DE10132929B4

DE10132929B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Schwenk-Neige-Bewegungen einer Kamera

Info

Publication number: DE10132929B4
Application number: DE10132929A
Authority: DE
Inventors: Horst Fleissner
Original assignee: Funkwerk Plettac Electronic GmbH
Current assignee: Funkwerk Video Systeme GmbH
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2021-07-07
Also published as: ATE428268T1; ES2324523T3; EP1274231B1; DE50213421D1; EP1274231A3; DE10132929A1; EP1274231A2

Abstract

Verfahren zur Bewegungssteuerung einer Kamera, welche auf einer Positioniereinrichtung befestigt ist, mit folgenden Schritten:
– die von einer Kamera aufgenommene Szene wird über eine Übertragungsstrecke übertragen und auf einem Bildschirm (1) angezeigt,
– auf dem Bildschirm (1) wird eine Markierung dargestellt,
– die Markierung wird über eine Bedieneinrichtung über den Bildschirm (1) verschoben und eingestellt,
– als Antwort auf ein mit der Bedieneinrichtung auslösbares Signal wird der Ort der eingestellten Markierung als Zielpunkt (Z) ausgewählt, wobei,
– die relativen Abstände (h_Z, b_Z) des Zielpunktes (Z) zur Mitte (M) des sichtbaren Bildes errechnet werden und,
– die Positioniereinrichtung anhand der übertragenen Daten und einer durchgeführten Geometriekorrektur neu positioniert, und dadurch der Zielpunkt (Z) in die Mitte (M) des sichtbaren Bildes verschoben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Schwenk-Neige-Bewegungen einer Kamera, insbesondere einer Videokamera in einem Überwachungssystem.
Vorrichtungen zur Steuerung von Kameras, insbesondere Überwachungssystemen, sind weithin bekannt. Hierbei werden Bildsequenzen einer Videokamera fortlaufend auf einen Monitor übertragen. Um unterschiedliche Szenen einzufangen, muß die Kamera geschwenkt und/oder geneigt werden.
Die Schwenkbewegung der Videoüberwachungskamera wird um die vertikal verlaufende Achse, die sogenannte Pan-Achse, und die Neigebewegung um die horizontal verlaufende Achse, die sogenannte Tilt-Achse, ausgeführt. Die Pan-Achse und die Tilt-Achse stehen in einem Winkel von 90 Grad zueinander.
Eine von einer Videoüberwachungskamera aufgenommene Szene wird auf einem Video-Monitor oder auf dem Monitor eines PCs wiedergegeben.
Benutzergeführte Kamerasteuerungen sind in verschiedenen Ausgestaltungsformen bekannt. Hierbei werden insbesondere Realisierungen mit Tasten jeweils für das Bewegen nach oben, unten, rechts und links sowie Kombinationen von diesen eingesetzt. Die Kamera schwenkt dann solange in die vorgegebene Richtung bis die Taste Iosgelassen wird, oder aber in eine andere alternative Ausführungsform umgeschaltet wird bis eine entsprechende Stopptaste betätigt wird. Aus US 3984628 ist bekannt die Funktion der Tasten durch einen Steuerknüppel zu ersetzen, mittels welchem die gewünschte Bewegungsrichtung und das Ziel angefahren werden kann.

Aus DE 198 11 286 ist eine Kamerasteuerung, insbesondere für Überwachungskameras, offenbart. Diese besteht aus einer Steuereinheit und einer Überwachungskameraeinheit, welche über eine Übertragungsstrecke verbunden sind. Die Steuereinheit weist eine Anzeigeeinheit auf, auf welche die Videosignale der Übertragungskameraeinheit dargestellt werden. Die Anzeigeeinheit ist in mehrere Bereiche unterteilt. Mittels Eingabeeinheit ist die Überwachungskameraeinheit über die Anzeigeeinheit zu steuern, wobei relative Positionsdaten hierzu übertragen werden.

Bekannt sind auch Ausführungsformen bei denen die Monitor- und die Bedienerfunktion an einen Rechner gekoppelt sind. In diesem Fall wird das Kamerabild digitalisiert und dem Rechner zugeführt. Der Bildschirm des Rechners oder ein Teil des Bildschirms dient dann gleichzeitig als Monitor für die Kamera. In dieser Ausführung können die vorher genannten Tasten bestimmte, durch die Computersoftware oder vom Bediener festgelegte Tasten der Computertastatur sein.

Eine weitere bekannte Ausführung mit Hilfe eines Computers ist die Nachführung der Kamera durch Bewegungsbalken, die auf dem Monitor eingeblendet werden und mit Hilfe einer Positioniereinrichtung, z. B. einer sogenannten Maus oder einem berührungssensitiven Bildschirm gesteuert werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Datenverbindung zwischen der Eingabestation, für die Befehle, und der Kamerasteuerung für den gesamten Steuerungsvorgang aufrecht erhalten sein muß;

Aus DE 4233137 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Kamera mit folgenden Schritten offenbart:
Ein von der Kamera erzeugtes Bild wird an einen ersten Computer gesendet. Das Bild wird von dem ersten Computer über erste Datenverbindung an einen weiteren Computer gesendet. Das Bild wird auf dem Bildschirm des zweiten Computers dargestellt. Anschließend wird die alte Position der Kamera einem Punkt auf dem Bildschirm des zweiten Computers zugeordnet. Auf dem Bildschirm des zweiten Computers wird zusätzlich zum dargestellten Bild ein mit der Positioniereinrichtung positionierbarer Zeiger dargestellt. Als Antwort auf ein mit einer Auslöseeinrichtung auslösbares Signal wird eine neue Kameraposition in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Zeigers und der Bildmitte des Bildschirmes, welche der vorherigen Position der Kamera zugeordneten ist, berechnet. Die neue Position der Kamera wird vom zweiten Computer über eine zweite Datenverbindung an den ersten Computer gesendet. Die neue Position der Kamera wird in dem ersten Computer in Steuerungsinformationen umgewandelt und die Kamera wird auf die neue Position verfahren. Hierbei wird aber nicht berücksichtigt, dass die Winkelstellung der optischen Achse zur Pan-Achse Auswirkung darauf hat, ob der Zielpunkt korrekt eingestellt wird. Es wird folglich keine Geometriekorrektur durchgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche obig genannten Nachteile, insbesondere die geometrische Verzerrung, vermeidet und eine exakte Neupositionierung der Kamera auf einen frei auswählbaren Szenenpunkt ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 24 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen, der weiteren Beschreibung sowie der zugehörigen Figuren angegeben.

Das lösungsgemäße Verfahren dient zum motorbetriebenen Schwenken und Neigen einer Videoüberwachungskamera durch einen Schwenk-/Neigekopf, auch SNK genannt oder einer sogenannten Dom-Kamera.

Die Kamerasteuerung besteht aus einer Steuereinheit, welche sich aus einer Rechnereinheit, einer Anzeigeeinheit, einer Eingabeeinheit und einer Sende-/Empfangseinheit zusammensetzt. Im weiteren ist eine Überwachungskameraeinheit in einem hierarchisch aufgebauten Überwachungsnetz vorhanden. Das Überwachungsnetz besteht beispielsweise aus einem Netzwerk von Zentrale und Unterzentralen, einer Alarmanlage, einem Telefonnetzwerk auf digitaler Basis oder einem Kommunikationsnetzwerk. Das Kommunikationsnetzwerk kann sowohl ein analoges als auch ein digitales Netz sein.

Die Überwachungskameraeinheit besteht aus einer Überwachungskamera, einer Positioniereinheit, welche die Positionierung der Überwachungskamera vornimmt, insbesondere einem Schwenkneigekopf- oder Dom, einer Steuereinheit und einer Sende-/Empfangseinheit.

Die Überwachungskamera erfasst die von ihr überwachte Szene. Die Videosignale der Überwachungskamera werden von der Steuereinheit der Überwachungskamera – vorzugsweise komprimiert – über die Sende-/Empfangseinheit der Überwachungskameraeinheit und über das Überwachungsnetzwerk an die Steuereinheit der Kamerasteuerung übertragen. Die Steuereinheit der Kamerasteuerung empfängt das übertragene Videosignal der Überwachungskamera und leitet es an die Rechnereinheit weiter. Diese dekomprimiert das Videosignal, soweit dies notwendig ist, insbesondere wenn das Videosignal komprimiert übertragen wird, und stellt es auf der Anzeigeeinheit dar. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Videosignaldaten unkomprimiert übertragen.

Im Mittelpunkt der Anzeigeeinheit ist eine Markierung eingeblendet, welche den Mittelpunkt des Anzeigebereichs der Anzeigeeinheit darstellt und zugleich die Mitte der von der Überwachungskameraeinheit aufgenommenen Szene bezeichnet. Auf der Anzeigeeinheit ist eine Markierung vorhanden. Diese Markierung ist einer der Eingabeeinheiten zugeordnet und wird mittels dieser Eingabeeinheit über den gesamten Anzeigebereich der Anzeigeeinheit bewegt. Mit dieser Markierung wählt ein Benutzer einen Punkt in der, von der Überwachungskamera erfassten Szene aus, in dem er die Markierung an einen beliebigen Punkt des Anzeigebereichs der Anzeigeeinheit verschiebt und durch Betätigung der Eingabeeinheit aktiviert. Dieser Punkt soll durch die Schwenk-Neige-Bewegung der Überwachungskamera in die Mitte des Anzeigebereichs der Anzeigeeinheit verschoben werden. Die Rechnereinheit errechnet den relativen Abstand zwischen der Markierung auf dem Anzeigebereich der Anzeigeeinheit und der Mitte des Anzeigebereiches in horizontaler und vertikaler Richtung in Bezug auf Breite und Höhe des Anzeigebereichs der Anzeigeeinheit und überträgt diese Relativdaten über die Sende-/Empfangseinheit an die Steuereinheit der Überwachungskamera. In vorteilhafter Weise werden diese Daten vor der Übertragung komprimiert.

Die Steuereinheit der Überwachungskamera analysiert die übertragenen Relativdaten und errechnet die Absolutwerte zur Steuerung der Positioniereinheit der Überwachungskamera. Dies erfolgt anhand der aktuellen Einstellungen der Positioniereinheit der Überwachungskamera insbesondere unter Berücksichtigung des Objektiv-Öffnungswinkels. Anschließend steuert die Steuereinheit der Überwachungskamera die Positioniereinheit mit den errechneten Absolutwerten an. Die Überwachungskamera wird schnellstmöglich auf die neue Position ausgerichtet.

Die Steuerbefehle können sowohl manuell, wie im vorherigen beschrieben, als auch automatisch, durch Bildverarbeitung, sogenannter Video Motion Detection, ausgelöst werden. Beim manuellen Steuern wird der Ort der Aktion, der Zielpunkt, auf dem Monitor mit einer eingeblendeten Marke bestimmt, die durch ein analog-proportional arbeitendes Bedienmittel, z. B. einer Maus, einem Trackball, einem Touchscreen, etc. bewegt wird. Durch Einfach- oder Doppelklick, bzw. kurzes oder längeres Betätigen oder Berühren können Befehle unterschieden und ausgelöst werden. Auch Rädchen, sogenannte Wheels, und zusätzliche Tasten können genutzt werden.

Besonders Vorteilhaft ist die Immunität des Systems gegenüber Übertragungsverzögerungen. Die Verzögerungszeit hat keinen Einfluß auf die Einstellgenauigkeit, weil stets eine Ortsinformation an den SNK oder Dom übertragen wird und die Übertragungsstrecke nicht in einen Mensch/Maschine-Regelkreis einbezogen ist. Die Übertragungsverzögerung bewirkt lediglich, dass eine Aktion verzögert beginnt und endet. Da ferner nur relative Ortsinformationen bzw. Daten vom Bedienplatz zum SNK oder Dom übertragen werden und die aktuelle, absolute Stellung von Pan, Tilt, Focus und Zoom am Bedienplatz nicht benötigt wird, ist das Übertragungssystem von unnötigen, zeitverbrauchenden Datenübertragungen entlastet.

Ist jedoch die Übertragungsverzögerung sehr kurz können weitere vorteilhafte Steuerungsmöglichkeiten genutzt werden. So kann z. B. eine sich bewegende Person durch ständiges Nachführen der eingeblendeten Marke in Bildmitte gehalten, oder es können Focus oder Zoom kontinuierlich proportional eingestellt werden.

Bei verzögerter Übertragung der Daten ist das System in der Lage folgende Befehle oder Aktionen auszuführen.

Durch Pan- und Tiltaktion wird der Zielpunkt nach Einfachklick oder ähnliches in die Bildmitte verschoben. Zum Beispiel wird nach einem Doppelklick der Zielpunkt durch Pan- und Tiltaktion von einem Bildrand an den gegenüberliegenden Bildrand oder in die gegenüberliegende Bildecke verschoben. Durch Zoomaktion wird der Bildausschnitt nach Einfachklick, oder ähnliches, so vergrößert, dass der Zielpunkt am Bildrand steht. Dies bedeutet, dass der Öffnungswinkel des Objektivs verkleinert wird. Nach Doppelklick, oder ähnliches, wird das Sichtfeld um einen vorwählbaren Faktor vergrößert. Dies hat zur Folge, dass der Öffnungswinkel des Objektivs vergrößert wird. Am Ort des Zielpunktes wird das Bild automatisch durch eine Autofocusfunktion scharf gestellt.

Insbesondere bei verzögerungsfreier Übertragung der Daten können die nachfolgenden Aktionen ausgeführt werden. Durch Pan- und Tiltaktion kann der Zielpunkt durch ständiges Nachführen der eingeblendeten Marke in der Bildmitte gehalten werden. Mit dem Rädchen, auch Wheel genannt, kann der Öffnungswinkel des Objektivs vergrößert und verkleinert werden, dies bedeutet, auf Weitwinkel oder Tele eingestellt werden. Im weiteren ist mit einem zweiten Rädchen, oder nach Betätigung einer Umschalttaste mit dem ersten Rädchen eine Schärfepunkteinstellung zwischen Nah- und Ferneinstellung veränderbar. Durch die Betätigung einer Umschalttaste und Vor-/Rückwärtsbewegung des Bedienmittels ist der Öffnungswinkel des Kameraobjektivs veränderbar. Auf gleiche Weise, nach Betätigung einer anderen Umschalttaste, ist auch der Schärfepunkt nachjustierbar.

Die unterschiedlichen Befehle für Pan und Tilt bzw. Autofocus werden stets mit den aktuellen, relativen Abständen zum SNK oder Dom übertragen. Insbesondere werden die relativen Mittenabstände übertragen. Bei Ausführung eines Befehl für einen Zoomvorgang müssen im weiteren Vergrößerungs- oder Verkleinerungsfaktoren, jedoch keine Ortsinformationen übertragen werden. Zur Steuerung von Focus oder Zoom, insbesondere über das Wheel oder durch eine Vor- oder Rückwärtsbewegung der Maus, wird die Anzahl der auszuführenden Inkremente übertragen, welche durch die manuelle Bewegung ausgelöst werden. Nach dem Ausführen eines Befehls und erreichen der Zieleinstellung wird die Ausführung rückgemeldet. Ist eine Ausführung nicht möglich oder treten Grenzkonflikte auf, so erfolgt eine entsprechende Fehlermeldung vom SNK oder Dom zur Bedieneinheit

Im weiteren wird das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand der nachfolgenden Figuren aufgezeigt.

Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Bildschirmes zur Wiedergabe der von einer Überwachungskamera aufgenommenen Szene;

2 die Grundlagen für die Berechnungsschritte nach dem Übertragen der Daten zum SNK bzw. Dom;

3 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Grundlagen für die Ermittlung der Übertragungsfunktion und der durchzuführenden arithmetischen Aktionen;

4 eine schematische Darstellung eines Funkalarmnetzes mit Unterzentralen;

5 einen schematischen Aufbau einer Steuereinheit; und

6 einen schematischen Aufbau einer Überwachungskameraeinheit.

In 1 ist ein Bildschirm 1 dargestellt. Auf diesem Bildschirm 1 wird die von einer Kamera, insbesondere einer Videoüberwachungskamera, aufgenommene aktuelle Szene dargestellt. Der Bildschirm 1 weist eine virtuelle Markierung auf, welche die Mitte M des sichtbaren Bildes markiert. Außerdem weist er eine an sich bekannte Breite B des sichtbaren Bildes und eine Höhe H des sichtbaren Bildes auf. Im weiteren ist ein zufällig gewählter Zielpunkt Z vorhanden. Dieser Zielpunkt Z soll durch eine Aktion von SNK oder Dom auf die Mitte M des sichtbaren Bildes zentriert werden. Hierzu müssen zunächst die Abstände zwischen dem Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes errechnet werden. Der horizontale Abstand B_Z wird als Abstand zwischen dem Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes bezeichnet. Im weiteren wird der vertikale Abstand H_Z als Abstand zwischen dem Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes ermittelt. Hierbei werden vereinbarungsgemäß Verschiebungen nach rechts von der Mitte M des sichtbaren Bildes aus mit positiven Vorzeichen, Verschiebungen nach links, mit negativen Vorzeichen bewertet. Wegen des Rasteraufbaus eines Videobildes erfolgt die Ermittlung der absoluten Abstände des Zielpunktes Z von der Mitte M des sichtbaren Bildes, des vertikalen Abstands H_Z und des horizontalen Abstands B_Z, durch Zeitmessung mit anschließender Umrechnen auf die geometrische Anordnung. Im weiteren werden die relativen Abstände des Zielpunktes Z von der Mitte M des sichtbaren Bildes – der relative horizontale Abstand b_Z, und der relative vertikale Abstand h_Z – auf dem Bildschirm 1, im Verhältnis zur halben Bildbreite bzw. halben Bildhöhe wie folgt berechnet:
Das Vorzeichen von B_Z überträgt sich dabei auf b_Z und das Vorzeichen von H_Z überträgt sich auf h_Z.
Es besteht nunmehr die Möglichkeit die weiteren durchzuführenden Berechnungen für die Steuerung des SNK oder Doms aufgrund der vorliegenden relativen Mittenabstände b_Z und h_Z durchzuführen und dann die absoluten Daten zur Steuerung des SNK oder Doms zu übertragen, oder die errechneten relativen Abstände b_Z und h_Z zum SNK oder Dom zu übertragen. Für den Fall, dass die absoluten Steuerdaten zunächst berechnet und diese an den SNK bzw. Dom übertragen werden sollen, müssen die in der Überwachungskamera aktuell eingestellten Werte wie Öffnungswinkel des Objektives, Stellung des SNK bzw. Dom kontinuierlich an den Bedienplatz übertragen werden. Dies belastet die Übertragungsstrecke mit Daten und kostet Zeit. Um dies zu vermeiden wird im Weiteren lediglich die Ausführungsform betrachtet, bei welcher die relativen Mittenabstände an die Überwachungskameraeinheit übertragen werden und die weiteren Berechnungen dort getätigt werden.
Es werden diese in entsprechende Daten zur Ansteuerung der Kamerasteuerung verwendet.
Es wird außerdem eine Geometriekorrektur durchgeführt, um den Zielpunkt Z auf die Mitte M des sichtbaren Bildes zu verschieben. Zur Durchführung der Geometriekorrektur wird wie folgt vorgegangen.
Zur Weiterbearbeitung im SNK oder Dom müssen zusätzlich der horizontale Öffnungswinkel des Objektives der Videoüberwachungskamera sowie der vertikale Öffnungswinkel des Objektives der Überwachungskamera bekannt sein. Diese Daten werden für die weitere Berechnung zur Neueinstellung des SNK bzw. Doms benötigt.
Der horizontale Öffnungswinkel α des Objektives der Videoüberwachungskamera für volle Bildbreite B und der vertikale Öffnungswinkel β des Objektives der Videoüberwachungskamera für volle Bildhöhe H sind bekannt oder können mittels Stellungsgeber des Zoom-Objektivs gemessen werden. Außerdem muss der Winkel in horizontaler Richtung zwischen Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes, im weiteren mit α_Z bezeichnet, errechnet werden. Außerdem muss der Winkel in vertikaler Richtung zwischen dem Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes, im weiteren mit β_Z bezeichnet, errechnet werden.
Die Wertebereiche für die Winkel α_Z und β_Z erstrecken sich im Bereich von > –90° bis < +90°, da die Werte der Winkel α und β bei Objektiven, welche in der Sicherheitstechnik Anwendung finden, zwischen > 0° und < 180° und die Werte für den relativen horizontalen Abstand b_Z und den relativen vertikalen Abstand h_Z zwischen 0 und +–1 liegen. Die Vorzeichen von b_Z und h_Z können daher unverändert übertragen werden. Tangenswerte von unendlich treten nicht auf.
Es ergibt sich somit die angenäherte Formel für kleine Winkel von α_Z und β_Z wie folgt:
Exakt ausgedrückt lautet die Formel, auch für große Winkel:
Es ist im Weiteren zu beachten, dass der relative horizontale Abstand b_Z und der relative vertikale Abstand h_Z bzw. der horizontale Winkel α_Z und der vertikaler Winkel β_Z mit –1 multipliziert werden müssen, wenn die Bildwiedergabe auf dem Bildschirm 1 180° um die Mitte M des Bildschirms 1 gedreht ist.
Im weiteren muss der Neigewinkel γ_Z der optischen Achse des Objektives der Überwachungskamera gegenüber der Pan-Achse berücksichtigt werden. Dies wird anhand von 3 näher erläutert.
Bei γ_Z handelt es sich um den Neigewinkel des Punktes Z' gegenüber der Pan-Achse vor der Ausführung der Neigebewegung. Der Punkt Z' ist die horizontale Projektion des Zielpunktes Z auf die vertikale Mittelachse.
γ_Z errechnet sich wie folgt: γZ = γM + βZ
Der Winkel γ_M entspricht dem Neigewinkel der Mitte M des sichtbaren Bildes, bzw. der optischen Achse des Objektivs, gegenüber der Pan-Achse vor der Neigebewegung und wird vom Positionsgeber des SNK bzw. Doms geliefert.
Damit der Zielpunkt Z in die Mitte M des sichtbaren Bildes auf dem Bildschirm 1 verschoben wird, muss der Neigewinkel γ_ZM durch die Schwenk-Neigebewegung des SNK oder Dom eingestellt werden.
Dieser wird wie folgt ermittelt: γZM = arccos(cosγZ·cosαZ)
Zu beachten ist hierbei, dass der Winkel γ_Z rein rechnerisch negativ werden kann, wenn der Betrag von – β_Z größer als γ_M ist.
Wenn der Winkel γ_ZM kleiner als 0 ist, daher ein negatives Vorzeichen aufweist, muß eine Korrektur durchgeführt werden. Anderenfalls würden Objekte, welche von der Videoüberwachungskamera aufgenommen werden, auf dem Bildschirm 1 kopfstehenden abgebildet werden. Hierzu bieten sich zwei Lösungsalternativen an. Bei einer Lösungsalternative wird das Vorzeichen von γ_ZM invertiert und der zugehörige Schwenkwinkel δ_ZM wird um +–180° korrigiert. Eine zweite Lösungsmöglichkeit besteht darin, dass die Winkel γ_ZM und δ_ZM unverändert verwendet werden, wie sie berechnet wurden. In diesem Fall muß jedoch die Videoüberwachungskamera +–180° um die optische Achse gedreht oder das Videosignal so nachbearbeitet werden, dass das Bild auf dem Bildschirm 1 wieder in Normallage erscheint.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, diejenige Alternative zu verwenden, welche die kürzere Ausführungsdauer benötigt.
Im weiteren ist zu berücksichtigen, dass γ_Z nicht 0 oder 180° sein darf. Hierauf wird im weiteren noch eingegangen.
Außerdem ist zu beachten, wenn die Kamera um die Tilt-Achse beliebig weit gedreht werden kann, also keine mechanischen oder elektronischen Winkelbegrenzungen angewendet sind, es vorteilhaft ist, mit Winkeln von 0° < γ_ZM < = 180° oder Winkel zwischen 0° > γ_ZM >= –180° zu rechnen. Dazu sind aber die folgenden Korrekturen nötig:
Der neue hier zu errechnende Winkel γ'_ZM = γ_ZM – 360°, wenn 180° < γ_ZM < 360° oder γ'_ZM = γ_ZM + 360° wenn –180° > γ_ZM < 360°. In diesem Fall wird y'_ZM anstatt dem ursprünglich errechneten γ_ZM an den SNK übertragen.
Letztlich ist noch der Schwenkwinkel δ zu errechnen und zu berücksichtigen. Der Schwenkwinkel δ für die auszuführende Schwenkbewegung errechnet sich nach der Formel
Der Schwenkwinkel δ ist derjenige Winkel, um den die Pan-Achse geschwenkt werden muss, um den Zielpunkt Z in die Mitte M des sichtbaren Bildes zu bringen.
Es ist aber auch hier zu beachten, dass γ_Z nicht die Werte 0° oder 180° annehmen darf. Andernfalls würden bei sin γ_Z = 0 Konflikte wegen Division durch 0 auftreten. Ergibt sich rechnerisch ein Wert für γ_Z = 0, wird ersatzweise mit einem relativ kleinen Wert, nahe 0, für sin γ_Z weitergerechnet, vorzugsweise mit positivem Vorzeichen.
Die neue Winkelstellung der Pan-Achse δ_ZM nach der Schwenkbewegung errechnet sich nach der Formel δZM = δM + δ
Es wird vorausgesetzt, dass der Winkel δ bei Rechtsdrehung zunimmt.
Hierbei ist δ_M die Winkelstellung der Pan-Achse vor der Schwenkbewegung und δ_ZM die Winkelstellung der Pan-Achse nach der Schwenkbewegung. Hierdurch wird der Zielpunkt Z in die Mitte M des sichtbaren Bildes verschoben.
Nach der Berechnung des Schwenkwinkels δ und des Neigewinkels wird der SNK bzw. Dom auf die neuen Winkelwerte verfahren und der Zielpunkt Z zur neuen Mitte M des sichtbaren Bildes.
Im weiteren wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels nochmals erläutert.
Bei der beispielhaften Ausführungsform gemäß 4 handelt es sich um ein Überwachungsnetzwerk, welches aus einer Zentrale 13, mehreren Unterzentralen 12, 14, 16, 18, einer Steuereinheit 11 und den Überwachungskameraeinheiten 15, 17 und 19 besteht.
Die in 5 näher dargestellte Steuereinheit 11 besteht aus dem Bildschirm 1, einer Recheneinheit 22, Bedieneinheiten 23, 24, 25, welche auch Eingabeeinheiten, wie etwa eine Tastatur, eine Maus usw. sein können, und einer Sende- und Empfangseinheit 26.
Die in 6 näher dargestellte Überwachungskameraeinheit 17 besteht aus einer Kameraeinheit 31, einer Positionierungseinheit 34, einer Steuereinheit 32 und einer Sende- und Empfangseinheit 33.
Der Bildschirm 1 ist in mehrere Bereiche aufgeteilt. Die Recheneinheit 22 steuert die Anzeige auf dem Bildschirm 1. Auf dem Bildschirm 1 ist mindestens ein Anzeigebereich vorgesehen, in welchem die Recheneinheit 22 das Videosignal jeweils einer der Überwachungskameraeinheiten 15, 17 oder 19, d.h. die von diesen erfassten Szenen, darstellt. Im weiteren Ausführungsbeispiel ist jedoch nur jeweils ein Videosignal einer Überwachungskameraeinheit auf dem gesamten Bildschirm 1 darstellbar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist aber die Möglichkeit gegeben, mehrere Videosignale von unterschiedlichen Überwachungskameras zugleich darzustellen. Über jede einzelne Bedieneinheit 23, 24, 25 kann jede der vorhandenen Überwachungskameraeinheiten 15, 17, 19 ausgewählt und deren aktuelles Videosignal angezeigt werden. Die Bedieneinheiten 23, 24, 25 sind redundant. In der weiteren Beschreibung ist die Überwachungskameraeinheit 17 ausgewählt und deren Videosignal wird auf dem Bildschirm 1 der Steuereinheit 11 von der Recheneinheit 22 der Steuereinheit 11 dargestellt.
Die Kameraeinheit 41 der Überwachungskameraeinheit 17 erfasst einen Teilbereich des zu überwachenden Sichtfeldes. Die Steuereinheit 42 der Überwachungskameraeinheit 17 komprimiert das Videosignal der Kameraeinheit 41 der Überwachungskameraeinheit 17 und die Sende- und Empfangseinheit 43 der Überwachungskameraeinheit 17 übermittelt dieses an die Unterzentrale 16. Diese übermittelt das komprimierte Videosignal an die Zentrale 13, welche das komprimierte Videosignal weiter an die Steuereinheit 11 übermittelt. Die Steuereinheit 11 empfängt über die Sende- und Empfangseinheit 26 das komprimierte Videosignal und leitet es an die Recheneinheit 22 weiter. Die Recheneinheit 22 dekomprimiert das Videosignal und stellt das Videosignal auf dem Bildschirm 1 dar.
Zur Visualisierung der aktuellen Einstellungen der Überwachungskameraeinheit 17 überträgt die Steuereinheit 32 der Überwachungskameraeinheit 17 nach jeder Veränderung der Einstellung der Positionierungseinheit 34 der Überwachungskameraeinheit 17 und/oder des Zoomes und/oder des Fokuses der Kameraeinheit 31 der Überwachungskameraeinheit 17 die aktuellen Einstellungsdaten an die Steuereinheit 11. Die Recheneinheit 22 wertet diese Daten aus und stellt die aktuellen Einstellungen der Überwachungskameraeinheit 17 über Bildlaufleisten und Markierungen in für den Benutzer leicht erkennbarer Form dar.
Der Benutzer der Steuereinheit 11 erhält die von der Überwachungskameraeinheit 17 aktuell erfasste Szene auf dem Bildschirm 1 dargestellt. Soll die Ausrichtung der Überwachungskameraeinheit 17 verändert werden, so steuert der Bediener über die Bedieneinheiten 23, 24, 25 eine Markierung an diejenige Stelle des Bildschirmes 1, welche die neue Szenenmitte sein soll. Diese Stelle wird als der Zielpunkt Z von der Steuereinheit 11 festgesetzt. Die Steuereinheit 11 leitet das Positionieren der Überwachungskameraeinheit 17 auf den neu ausgewählten Zielpunkt Z als Szenenmittelpunkt, d.h. als neue Mitte M des sichtbaren Bildes des Bildschirms 1 ein.
Durch die Auswahl eines neuen Zielpunktes Z und die dadurch neu auszuführende Positionierung der Positionierungseinheit 34 errechnet die Recheneinheit 22 den Abstand zwischen dem Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes. Hierbei ermittelt die Recheneinheit 22 den horizontalen Abstand B_Z als den horizontalen Abstand zwischen dem Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes. Außerdem ermittelt die Recheneinheit 22 den vertikalen Abstand H_Z als vertikalen Abstand zwischen dem Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes. Liegt der Zielpunkt Z oberhalb der Mitte M des sichtbaren Bildes, wird dies mit positiven Vorzeichen durch die Recheneinheit 22 bewertet, liegt er unterhalb der Mitte M des sichtbaren Bildes, vergibt die Recheneinheit 22 ein negatives Vorzeichen. Liegt der Zielpunkt links der Mitte M des sichtbaren Bildes, so wird der horizontale Abstand B_Z mit negativen Vorzeichen durch die Recheneinheit 22 bewertet, befindet er sich rechts der Mitte M des sichtbaren Bildes, bewertet dies die Recheneinheit 22 mit positiven Vorzeichen. Im konkreten Ausführungsbeispiel nach 1 liegt der Zielpunkt Z rechts unterhalb der Mitte M des sichtbaren Bildes. Daher vergibt die Recheneinheit 22 für den horizontalen Abstand B_Z ein positives Vorzeichen, für den vertikalen Abstand H_Z hingegen ein negatives Vorzeichen.
Aus dem horizontalen Abstand B_Z und dem vertikalen Abstand H_Z ermittelt die Recheneinheit 22 anschließend den relativen horizontalen Abstand b_Z sowie den relativen vertikalen Abstand h_Z. Die Berechnung erfolgt nach der Formel:
Der relative horizontale Abstand b_Z sowie der relative vertikale Abstand h_Z werden im Verhältnis zur halben Bildbreite B bzw. zur halben Bildhöhe H berechnet. Es besteht jedoch in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit die relativen Abstände auf die volle Bildbreite und – höhe zu beziehen.
Die Vorzeichen der relativen Abstände b_Z und h_Z werden durch die Vorzeichen der horizontalen Abstände und vertikalen Abstände B_Z und H_Z definiert.
Die Recheneinheit 22 leitet diese relativen Abstandsdaten b_Z und h_Z über die Steuereinheit 11 zur Zentrale 13, von dieser über die Unterzentrale 16 an die Videoüberwachungskameraeinheit 17. Die Sende- und Empfangseinheit der Überwachungskameraeinheit 17 legt die Werte für den relativen horizontalen Abstand b_Z und den relativen vertikalen Abstand h_Z im Speicher ab. Außerdem ist der Steuereinheit 32 der aktuelle horizontale Öffnungswinkel α des Objektivs der Kameraeinheit 31 bekannt. Der horizontale Öffnungswinkel α des Objektivs ist für die volle Bildbreite B definiert. Im weiteren ist der aktuelle Öffnungswinkel β des Objektivs der Kameraeinheit 31 für volle Bildhöhe H ebenfalls gespeichert. Anhand dieser Daten errechnet die Steuereinheit 32 den horizontalen Winkel α_Z zwischen der Mitte M des sichtbaren Bildes und dem Zielpunkt Z.
Die Berechnung erfolgt nach der Formel:
Anschließend errechnet die Steuereinheit 32 den Winkel β_Z zwischen dem Zielpunkt Z und der Mitte M des sichtbaren Bildes nach der Formel:
Die Vorzeichen für die Winkel α_Z und β_Z werden durch die Vorzeichen von b_Z und h_Z festgelegt.
Die Wertebereiche für die Winkel α_Z und β_Z erstrecken sich von > –90° bis < +90°, da die Werte der Winkel α und β bei Objektiven der Sicherheitstechnik zwischen > 0° und < 180° und die Werte für die relativen vertikalen und horizontalen Abständen b_Z und h_Z im Bereich von 0 bis +–1 liegen. Vorzeichen werden deshalb unverändert übertragen und Tangens-Werte gegen unendlich treten nicht auf.
In vorteilhafter Weise kann der Berechnungsaufwand für kleine Winkel von α_Z und β_Z verringert werden, in dem die Steuereinheit 32 näherungsweise nach den Formeln
rechnet.
Um die Überwachungskameraeinheit 17 über die Positionierungseinheit 34 mit der darauf fixierten Kameraeinheit 31 auf den neuen Zielpunkt Z zu positionieren, muß die Steuereinheit 32 den Neigewinkel γ der Positionierungseinheit 34 sowie den Schwenkwinkel ö berücksichtigen.
Zunächst führt die Steuereinheit 32 die Berechnung für den Neigewinkel γ durch. Hierzu hat die Steuereinheit den Neigewinkel γ_M, der Positionierungseinheit 34 gespeichert. Dies ist der Winkel zwischen der optischen Achse und der Pan-Achse, welcher aktuell von der Positionierungseinheit 34 eingenommen ist. Bei dem Neigewinkel γ_Z handelt es sich um den Neigewinkel des Zielpunktes Z' gegenüber der Pan-Achse, vor der Ausführung der Neigebewegung der Positionierungseinheit 34. Der Punkt Z' ist die horizontale Projektion des Zielpunktes Z auf die vertikale Mittelachse. Der Winkel γ_Z errechnet sich wie folgt: γZ = γM + βZ
Die Steuereinheit 32 rechnet danach den einzustellende Neigewinkel γ_ZM wie folgt: γZM = arccos(cosγZ·cosαZ)
Hierbei beachtet die Steuereinheit 32, dass der Winkel γ_Z rein rechnerisch negativ werden kann, wenn der Betrag von –β_Z größer ist als γ_M. Falls der Winkel γ_Z kleiner als 0 ist, führt die Steuereinheit 32 eine Korrektur durch, da anderenfalls die Szene, welche von der Kameraeinheit 31 aufgenommen wird, auf dem Bildschirm 1 kopfstehend abgebildet werden würde. Hierzu invertiert die Steuereinheit 32 das Vorzeichen des Winkels γ_ZM und korrigiert den zugehörigen Schwenkwinkel δ_ZM um 180°.
Eine zweite Lösungsmöglichkeit besteht darin, dass die Winkel γ_ZM und der Schwenkwinkel δ_ZM unverändert verwendet werden, wie sie berechnet wurden und die Steuereinheit 32 die Kamera 180° um die optische Achse dreht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erkennt die Steuereinheit 11 bzw. die Recheneinheit 22 der Steuereinheit 11 die Falschlage des Bildes und stellt diese mit elektronischen Mitteln auf dem Bildschirm 1 in normaler Lage dar.
Die Steuereinheit 32 verfährt anschließend die Positionierungseinheit 34 auf den neuen Neigewinkel γ_ZM.
Anschließend errechnet die Steuereinheit 32 den Schwenkwinkel δ, welcher ausgeführt werden muß, um endgültig den Zielpunkt Z in die Mitte M des sichtbaren Bildes zu verschieben.
Den Winkel δ für die auszuführende Schwenk-Bewegung errechnet die Steuereinheit 32 wie folgt:
Hierbei beachtet die Steuereinheit 32, dass der Winkel γ_Z nicht die Werte 0 oder 180° annimmt. Anderenfalls würde es zu Konflikten wegen Division durch 0 kommen. Ist der Wert des Winkels γ_Z gleich 0 oder 180°, so verwendet die Steuereinheit 32 für sin γ_Z einen Wert der etwas größer als 0 ist. Vorzugsweise setzt die Steuereinheit das Vorzeichen dieses Wertes positiv an.
Den neuen Schwenkwinkel δ_ZM, der bei der Schwenkbewegung einzustellen ist, errechnet die Steuereinheit 32 nach der Formel: δZM = δM + δ
Dabei ist δ_M der absolute Winkel des Positionsgebers vor der Schwenkbewegung und es wird vorausgesetzt, dass der Wert bei Rechtsdrehung zunimmt. Die Steuereinheit 32 steuert dann die Positionierungseinheit 34 mit dem neuen Wert an worauf die Pan-Achse auf den neuen Winkel δ_ZM eingestellt wird.
Nachdem der Schwenkwinkel δ_ZM eingestellt ist, kann ein neuer Zielpunkt ausgewählt werden und die Überwachungskameraeinheit 17 auf diesen neuen Zielpunkt eingestellt werden. Dies erfolgt in der oben beschriebenen Weise.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Bildschirm 1 mit einem Bildspeicher ausgestattet. Die Steuereinheit 22 friert nach der Betätigung einer der Bedieneinheiten 23, 24, 25 die Szene auf dem Bildschirm 1 ein bis die Überwachungskameraeinheit auf die neuen Einstellwerte eingestellt ist. Dann erst wird die aktuelle Szene wieder aus dem Bildschirm 1 angezeigt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine der Bedieneinheiten 23, 24, 25 als Computer-Maus ausgestaltet. Mit einem Einfach-Klick der rechten Taste der Computer-Maus wird der Zoom der Kamera gesteuert. Das mit der Pfeilspitze angegebene Detail der auf dem Bildschirm 1 dargestellten Szene wird an den Bildrand verfahren. Es wird hierzu der grössere Wert von b_Z oder h_Z übertragen. Nach der Durchführung der Tangenskorrektur wird dieser Wert mit dem aktuellen Öffnungswinkel des Kameraobjektivs multipliziert und ergibt so den neu einzustellenden Öffnungswinkel.
Durch einen Doppelklick oder einem langen Klick der rechten Taste der Computer-Maus – je nach Voreinstellung des Systems – wird, unabhängig vom aktuellen Standort des Mauszeigers auf dem Bildschirm 1, ein, durch Voreinstellung wählbarer Faktor, insbesondere in der Grössenordnung zwei, übertragen. Nach Durchführung der Tangenskorrektur wird dieser Faktor mit dem aktuellen Öffnungswinkel des Objektives der Kamera multipliziert und ergibt den neu einzustellenden Öffnungswinkel. Die Überwachungszeit der Klickdauer ist durch Voreinstellungen wählbar.

B: Breite des sichtbaren Bildes
H: Höhe des sichtbaren Bildes
Z: zufällig gewählter Zielpunkt
M: Mitte des sichtbaren Bildes
B_Z: horizontaler Abstand zwischen Zielpunkt und Mitte des sichtbaren Bildes
H_Z: vertikaler Abstand zwischen Zielpunkt und Mitte des sichtbaren Bildes
b_Z: relativer horizontaler Abstand zwischen Zielpunkt und Mitte des
: sichtbaren Bildes
h_Z: relativer horizontaler Abstand zwischen Zielpunkt und Mitte des
: sichtbaren Bildes
Z': horizontale Projektion des Zielpunkts Z, auf die vertikale Mittelachse
α: horizontaler Öffnungswinkel des Objektives
β: vertikaler Öffnungswinkel des Objektives
δ: auszuführender Schwenkwinkel, um den Zielpunkt Z in die Mitte M des
: sichtbaren Bildes zu bringen
α_Z: horizontaler Winkel am Ort der Kamera zwischen der Mitte des
: sichtbaren Bildes und dem Zielpunkt
β_Z: vertikaler Winkel am Ort der Kamera zwischen der Mitte des sichtbaren
: Bildes und dem Zielpunkt
γ_Z: Neigewinkel des Punkts Z' gegenüber der Pan-Achse, vor der
: Schwenk-/Neigebewegung.
γ_M: Neigewinkel der Bildmitte (optische Achse des Objektivs) gegenüber der
: Pan-Achse, vor der Schwenk-/Neigebewegung
δ_M: Winkelstellung der Pan-Achse vor der Schwenk-/Neigebewegung
γ_ZM: neuer Neigewinkel der optischen Achse des Objektivs gegenüber der
: Pan-Achse nach der Schwenk-/Neigebewegung.
δ_ZM: Winkelstellung der Pan-Achse nach der Schwenk-/Neigebewegung.
1: Bildschirm
11: Steuereinheit
12: Unterzentrale
13: Zentrale
14: Unterzentrale
15: Überwachungskameraeinheit
16: Unterzentrale
17: Überwachungskameraeinheit
18: Unterzentrale
19: Überwachungskameraeinheit
21: Anzeigeeinheit
22: Recheneinheit
23: Bedieneinheit
24: Bedieneinheit
25: Bedieneinheit
26: Sende- und Empfangseinheit
31: Kameraeinheit
32: Steuereinheit
33: Sende- und Empfangseinheit
34: Positionierungseinheit

Claims

Verfahren zur Bewegungssteuerung einer Kamera, welche auf einer Positioniereinrichtung befestigt ist, mit folgenden Schritten: – die von einer Kamera aufgenommene Szene wird über eine Übertragungsstrecke übertragen und auf einem Bildschirm (1) angezeigt, – auf dem Bildschirm (1) wird eine Markierung dargestellt, – die Markierung wird über eine Bedieneinrichtung über den Bildschirm (1) verschoben und eingestellt, – als Antwort auf ein mit der Bedieneinrichtung auslösbares Signal wird der Ort der eingestellten Markierung als Zielpunkt (Z) ausgewählt, wobei, – die relativen Abstände (h_Z, b_Z) des Zielpunktes (Z) zur Mitte (M) des sichtbaren Bildes errechnet werden und, – die Positioniereinrichtung anhand der übertragenen Daten und einer durchgeführten Geometriekorrektur neu positioniert, und dadurch der Zielpunkt (Z) in die Mitte (M) des sichtbaren Bildes verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relativen Abstände (h_Z, b_Z) an die Positioniereinrichtung der Kamera übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der relative horizontale Abstand (b_Z) des Zielpunktes (Z) von der Mitte (M) des sichtbaren Bildes im Verhältnis zur halben Bildbreite (B) und der relative vertikal Abstand (h_Z) des Zielpunktes (Z) von der Mitte (M) des sichtbaren Bildes im Verhältnis zur halben Bildhöhe (H) errechnet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem relativen vertikalen Abstand (h_Z) ein positives Vorzeichen zugewiesen wird, wenn der Zielpunkt (Z) auf dem Bildschirm (1) oberhalb der Mitte (M) des sichtbaren Bildes liegt und dem relativen horizontalen Abstand (b_Z) ein positives Vorzeichen zugewiesen wird, wenn sich der Zielpunkt (Z) rechts der Mitte (M) des sichtbaren Bildes befindet.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem relativen vertikalen Abstand (h_Z) ein negatives Vorzeichen zugewiesen wird, wenn der Zielpunkt (Z) auf dem Bildschirm (1) unterhalb der Mitte (M) des sichtbaren Bildes liegt und dem relativen horizontalen Abstand (b_Z) ein negatives Vorzeichen zugewiesen wird, wenn sich der Zielpunkt (Z) links der Mitte (M) des sichtbaren Bildes befindet.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Winkel (α_Z) am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes in Abhängigkeit des relativen horizontalen Abstands (b_Z) ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Winkel (β_Z) am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes in Abhängigkeit des relativen vertikalen Abstands (h_Z) ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontalen Winkel (α_Z) am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes, für kleine Winkel des horizontalen Winkels (α_Z), nach der Formel berechnet wird,
wobei α der horizontale Öffnungswinkel des Objektives der Kamera und b_Z der relative horizontaler Abstand zwischen Zielpunkt (Z) und Mitte (M) des sichtbaren Bildes ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Winkel (β_Z) am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes, für kleine Winkel des vertikalen Winkels (β_Z), nach der Formel berechnet wird,
wobei β der vertikale Öffnungswinkel des Objektives der Kamera und h_Z der relative vertikale Abstand zwischen Zielpunkt (Z) und Mitte (M) des sichtbaren Bildes ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Winkel (α_Z) am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes exakt berechnet wird gemäß
wobei α der horizontale Öffnungswinkel des Objektives der Kamera und b_Z der relative horizontaler Abstand zwischen Zielpunkt (Z) und Mitte (M) des sichtbaren Bildes ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Winkel (β_Z) am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes exakt berechnet wird gemäß
wobei β der vertikale Öffnungswinkel des Objektives der Kamera und h_Z der relative vertikale Abstand zwischen Zielpunkt (Z) und Mitte (M) des sichtbaren Bildes ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für den horizontalen Winkel (α_Z) am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes und für den vertikale Winkel (β_Z) am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes im Bereich von > –90° bis < +90° liegen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Winkel (β_Z) am Ort der Kamera und/oder der horizontale Winkel (α_Z) am Ort der Kamera mit Minus 1 multipliziert werden müssen, wenn die von der Überwachungskamera aufgenommene Szene auf dem Bildschirm (1) 180° um die Mitte gedreht dargestellt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Neigewinkel (γ_Z) als Winkel zwischen der Pan-Achse und der horizontalen Projektion des Zielpunktes (Z) auf die Projektion der vertikalen Bildachse ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Neigewinkel (γ_Z) durch Addition des relativen vertikalen Winkels (β_Z) am Ort der Kamera und eines aktuell eingestellten zweiten Neigewinkels (γ_M) zwischen der Mitte (M) des sichtbaren Bildes und der Pan-Achse vor Ausführung der Schwenk-/Neigebewegung ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Neigewinkel (γ_ZM) der optischen Achse des Objektivs gegenüber der Pan-Achse, der von der Positioniereinheit eingestellt wird, um den Zielpunkt (Z) in die Mitte (M) des sichtbaren Bildes zu verfahren, berechnet wird nach γZM = arccos(cosγZ·cosαZ),wobei γ_Z der Neigewinkel des Punkts Z' gegenüber der Pan-Achse, vor der Ausführung der Schwenk-/Neigebewegung und α_Z der horizontale Winkel am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der auszuführende Schwenkwinkel (δ) um die Pan-Achse, um den Zielpunkt (Z) in die Mitte (M) des sichtbaren Bildes zu bewegen, wie folgt errechnet wird
wobei δ der auszuführende Schwenkwinkel um die Pan-Achse, α_Z der horizontale Winkel am Ort der Kamera zwischen dem Zielpunkt (Z) und der Mitte (M) des sichtbaren Bildes und γ_Z der Neigewinkel des Punkts Z' gegenüber der Pan-Achse, vor der Schwenkbewegung ist
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die absolute Winkelstellung (δ_ZM) der Positioniereinheit der Kamera, bezogen zur Pan-Achse nach der Schwenkbewegung, durch Summation des auszuführenden Schwenkwinkels (δ) um die Pan-Achse, um den Zielpunkt (Z) in die Mitte (M) des sichtbaren Bildes zu bringen, und der absoluten Winkelstellung (δ_M) der Pan-Achse vor der Schwenkbewegung errechnet wird, wobei vorausgesetzt wird, dass der Winkel der absoluten Winkelstellung (δ_M) der Pan-Achse vor der Schwenkbewegung bei Rechtsdrehung zunimmt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur ausgeführt wird, wenn der erste Neigewinkel (γ_Z) vor der Neigebewegung Null ist, wobei dann ersatzweise ein sehr kleiner Wert größer als Null für den Wert des ersten Neigewinkels (γ_Z) eingesetzt wird, insbesondere mit positivem Vorzeichen.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturen erforderlich sind, wenn der dritte Neigewinkel (γ_ZM) kleiner als Null wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorzeichen des dritten Neigewinkels (γ_ZM) invertiert und der Schwenkwinkel (δ_ZM) um ± 180° korrigiert wir, wenn der dritte Neigewinkel (γ_ZM) mit kleiner Null errechnet wurde.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Neigewinkel (γ_ZM) und der errechnete Schwenkwinkel (δ_ZM) durch eine Positioniereinheit eingestellt werden, wobei aber die Kamera 180° um die optische Achse gedreht wird oder das Videosignal der Kamera vor der Anzeige auf den Bildschirm (1) derart nachbearbeitet wird, dass es in Normallage erscheint.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung von Focus und Zoom die Anzahl der Weg-Inkremente aus der Bewegung der Bewegungseinrichtung ermittelt und übertragen wird und eine Umrechnung für die entsprechenden ausführenden Einheiten durchgeführt wird, die dadurch eine wegproportionale Änderung ihrer Einstellung durchführen.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, bestehend aus mindestens einem Bildschirm (1) der an einer Steuereinheit (11) angeschlossen ist, wobei die Steuereinheit (11) aus mindestens einer Recheneinheit (22) und mindestens einer Eingabeeinheit (23, 24, 25) besteht und einer Überwachungskameraeinheit (17) besteht, wobei Überwachungskameraeinheit (17) eine Kameraeinheit (31), einer Steuereinheit (32) und einer Positionierungseinheit (34) aufweist.