlungen, bei denen Ein- und Ausgangsbereich anders oder enger definiert sind, so dass sich weitere Randbedingungen ergeben. Dabei können Ein- und Ausgangsbereich auch individuelle Min- destbreiten haben. Auch kann das Fenster 7 - insbesondere bei anders definierten Ein- und Ausgangsbereichen - andere polygonale Formen haben und abweichend variiert werden, so dass auch beliebig komplexe oder einfache symmetrische Polygonzüge als ROI auto- matisch berechnet werden können. Es kann auch vorgesehen sein, dass Störstellen bestimmter Eigenschaften dabei ignoriert werden.

Das beschriebene Verfahren hat einen sehr geringen Rechenaufwand und benötigt daher geringe Hardwareressourcen. Die hier beschriebene bevorzugte Ausführung des Verfahrens erleichtert die Arbeit der Installation, da die ROI nicht manuell vom Installateur festgelegt werden muss. Es besteht auch die Möglichkeit, zu jedem Zeitpunkt durch eine entsprechende neue Konfigurierung ohne einen menschlichen Eingriff auf eine Veränderung der Umgebung zu reagieren. Die Konfigurierung kann dabei jeweils durch eine entsprechende Eingabe an der Auswerteeinheit als Konfigurationsbefehl ausgelöst werden. Im Fall eines Fehlers ist eine manuelle Nachjustage möglich.

Die übrigen Figuren zeigen die als Ausgangspunkt dienende, mit der Stereokamera 1 gewonnene Höhenkarte und eine durch das Konfigurieren in beschriebener Art manipulierte Höhenkarte für verschiedene Situationen, die sich durch verschiedene Anordnungen von Hindernissen 4 im Überwachungsbereich unterscheiden. Die endgültige Höhenkarte ergibt sich dabei jeweils dadurch, dass die Höhenwerte außerhalb der ROI auf ei- nen konstanten Wert gesetzt werden.

Fig. 6 zeigt die zum Konfigurieren aufgenommene

Höhenkarte im Fall eines freien Überwachungsbereichs ohne Hindernisse 4. Dementsprechend zeigt diese

Höhenkarte keine Störstellen 5. Der für diesen Fall mit dem Verfahren berechnete Detektionsbereich 8 ist in Fig. 7 dargestellt und entspricht erwartungsgemäß der ganzen Höhenkarte. Die ROI hat hier also maximale Größe .

Wie in den Figuren 6 und 7 sind auch in den folgenden Paaren von Figuren - Figuren 8 und 9, 10 und 11 sowie 12 und 13 - sind für verschiedene Situationen jeweils zwei Höhenkarten dargestellt. In den Figuren 8, 10 und 12 ist die zum Konfigurieren aufgenommene Höhenkarte jeweils vor der Durchführung der weiteren

Schritte des Verfahrens gezeigt. In den Figuren 9, 11 und 13 ist die Höhenkarte nach Durchführung des Verfahrens zu sehen. Die ermittelte ROI ist dort jeweils als Detektionsbereich 8 eingezeichnet. Die Figuren 8 und 9 zeigen einen Fall mit Störstellen 5 an der linken und der rechten Seite der Höhenkarte, entsprechend Hindernissen 4 an rechter und linker Seite des Überwachungsbereichs. Diese Situation ent- spricht der aus den Figuren 1 bis 5. Das Ergebnis des

Verf hrens entspricht dem erwarteten Ergebnis : Die berechnete ROI liegt genau zwischen dem linken Rand der rechten Störstellen 5 und dem rechten Rand der linken Störstellen 5.

Die Figuren 10 und 11 zeigen eine Situation, bei der Störstellen 5 nur an der rechten Seite der Höhenkarte auftreten. Wieder entspricht das Ergebnis des Verfahrens den Erwartungen: Der linke Rand der berechneten ROI entspricht dem linken Rand der Höhenkarte, und der rechte Rand der ROI liegt auf dem linken Rand der rechts liegenden Störstellen 5.

Die Figuren 12 und 13 schließlich zeigen einen Fall, bei dem ein Hindernis 4 nur an einer linken Seite des

Überwachungsbereichs vorkommt, so dass die Höhenkarte Störstellen 5 nur an der linken Seite zeigt. Hier entspricht der rechte Rand der berechneten ROI dem rechten Rand der Höhenkarte, und der linke Rand der ROI liegt auf dem rechten Rand der links liegenden

Störstellen 5.

Das hier beschriebene Verfahren kann schließlich auch mit anderen Verfahren zur Hintergrundsegmentierung kombiniert werden. Mit einem derartigen an sich bekannten Verfahren können z.B. zusätzliche temporäre, also nicht statische Störstellen im Überwachungsbereich eliminiert werden, wenn diese für eine einstellbare Zeitdauer vorhanden sind. Dieses Eliminie- ren oder Entfernen von Störstellen kann fortlaufend durchgeführt werden und ist typischerweise mit einer Zeitverzögerung verbunden. Wird zuvor ein Verfahren zum Konfigurieren wie beschrieben durchgeführt, wird der Rechenaufwand für jedes weitere Verfahren zur Auswertung des Hintergrunds reduziert, weil durch den begrenzten Detektionsbereich mit einem reduzierten

Datensatz gearbeitet werden kann. Eine Kombination beider Verfahren ist daher besonders vorteilhaft.