DE69216005T2

DE69216005T2 - Fernseh-Überwachungsanlage, bei der Nebenkameras durch die Hauptkamera gesteuert werden

Info

Publication number: DE69216005T2
Application number: DE69216005T
Authority: DE
Inventors: Robert Pfaff
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics LLC
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1992-07-25
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2012-07-26
Also published as: EP0529317A1; DE69216005D1; JP3268019B2; CA2064299A1; CA2064299C; JPH05207467A; BR9203284A; US5164827A; EP0529317B1

Description

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Überwachungssysteme zum Bereitstellen einer visuellen Überwachung von Anwesen und insbesondere ein System und ein Verfahren, um eine oder mehrere Überwachungseinrichtungen so zu steuern, daß sie ein Objekt innerhalb des Anwesens gleichzeitig sehen.

Stand der Technik

Bei gegenwärtig erhältlichen Videoüberwachungssystemen ist es üblich, daß über ein Anwesen hinweg mehrere einstellbare Videokameras angeordnet sind. Ein Sicherheitsbediener, der sich an einer Hauptsteuertafel befindet, ist in der Lage, die Sicht- bzw. optische Achse jeder Kamera einzustellen, indem er den Schwenkwinkel und den Neigungswinkel der Kamera verändert. Der Bediener ist auch in der Lage, die Brennweiten- und die Fokussierzustände jeder Kamera einzustellen. Auf diese Weise kann der Sicherheitsbediener die optischen Achsen und somit die Blickfelder ausgewählter Kamera auf einen gewünschten Ort oder ein Objekt innerhalb des Anwesens richten, wodurch auf vorteilhafte Weise mehrere Blickwinkel derselben geboten werden.
Die Vorteile mehrerer Blickwinkel gehen ohne weiteres aus solchen Situationen hervor, in denen sich eine Person durch das Anwesen bewegt. Während sich die Person bewegt, werden verschiedene Kameras durch physische Teile des Anwesens, wie zum Beispiel Türen, Wände und Möbel vorübergehend daran gehindert, die Person zu sehen. Auch kann die Person von einer einzelnen Kamera abgewandt sein, was die Aktivität der Person abschirmt und verhindert, das Gesicht der Person zu sehen. Durch gleichzeitiges Verfolgen der Person mit mehr als einer Kamera werden mehrere Blickwinkel der Person bereitgestellt, und die oben genannten Probleme werden auf ein Minimum reduziert.
Bei gegenwärtigen Videoüberwachungssystemen ist es fur einen Sicherheitsbediener sehr schwierig, beim Verfolgen einer sich durch das Anwesen bewegenden Person zwei Kameras gleichzeitig zu steuern. Der Bediener muß beispielsweise beim Betrachten des Videosignals einer ersten Kamera die optische Achse der ersten Kamera mit Hilfe eines Steuerknüppels (oder einer anderen Steuereinrichtung), die das Schwenken und Neigen der Kamera steuert, solange einstellen, bis die gewünschte Person zu sehen ist. Gleichzeitig oder kurz danach muß der Bediener beim Betrachten des Videoausgabe einer zweiten Kamera einen zweiten Steuerknüppel bedienen, so daß die zweite Kamera geschwenkt und geneigt wird, um die optische Achse der zweiten Kamera solange einzustellen, bis die Person auch von der zweiten Kamera gesehen wird. Somit befindet sich der Bediener oftmals in der Situation, in der er versucht, beim Betrachten der Videosignale sowohl der ersten als auch der zweiten Kamera die erste Kamera mit einer Hand und die zweite Kamera mit der anderen Hand zu steuern, um zu versuchen, beide Kameras auf die Person ausgerichtet zu halten.
Wie zu verstehen ist, lenkt die Schwierigkeit, eine Person auf diese Weise zu verfolgen, den Bediener von der Hauptaufgabe ab, anomale Situationen oder Handlungen durch die Person zu beobachten und zu erfassen. Wenn die Anzahl der zum gleichzeitigen Verfolgen einer Person verwendeten Kameras über zwei ansteigt, wird es außerdem für einen Bediener zunehmend schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, die Person effektiv zu verfolgen.
Wenn sich eine Person aus dem Bereich einer Kamera hinausbewegt, muß der Bediener darüber hinaus die Adresse einer anderen Kamera, die an der Verfolgung beteiligt sein soll, bestimmen und von Hand auswählen. Bei der Auswahl der neuen Adresse, was an und für sich für den Bediener eine Ablenkung darstellt, befindet sich die optische Achse der neu ausgewählten Kamera anfänglich in einem unbekannten Zustand. Der Bediener muß deshalb anfänglich übermäßig viel Zeit auf das Schwenken und Neigen der neu ausgewählten Kamera verwenden, um ihre optische Achse derart einzustellen, daß sie auf die Person ausgerichtet ist.
Die US-Patentveröffentlichung US-A-45 66 036 offenbart eine Fernsteuerungsvorrichtung, insbesondere ein System zur Fernsteuerung der Schwenk- und Neigungswinkel mehrerer einstellbarer Kameras, die auf das gleiche Objekt ausgerichtet werden sollen. An einem von den Kameras entfernten Ort ist ein Monitor 8 vorgesehen, um das Blickfeld einer ersten Kamera anzuzeigen und das Verfolgen eines Objektes durch diese Kamera zu ermöglichen, indem ein Steuerknüppel betätigt wird, der in einem Verfolgungssteuerungsmittel enthalten ist. Zum Speichern von Informationen, um den Winkel des Neigens und Schwenkens der Kameras zu bestimmen, ist ein Speicher vorgesehen. Von der Verfolgungssteuerung ausgegebene Positionsinformationen über das Objekt werden an jeder Kamera zugeordnete Steuerbetriebsmittel übertragen, wodurch die Kameras veranlaßt werden, sich dem zu verfolgenden Objekt zuzuwenden.
Die US-Patentveröffentlichung US-A-32 05 303 offenbart ein System zum Verfolgen des Blickfeldes einer ersten Kamera gemäß der Bewegung des Kopfes eines Bedieners, indem die Bewegung des Kopfes des Bedieners überwacht und das Bild von der Kamera auf einem am Kopf des Bedieners befestigten Monitor wiedergegeben wird. Hilfskameras, die zur Abtastsynchronisation an die erste Kamera angekoppelt werden können, werden allerdings nicht gemäß dem gesteuerten Blickfeld der ersten Kamera gesteuert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Kameraüberwachungssystem und -verfahren bereitzustellen, die die oben erwähnten Nachteile der bekannten Überwachungssysteme nicht aufweisen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kameraüberwachungssystem und -verfahren mit mehreren Überwachungseinrichtungen bereitzustellen, bei dem auch eine verbesserte simultane Steuerung der mehreren Überwachungseinrichtungen vorgesehen ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kameraüberwachungssystem und -verfahren bereitzustellen, mit dem ein Bediener mit mehreren Überwachungskameras eine sich durch ein Anwesen bewegende Person leicht verfolgen kann.

Kurze Darstellung der Erfindung

Gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung sind die obigen und weiteren Aufgaben in einem Kameraüberwachungssystem und -verfahren realisiert, bei dem ein einstellbares Hauptkameramittel eine Position in einem Anwesen auswählt, in dem es seine optische Achse auf die Position ausrichtet. Ein übertragungsmittel, das auf das einstellbare Hauptkameramittel reagiert, überträgt dann Informationen, die die ausgewählte Position betreffen, an andere einstellbare Kameramittel (einstellbare Nebenkameramittel) in dem System. Auf der Grundlage der empfangenen Informationen bewegen sich bestimmte der einstellbaren Nebenkameramittel, um ihre jeweiligen optischen Achsen einzustellen. Diese Einstellung bewirkt vorzugsweise, daß auch die optischen Achsen dieser Kameras auf die ausgewählte Position ausgerichtet werden. Auf diese Weise muß ein Sicherheitsbediener nur ein einstellbares Hauptkameramittel derart steuern, daß seine optische Achse auf eine Person gerichtet ist, wobei eine Anzahl anderer einstellbarer Nebenkameramittel dann automatisch dieser Einstellung folgt und ebenfalls auf die Person ausgerichtet wird.
In der Ausführungsform der Erfindung, die hiernach offengelegt werden soll, bestimmt jedes einstellbare Nebenkameramittel auf der Grundlage von Informationen von dem einstellbaren Hauptkameramittel, ob es sich innerhalb eines vorbestimmten Bereiches der ausgewählten Position befindet. Falls es sich innerhalb dieses Bereiches befindet, stellt das einstellbare Nebenkameramittel dann seine optische Achse so ein, daß sie auf die ausgewählte Position ausgerichtet ist.
In der Ausführungsform der Erfindung, die hier nach offengelegt werden soll, wählt das einstellbare Hauptkameramittel auch eine Position relativ zu einer vorbestimmten horizontalen Ebene aus. Die die ausgewählte Position betreffenden Informationen sind dann derart, daß sie eine Bestimmung des relativen Ortes der ausgewählten Position in dieser vorbestimmten horizontalen Ebene gestatten. Der positionsmäßige Ort wird von dem einstellbaren Hauptkameramittel auf der Grundlage seines Neigungswinkels, d.h. des Winkels seiner optischen Achse hinsichtlich einer vorbestimmten vertikalen Richtung, seines Schwenkwinkels, d.h. des Winkels der Projektion seiner optischen Achse in einer horizontalen Eben relativ zu einer vorbestimmten horizontalen Richtung, seiner Höhe über der im voraus ausgewählten Ebene und der Relativposition seiner Projektion in eine derartige Ebene bestimmt.

Beschreibung der Zeichnungen

Die obigen und weiteren Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit beiliegenden Zeichnungen noch offensichtlicher. Es zeigen:
Figur 1 ein Überwachungssystem gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 in Seitenansicht eine Hauptkamera des Überwachungssystems von Figur 1, das eine Person sieht;
Figur 3 die Koordinatenposition des Punktes, an dem eine von der Hauptkamera von Figur 2 gesehene Person eine im voraus ausgewählte horizontale Ebene schneidet;
Figur 4 ebenfalls in Seitenansicht eine Nebenkamera des Systems von Figur 1;
Figur 5 bildlich die Bestimmung des Schwenkwinkels für die Nebenkamera von Figur 4; und
Figur 6 ein Blockschaltbild, das das Überwachungssystem der Figuren 1-5 ausführlicher zeigt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

In Figur 1 steht ein Anwesen 1 unter der Überwachung eines Überwachungssystems 100 gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung. Wie in Figuren 1 und 6 zu sehen, umfaßt das Überwachungssystem 100 eine Hauptkamera MD und Nebenkameras SD1-SD5, die über das Anwesen 1 verteilt sind.
Bezugnehmend auf Figur 6 umfaßt die Hauptkamera MD eine Steuerung 10, wie zum Beispiel einen Mikroprozessor oder zweckgebundene Hardware, die mit einer Kontrollstation 11 und mit Nebenkameras SD1-SD5 über bidirektionale Übertragungswege 21 bidirektional in Verbindung steht. Die Hauptkamera MD umfaßt auch einen Schwenkmotor 13, einen Neigungsmotor 14, einen Fokussiermotor 15 und einen Brennweitenmotor 16, die eine Bild- und-Linsenbaugruppe 17 steuern.
Steuersignale zum Ansteuern dieser Motoren werden von der Steuerung 10 geliefert. Die Motoren wiederum weisen Rückkopplungsausgänge 13A-16A auf, die an die Steuerung 10 Informationen liefern, die die gegenwärtige Position des jeweiligen Motors betreffen.
Entsprechende Ansteuersignale an den Schwenk- und den Neigungsmotor 13 und 14 führen dazu, daß der Schwenk- und der Neigungswinkel der Bild-und-Linsenbaugruppe 17 eingestellt werden. Diese Winkel wiederum steuern die Position der Blickrichtung bzw. der optischen Achse 17A der Baugruppe. Analog dazu führen entsprechende Ansteuersignale an den Fokussier- und den Brennweitenmotor 15 und 16 zu einer Einstellung des Fokussier- und des Brennweitenzustandes der Baugruppe 17.
Eine Speichereinheit 12, wie zum Beispiel ein RAM oder ein EEPROM, speichert Informationen für die Hauptkamera MD relativ zu einer horizontalen Bezugsebene 2 (siehe Figur 1). Zu den in der Speichereinheit 12 gespeicherten Informationen zählt die in die Bezugsebene 2 projizierte relative Koordinatenposition der Hauptkamera MD. Dazu zählt auch die Höhe der Hauptkamera MD über dieser Ebene. Außerdem speichert der Speicher 12 den Schwenkwinkel und den Neigungswinkel der Hauptkamera MD.
Die Steuerung 10 kann die in der Speichereinheit 12 gespeicherten Informationen lesen. Die Steuerung enthält einen mathematischen Prozessor, der, wie unten beschrieben, mathematische Berechnungen auf der Grundlage dieser und anderer gespeicherter Informationen ausführen kann.
Von den Bestandteilen her weist jede der Nebenkameras SD1 bis SD5 die gleiche Konfiguration auf, wie sie in Figur 6 gezeigt und oben für die Hauptkamera MD beschrieben ist. Um die Veranschaulichung zu vereinfachen, sind diese Bestandteile in Figur 6 nicht besonders gezeigt.
Die Bezugsebene 2 definiert die Punkte oder Positionen in dem Anwesen 1, die von der Hauptkamera MD ausgewählt werden können. Die Hauptkamera MD wählt eine Position aus, indem sie veranlaßt, daß die optische Achse 17a ihre Bild-und-Kamera-Baugruppe 17 auf die Position fokussiert wird und sie schneidet. Durch geeignete Auswahl der Höhe dieser Ebene relativ zur Körpergröße eines durchschnittlichen Menschen kann die Hauptkamera MD bei Ausrichtung auf eine Position eine Person in voller Größe sehen, wenn sie sich an der ausgewählten Position befindet. Eine typische Höhe für die Bezugsebene 2 könnte bei vier Fuß (1 Fuß gleich ca 0,30 cm) über dem Boden des Anwesens liegen.
Gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung ist die Hauptkamera MD nicht nur dazu ausgelegt, sich auf eine ausgewählte Position in der Bezugsebene 2 auszurichten oder diese zu sehen, sondern auch die ausgewählte Position betreffende Informationen bereitzustellen. Diese betreffenden Informationen werden dann von der Hauptkamera MD über die Wege 21 zu den Nebenkameras SD1-SD5 ausgesendet. Auf Grundlage dieser Informationen stellen dann bestimmte Nebenkameras einen oder mehrere ihrer jeweiligen Motoren für das Schwenken, Neigen, Fokussieren und für die Brennweite auf eine im voraus ausgewählte Weise ein. Vorzugsweise führen die Einstellungen dazu, daß die Kameras ebenfalls auf die ausgewählte Position ausgerichtet werden oder sie sehen. Wenn die Hauptkamera MD erst einmal auf eine Person in dem Anwesen 1 aus gerichtet ist oder sie sieht, werden somit auch gewisse der Nebenkameras SD1-SD5 automatisch auf diese Person ausgerichtet oder sehen sie, ohne daß der Bediener eingreifen muß. Es folgt eine ausführlichere Erläuterung des Betriebs des Systems 100.
Ein Bediener, der sich an der Kontrollstation 11 befindet, sieht einen ersten Monitor 11A, der das Videoausgangssignal der Hauptkamera MD wiedergibt. Der Bediener kann auch eine Anzahl von zweiten Monitoren 11C, 11D usw. sehen, die die Videoausgangssignale von einer oder mehreren der Nebenkameras SD1-SD5 wiedergeben. Durch Betätigen eines Steuerknüppels 11B oder einer ähnlichen Einrichtung kann der Bediener an die Steuerung 10 der Hauptkamera MD Meldungen übertragen, die den Befehl zu einer Veränderung des Schwenkwinkels und des Neigungswinkels der Bild-und-Linsen-Baugruppe 17 der Kamera geben. Als Reaktion auf den empfangenen Befehl steuert die Steuerung 10 den Schwenkmotor 13 und/oder den Neigungsmotor 14 in die gewünschte Richtung.
Während dieser Bewegung liefern die Rückkopplungsausgänge 13A und 14A der Motoren der Steuerung 10 einen genauen Wert für den gegenwärtigen Schwenkwinkel der Hauptkamera MD und einen genauen Wert für den Neigungswinkel der Kamera. Diese Werte werden von der Steuerung 10 in ihrem Speicher 12 gespeichert.
Wenn die Hauptkamera MD bewegt wird, berechnet die Steuerung 10 auf der Grundlage der obengenannten gespeicherten gegenwärtigen Schwenk- und Neigungswinkel und der gespeicherten Höhe der Hauptkamera über der Ebene 2 und ihrer projizierten Koordinatenposition in der Ebene 2 periodisch die Koordinaten derjenigen Position (der ausgewählten Position) in der Ebene, die von der optischen Achse 17A der Kamera geschnitten wird. Die berechneten Koordinaten werden dann an alle Nebenkameras SD1-SD5 ausgesandt.
Die Nebenkameras empfangen die Rundgabe an ihren jeweiligen Steuerungen 10. Jede Steuerung 10 berechnet dann den Bereich bzw. die Entfernung ihrer Nebenkamera von der ausgewählten Position. Dies wird unter Verwendung der empfangenen Koordinaten der ausgewählten Position, von bei der jeweiligen Nebenkamera gespeicherten Informationen bezüglich ihrer in die Ebene 2 projizierten Koordinatenposition sowie ihrer Höhe über der Ebene bewerkstelligt. Wenn der berechnete Bereich innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, bestimmt die Steuerung 10 der jeweiligen Nebenkamera dann, daß ihre jeweilige Bild- und-Linsen-Baugruppe 17 ebenfalls auf die ausgewählte Position ausgerichtet werden bzw. sie sehen soll.
Daraufhin bestimmt die Steuerung 10 der Nebenkamera über ihren mathematischen Prozessor und unter Verwendung der obigen Informationen, d.h. der Koordinaten der ausgewählten Position, der Höhe ihrer jeweiligen Nebenkamera über der Bezugsebene 2 und der Koordinatenposition ihrer jeweiligen Nebenkamera, den Schwenk- und den Neigungswinkel, die erforderlich sind, um die optische Achse 17A der Bild-und-Linsen-Baugruppe der Nebenkamera auf die ausgewählte Position zu bringen. Nach der Berechnung dieser Winkel adressiert die Steuerung 10 dann ihren Schwenkmotor und ihren Neigungsmotor, um die Kamera auf die ausgewählte Position zu steuern.
Wenn der Bediener an der Kontrollstation 11 also die Hauptkamera MD bewegt, um einer Person zu folgen, werden auch die jeweiligen, sich im entsprechenden Bereich befindenden Nebenkameras automatisch bewegt, um der Person zu folgen. Das an der Kontrollstation 11 zur Verfügung stehende Bild von diesen Nebenkameras im jeweiligen Bereich wird dann von der Station automatisch an die jeweiligen Monitore 11C, 11D usw. gekoppelt. Der Bediener erhält somit mehrere Ansichten der Person, d.h. Ansichten von der Hauptkamera und von sich im jeweiligen Bereich befindenden Nebenkameras, ohne dadurch abgelenkt zu werden, daß er mehrere Kameras steuern muß, um diese Ansichten zu erhalten. Der Bediener kann sich infolgedessen darauf konzentrieren, der Person mit der Hauptkamera MD zu folgen und sie zu sehen.
Bei dem oben erörterten Betrieb führt die Hauptkamera Berechnungen aus, um die Koordinaten der ausgewählten Position in der Bezugsebene 2 zu bestimmen. Diese Koordinaten werden an jede Nebenkamera übertragen. Auf der Grundlage derartiger Koordinaten berechnet dann jede Nebenkamera den Bereich und bestimmt, falls sie sich innerhalb eines im voraus ausgewählten Bereichs befindet, den Schwenk- und den Neigungswinkel die erforderlich sind, um die Kamera auf die ausgewählte Position zu bringen.
Es wird von der vorliegenden Erfindung jedoch auch in Betracht gezogen, daß die Hauptkamera MD die ausgewählte Position betreffende Informationen sendet und daß die Nebenkameras auf Grundlage dieser Informationen und anderer bei den Nebenkameras gespeicherter Informationen die Koordinaten der ausgewählten Position in der Ebene 2 berechnen.
Beispielsweise kann jede Nebenkamera Informationen bezüglich ihrer Koordinatenposition in der Ebene 2 und ihrer Höhe über der Ebene 2 und bezüglich der Koordinaten und der Höhe relativ zu der Ebene 2 der Hauptkamera und jeder der anderen Nebenkameras speichern. Wenn diese Informationen an jeder Nebenkamera vorliegen, muß die Hauptkamera Informationen bezüglich ihres Schwenkwinkels und Neigungswinkels nur dann übertragen, wenn sie auf die ausgewählte Position ausgerichtet wird. Nach Erhalt dieser Informationen kann die Steuerung bei jeder Nebenkamera diese Informationen und ihre gespeicherten Informationen dazu verwenden, die der ausgewählten Position entsprechenden Koordinaten zu berechnen und aus diesen Koordinaten und den gespeicherten Informationen den Schwenkwinkel und den Neigungswinkel zum Ausrichten auf die ausgewählte Position zu bestimmen. Unten erscheint eine ausführlichere Erläuterung, wie der Schwenkwinkel und der Neigungswinkel für eine ausgewählte Position in der Bezugsebene 2 für die Hauptkamera MD und Nebenkameras SD1-SD5 berechnet wird.
Insbesondere wird, wie in Figur 1 gezeigt, die horizontale Ebene 2 in ein schachbrettähnliches Koordinatengitter unterteilt, wobei jeder Kasten 3 des Koordinatengitters ein Fuß mal ein Fuß mißt. Die Koordinatenposition 0,0 des Gitters befindet sich in der linken oberen Ecke von Figur 1, und die Koordinatenposition 59,59 befindet sich in der rechten unteren Ecke von Figur 1. Natürlich sind die Größe jedes Gitterkastens 3 und der Ort des Gitterursprungs hinsichtlich des Anwesens 1 willkürlich, und die bei diesem Beispiel ausgewählten Werte dienen lediglich dem Zweck der Darstellung.
Die Hauptkamera MD ist in einer vertikalen Höhe HMD über den Koordinaten (39, 54) der horizontalen Ebene 2 montiert. In dem Speicher 12 der Hauptkamera MD sind somit der Wert HMD ihrer vertikalen Höhe und ihrer projizierten Koordinaten (39, 54) in der horizontalen Ebene 2 gespeichert. Die Nebenkamera SD2 befindet sich in einer vertikalen Höhe HSD2 über Koordinaten (14, 15) der Ebene 2. In dem Speicher 12 der Nebenkamera SD2 sind sowohl der Wert HSD2 ihrer vertikalen Höhe als auch ihre projizierten Koordinaten (14, 15) in der Ebene 2 gespeichert. Eine Person S, die von dem Überwachungssystem verfolgt werden soll, befindet sich in der horizontalen Ebene 2 an der Koordinatenposition (36, 32).
Um die Person S zu verfolgen, bewegt der Bediener an der Steuerstation 11 seine Steuerknüppelsteuereinheit 11B, um Signale an die Hauptkamera MD zu liefern. Diese Signale veranlassen die Kamera, ihren Schwenkwinkel und ihren Neigungswinkel einzustellen, um die optische Achse 17A der Bild-und-Linsen-Baugruppe 17 der Hauptkamera so auszurichten, daß diese Achse die Koordinatenposition (36, 32) der Person schneidet. Die Hauptkamera sieht nun entsprechend die Person, und das Bild der Person erscheint auf dem Monitor 11A. Dann berechnet die Hauptkamera MD die Koordinatenposition der Person S in der Ebene 2.
Insbesondere ist Figur 2 eine Seitenansicht des Anwesens 1, die zeigt, daß die optische Achse 17A der Hauptkamera MD die Ebene 2 an der Position der Person S schneidet. Die Hauptkamera MD berechnet zuerst über ihre Steuerung 10 die Entfernung DMD in der Ebene 2 zwischen der Hauptkamera MD und der Person S unter Verwendung der Formel DMD = HMD/Tan TºMD, wobei HMD wie oben angegeben die vertikale Höhe der Hauptkamera MD über der horizontalen Ebene 2 und TºMD der Neigungswinkel der Hauptkamera MD ist. Bei einem Neigungswinkel TºMD von 28º und einer Höhe HMD von 12 Fuß beispielsweise beträgt die Entfernung DMD zu der Person 22,56 Fuß.
Nunmehr unter Bezugnahme auf Figur 3 bestimmt die Hauptkamera MD dann über ihre Steuerung 10 bei bekannter Entfernung DMD die Koordinatenposition der Person S in der Ebene 2 relativ zu der projizierten Koordinatenposition der Hauptkamera in der Ebene. Sie bewerkstelligt dies, indem sie zuerst den eingestellten Schwenkwinkel PºMDA der Hauptkamera bestimmt. Dieser wird abgeleitet, indem der Schwenkwinkel PºMD der Kamera je nach dem Quadranten, in dem er sich befindet, modifiziert wird. Da sich der Schwenkwinkel bei dem in Figur 3 gezeigten Beispiel im vierten Quadranten befindet, werden vom tatsächlichen Schwenkwinkel 270º subtrahiert, um den eingestellten Schwenkwinkel zu erhalten. Beispielsweise beträgt bei einem Schwenkwinkel PºMD von 277º PºMDA = 277º - 270º = 7º.
Die Steuerung 10 der Hauptkamera MD führt dann auf Grundlage der obigen Informationen drei Berechnungen durch. Als erstes berechnet sie unter Verwendung der Formel X = sin(PºMDA) DMD den X-Versatz. Beispielsweise beträgt bei Pº=7º und D=22,56 Fuß X=2,75 Fuß. Die Hauptkamera berechnet als nächstes unter Verwendung der Formel Y = X/Tan PºMDA den Y-Versatz. Beispielsweise beträgt bei PºMDA = 7º und X=2,75 Fuß Y=22,4 Fuß. Schließlich bestimmt die Steuerung die Koordinatenposition der Person S in der Ebene 2 durch Addieren oder Subtrahieren der X- und Y- Versatzwerte zu bzw. von der gespeicherten Koordinatenposition x, y der Hauptkamera MD. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die X-Koordinate der Person S = die X- Koordinate der Hauptkamera (39) weniger dem X-Versatz (2,75) = 36,25. Die Y-Koordinate der Person S ist = die Y-Koordinate der Hauptkamera (54) weniger dem Y-Versatz (22,4) = 31,6. So ist die Koordinatenposition der Person (gerundet) 36, 32.
Die Hauptkamera MD sendet dann die Koordinatenposition der Person S und einen gewünschten Bereichswert an alle Nebenkameras SD1-SD5 aus. Die Nebenkameras SD1- SD5 reagieren auf diese Rundgabemeldung auf analoge Weise. Es wird nur die Reaktion der Kamera SD2 besonders erörtert.
Insbesondere bestimmt die Nebenkamera SD2 zuerst unter Verwendung des Satz des Pythagoras die Entfernung zwischen ihrer projizierten Position in der Ebene 2 und der empfangenen Koordinatenposition der Person S in der Ebene 2. Unter Bezugnahme auf Figur 5 bestimmt die Nebenkamera SD2 somit den X- und den Y-Versatz zwischen sich und der Position der Person S durch Berechnen des Unterschieds zwischen ihrer eigenen Koordinatenposition und der Koordinatenposition der Person S. Die Entfernung von der Person wird dann unter Verwendung der Formel D = Quadratwurzel aus X² + Y² berechnet. Wenn beispielsweise die Koordinatenposition der Person = (36, 32) und die Position einer Nebenkamera SD2 = (14, 15) beträgt, wäre der Unterschied X=22 und Y=17. Die Entfernung DSD2 zwischen der Nebenkamera SD2 und der Person S ist dann gleich der Quadratwurzel aus (22² +17²) = 27,8 Fuß.
Falls bestimmt wird, daß die Entfernung von einer Nebenkamera zu der Person S innerhalb des von der Hauptkamera MD ausgesendeten gewünschten Bereichs liegt (beispielsweise ein Radius von 30 Fuß), bestimmt die Nebenkamera SD2, daß sie dann ihren Schwenkwinkel und ihren Neigungswinkel so einstellen muß, daß die optische Achse der Kamera ebenfalls die horizontale Ebene 2 bei den Koordinaten der Person S schneidet.
Wie die Nebenkamera ihren Schwenkwinkel einstellt, wird wiederum unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben. Die Nebenkamera SD2, die die Entfernung DSD2 von der Person S und den Versatz X kennt, kann auf Grundlage der Formel PºSDA = Arcussinus von X/DSD2 den eingestellten Schwenkwinkel PºSDA berechnen. Beispielsweise beträgt bei DSD2=27,8 Fuß und X=22 der eingestellte Schwenkwinkel PºSDA=52,3º. Da sich die Person in dem rechten unteren Quadranten befindet, werden zu PºSDA 90º hinzuaddiert, um den tatsächlichen Schwenkwinkel PºSD=142,3º relativ zu dem Bezugsvektor Vref zu erhalten.
Unter Bezugnahme auf Figur 4 berechnet die Nebenkamera SD2 dann den Neigungswinkel TºSD2, indem sie zuerst die direkte Entfernung von der Person unter Verwendung der Formel ZSD2 = Quadratwurzel aus D²SD2 + H²SD2 berechnet. Sie berechnet dann den Neigungswinkel unter Verwendung der Formel TºSD2 = Arcussinus von HSD2/ZSD2.
Beispielsweise ist bei DSD2=27,8 Fuß und HSD2=12 ZHD2=30,28 Fuß und der Neigungswinkel TºSD2=23,35º.
Es ist zu beachten, daß jede der Kameras im System 1 so geschaltet werden kann, daß sie die Rolle der Hauptkamera übernehmen kann. Der Bediener an der Station 11 kann diese Veränderung bewirken.
Ebenfalls wie oben erwähnt sendet die Hauptkamera Aktualisierungen der Koordinaten der ausgewählten Position (d.h. der Position der Person) aus, so daß die sich im Bereich befindenden Nebenkameras mit der Hauptkamera ebenfalls der Bewegung der Person folgen. Die Grundlage der Rate, mit der Aktualisierungen von der Hauptkamera übertragen werden, kann der Grad der Bewegung der Person S sein. Wenn der Bediener, um der Person zu folgen, die Hauptkamera MD schwenkt und neigt, veranlaßt die Hauptkamera, daß Aktualisierungen häufiger ausgesendet werden, so daß jede Nebenkamera sich neu positionieren kann, um den Blick auf die Person aufrechtzuerhalten. Wenn der Bediener die Hauptkamera anhält, sind keine weiteren Aktualisierungen erforderlich.
Natürlich können bei der Bewegung der Person über das Anwesen 1 außerdem einige Nebenkameras, die anfänglich außerhalb des Bereichs waren, nun im Bereich der Person sein und somit damit beginnen, zusammen mit der Hauptkamera der Person zu folgen. Wenn eine Nebenkamera in den Bereich kommt, meldet sie diesen Zustand an die Station 11, die dann das Bild von der sich im Bereich befindenden Nebenkamera automatisch an einen der zur Verfügung stehenden zweiten Monitore 11, 11C, 11D usw. anlegen kann. Im umgekehrten Fall kann eine Nebenkamera, die sich im Bereich befindet, den Bereich verlassen, wobei sie in diesem Fall die Person nicht weiter verfolgt. Unter diesen Umständen meldet die sich außerhalb des Bereichs befindende Nebenkamera ihren Außer-Bereichs- Zustand auch an die Station 11. Die Station 11 klemmt dann das Bild der sich außerhalb des Bereichs befindenden Nebenkamera automatisch von dem Nebenmonitor ab, auf dem es wiedergegeben wurde, was diesen Monitor für andere sich im Bereich befindende Nebenkameras verfügbar macht.
Zusätzlich zu der Übertragung von Informationen, die die Koordinaten der Person S betreffen, kann die Hauptkamera MD auch Informationen übertragen, die den Brennweitenzustand der Hauptkamera betreffen. Die auf diese Informationen reagierenden Nebenkameras SD1-SD5 können ihre eigenen Brennweitenzustände derart einstellen, daß die Person mit ungefähr der gleichen Vergrößerung gezeigt wird wie bei der Hauptkamera. Auf diese Weise werden, wenn der Brennweitenzustand der Hauptkamera auf Weitwinkel eingestellt wird, so daß eine große Gruppe von Personen durch das Anwesen verfolgt werden kann, auch die Nebenkameras auf eine Weitwinkelposition eingestellt. Wenn umgekehrt der Brennweitenzustand der Hauptkamera eng eingestellt wird, um eine Einzelperson durch das Anwesen zu verfolgen, weisen gleichermaßen auch die Nebenkameras eine enge Brennweiteneinstellung auf. Darüber hinaus kann die Hauptkamera Informationen, die ihren Fokussierzustand betreffen, an die Nebenkameras aussenden.
Die Station 11 kann mit einer Graphikfähigkeit ausgestattet werden, die auf Grundlage der Koordinatenposition einer Person ein Pictogramm (graphische Darstellung) der Person auf einem Stockwerksplan des Anwesens 1, der auf dem Stationsmonitor wiedergegeben wird, positioniert. Dies würde den Ort der Person relativ zu dem Stockwerksplan des Anwesens anzeigen.
In allen Fällen versteht es sich, daß die oben beschriebenen Anordnungen für die vielen möglichen Ausführungsformen, die Anwendungen der vorliegenden Erfindung darstellen, lediglich beispielhaft sind. Gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung können zahlreiche und vielfältige andere Anordnungen ohne weiteres erdacht werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. Kameraüberwachungssystem (100) zum Bereitstellen visueller Überwachung eines Ortes, das folgendes umfaßt:

ein einstellbares Hauptkameramittel (MD) mit einer einstellbaren optischen Achse (17a), die ferngesteuert werden kann, um gemäß von einem Bediener bestimmten Steuerdaten eine Position zu verfolgen, wobei das einstellbare Hauptkameramittel (MD) entlang der einstellbaren optischen Achse (17a) des einstellbaren Hauptkameramittels (MD) eine Position an dem Ort auswählt;

Übertragungsmittel (21) zum Übertragen von Ortsinformationsdaten, die die ausgewählte Position betreffen, einschließlich Informationsdaten zum Ermöglichen der Bestimmung der ausgewählten Position, und von dem einstellbaren Hauptkameramittel (MD) bestimmt worden sind; und

ein oder mehrere einstellbare Nebenkameramittel (SD&sub1;-SD&sub5;), wobei jedes einstellbare Nebenkameramittel (SD&sub1;-SD&sub5;) jeweils eine einstellbare optische Achse (ZSD2) aufweist, einschließlich Mitteln, die auf die Ortsinformationsdaten, die die über das Übertragungsmittel (21) übertragene ausgewählte Position betreffen, reagieren, und Mitteln zum automatischen Steuern der einstellbaren optischen Achse (ZSD2) des bestimmten, einstellbaren Nebenkameramittels (SD) als Reaktion auf eine Übertragung der Ortsinformationsdaten vom einstellbaren Hauptkameramittel (MD) derart, daß jenes einstellbare Nebenkameramittel die gleiche Position verfolgt wie das Hauptkameramittel (MD).

2. Kameraüberwachungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei

das Einstellen der einstellbaren optischen Achse jedes jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels derart geschieht, daß die einstellbare optische Achse (ZSD2) des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels auf die ausgewählte Position gerichtet wird, wenn die Entfernung des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels von der ausgewählten Position gleich einer vorbestimmten Entfernung oder kleiner ist;

und das Einstellen der einstellbaren optischen Achse jedes jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels derart geschieht, daß die einstellbare optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramitteis nicht auf die ausgewählte Position gerichtet wird, wenn die Entfernung des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels von der ausgewählten Position größer als die vorbestimmte Entfernung ist.

3. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 2, das weiterhin folgendes umfaßt:

eine Kontrollstation (11), die auf das einstellbare Hauptkameramittel und das eine oder die mehreren einstellbaren Nebenkameramittel reagiert, wobei die Kontrollstation einen ersten Monitor (11a) zum Wiedergeben des von dem einstellbaren Hauptkameramittel gesehenen Bildes und einen oder mehrere zweite Monitore (11c, 11d) zum selektiven Wiedergeben der von dem einen oder den mehreren einstellbaren Nebenkameramitteln gesehenen Bilder enthält.

4. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 3, wobei

die Kontrollstation Mittel zum automatischen Ermöglichen der Wiedergabe des von einem jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittel gesehenen Bildes auf einem zweiten Monitor, wenn die Entfernung des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels von der ausgewählten Position gleich der vorbestimmten Entfernung oder kleiner wird, enthält.

5. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 4, wobei

die Kontrollstation weiterhin Mittel zum automatischen Blockieren der Wiedergabe des von einem jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittel gesehenen Bildes auf einem zweiten Monitor, wenn die Entfernung des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels von der ausgewählten Position größer als die zuvor ausgewählte Entfernung wird, enthält.

6. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 1, wobei:

das Einstellen der einstellbaren optischen Achse jedes jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels derart geschieht, daß die einstellbare optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramitteis auf die ausgewählte Position gerichtet wird.

7. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 6, wobei:

die ausgewählte Position sich an dem Ort in einer vorbestimmten horizontalen Ebene (2) befindet.

8. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 7, wobei:

die Ortsinformationen den relativen Ort der ausgewählten Position in der vorbestimmten horizontalen Ebene (2) enthalten.

9. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 8, wobei:

und das einstellbare Hauptkameramittel folgendes definiert: einen Schwenkwinkel; einen Neigungswinkel; eine Höhe bezüglich der vorbestimmten horizontalen Ebene (2); und eine Relativposition hinsichtlich ihrer Projektion in der horizontalen Ebene;

und das einstellbare Hauptkameramittel den relativen Ort der ausgewählten Position unter Verwendung des Schwenk- und des Neigungswinkels, der Höhe des einstellbaren Hauptkameramittels und der Relativposition des einstellbaren Hauptkameramittels in der horizontalen Ebene berechnet.

10. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 9, wobei:

jedes jeweilige einstellbare Nebenkameramittel als Reaktion auf die von dem Übertragungsmittel übertragenen, die ausgewählte Position betreffenden Informationen einen Schwenkwinkel und einen Neigungswinkel des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels bestimmt und die optische Achse des jeweiligen einstellbaren Kameramittels gemäß dem bestimmten Schwenk- und Neigungswinkel einstellt, so daß die optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels dazu gebracht wird, die ausgewählte Position zu schneiden.

11. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 7, wobei:

das einstellbare Hauptkameramittel folgendes definiert:

einen Schwenkwinkel; und einen Neigungswinkel;

und die betreffenden Informationen den Schwenk- und Neigungswinkel enthalten.

12. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 11, wobei

jedes jeweilige einstellbare Nebenkameramittel Informationen hinsichtlich der Höhe des einstellbaren Hauptkameramittels bezüglich der vorbestimmten horizontalen Ebene (2) und der in die vorbestimmte horizontale Ebene projizierten Relativposition des einstellbaren Hauptkameramittels speichert,

und jedes jeweilige einstellbare Nebenkameramittel die Höhen- und Relativpositionsinformationen und die betreffenden Informationen dazu verwendet, einen Schwenkwinkel und einen Neigungswinkel des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels zu bestimmen, und die optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels gemäß dem vorbestimmten Schwenk- und Neigungswinkel einstellt, so daß die optische Achse des einstellbaren Nebenkameramittels dazu gebracht wird, die ausgewählte Position zu schneiden.

13. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 1, das weiterhin folgendes umfaßt:

Steuerstationsmittel (Steuerknüppel 11B), das bewirkt, daß die einstellbare Hauptkamera die Position auswählt.

14. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 1, wobei:

die betreffenden Informationen Brennweiteninformationen des einstellbaren Hauptkameramittels enthalten.

15. Kameraüberwachungssystem nach Anspruch 1, wobei:

16. Verfahren zum Bereitstellen visueller Überwachung eines Ortes, das folgendes umfaßt:

Auswählen einer Position in dem Ort entlang der einstellbaren optischen Achse durch Fernsteuerung mit von einem Bediener bestimmten Steuerdaten mit Hilfe eines einstellbaren Hauptkameramittels (MD, 100) mit einer einstellbaren optischen Achse (17a);

Übertragen von Ortsinformationen, die die ausgewählte Position betreffen, einschließlich Informationen zum Ermöglichen der Bestimmung der ausgewählten Position, und die von dem einstellbaren Hauptkameramittel bestimmt wurden, zu einem oder mehreren einstellbaren Nebenkameramitteln;

als Reaktion auf die Übertragenen Ortsinformationen, Einstellen der optischen Achse (ZSD2) des einen oder der mehreren einstellbaren Nebenkameramittel (SD&sub1;- SD&sub5;) derart, daß mindestens eines der einstellbaren Nebenkameramittel die gleiche Position verfolgt wie das Hauptkameramittel.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei:

das Einstellen der einstellbaren optischen Achse jedes jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels derart geschieht, daß die einstellbare optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels auf die ausgewählte Position gerichtet wird, wenn die Entfernung des jeweiligen einstellbaren Kameramittels von der ausgewählten Position gleich einer vorbestimmten Entfernung oder kleiner ist;

und das Einstellen der einstellbaren optischen Achse jedes jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels derart geschieht, daß die einstellbare optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels nicht auf die ausgewählte Position gerichtet wird, wenn die Entfernung des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels von der ausgewählten Position größer als die vorbestimmte Entfernung ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin folgendes umfaßt:

Wiedergeben an einer Kontrollstation auf einem ersten Monitor des von dem einstellbaren Hauptkameramittel gesehenen Bildes und selektiv der auf einem oder mehreren zweiten Monitoren der von dem einen oder den mehreren einstellbaren Nebenkameramitteln gesehenen Bilder.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei:

der Schritt des Wiedergebens enthält, daß die Wiedergabe des von einem jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittel gesehenen Bildes automatisch ermöglicht wird, wenn die Entfernung des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels von der ausgewählten Position gleich der vorbestimmten Entfernung oder kleiner wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei:

der Schritt des Wiedergebens weiterhin enthält, daß die Wiedergabe des von einem jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittel gesehenen Bildes auf einem zweiten Monitor automatisch gesperrt wird, wenn die Entfernung des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels von der ausgewählten Position größer wird als die vorbestimmte Entfernung.

21. Verfahren nach Anspruch 16, wobei:

das Einstellen der einstellbaren optischen Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels derart geschieht, daß die einstellbare optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels auf die ausgewählte Position gerichtet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei:

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei:

die Informationen den relativen Ort der ausgewählten Position in der vorbestimmten horizontalen Ebene enthalten.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei:

das einstellbare Hauptkameramittel folgendes definiert: einen Schwenkwinkel; einen Neigungswinkel; eine Höhe bezüglich der vorbestimmten horizontalen Ebene; und eine Relativposition hinsichtlich ihrer Projektion in der horizontalen Ebene;

und das Verfahren weiterhin enthält, daß das einstellbare Hauptkameramittel den relativen Ort der ausgewählten Position unter Verwendung des Schwenk- und des Neigungswinkels, der Höhe des einstellbaren Hauptkameramittels und der Relativposition des einstellbaren Hauptkameramittels in der Ebene berechnet.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei:

das Verfahren weiterhin enthält, daß jedes jeweilige einstellbare Nebenkameramittel als Reaktion auf die übertragenen betreffenden Informationen einen Schwenkwinkel und einen Neigungswinkel des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels bestimmt und die optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels gemäß dem bestimmten Schwenk- und Neigungswinkel einstellt, so daß die optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels dazu gebracht wird, die ausgewählte Position zu schneiden.

26. Verfahren nach Anspruch 22, wobei:

das einstellbare Hauptkameramittel folgendes definiert:

einen Schwenkwinkel; und einen Neigungswinkel;

und die betreffenden Informationen den Schwenk- und Neigungswinkel enthalten.

27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei:

jedes jeweilige einstellbare Nebenkameramittel Informationen hinsichtlich der Höhe des einstellbaren Hauptkameramittels bezüglich der vorbestimmten horizontalen Ebene und der in die vorbestimmte horizontale Ebene projizierten Relativposition der einstellbaren Hauptkameras speichert;

und das Verfahren weiterhin enthält, daß jedes jeweilige einstellbare Nebenkameramittel unter Verwendung der Höhen- und Relativpositionsinformationen und der betreffenden Informationen einen Schwenkwinkel und einen Neigungswinkel des jeweiligen einstellbaren Nebenkamera mittels bestimmt und die optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels gemäß dem bestimmten Schwenk- und Neigungswinkel einstellt, so daß die optische Achse des jeweiligen einstellbaren Nebenkameramittels dazu gebracht wird, die ausgewählte Position zu schneiden.

28. Verfahren nach Anspruch 16, das weiterhin umfaßt:

durch Fernbedienung zu bewirken, daß das einstellbare Hauptkameramittel die Position auswählt.

29. Verfahren nach Anspruch 16, wobei:

die betreffenden Informationen Fokussierinformationen des einstellbaren Hauptkameramittels enthalten.

30. Verfahren nach Anspruch 16, wobei: