Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur automatischen Früherkennung von Ereignissen wie Rauch und/oder Feuer mit erhöhter Erkennungssicherheit sowie deren Verwendung.

Waldbrände verwüsten weltweit jedes Jahr grosse Flächen an Wald. Nicht selten sind auch Kulturland und sogar Menschen, Nutztiere sowie deren Gebäude betroffen, was zu grossen ökonomischen und ökologischen Schäden führt.

Daher werden grosse Anstrengungen unternommen, Waldbrände möglichst schnell einzuschränken und womöglich ganz zu verhindern. Dabei hat es sich gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit, den Brand schnell zu löschen und somit ein grösseres Feuer zu verhindern, wesentlich höher ist, wenn der Waldbrand schon innerhalb den ersten 20 Minuten nach Ausbruch des Feuers bekämpft werden kann. Dies erfordert eine sehr schnelle Branddetektion, um genügend Zeit zu haben, die Brandbekämpfung zu alarmieren und mit der Brandbekämpfung vor Ort zu beginnen.

Die wohl älteste Methode um Waldbrände zu erkennen sind menschliche Beobachtungsposten. Allerdings ist es für das menschliche Auge nicht immer möglich, Rauch - das Zeichen für ein beginnendes Feuer - auch auf längere Distanzen und bei schlechter Sicht treffsicher schon im Frühstadium zu erkennen. Auch deshalb wurden verschiedene Methoden zur - idealerweise automatischen - Früherkennung von Rauch und Feuer vorgeschlagen. In einem Ansatz werden Videoüberwachungskameras - auch CCTV- Kameras genannt, wobei CCTV für Closed Circuit Television steht - eingesetzt und die erhaltenen Bilder mittel Bildverarbeitungssoftware bearbeitet. Solche Systeme sind jedoch nur für kurze Distanzen einsetzbar. Selbst Langdistanz-Videoüberwachungskameras können lediglich Distanzen von wenigen Kilometern abdecken und weisen in diesem Bereich eine mangelnde Auflösung auf. Somit sind selbst Langdistanz-Videoüberwachungskameras wenig geeignet für eine schnelle Früherkennung von Rauch - insbesondere bei weiten Distanzen, schwierigem Gelände und/oder komplexen Sichtverhältnissen. In einem anderen Ansatz werden Kameras zur Bilderfassung eingesetzt und mittels einer Differenz-Bild-Analyse auf das Vorhandensein von Rauchwolken geschlossen. So beschreibt die US-5, 237,308 ein Überwachungssystem, welches mittels eines Kamerasystems sichtbares Licht und Infrarot- Strahlen zur Rauchdetektion verwendet. Die erhaltenen Strahlen werden dann elektronisch in verschiedenen Schritten ausgewertet. Durch die Berechnung der Differenz zwischen einem ersten Referenzbild und den späteren aufgenommenen Bildern des gleichen Landschaftsausschnitts ergibt sich im Idealfall eine Folge von Schwarz-Weiss-Bildern, in welchen sich bewegende Objekte wie Rauch oder Feuer hervorheben. Das eingesetzte Kamerasystem wird jedoch nicht weiter beschrieben. So wird beispielsweise offen gelassen, ob es sich um ein Video- oder Foto- Kamerasystem handelt und welchen Anforderungen die einzelnen Bauteile genügen müssen. Auch wird die Differenz nur von einer Bildsequenz zur Auswertung verwendet. So kann das vorgeschlagene System unterschiedliche, sich bewegende Objekte wie Tiere, Fahrzeuge oder Bäume, die durch den Wind bewegt werden, nicht voneinander unterscheiden.

Heute übliche Überwachungskameras sind fest montierte, oft auch schwenkbare Videokameras, die dazu dienen, ein Objekt oder einen Bereich zu überwachen. Sie umfassen typischerweise einen CCD- oder einen CMOS-Sensorchip sowie ein Objektiv. Monitor und Recorder dienen der Signalverarbeitung. Eine moderne Überwachungskamera besitzt beispielsweise eine Auflösung von 1080p Füll HD mit CMOS-Sensor, einen Blickwinkel von beispielsweise 103° bis 31 °, eine Brennweite von beispielsweise 2.8 mm bis 12 mm. Die Überwachungsdistanz beträgt beispielsweise bis 300 m und bei Nacht bis 40 m. Für den Einsatz zur automatischen Früherkennung von Rauch und Feuer mit erhöhter Erkennungssicherheit sind solche relativ leistungsschwachen Videokameras nicht zuletzt aufgrund der kurzen Überwachungsdistanzen jedoch in aller Regel ungeeignet.

Die EP 984 413 A2 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Waldbranderkennung mittels auf einer Plattform drehbar angeordneten optischen Aufnahmeeinrichtung, einer elektronischen Auswerteeinheit und einem Sender oder lokalem Alarmgeber umfassend eine Vielzahl von Verfahrensschritte. So wird zunächst ein Referenzbild einer Szene aufgenommen, der Horizont bestimmt, das Referenzbild normiert, der Bildbereich unter dem Horizont bestimmt, eine nichtlineare Filterung durchgeführt und das erhaltene Referenzbild gespeichert. Anschliessend wird mindestens ein aktuelles Bild aufgenommen, ein Bildmatching des aktuellen Bildes mit dem Referenzbild vorgenommen und das Bild normiert. Das aktuelle Bild wird anschliessend mit dem Referenzbild verglichen, ein binarisiertes Differenzbild erzeugt, ein Clusteralgorithmus angewandt, Wahrscheinlichkeiten zur Bewertung der gefundenen Cluster gebildet und anschliessend ein Alarm ausgelöst, falls die Rauchwahrscheinlichkeit für mindestens einen Cluster die vorgegebene Schwelle überschreitet. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann die Zuverlässigkeit der Auswertung erhöht werden. Allerdings ist die Fehlerquote - und somit die ausgelösten Fehleralarme - insbesondere aufgrund sich bewegenden Objekten wie Tieren, Fahrzeugen oder sich im Wind bewegenden Bäumen relativ hoch. Dementsprechend ist die Erkennungssicherheit mangelhaft und die Fehlerquote hoch. Somit genügt die vorgeschlagene Vorrichtung mit dem genannten Verfahren nicht den heute geforderten Ansprüchen. Auch wird weder eine elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit noch ein Datensatz für einen Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereich offenbart oder benötigt.

Die FR-A-2 696 939 beschreibt ein Verfahren und ein Vorrichtung zur schnellen und automatischen Erkennung von Waldbränden mittels Videokameras, die im sichtbaren Bereich arbeiten und Videobilder eines überwachten Bereichs liefern. Die erhaltenen Bilder werden mittels Transmitter an ein Signalverarbeitungssystem übertragen, welches Rauchspiralen oder sich bewegende Rauchwolken in den von den Kameras gelieferten Videobildern erkennt und automatisch lokalisiert und einen Bediener alarmiert. Mit Videokameras erhaltene Bilder weisen eine deutlich reduzierte Informationsdichte auf, was sich negativ auf die Datenqualität und die Auswertung der Daten auswirkt. Dementsprechend können nur Waldbrände erkannt werden, wenn sie schon eine gewisse Grösse erreicht haben. Dies gilt noch mehr für weit entfernte Waldbrände. Demzufolge eignet sich diese Technologie nur zur Entdeckung von grossen Feuer, die sich innerhalb von nur wenigen Kilometern ereignen. Um Rauch, Russ und/oder Feuer zu detektieren, wird zudem eine sehr hohe Dichte, auch Density genannt, der Rauchwolke benötigt. Somit kann der Rauch, Russ und/oder das Feuer erst zu einem späten Zeitpunkt detektiert werden. Die geforderte Früherkennung ist jedoch mit dem offenbarten Verfahren und der Vorrichtung nicht möglich. Zudem erzeugt das Verfahren eine grosse Anzahl an Fehlalarmen. Auch wird weder eine elektronische Pixel-Farbkanal- Mischeinheit noch ein Datensatz für einen Rauchfarben-optimierten Pixel- Bereich offenbart oder benötigt.

Die DE-B-10 2013 017 395 offenbart ein Verfahren zur automatisierten Waldbrandfrüherkennung mittels optischer Sensoren und Computer gestützter Bildverarbeitung zur automatischen Rauchdetektion. Dabei werden Rauchwolken detektiert mit den Verfahrungsschritten i) Erzeugen von Bildern mittels mindestens einer digitalen Farbbildkamera und übermitteln der Bilder an ein digitales Datenverarbeitungsmedium und ii) Definieren von Zugehörigkeitsfunktionen in einem Fuzzy-Logik-System zu den Klassen «Rauch», «Wald» und «dunkle Fläche» durch Auswertung einer Vielzahl von durch die Farbbildkamera aufgenommener Testbildern bzw. Testsequenzen in Bezug auf einen Sättigungswert (S) der Bildpixel. Die beanspruchte Technologie basiert auf Bildverarbeitung mit anschliessender Auswertung der Farbbilder. Dabei wird die erhaltende Farbinformation des RGB-Raums für jeden Pixel mittels geeigneter Funktional-Transformation beispielsweise in einen HSV-Raum mit Farbwert H, Sättigung S und Hellwert H umgewandelt. Die so erhaltenden Farbbilder werden anschliessend auf die Detektion von Rauch unter Verwendung der Fuzzy-Logik analysiert. Letztere basiert auf unscharfen Mengen, welche nicht wie herkömmlich durch Objekte definiert, die Elemente der Mengen sind, sondern über den Grad ihrer Zugehörigkeit zu dieser Menge. Hierzu werden Zugehörigkeitsfunktionen verwendet, welche jedem Element einen numerischen Wert als Zugehörigkeitsgrad zuordnen. Durch die Auswertung der Farbbilder des HSV-Raums werden fertige Bilder miteinander verglichen und deren Unterschiede in Bezug auf deren Helligkeit und Sättigung ausgewertet. Indem im Voraus als Referenz Testbilder bzw. Testsequenzen erstellt werden, welche dann im Brandfall mit dem aktuellen Bild verglichen wird, ist sehr fehleranfällig, da sich das Bild eines gleichen Landschaftsausschnitts aufgrund unterschiedlicher Lichtbedingungen oft sehr schnell ändert. Zudem weisen die generierten Bilder - im Vergleich zu Information basierend auf einzelnen Pixeln - eine stark reduzierte Informationsdichte auf. Dies wirkt sich negativ auf die Datenqualität und die Auswertung der Daten aus. Auch wird für eine korrekte Analyse eine sehr hohe Dichte, auch Density genannt, der Rauchwolke benötigt. Somit kann der Rauch, Russ und/oder das Feuer erst zu einem so späten Zeitpunkt detektiert werden, wenn eine Rauchwolke sichtbar ist. Nachteilig an allen vorgeschlagenen Verfahren und Systemen ist, dass sie die geforderte automatische Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ und Feuer mit sehr grosser Detektionswahrscheinlichkeit und einer geringen Anzahl von Fehlarmen nicht oder nur sehr ungenügend erkennen können.

Somit ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erkennungssicherheit bei der automatischen Waldbranderkennung im Frühstadium - und somit insbesondere von Rauch, Russ und/oder Feuer - auch für grosse Distanzen von 10 km oder mehr deutlich zu erhöhen und die Fehlerquote der ausgelösten Fehleralarme stark zu reduzieren. So soll beispielsweise Rauch, Russ und/oder Feuer schon in der sehr frühen Frühphase eines entstehenden Waldbrands detektiert werden können, auch wenn noch gar keine für das menschliche Auge sichtbare Anzeichen vorhanden sind. Zudem sollen Rauch, Russ und/oder Feuer beispielsweise von vorbeifliegende Vogelschwärmen und/oder Wolken, aber auch von nicht-brennbaren Orten wie Felsen, Strassen und/oder Gewässer mit einer sehr geringen Anzahl an Fehlalarmen unterschieden werden können.

Die komplexe Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden mit einem Verfahren zur automatischen Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ und/oder Feuer mit erhöhter Erkennungssicherheit mittels einer Sensoreinheit (2) umfassend mindestens ein Objektiv (4), einen Sensor (5), eine elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6), sowie eine Datenverarbeitungseinheit (3), wobei

i) der Sensor (5) ein Farbsensor (5-1 ) umfasst und während mindestens einer Belichtungsperiode (U) von einem zu überwachenden Landschaftssektor belichtet, pro Belichtungs- periode (U) einen Datensatz für mindestens einen Rauchfarben- optimierten Pixel-Bereich (DSo-s) berechnet und der erhaltene Datensatz DSo-s unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus A auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer analysiert wird,

ii) sobald ein analysierter Datensatz für einen Rauchfarben- optimierten Bereich (DSo-s) auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-s?) hinweist, anhand des Roh-Datensatzes mit den Farbpixeln, oder einen Ausschnitt davon, einen Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) berechnen und unter Einbezug von mindestens einem weiteren Detektionsalgorithmus B analysieren,

iii) falls der analysierte Datensatz mit Farbinformation (DSo-c) weiterhin auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-c?) hinweist, den Landschaftssektor, oder einen Ausschnitt davon, während mindestens zwei weiteren, zeitlich versetzten, Belichtungsperioden (Li, l_2, L _n ) belichten und die dadurch erhaltenen Roh-Datensätzen zu Datensätzen für den Rauchfarben-optinnierten Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) berechnen und bevorzugt unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus A analysieren,

iv) die so erhaltenen Datensätze für den Rauchfarben-optimierten

Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) von mindestens zwei zeitlich versetzten Belichtungen unter Einbezug von mindestens einem weiteren Detektionsalgorithmus C analysieren (calc (t)), und v) falls der analysierte Datensatz weiterhin auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer (F13-S?) hinweist, einen Operator O benachrichtigen und/oder einen Alarm auslösen, wobei gegebenenfalls anhand mindestens einem Datensatz für den Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereich (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n - s) und/oder dem Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) ein für das menschliche Auge sichtbare Bild (P) berechnet wird. Beansprucht wird auch ein System (1 ) zur automatischen Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ und/oder Feuer mit erhöhter Erkennungssicherheit gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren, wobei das System (1 ) eine Sensoreinheit (2), eine Datenverarbeitungseinheit (3) und eine elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) zur Verarbeitung der vom Sensor (5) erhaltenen Roh-Datensätze umfasst, wobei bevorzugt jeder Farbkanal separat zugemischt werden kann, und die Sensoreinheit (2)

i) mindestens ein Objektiv (4) mit Blende (7) und bevorzugt ohne NIR- und/oder IR-Filter,

- die Blende (7) des Objektivs (4) eine Blendenöffnung mit einem Wert von f/4 oder kleiner, aufweist, und

- die Belichtungszeit mindestens 0.2 Sekunden, beträgt, ii) mindestens einen Sensor (5), wobei ein Sensor (5) ein Farbsensor (5-1 ) ist, und

gegebenenfalls mindestens einen von einem NIR- und/oder IR-Filter unterschiedlichen optischen Filter umfasst.

Zudem wird auch Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und des erfindungsgemässen Systems (1 ) zur automatischen Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ, Feuer und/oder Bränden wie Waldbrände; zur Reduktion von Fehlalarmen, insbesondere bei Waldbranderkennungssystemen, die von nicht-brennbaren Orten wie Felsen, Strassen und/oder Gewässer, und/oder von nicht-brennbaren Ereignissen wie Wolkenschatten, Staubwolken, Vogelschwärmen, Luftverschmutzung sowie von Fahr- und/oder Flugobjekten herrühren können; zur Erhöhung der Erkennungssicherheit von Ereignissen; sowie zur geologischen Überwachung von geologisch kritischen Regionen, insbesondere bei Gefahr eines Fels- und/oder Eisabbruchs, eines Felssturzes und/oder eines Erdrutsches beansprucht. Das erfindungsgemässe Verfahren, das erfindungsgemässe System (1 ) und die erfindungsgemässe Verwendung bieten überraschenderweise viele Vorteile. Denn zur automatischen Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ und/oder Feuer mit erhöhter Erkennungssicherheit braucht es keine sogenannte «Density» des Ereignisses, d.h. das Ereignis muss für das menschliche Auge nicht sichtbar sein und kann trotzdem detektiert werden. Dies erlaubt eine wesentlich frühere Detektion als bei anderen, bekannten Systemen, was für die Brandbekämpfung von wesentlichem Vorteil ist. So können überraschenderweise Rauch, Russ und Feuer im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit grösserer Wahrscheinlichkeit und niedriger Fehlerquote sowohl bei Tag, bei Nacht als auch bei schwierigen Lichtverhältnissen automatisch und ohne Einwirken einer Person im Frühstadium detektiert werden - und dies bis zu Distanzen von 40 km Entfernung oder mehr! Dadurch kann in einer sehr frühen Phase eines entstehenden Feuers ein Alarm ausgelöst werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit, das Feuer frühzeitig zu löschen, drastisch erhöht wird. Die niedrige Fehlerquote erlaubt einen hohen Automatisationsgrad mit nur wenigen Fehlermeldungen. Aufgrund des erfindungsgemässen Verfahrens kann beispielsweise Rauch, Russ und/oder Feuer schon in der Frühphase eines entstehenden Waldbrands von vorbeifliegenden Vogelschwärmen und/oder Wolken, aber auch von nicht-brennbaren Orten wie Felsen, Strassen und/oder Gewässer unterschieden werden. Zudem können überraschenderweise auch bisher nicht-unterscheidbare Ereignisse wie Fahrzeuge mit reflektierender Windschutzscheibe und das Flattern von Birkenblättern im Wind detektiert werden, wodurch sich die Anzahl Fehlermeldungen weiter reduziert. Dies ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, dass sowohl Datensätze mit Farbinformation im Pixel- Bereich (DSo-c), anhand welcher Farbbilder generiert werden können, als auch Datensätze mit Rauchfarben-optimierten Bereichen (DSo-s, DSi-s, DS2- s, DSn-s), anhand welcher Schwarz-Weiss-Bilder generiert werden, welche miteinander verglichen werden. Dieser Vergleich wird gemäss vorliegender Erfindung auch Plausibilitätsprüfung genannt. Denn insbesondere die erhaltenen Graustufen der Datensätze der Rauchfarben-optimierten Bereiche (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s), liefern zusätzlich wertvolle Hinweise zur Dynamik und Ausbreitung von Rauch, Russ und/oder Feuer. Und die Datensätze mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) liefern wertvolle Hinweise auf Ereignisse mit Farben, welche nicht auf Rauch, Russ und/oder Feuer hinweisen, und somit ausgeschieden werden können. Datensätze der Rauchfarben-optimierten Bereiche (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s) werden manchmal auch Schwarz-Weiss-Bilder genannt.

Indem das erfindungsgemässe Verfahren Datensätze im Pixel-Bereich DSo- s, DSi-s, DS2-S, DSn-s sowie DSo-c analysiert und sogar auch Datensätze auswerten kann, obwohl das menschliche Auge keine sichtbaren Anzeichen von Rauch, Russ und/oder Feuer wahrnimmt, erhöht sich die Sensitivität des Systems überraschenderweise erheblich.

Das erfindungsgemässe Verfahren und das erfindungsgemässe System (1 ) sind geeignet für die erfindungsgemässe Verwendung und dienen somit zur automatischen Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ und/oder Feuer mit erhöhter Erkennungssicherheit. Dabei wird unter dem Begriff Früherkennung erfindungsgemäss die Erkennung von Rauch, Russ und/oder Feuer in einem so frühen Stadium verstanden, bei welchem das menschliche Auge noch keinen Rauch, Russ und/oder Feuer sehen kann.

Das Verfahren

Das erfindungsgemässe Verfahren wird mittels mindestens einer Sensoreinheit (2), einer Datenverarbeitungseinheit (3) und einer elektronischen Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) durchgeführt. Die Sensoreinheit (2) umfasst mindestens ein Objektiv (4) und mindestens einen Sensor (5), wobei ein Sensor (5) ein Farbsensor (5-1 ) umfasst. Es können alle Komponenten zusammen in einer Einheit angeordnet sein oder an räumlich verschiedenen Orten. So kann beispielsweise die Datenverarbeitungseinheit (3) von der Sensoreinheit (2) getrennt angeordnet sein, wobei zwischen der Sensoreinheit (2) und der Datenverarbeitungseinheit (3) Daten ausgetauscht werden können. Auch kann ein Teil der Datenverarbeitungseinheit (3) bei der Sensoreinheit (2) und ein anderer Teil der Datenverarbeitungseinheit (3) an einem anderen Ort angeordnet sein. Die elektronische Pixel-Farbkanal- Mischeinheit (6) befindet sich bevorzugt bei der Sensoreinheit (2) und/oder bei der Datenverarbeitungseinheit (3), da Datensätze, die in der Sensoreinheit (2) durch Belichtung des Sensors (5) erhalten werden, zur elektronischen Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) und weiter zur Datenverarbeitungseinheit (3) gesendet werden. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird in einem ersten Schritt i) der Sensor (5) während mindestens einer Belichtungsperiode (U) von einem zu überwachenden Landschaftssektor belichtet, wobei pro Belichtungsperiode (Lo) einen Datensatz für mindestens einen Rauchfarben-optimierten Pixel- Bereich (DSo-s) berechnet und der erhaltene Datensatz DSo-s unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus A auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer analysiert wird. Dieser Schritt wird so oft wiederholt, bis ein Datensatz DSo-s auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer hinweist, d.h. dass die Möglichkeit besteht, dass Rauch, Russ und/oder Feuer detektiert wurde. Zwischen den einzelnen Wiederholungsschritten kann die Sensoreinheit (2) mit dem Sensor (5) mindestens einen weiteren Landschaftssektor überwachen, indem der Schritt i) wiederholt wird.

Indem ein Datensatz für den Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereich (DSo-s) mittels der elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) und der Datenverarbeitungseinheit (3) erstellt und unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithnnus A auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer analysiert wird, können äusserst feine Unterschiede der einzelnen Pixel festgestellt werden, wodurch die Detektionsempfindlichkeit drastisch erhöht wird. Dabei umfassen die Datensätze DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s auch gewisse Farbanteile wie blau und/oder rot, obwohl manchmal auch nur von Grautönen oder - nach der Transformation in ein sichtbares Bild - von einem Schwarz-Weiss Bild die Rede ist.

In einem weiteren Schritt ii) des erfindungsgemässen Verfahrens wird, sobald ein analysierter Datensatz für einen Rauchfarben-optimierten Bereich (DSo-s) auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-s?) hinweist, anhand des Roh-Datensatzes mit den Farbpixeln, oder einen Ausschnitt davon, einen Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) berechnen und unter Einbezug von mindestens einem weiteren Detektionsalgorithmus B analysieren. Dabei kann der Roh-Datensatzes mit den Farbpixeln der gleiche Roh-Datensatz sein, anhand welchem der Rauchfarben-optimierte Bereich (DSo-s) auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-s?) hinweist. Alternativ kann mittels einer erneuten Belichtungsperiode ein neuer, zeitlich naher, Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) erstellt werden.

Indem ein Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) erstellt und unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus B auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer analysiert wird, wird die Farbinformation des beobachteten Land Schaftssektors miteinbezogen. Dadurch können beispielsweise flatternde Blätter eines Baums - welche beim Datensatz des Rauchfarben-optimierten Bereichs (DSo-s) als möglicher Rauch, Russ und/oder Feuer identifiziert wurde - als Fehlalarm identifiziert. Demzufolge wird das Verfahren mit Schritt i) weitergeführt. In einem nächsten Schritt iii) des erfindungsgemässen Verfahrens wird, falls der analysierte Datensatz mit Farbinformation (DSo-c) weiterhin auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-c?) hinweist, der Landschaftssektor, oder einen Ausschnitt davon - d.h. insbesondere den oder die Ausschnitte mit Hinweis auf Rauch, Russ und/oder Feuer - während mindestens zwei weiteren, zeitlich versetzten, Belichtungsperioden (Li, L2, L _n ) belichtet und die dadurch erhaltenen Roh-Datensätze zu Datensätzen für den Rauchfarben-optimierten Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) berechnet und bevorzugt unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus A analysiert.

In einem weiteren Schritt iv) des erfindungsgemässen Verfahrens werden die unter Schritt iii) erhaltenen Datensätze für den Rauchfarben-optimierten Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) von mindestens zwei zeitlich versetzten Belichtungen unter Einbezug von mindestens einem weiteren Detektionsalgorithmus C analysiert (calc (t)). Hierzu können optional noch weitere Eingaben in die Berechnung einfliessen, wie beispielsweise Wetterdaten (WD) und/oder spezifische Inputs eines Operators, d.h. einer Überwachungsperson, . - wie interaktives Anpassen an den Waldbrand- Index bei speziell erhöhter Waldbrandgefahr.

Indem mindestens zwei weitere, zeitlich versetzte Datensätze für den Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) erstellt und unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus A auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer analysiert werden, werden zeitlich versetzte Informationen des gleichen Landschaftssektors, oder eines Ausschnitts davon, bereitgestellt. Durch die Analyse der zeitlich versetzten Datensätze DSi-s, DS2-S, DS _n -s mittels mindestens einem Detektionsalgorithmus C werden die zeitversetzen Datensätze auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer analysiert (calc (t)). Denn bei Rauch, Russ und/oder Feuer verändern sich die entsprechenden Datensätze (DSi-s, DS2- s, DSn-s) in Funktion der Zeit. Denn der Unterschied der zeitlich versetzten Datensätze DSi-s, DS2-S, DS _n -s einer in der Sonne glänzenden Felswand weist ein ganz anderes Muster auf als dies bei Rauch, Russ und/oder Feuer der Fall ist.

In einem weiteren - typischerweise letzten - Schritt v) des erfindungs- gemässen Verfahrens wird - falls der analysierte Datensatz weiterhin auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer (F13-S?) hinweist - ein Operator O benachrichtigt und/oder direkt ein Alarm ausgelöst, wobei gegebenenfalls anhand mindestens einem Datensatz für den Rauchfarben- optimierten Pixel-Bereich (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s) und/oder dem Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) ein für das menschliche Auge sichtbares Bild (P) berechnet wird. Die genannten Schritte i) bis iv) werden bevorzugt in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt, wobei auch eine andere Abfolge denkbar ist.

Erfindungsgemäss wird unter den Begriffen «Datensatz für mindestens einen Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereich (DSo-s)» und «Datensatz DSo-s» alle Datensätze DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s und DSo-s verstanden, die vor, während und nach der Analyse mit mindestens einem der Detektions- algorithmen entstehen.

Das Vergleichen von Pixeln unterschiedlicher Datensätze und das Überprüfen, ob die vorgängig erfolgte Schlussfolgerung, d.h. ob ein Hinweis auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer vorliegt, korrekt ist, wird erfindungsgemäss Plausibilitätsprüfung genannt. Eine beispielhafte Plausibilitätsprüfung umfasst das Vergleichen von Pixeln aus mindestens einem Datensatz - insbesondere von mindestens einem Roh-Datensatz - mit Farbinformation (DSo-c), d.h. ein Datensatz für mindestens ein Farbbild, mit Datensätzen - insbesondere Roh-Datensätze - für mindestens einen Rauchfarben-optimierten Bereich (DSo-s), d.h. einen Datensatz welcher geeignet ist um sogenannte Schwarz-Weiss-Bilder zu generieren. Diese Plausibilitätsprüfung erfolgt bevorzugt in der Datenverarbeitungseinheit (3) und in Echtzeit und mittels Algorithmen. Sie erlaubt eine grosse Reduktion von Fehldetektionen, was zu einer wesentlichen Abnahme von Fehlalarmen führt.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst

der Detektionsalgorithmus A ein Kontrast-Detektionsalgorithmus und/oder ein Helligkeits-Detektionsalgorithmus,

der Detektionsalgorithmus B ein Farb-Detektionsalgorithmus, und/oder

der Detektionsalgorithmus C ein Kontrast-Detektionsalgorithmus, ein Helligkeits-Detektionsalgorithmus, Dynamik-Detektions- algorithmus zur Analyse der Rauchbewegung, ein Expansions- Detektionsalgorithmus zur Analyse der Ausbreitung des Rauchs und/oder Russ, und/oder ein Struktur-Detektionsalgorithmus zur Analyse der Struktur und der Richtung des Rauchs und/oder Russ dar, wobei der Detektionsalgorithmus C bevorzugt die Datensätze DSi-s, DS2-S und DSn-s in gegenseitiger Abhängigkeit, d.h. interaktiv, analysiert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die durch die Belichtungsperioden ( , Li, L2; L _n ) erhaltenden Roh-Datensätze mit Farbpixel, die berechneten Datensätze des Rauchfarben-optimierten Pixel- Bereichs (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DSn-s) und der Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) das Pixel-Format der einzelnen Photodioden des Sensors (5), wobei die Datensätze DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s und DSo-c mittels der elektronischen Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) und der Datenverarbeitungseinheit (3) berechnet werden. Mit anderen Worten: Die im Farbsensor (5-1 ) bei der Belichtung erhaltenen Datensätze liegen in Form von mindestens 3 unterschiedlichen Farbkanälen, bevorzugt mittels RGB- Farbkanälen, vor und werden - ohne Transformation in beispielsweise einen HSV-Raum - vom Sensor (5) zur elektronischen Pixel-Farbkanal- Mischeinheit (6) und zur Datenverarbeitungseinheit (3) weitergeleitet.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemassen Verfahrens werden

i) die Datensätze für die Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereiche (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DSn-s) und der Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) Licht mit den Wellenlängen von mindestens 350 bis 1 100 nm, bevorzugt mindestens 400 bis 1000 nm, verwendet wird, und/oder

ii) die Datensätze für die Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereiche (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DSn-s) erhalten werden, indem die während der Belichtungsperioden ( , Li, L2, L _n ) des Sensors (5) erhaltenen Roh-Datensätze mit Farbpixeln anhand der elektronischen Pixel- Farbkanal-Mischeinheit (6) in Datensätze für Rauchfarben- optimierten Pixel-Bereiche (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s) umgewandelt werden, indem die Intensität mindestens eines Farbkanals verstärkt, und die Intensität von mindestens zwei Farbkanälen reduziert wird, um die resultierenden Mischfarben der Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereiche als Grauton-ähnliche Farben darzustellen, wobei bevorzugt die Intensität eines Farbkanals mindestens die doppelte Intensität der beiden Farbkanäle aufweist, welche die niedrigste Intensität aufweisen. Mit anderen Worten: Werden beispielsweise die drei RGB- Farbkanäle verwendet, werden die Farbkanäle so verändert, dass einer der RGB-Farbkanäle mindestens die doppelte Intensität der beiden anderen Farbkanäle - jeweils einzeln gemessen - aufweist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens und des erfindungsgemässen Systems (1 ) ist die Sensoreinheit (2) auf einer drehbaren Vorrichtung angeordnet, wobei die Sensoreinheit (2) auf der drehbaren Vorrichtung bevorzugt bis zu 360° drehbar ist. Dadurch kann das Ganze von der Sensoreinheit (2) sichtbare Gelände bis zu einer Distanz von etwa 40 km überwacht werden. Dabei wird das zu überwachende Gelände durch die drehbare Vorrichtung typischerweise in verschiedene zu überwachende Landschaftssektoren eingeteilt, welche die Sensoreinheit (2) in typischerweise definierter Reihenfolge auf das zu untersuchende Ereignis hin untersucht. Dabei deckt ein Landschaftssektor vorteilhafterweise einen Winkel von 2 bis 30°, bevorzugt einen Winkel von 5 bis 20°, ab.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird der Sensor (5) mit den mindestens zwei weiteren, zeitlich versetzten Belichtungsperioden (Li, L2, L _n ) im zeitlichen Abstand von mindestens 1 Sekunde, bevorzugt von mindestens 2 Sekunden, mindestens je einmal belichtet. Als zeitlichen Abstand der Belichtungen genügen in der Regel 10 Sekunden oder weniger, insbesondere 5 Sekunden oder weniger. Die dadurch erhaltenen Ron- Datensätzen werden zu Datensätzen für den Rauchfarben-optimierten Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) berechnet und bevorzugt unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus A analysiert. Aufgrund des zeitlichen Abstands der Bilder können wichtige Rückschlüsse auf die Dynamik des zu beobachtenden Bereichs geschlossen werden. Denn zwei Datensätze von Rauch, Russ und/oder Feuer mit genanntem zeitlichem Abstand sind nicht identisch - dies im Gegensatz zu Datensätzen von gräulichem Fels.

In einer weiteren bevorzugen Ausführungsform werden zur Analyse der zeitlich versetzten Datensätze für den Rauchfarben-optimierten Pixel- Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) unter Einsatz mindestens eines Detektionsalgorithmus C zusätzlich Wetterdaten (WD) vom zu überwachenden Landschaftssektor einbezogen werden, wobei die Wetterdaten (WD) gegebenenfalls mittels geeigneter weiterer Algorithmen analysiert werden. Als Wetterdaten können aktuelle Wetterdaten, wie Sonneneinstrahlung, Temperatur, Windrichtung, Windstärke, Luft- feuchtigkeit, Bodenfeuchtigkeit, Niederschlag und/oder Blitzschlag; und/oder kumulierte Wetterdaten der letzten Tage oder Wochen, wie insbesondere Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Bodenfeuchtigkeit und/oder Niederschlag verwendet werden. Dabei sind die Wetterdaten bevorzugt Wetterdaten von dem zu überwachenden Landschaftssektor, d.h. Überwachungssektor, oder einem angrenzenden Gebiet sind. Geeignete Wetterdaten können beispielsweise online bei Wetterstationen abgerufen werden. Durch den Einbezug von Wetterdaten (WD) wird die Anzahl Fehlalarme weiter reduziert. Denn nach einer längeren Regenperiode und/oder bei Starkregen ist es unwahrscheinlich, dass ein Brandherd entsteht. Im Zweifelsfall kann der mögliche Brandherd weiter überwacht werden, indem dass weitere Daten gesammelt und ausgewertet werden.

Die Sensoreinheit (2)

Mit der Sensoreinheit (2) des erfindungsgemässen Verfahrens und des erfindungsgemässen Systems (1 ) wird Licht vom zu überwachenden Landschaftssektor durch das Objektiv (4) auf den Sensor (5) geleitet, wo es in den im Sensor (5) enthaltenen Photodioden in Datensätzen gesammelt und gegebenenfalls gespeichert wird.

Die Sensoreinheit (2) umfasst mindestens ein Objektiv (4) und mindestens einen Sensor (5), wobei mindestens ein Sensor (5) ein Farbsensor (5-1 ) und gegebenenfalls ein weiterer Sensor (5) ein Schwarz-Weiss-Sensor ist, mit welchem Datensätze im Graubereich, und somit im Rauchfarben-optimierten Pixelbereich, erhalten werden. Dabei weist der Schwarz-Weiss-Sensor bevorzugt einen vorgeschalteten Filter, insbesondere einen vorgeschalteten Spektralfilter, auf. Das Objektiv (4) und der Sensor (5) sind typischerweise so angeordnet, dass einfallendes Licht durch das Objektiv (4) auf den Sensor (5) trifft.

Als Objektiv (4) können kommerziell erhältliche Objektive für Video-, Film- und/oder Fotokameras eingesetzt werden. Die Brennweite des Objektivs wird typischerweise nach dem zu überwachenden Gelände ausgewählt. Werden kürzere Distanzen und/oder ein Landschaftssektor mit grossem Winkel überwacht, sind in der Regel Weitwinkel Objektive geeignet. Sollen jedoch längere Distanzen in Landschaftssektoren mit typischerweise kleinem Winkel überwacht werden, sind in der Regel Teleobjektive geeignet. Dem Fachmann ist bekannt, welches Objektiv er für den jeweiligen zu überwachenden Landschaftssektor auswählen kann.

Die Sensoreinheit (2) umfasst bevorzugt eine Blende (7), wobei die Blende (7) vor und/oder nach dem Objektiv (4) - in Bezug auf das einfallende Licht und den Sensor (5) - angeordnet sein. Geeignete Blenden (7) sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich. Dabei wird die Belichtungszeit vorteilhafterweise durch geeignete elektronische Steuerung der Belichtungszeit des Sensors (5) geregelt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sensoreinheit (2) eine Blende (7), wobei bei den Belichtungsperioden (Lo, Li , L2, L _n ) zur Erfassung der Roh-Datensätze

die Blendenöffnung der Blende (7) einen Wert von f/4 oder kleiner, bevorzugt von f/5.6 oder kleiner, insbesondere von f/8 oder kleiner, aufweist, und/oder

die Belichtungszeit mindestens 0.2 Sekunden, bevorzugt mindestens 0.5 Sekunden, insbesondere mindestens 1 Sekunde, beträgt. Dabei kann die Blendenöffnung so gestaltet sein, dass sie fest eingestellt ist oder variiert werden kann. Durch eine kleine Blendenöffnung wird eine höhere Tiefenschärfe erzielt, was in vielen Fällen von Vorteil ist. Die Sensoreinheit (2) besitzt vorteilhafterweise keinen Filter für Wellenlängen im Infrarot- (IR-) und/oder Nahinfrarot- (NIR-) Bereich. Somit umfasst die Sensoreinheit (2) bevorzugt ein Objektiv (4) mit Blende (7), jedoch ohne NIR- und/oder IR-Filter. Die Sensoreinheit (2) umfasst typischerweise mindestens einen von einem NIR- und/oder IR-Filter unterschiedlichen optischen Filter, beispielsweise einen Spektralfilter. Geeignete Filter sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Sensor (5) der Sensoreinheit (2) ist ein Farbsensor (5-1 ), wobei gegebenenfalls ein weiterer Sensor (5) ein Schwarz-Weiss-Sensor ist. Geeignete Sensoren (5) sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich. Bevorzugte Sensoren (5) umfassen CCD-Sensoren, insbesondere ein mindestens 2-dimensionaler CCD-Sensor, wobei CCD für „Charged Coupled Device" steht, CMOS- Sensoren, wobei CMOS für„Complementary Metal-Oxide Semiconductor" steht, Active-Pixel-Sensoren (APS), Line-Scanner-Sensoren und/oder Multispektral-Sensoren. Die Pixelanzahl des Sensors (5) spielt überraschenderweise eine untergeordnete Rolle. So können beispielsweise Sensoren (5) mit 1000 x 1000 Pixel, bevorzugt mit mindestens 1500 x 1500 Pixel, insbesondere mit mindestens 2000 x 2000 Pixel eingesetzt werden. Die im Farbsensor (5-1 ) bei der Belichtung erhaltenen Datensätze werden bevorzugt in Form von mindestens 3 unterschiedlichen Farbkanälen, bevorzugt mittels RGB-Farbkanälen, vom Sensor (5) zur elektronischen Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) und anschliessend zur Datenverarbeitungseinheit (3) weitergeleitet. Die Datensätze für die Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereiche (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s) werden in aller Regel unter Einbezug der Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6), der Datenverarbeitungseinheit (3) sowie mindestens eines Detektionsalgorithmus C berechnet.

Die im Sensor (5), insbesondere im Farbsensor (5-1 ), durch die Belichtung mit Licht (hv) während der Belichtungszeit erhaltenen Datensätze sind geeignet um ein Farbbild und/oder ein Rauchfarben-optimiertes Bild, d.h. ein sogenanntes Schwarz-Weiss-Bild, zu erhalten.

Die im Sensor (5) erhaltenen Datensätze werden als Rohdaten zur Datenverarbeitungseinheit (3) weitergeleitet, wobei die Weiterleitung bevorzugt zuerst über die elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) und anschliessend zur Datenverarbeitungseinheit (3) erfolgt.

Die Datenverarbeitungseinheit (3)

Die Datenverarbeitungseinheit (3) des erfindungsgemässen Verfahrens und des erfindungsgemässen Systems (1 ) dient zur Verarbeitung der Daten, insbesondere zur Verarbeitung der beim Sensor (5) gemessenen Datensätze.

Die Datenverarbeitungseinheit (3) kann eine oder mehrere Datenverarbeitungseinheiten umfassen, wobei letztere am gleichen Ort oder an unterschiedlichen Orten angeordnet sein können. Die Datenverarbeitungseinheit (3) - oder ein Teil davon - kann neben der Sensoreinheit (2) angebracht sein oder sie kann sich an einem von der Sensoreinheit (2) unterschiedlichen Ort befinden. Die Datenverarbeitungseinheit (3) umfasst bevorzugt mindestens einen Prozessor, mindestens ein Datenkommunikationsmodul, insbesondere eine Internet- und/oder Kabelschnittstelle, eine Antenne, einen Transceiver, einen Satellitenanschluss und/oder eine Telefon-Schnittstelle, mindestens eine Stromquelle, insbesondere ein Stromnetzanschluss, eine Batterie, einen Akku, ein Photovoltaikmodul, einen Windgenerator und/oder eine Brennstoffzelle. Dabei ist das Datenkommunikationsmodul bevorzugt geeignet, um Daten, insbesondere Datensätze, von der Sensoreinheit (2) und/oder der elektronischen Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) zu empfangen und gegebenenfalls wieder zurück zu senden. Geeignete Datenverarbeitungseinheiten (3) sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich

Die elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6)

Die elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) des erfindungsgemässen Verfahrens und des erfindungsgemässen Systems (1 ) empfängt Daten, insbesondere Datensätze, von der Sensoreinheit (2) und leitet diese nach Verarbeitung weiter zur Datenverarbeitungseinheit (3). Auch kann sie von der Datenverarbeitungseinheit (3) Daten empfangen und gegebenenfalls an die Sensoreinheit (2), beispielsweise den Sensor (5), weiterleiten. Die eingesetzte elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6), auch Farbmisch- und Verstärkereinheit (6) genannt, des erfindungsgemässen Verfahrens und des erfindungsgemässen Systems (1 ) dient insbesondere zur Verarbeitung der von der Sensoreinheit (2), bevorzugt vom Sensor (5), insbesondere vom Farbsensor (5-1 ), erhaltenen Datensätze. Die Verarbeitung erfolgt bevorzugt zu Rauchfarben-optimierten Datensätzen im Pixel-Bereich (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s). Diese werden unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus A und mittels der Datenverarbeitungseinheit (3) auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer analysiert. Die elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) ist vorteilhafterweise als Software auf einem Datenträger gespeichert. Der Datenträger kann Teil der Datenverarbeitungseinheit (3) und/oder einen separaten Chip darstellen, welcher beispielsweise bei der Sensoreinheit (2) angeordnet sein kann. Die elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) kann zudem bevorzugt jeden Farbkanal der vom Sensor (5) erhaltenen Roh-Datensätze für jeden Farbkanal separat empfangen und/oder separat verarbeiten.

Geeignete elektronische Farbmisch- und Verstärkereinheiten (6) sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich.

Das System (1 ) Das erfindungsgemässe System (1 ) wird bevorzugt im erfindungsgemässen Verfahren zur automatischen Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ und/oder Feuer mit erhöhter Erkennungssicherheit eingesetzt und ermöglicht das Detektieren von Licht des zu überwachenden Landschaftssektors, das Sammeln der dabei erhaltenen Datensätze sowie die elektronische Verarbeitung der Datensätze um gegebenenfalls Alarm auszulösen.

Das System (1 ) umfasst die Sensoreinheit (2), die Datenverarbeitungseinheit (3) und die elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) zur Verarbeitung der vom Sensor (5), insbesondere vom Farbsensor (5-1 ), erhaltenen Datensätze, wobei bevorzugt jeder Farbkanal separat zugemischt werden kann.

Die Sensoreinheit (2) des erfindungsgemässen Systems (1 ) umfasst

i) mindestens ein Objektiv (4) mit Blende (7) und bevorzugt ohne NIR- und/oder IR-Filter, wobei

- die Blende (7) des Objektivs (4) eine Blendenöffnung mit einem Wert von f/4 oder kleiner, bevorzugt von f/5.6 oder kleiner, insbesondere von f/8 oder kleiner, aufweist, und

- die Belichtungszeit mindestens 0.2 Sekunden, bevorzugt mindestens 0.5 Sekunden, insbesondere mindestens 1 Sekunde beträgt. Die Belichtungszeit beträgt in der Regel nicht mehr als 10 Sekunden, insbesondere nicht mehr als 5 Sekunden. Dabei wird die Belichtungszeit bevorzugt elektronisch gesteuert,

ii) mindestens einen Sensor (5), wobei mindestens ein Sensor (5) ein Farbsensor (5-1 ) ist, und

iii) gegebenenfalls mindestens einen von einem NIR- und/oder IR- Filter unterschiedlichen optischen Filter.

Die Verwendung

Das erfindungsgemässe Verfahren und das erfindungsgemässe System (1 ) finden überraschenderweise eine vielseitige Anwendung.

Eine ganz besonders bevorzugte Verwendung umfasst die automatische Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ, Feuer und/oder Bränden wie Waldbrände, die Reduktion von Fehlalarmen, insbesondere bei Waldbranderkennungssystemen, die von nicht-brennbaren Orten wie Felsen, Strassen und/oder Gewässer, und/oder von nicht-brennbaren Ereignissen wie Wolkenschatten, Staubwolken, Vogelschwärmen, Luftverschmutzung sowie von Fahr- und/oder Flugobjekten herrühren können; die Erhöhung der Erkennungssicherheit von Ereignissen; sowie die geologische Überwachung von geologisch kritischen Regionen, insbesondere bei Gefahr eines Fels- und/oder Eisabbruchs, eines Felssturzes und/oder eines Erdrutsches.

Im Folgenden werden nicht-limitierende, bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemassen Verfahrens und der erfindungsgemass eingesetzten Sensoreinheit (2) anhand der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Diese sind nicht einschränkend auszulegen und werden als Bestandteil der Beschreibung verstanden:

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Sensoreinheit (2) des erfindungsgemassen Verfahrens und des erfindungsgemassen

Systems (1 ) umfassend ein Objektiv (4), eine optionale Blende (7), einen Sensor (5), eine elektronische Pixel-Farbkanal-Mischeinheit (6) sowie eine Datenverarbeitungseinheit (3).

Während einer Belichtungsperiode (Lo) gelangt Licht (hv) durch das Objektiv (4) und durch die optionale Blende (7) zum Sensor (5), d.h. zum Farbsensor (5-1 ). Das Licht (hv) wird im Sensor (5) mittels Farbpixeln detektiert und - typischerweise ohne Transformation - in den einzelnen RGB-Kanälen zur elektronischen Pixel-Farbkanal-

Mischeinheit (6) sowie zur Datenverarbeitungseinheit (3) weitergeleitet. Ist die Analyse der erhaltenen Datensätze abgeschlossen, werden die Resultate im Fall eines klaren Hinweises auf Rauch, Russ und/oder Feuer zum Operator (O) weitergeleitet. Dabei können optional die Datensätze vorher noch in für das menschliche Auge sichtbare Bilder (P) umgewandelt werden, wobei typischerweise aus mindestens einem Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereich (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DSn-s) ein Bild mit vorherrschenden Grautönen, erfindungsgemäss auch Schwarz-Weiss Bild genannt, als auch aus dem Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) ein Farbbild generiert wird. zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur automatischen Früherkennung von Ereignissen wie Rauch, Russ und/oder Feuer mit erhöhter Erkennungssicherheit. Hierzu wird der Sensor (5), welcher ein Farbsensor (5-1 ) ist, während mindestens einer Belichtungsperiode (U) mit Licht (hv) von einem zu überwachenden Landschaftssektor belichtet. Pro Belichtungsperiode (Lo) wird mittels der elektronischen Pixel-Farbkanal- Mischeinheit (6) und der Datenverarbeitungseinheit (3) (nicht dargestellt) ein Datensatz für mindestens einen Rauchfarben- optimierten Pixel-Bereich (DSo-s) berechnet und der erhaltene Datensatz DSo-s unter Einbezug von mindestens einem Detektions- algorithmus A auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer analysiert, wobei der dadurch resultierende Datensatz ebenfalls mit DSo-s dargestellt ist. Als Detektionsalgorithmus A wird vorteilhafterweise ein Kontrast-Detektionsalgorithmus und/oder ein Helligkeits- Detektionsalgorithmus verwendet.

Weist der so analysierte Datensatz für den Rauchfarben-optimierten Bereich (DSo-s) keine Anzeichen für Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-s?) auf, wird - gegebenenfalls mit einer Verzögerung - ein gleicher oder ein anderer Landschaftssektor belichtet, um diesen erneut auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer zu belichten. Weist der analysierte Datensatz für den Rauchfarben-optimierten Bereich (DSo-s) auf Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-s?) hin, wird in einem weiteren Schritt anhand des Roh-Datensatzes mit den Farbpixeln, oder einem Ausschnitt des Roh-Datensatzes - insbesondere derjenige Ausschnitt welcher auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer hinweist - ein Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo-c) berechnet und unter Einbezug von mindestens einem weiteren Detektionsalgorithmus B analysiert, wobei der dadurch resultierende Datensatz ebenfalls mit DSo-c dargestellt ist. Als Detektionsalgorithmus B wird bevorzugt ein Farb-Detektionsalgorithmus verwendet.

Weist der so analysierte Datensatz mit Farbinformation im Pixel- Bereich (DSo-c) keine Anzeichen für Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-s?) auf - beispielsweise wenn der Hinweis des Rauchfarben- optimierten Bereichs (DSo-s) aufgrund von im Wind flatternder Blätter zustande kam, welche im Datensatz mit Farbinformation erkannt werden können - wird erneut ein gleicher oder ein anderer Landschaftssektor belichtet.

Weist der so analysierte Datensatz mit Farbinformation im Pixel- Bereich (DSo-c) Anzeichen für Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-s?) auf, wird der Landschaftssektor, oder ein Ausschnitt davon, d.h. der in Frage kommende Ausschnitt - während mindestens zwei weiteren, zeitlich versetzten, Belichtungsperioden (Li, L2, L _n ) belichten und die dadurch erhaltenen Roh-Datensätzen zu Datensätzen für den Rauchfarben-optimierten Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) berechnet und bevorzugt unter Einbezug von mindestens einem Detektionsalgorithmus A analysiert.

Die so erhaltenen und analysierten Datensätze für den Rauchfarben- optimierten Bereich (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) von mindestens zwei zeitlich versetzten Belichtungen werden nachfolgend unter Einbezug von mindestens einem weiteren Detektionsalgorithmus C analysiert (calc (t)). Als Detektionsalgorithmus C wird bevorzugt ein Kontrast- Detektionsalgorithmus, ein Helligkeits-Detektionsalgorithmus, ein Dynamik-Detektionsalgorithmus zur Analyse der Rauchbewegung, ein Expansions-Detektionsalgorithmus zur Analyse der Ausbreitung des Rauchs und/oder Russ, und/oder ein Struktur-Detektions- algorithmus zur Analyse der Struktur und der Richtung des Rauchs und/oder Russ verwendet. Dabei können ein oder mehrere Detektionsalgorithmen eingesetzt werden. Auch ist es vorteilhaft, wenn der oder die Detektionsalgorithmen C bevorzugt die Datensätze DSi-s, DS2-S und DSn-s in gegenseitiger Abhängigkeit, d.h. interaktiv, analysiert. Zur Analyse und Berechnung (calc (t)) der Datensätze (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) können optional aktuelle Wetterdaten (WD), wie Sonneneinstrahlung, Temperatur, Windrichtung, Windstärke, Luftfeuchtigkeit, Bodenfeuchtigkeit, Niederschlag und/oder Blitzschlag; und/oder kumulierte Wetterdaten (WD) der letzten Tage oder Wochen, wie insbesondere Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Bodenfeuchtigkeit und/oder Niederschlag hinzugezogen werden. Auch kann zur Analyse und Berechnung (calc (t)) der Datensätze (DSi-s, DS2-S, DS _n -s) der Operator optional einen Input geben, beispielsweise interaktives Anpassen der Berechnungsparameter an den Waldbrand-Index bei speziell erhöhter Waldbrandgefahr.

Weisen die so analysierten Datensätze DSi-s, DS2-S und DS _n -s keine Anzeichen für Rauch, Russ und/oder Feuer (Fo-s?) auf, beginnt das Verfahren wieder von vorne und es wird erneut ein gleicher oder ein anderer Landschaftssektor belichtet.

Falls der analysierte Datensatz jedoch weiterhin auf die Anwesenheit von Rauch, Russ und/oder Feuer (F13-S?) hinweist, wird ein Operator O benachrichtigt und/oder ein Alarm ausgelöst. Dabei kann gegebenenfalls anhand mindestens einem Datensatz für den Rauchfarben-optimierten Pixel-Bereich (DSo-s, DSi-s, DS2-S, DS _n -s) und/oder dem Datensatz mit Farbinformation im Pixel-Bereich (DSo- c) ein für das menschliche Auge sichtbare Bild (P) berechnet werden.