ES2209291T3 - Dispositivo para la vigilancia de un recinto. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la vigilancia de un recinto, comprendiendo al menos un sensor de imagen (5) y al menos un sensor de presencia o de movimiento (6) así como una electrónica de gobierno y evaluación (2), a la cual están conectados los citados sensores (5, 6), caracterizado porque están previstos medios para el reconocimiento de sabotaje de dicho al menos un sensor de imagen (5), y porque dichos medios están diseñados para la memorización y la comprobación de características estables de la imagen registrada por el sensor de imagen (5).
Description
Dispositivo para la vigilancia de un recinto.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para la vigilancia de un recinto, comprendiendo al menos un sensor
de imagen y al menos un sensor de presencia o de movimiento así
como una electrónica de gobierno y evaluación, a la cual están
conectados los citados sensores.
Para tales dispositivos, también denominados
detectores de intrusión, es muy importante que sean capaces de
reconocer intentos de sabotaje, pudiendo afectar el sabotaje a todo
el detector o únicamente a uno de ambos sensores o tipos de sensor.
En el caso de sensores de movimiento, para los cuales se emplean hoy
día casi exclusivamente sensores infrarrojos pasivos, sensores de
ultrasonidos o de microondas, o sensores duales compuestos de estos
dos tipos de sensores, tales dispositivos para la vigilancia contra
sabotaje, designados como dispositivos antimáscara, son en general
conocidos. A este respecto se remite a la
EP-A-0 186 226, la
EP-A-0 499 177, la
EP-A-O 556 898 y la solicitud de
Patente europea N° 99110848.1 a nombre de la misma entidad
solicitante de la presente solicitud.
Los dispositivos antimáscara conocidos de
sensores infrarrojos pasivos comprenden un emisor infrarrojo y un
receptor infrarrojo y sirven para el reconocimiento de ambos tipos
de recubrimiento del detector, es decir el recubrimiento del
detector a una determinada, eventualmente sólo reducida distancia
de la ventana del detector, y el recubrimiento directo de la ventana
del detector mediante, por ejemplo, recubrimiento con una lámina o
pulverización con un spray impermeable a los rayos infrarrojos, tal
como por ejemplo spray de color. El primer tipo de recubrimiento se
designará a continuación como recubrimiento remoto y el segundo
como recubrimiento por spray, entendiéndose por recubrimiento
remoto un recubrimiento a una separación de pocos milímetros hasta
máximo aproximadamente 15 cm de la ventana del detector.
Acontecimientos o variaciones ópticas
inmediatamente por delante del detector, tales como el
recubrimiento remoto, originan en la mayoría de los casos una
reflexión de la radiación emitida por el emisor infrarrojo del
dispositivo antimáscara hacia el receptor infrarrojo, lo cual se
exterioriza por una variación de la radiación recibida por el
receptor infrarrojo. Para el reconocimiento de variaciones de las
propiedades ópticas de la ventana del detector se somete a ésta a
una radiación infrarroja y se mide la radiación que atraviesa la
ventana del detector o la radiación reflejada por ésta. Para la
evaluación de las señales del dispositivo antimáscara se comparan
las señales del receptor infrarrojo con valores de umbral o de
referencia o, en general, de tensión, que deben rebasarse por
arriba o por abajo y mantenerse durante un cierto período de
tiempo.
En el caso de sensores de ultrasonidos o de
microondas, la vigilancia contra sabotaje se realiza por el hecho
de que el emisor de ultrasonidos o de microondas emita, merced a
una breve conexión/desconexión o desconexión/conexión, un corto
impulso, con lo que se produce un amplio espectro de frecuencias,
el cual es luego evaluado, dentro de una determinada gama de
frecuencias, en cuanto a amplitud y curso temporal. Concretamente,
los citados parámetros son analizados en cuanto a desviaciones de
valores promedio o de anteriores resultados de medición, típicas
para variaciones en el espacio por delante del detector,
particularmente en cuanto a tales desviaciones que sean
características para la aplicación de una pantalla o un
recubrimiento ante el detector.
En cambio, sensores de imagen o videodetectores
no están protegidos contra sabotaje, aunque naturalmente también
existe el riesgo de sabotaje en estos sensores. Mediante la
invención se pretende ahora proporcionar un dispositivo del tipo
arriba citado, cuyo al menos un sensor de imagen esté protegido
contra sabotaje.
Esta finalidad se consigue, de acuerdo con la
presente invención, por el hecho de que están previstos medios para
el reconocimiento de sabotaje del al menos un sensor de imagen, y
de que estos medios están diseñados para la memorización y la
comprobación de características estables de la imagen registrada por
el sensor de imagen.
Una primera forma de realización preferente del
dispositivo según la presente invención se caracteriza porque la
comprobación de las características estables se realiza analizando
la imagen del recinto vigilado en cuanto a características estables
y comparando las así halladas características estables, por medio de
métodos de procesamiento de imagen, con las características
memorizadas.
Una segunda forma de realización preferente del
dispositivo según la invención se caracteriza porque están
previstos medios para la medición de la claridad en el recinto
vigilado, y porque se produce una activación de alarma cuando,
habiendo suficiente claridad, se produce una diferencia entre las
características estables memorizadas y las halladas.
La memorización y comprobación de características
estables, según la invención, permite el reconocimiento de un
recubrimiento parcial del detector o de la simulación de escenas
falsas mediante una foto colocada ante el sensor de imagen o
mediante variación del campo de visión del detector. Las
características estables son memorizadas inmediatamente después de
la instalación del dispositivo; durante el funcionamiento se
realiza entonces un análisis periódico de la respectiva imagen en
cuanto a características estables y una comparación de las
características estables halladas con las memorizadas.
Una tercera forma de realización del dispositivo
según la presente invención se caracteriza porque las
características estables están constituidas por cantos y/o curvas
característicos para el recinto que deba ser vigilado y/o el
equipamiento del mismo.
Una ulterior forma de realización preferente del
dispositivo según la presente invención se caracteriza porque se
realiza la memorización y comprobación de una pluralidad de
características estables, y porque se produce una activación de
alarma cuando el número de características estables halladas,
coincidentes con las características estables memorizadas, rebasa
por abajo un valor de umbral.
Mientras este valor de umbral no sea rebasado por
abajo y se halle un número mínimo de características estables ya
memorizadas, características estables halladas nuevas son
adicionadas a las memorizadas. De esta manera es posible actualizar
constantemente el modelo del recinto en caso de variaciones, tales
como por ejemplo reubicación de muebles y similares.
La comprobación de las características estables
se realiza preferentemente cuando el detector no está armado, o
cuando en el recinto vigilado no tienen lugar actividades, ya que
entonces el procesador no está sobrecargado. La decisión de si en
el recinto vigilado tienen o no lugar actividades se realiza
preferentemente en base de la señal del sensor de presencia o de
movimiento.
El dispositivo según la invención con al menos un
sensor de imagen y al menos un sensor de presencia o de movimiento
presenta, tanto con respecto a conocidos avisadores duales como
también respecto a sensores de imagen puros, considerables
ventajas. En comparación con los avisadores duales, en los cuales
no es posible resolución espacial alguna o únicamente una resolución
espacial muy basta, de manera que a menudo no puede realizarse una
distinción entre personas y animales, el detector según la
invención es considerablemente más robusto. Además, el sensor de
imagen ofrece la posibilidad de clasificación de los objetos en
base a su geometría y movimiento y, por consiguiente, de la
vigilancia inteligente así como de la verificación y de la
memorización de acontecimientos y de la posterior llamada de
éstos.
Con respecto a un sensor de imagen puro, el
detector según la presente invención posee la ventaja de que,
incluso en malas condiciones de iluminación, continúa todavía
prestando el rendimiento de un detector de presencia o de movimiento
y es por tanto plenamente funcional. Además, el detector de
presencia o de movimiento puede apoyar a los algoritmos de
procesamiento de imagen en la interpretación de situaciones
difíciles.
A continuación se describirá la invención más
detalladamente mediante un ejemplo de realización de la misma y con
relación al único dibujo adjunto, en el cual se ilustra un esquema
de bloques de un dispositivo según la invención para la vigilancia
de un recinto.
El dispositivo ilustrado en el dibujo para la
vigilancia de un recinto consiste esencialmente de un avisador de
movimiento de criterios múltiples 1, que se denominará a
continuación avisador, y de una electrónica de gobierno y
evaluación 2, que se denominará a continuación electrónica, con una
etapa de gobierno 3 y una etapa de procesamiento 4 para la
evaluación local de las señales del avisador 1. Naturalmente, esta
ilustración representa únicamente los distintos bloques funcionales
y no la configuración concreta de aparato del dispositivo. Así por
ejemplo, generalmente ciertas partes de la electrónica estarán
alojadas en el avisador 1. Esto último vale particularmente cuando
en el avisador 1 tenga lugar una preparación o preevaluación de las
señales del avisador.
El avisador 1 consiste de al menos un sensor de
imagen 5 y de al menos un sensor de presencia o de movimiento 6,
que se denominará a continuación sensor P/B. Además, el avisador
comprende medios 7 para la medición de la claridad en el recinto
vigilado, que constituyen preferentemente parte integrante del
sensor de imagen 5. Tanto a continuación del sensor de imagen 5
como también a continuación del sensor P/B 6 están dispuestas
sendas etapas de preprocesamiento 8 y 9, respectivamente, que no
obstante también pueden estar contenidas en el avisador 1 o
eventualmente en la etapa de procesamiento 4. Desde las etapas de
preprocesamiento 8 y 9 llegan las señales a la etapa de
procesamiento 4, a la cual es también enviada la señal de claridad
de los medios 7 para la medición de la claridad.
La etapa de procesamiento 4 es autónoma y permite
la toma de decisiones locales y/o la ilustración de las imágenes
registradas por el sensor de imagen 5; preferentemente está también
equipada para la transmisión de las imágenes a una central 10
alejada en el espacio, donde puede entonces tener lugar, por
ejemplo, una verificación adicional.
El sensor P/B 6 es un avisador de movimiento o de
presencia según uno de los conocidos principios de detección
infrarrojo pasivo, infrarrojo activo, microondas, ultrasonido o una
combinación cualquiera de los mismos. El sensor de imagen 5 es
sensible en el campo de la luz visible, en la gama infrarroja
próxima o en la gama infrarroja de ondas largas (radiación térmica);
el mismo puede basarse en un proceso generador de imagen
convencional (CCD [CCD: chargecoupled device], CID [CID: charge
injection device] o CMOS [CMOS: complementary metal oxide
semiconductor = estructura complementaria de semiconductor de óxido
metálico]).
Preferentemente se emplea un sensor de imagen
CMOS especial, un denominado APS [APS: Aktiv Pixel Sensor], el cual
se caracteriza por un muy reducido consumo de corriente y por la
posibilidad del acceso a píxeles individuales. Además, en un tal
APS pueden integrarse de forma sencilla funciones analógicas o
digitales adicionales, específicas para cada aplicación, por
ejemplo sencillos algoritmos de procesamiento de imagen, tales como
filtros o gobierno de exposición. En cuanto a APS, se remite a los
artículos "A 128 x- 128 CMOS Active Pixel Image Sensor for Highly
Integrated Imaging Systems" de Sunetra K. Mendis, Sabrina E.
Kennedy y Eric R. Fossum, IEDM 93-538 y "128X128
CMOS Photodiode, Type Active Pixel Sensor With
On-Chip Timing, Control and Signal Chain
Electronics" de R. H. Nixon, S. E. Kemeny, C. O. Staller y E. R.
Fossum en SPIE volumen 2415/117.
El sensor de imagen 5 está orientado hacia el
recinto que deba ser vigilado, capta dicho recinto desde el punto
de vista de técnica de imagen, digitaliza la imagen y la archiva
como imagen de referencia en una memoria. Si el APS constitutivo
del sensor de imagen 5 consiste, por ejemplo, de 128x128 píxeles,
entonces correspondería a un pixel, en caso de empleo de una óptica
granangular, a una distancia de 15 m por delante del sensor de
imagen 5, una superficie de aproximadamente 12x12 cm. Una tal
retícula es apropiada para distinguir entre sí, de forma
relativamente fiable, figuras humanas y animales.
La posibilidad de reconocimiento de una persona a
una distancia de 15 m es muy ventajosa, y la superficie del recinto
vigilado a esta distancia de reconocimiento, de aproximadamente
15x15 m, es perfectamente realista. En el estado activo del
dispositivo, el sensor de imagen 5 saca entonces, en intervalos de
fracciones de segundo, respectivas imágenes del recinto vigilado,
memoriza estas imágenes durante un cierto tiempo y las compara con
la imagen de referencia y/o entre sí. La memorización de las
imágenes está preferentemente gobernada de tal modo que las
imágenes que precedan inmediatamente a un acontecimiento constatado
por el avisador 1 y/o sigan inmediatamente a continuación del mismo
queden memorizadas de forma indefinida, y que las restantes
imágenes resulten automáticamente borradas una vez transcurrido el
citado tiempo.
A fin de poder obtener una imagen todavía
servible incluso en malas condiciones de iluminación, el sensor de
imagen 5 está optimizado para gran sensibilidad luminosa y para un
gran campo dinámico (suficiente reconocimiento de detalles con
fuerte contraste claro/oscuro). Las funciones integradas en el chip
APS permiten integrar a la vez un obturador electrónico automático
con una dinámica de 1:1000.
El sensor P/B 6 sirve esencialmente para
compensar las debilidades potenciales del sensor de imagen 5. Entre
éstas cuentan, particularmente, el que el sensor de imagen 5 no
suministra información de imagen alguna por debajo de una
iluminación crítica, y el que incluso una fuerte variación de la
información de imagen con respecto a la imagen de referencia no es
frecuentemente causada por un intruso. Piénsese a este respecto,
por ejemplo, en repentinas variaciones de iluminación, que pueden
estar provocadas por la conexión/desconexión de la iluminación de
la calle, por vehículos que pasen con las luces largas de los
faros, por tormentas o similares. En estos y otros casos similares,
la robustez del avisador 1 resulta muy considerablemente
incrementada si se tiene en consideración la señal del sensor P/B
6. Esta inclusión en la consideración se realiza mediante una
evaluación combinada de las señales del sensor de imagen 5 y del
sensor P/B 6 en la etapa de procesamiento 4.
Se ha comprobado que resulta ventajoso someter
las señales del sensor de imagen 5 y del sensor P/B 6, antes de la
evaluación combinada, a una preevaluación separada, la cual tiene
lugar en las etapas de preprocesamiento 8 y 9, respectivamente. Tal
como ya se ha mencionado, las etapas de preprocesamiento 8 y 9
pueden estar integradas en el respectivo sensor 5 ó 6,
respectivamente, o en la etapa de procesamiento 4. Durante la
preevaluación son convertidas las señales del detector P/B 6 a un
formato apropiado para la evaluación combinada con la señal del
sensor de imagen 5, y clasificadas según su intensidad. Caso de que
el avisador 1 contenga un medidor de distancia (no ilustrado), éste
es activado, en caso de presencia de una señal del sensor P/B 6 de
correspondiente intensidad, por la etapa de procesamiento 4 a
través de la etapa de gobierno 3 y proporciona a la etapa de
procesamiento una información sobre la distancia respecto al
avisador 1 del acontecimiento u objeto justamente detectado. Con
ayuda de esta información de distancia pueden extraerse de la señal
del sensor de imagen 5 conclusiones inequívocas sobre el tamaño de
un objeto detectado y con ello sobre la naturaleza del mismo, tal
como por ejemplo persona o animal.
En el sensor de imagen 5 la preevaluación está
integrada como hardware y/o en forma de un núcleo procesador en el
chip APS. Durante la preevaluación de las señales son determinados
el número de píxeles alterados respecto a la imagen de referencia,
su acumulación (clustering) y características de la acumulación de
píxeles. Además, la imagen de referencia es constantemente
actualizada, incorporándose en la imagen de referencia variaciones
constatadas únicamente después de la comprobación de la estabilidad
de las mismas. La actualización de la imagen de referencia puede
además realizarse más estable incorporando las señales del sensor
P/B 6.
A la entrada de la etapa de procesamiento 4 se
hallan pues una señal del sensor P/B 6 clasificada según
intensidad, una señal de imagen del sensor de imagen 5 con
informaciones sobre el número de píxeles alterados y sobre las
características de las acumulaciones de píxeles, y eventualmente una
señal del medidor de distancia, que indica la distancia del
acontecimiento activador de la señal del sensor P/B 6. Además, la
etapa de procesamiento 4 recibe de los medios 7 para la medición de
la iluminación constantemente indicaciones sobre la iluminación
media en el recinto vigilado y adjudica, durante la evaluación
combinada de las señales, más peso a las señales del sensor P/B 6,
independiente de la iluminación, cuanto más débil sea la
iluminación.
La evaluación combinada de las señales se
traduce, a la salida de la etapa de procesamiento 4, en una
decisión de alarma o no alarma, teniendo esta decisión
esencialmente en consideración el contenido de imagen, la
iluminación global, la información del sensor P/B 6, y la variación
y/o el historial previo de estos parámetros, que se denominarán a
continuación criterios globales. Además, interrelaciones de
plausibilidad resultan muy útiles: si, por ejemplo, iluminación y
contenido de imagen varían rápida y fuertemente, pero la señal del
sensor P/B 6 es débil, no es generada una alarma, sino que es
comprobada la estabilidad de la nueva imagen y se buscan en ella
movimientos. Si el sensor P/B 6 no comunica movimiento alguno y
únicamente ha tenido lugar una variación de iluminación y/o de
imagen, entonces debió conectarse o desconectarse con bastante
seguridad una iluminación, por lo que no existe caso de alarma.
El dispositivo ilustrado para la vigilancia de un
recinto corresponde esencialmente al avisador de dos criterios o de
criterios múltiples, con un sensor de imagen, descrito en la
solicitud de Patente europea N° 99103260.8 a nombre de la misma
entidad solicitante de la presente solicitud. Por esta razón no se
describe aquí más detalladamente el procesamiento de señales, sino
que se remite a la citada solicitud de Patente europea.
Tal como ya se ha mencionado en la introducción
de la descripción, el avisador 1 está equipado con un dispositivo
para la vigilancia contra sabotaje, y concretamente contra sabotaje
tanto del sensor P/B 6 como también del sensor de imagen 5. El
dispositivo para la vigilancia contra sabotaje del sensor P/B es un
dispositivo antimáscara del tipo conocido, cuya configuración
concreta se acomoda al principio de detección realizado en el
sensor P/B 6. Para una descripción detallada de conocidos
dispositivos antimáscara se remite a la solicitudes de patente
citadas en la introducción de la descripción. A continuación se
describirá ahora el dispositivo para la vigilancia contra sabotaje
del sensor de imagen 5.
Se ha mencionado ya que el sensor de imagen 5
comprende una memoria en la cual está archivada, como imagen de
referencia, la imagen digitalizada del recinto vigilado. Esta
memoria está preferentemente integrada en el chip APS. Para la
vigilancia contra sabotaje se realiza ahora adicionalmente una
memorización de características estables en la imagen de
referencia, un análisis periódico, en cuanto a características
estables, de la imagen registrada por el sensor de imagen 5, y una
comprobación de las características estables halladas en base de
una comparación con las memorizadas. Bajo características estables
deben entenderse aquellas características de la imagen que con una
cierta probabilidad no varían, o sea particularmente líneas
delimitadoras y cantos del recinto y de puertas y ventanas, cantos
rectos y en general curvas de muebles de cierto tamaño, y
similares.
Una pluralidad de tales características estables
son digitalizadas según métodos conocidos de procesamiento de
imagen y archivadas en la memoria. Concretamente, las
características son inscritas en una lista como datos
simbólicos/geométricos. Así por ejemplo, un canto recto puede
definirse por sus puntos de inicio y de final, o un segmento
circular por sus puntos de inicio y de final y adicionalmente por
el radio o el centro del círculo.
En espacios de tiempo periódicos, preferentemente
cuando en el recinto vigilado no tiene lugar actividad alguna, o
también en el estado desarmado del avisador, la imagen registrada
es analizada en cuanto a características estables, y las
características estables así halladas son comparadas con las
memorizadas. Para la comprobación puede por ejemplo determinarse la
distancia entre el canto de referencia y un nuevo canto hallado. Si
esta distancia no sobrepasa un valor previamente definido, entonces
son evaluados los cantos como coincidentes.
La existencia o no existencia de actividad en el
recinto vigilado es constatada mediante el sensor P/B. Cuando,
habiendo suficiente claridad (señal de los medios 7 para la
medición de la claridad), no se hallan características estables, o
si las características estables halladas no coinciden con las
memorizadas, es activada la alarma de sabotaje. Lo primero es una
indicación de que el sensor de imagen 5 o el avisador 1 han sido
parcialmente recubiertos (por ejemplo mediante un trapo o similar),
y lo segundo puede indicar que al sensor de imagen 5 le es simulada
una escena falsa, por ejemplo colocando una foto ante el
objetivo.
Durante la comprobación de las características
estables puede también procederse de tal modo que se memorice un
cierto número de, por ejemplo, diez características estables y se
determine un valor de umbral para el número de coincidencias
necesarias entre características estables memorizadas y halladas.
Cuando, habiendo suficiente claridad, es rebasado por abajo dicho
valor de umbral, es activada la alarma de sabotaje, y si se dispone
del número mínimo de coincidencias correspondiente al valor de
umbral, son incorporadas características estables nuevas halladas
en el conjunto de características estables memorizadas. De esta
manera resulta posible actualizar constantemente el modelo del
recinto en caso de variaciones, tales como por ejemplo en caso de
reubicación de muebles.
Mediante un dispositivo del tipo descrito pueden
detectarse los siguientes tipos de sabotaje:
- \sqbullet
- Recubrimiento parcial del sensor de imagen,
- \sqbullet
- Simulación de una escena falsa, por ejemplo mediante una foto,
- \sqbullet
- Retorcimiento del avisador en su fijación (variación del campo de visión del avisador),
- \sqbullet
- Arranque del avisador de la pared.
Claims (10)
1. Dispositivo para la vigilancia de un recinto,
comprendiendo al menos un sensor de imagen (5) y al menos un sensor
de presencia o de movimiento (6) así como una electrónica de
gobierno y evaluación (2), a la cual están conectados los citados
sensores (5, 6), caracterizado porque están previstos medios
para el reconocimiento de sabotaje de dicho al menos un sensor de
imagen (5), y porque dichos medios están diseñados para la
memorización y la comprobación de características estables de la
imagen registrada por el sensor de imagen (5).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la comprobación de las características
estables se realiza analizando la imagen del recinto vigilado en
cuanto a características estables y comparando las así halladas
características estables, por medio de métodos de procesamiento de
imagen, con las características memorizadas.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque están previstos medios (7) para la
medición de la claridad en el recinto vigilado, y porque se produce
una activación de alarma cuando, habiendo suficiente claridad, se
produce una diferencia entre las características estables
memorizadas y las halladas.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque dichos medios (7) para la medición de
la claridad están integrados en el sensor de imagen (5).
5. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque la activación de una alarma de sabotaje
se produce cuando no se hallan características estables.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque las características estables
están constituidas por cantos y/o curvas característicos para el
recinto que deba ser vigilado y/o el equipamiento del mismo.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque se realiza la memorización y
comprobación de una pluralidad de características estables, y
porque se produce una activación de alarma cuando el número de
características estables halladas, coincidentes con las
características estables memorizadas, rebasa por abajo un valor de
umbral.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque en caso de no rebasarse por abajo el
citado valor de umbral y hallarse nuevas características estables,
se produce una memorización e inclusión adicional de estas últimas
en las características estables ya memorizadas.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque la comprobación de las
características estables se realiza cuando en el recinto vigilado
no tienen lugar actividades.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque la decisión sobre la existencia de
actividades en el recinto vigilado se toma en base de la señal del
sensor de presencia o de movimiento (6).
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Also Published As
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