專利名稱：視頻-煙霧探測系統(tǒng)及其檢驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其帶有記錄視頻圖像的攝像機和信號處理級，在信號處理級中確定可視圖像的單個像素或像素組亮度，其中得到代表像素亮度的值并且在所述值隨時間的演變中檢測出現(xiàn)煙霧時的特征變化。
如WO00/23959和EP專利申請?zhí)?0128606.1中描述的，優(yōu)先在隧道中使用的這一類煙霧探測系統(tǒng)，因為存在由正在行駛的汽車、火車造成的氣流運動和氣流分層，不能保證在火情中形成的煙霧在有利的期限內(nèi)傳到安裝煙霧報警器的天花板。
使用這樣的煙霧探測系統(tǒng)的隧道經(jīng)營者，為了能隨時檢查系統(tǒng)的準備情況，不僅需要遵循預(yù)定的或約定的規(guī)范，而且需要在該位置上進行功能測試。然而，這種借助煙霧發(fā)生器進行的功能檢測明顯的可能性是花銷太大，因為為此有關(guān)隧道必須封鎖。煙霧探測系統(tǒng)的生產(chǎn)者有其自身的需求，在質(zhì)量控制范圍內(nèi)在生產(chǎn)中或系統(tǒng)安裝后，按照規(guī)范查驗，校準系統(tǒng)，其中這種校準應(yīng)當盡可能簡單地實施。在這兒使用煙霧發(fā)生器也太昂貴了。
現(xiàn)在，通過本發(fā)明提供一種視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其在一些地方，就是說既可以直接在隧道中的安裝位置上，也可以在生產(chǎn)地或者其他任意位置上，迅速、無大花費地進行性能檢驗或者校準。此二者在以下稱作檢驗的過程(校準和性能檢驗)中能簡單地實施，并具有可靠再現(xiàn)的效果。
本發(fā)明所述視頻-煙霧探測系統(tǒng)的特征在于，在進行系統(tǒng)檢驗時，攝像機信號是可如此受到影響的，使得給信號處理級的一種當出現(xiàn)煙霧時視頻信號的特征性變化是模擬出來的。
根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，所述視頻-煙霧探測系統(tǒng)的特征在于，設(shè)置用于降低視頻信號對比度的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例，所述視頻-煙霧探測系統(tǒng)的特征在于，所述裝置由可定位于攝像機鏡頭前的光學(xué)濾光鏡構(gòu)成，優(yōu)選地，光學(xué)濾光鏡包括多個不同強度的漫散射器，其可選擇地定位于攝像機鏡頭之前。
根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例，所述視頻-煙霧探測系統(tǒng)的特征在于，所述裝置包括可調(diào)對比度的解碼器。
根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實施例，所述視頻-煙霧探測系統(tǒng)的特征在于，所述裝置由可在攝像機和信號處理級之間切換的電子濾波器構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的第五優(yōu)選實施例，所述視頻-煙霧探測系統(tǒng)的特征在于，濾波器具有垂直和水平濾波的轉(zhuǎn)換功能。
根據(jù)本發(fā)明的第六優(yōu)選實施例，所述視頻-煙霧探測系統(tǒng)的特征在于，所述裝置包括調(diào)節(jié)攝像機焦距的裝置。優(yōu)選地，所述裝置可遙控操縱。
本發(fā)明進一步涉及一種視頻-煙霧探測系統(tǒng)的校驗方法，該系統(tǒng)具有一個記錄視頻圖像的攝像機和信號處理級，其中確定視圖像的單個像素或者像素組的亮度，并得到代表像素亮度的值，并檢測在所述值隨時間演變中出現(xiàn)煙霧時的特征變化。
本發(fā)明所述方法的特征在于，在對系統(tǒng)進行校驗時攝像機信號是可如此受到影響的，使得給信號處理級的一種當出現(xiàn)煙霧時視頻信號的特征性變化是模擬出來的。
根據(jù)本發(fā)明所述方法的第一優(yōu)選實施例，其特征在于，降低視頻信號的對比度。
在根據(jù)本發(fā)明所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明所述的校驗視頻-煙霧探測系統(tǒng)的方法中，為了模擬煙霧，或者將光學(xué)濾光鏡轉(zhuǎn)動到攝像機前或者在攝像機輸出端將視頻信號進行電子遠化處理，以便煙霧算法產(chǎn)生反應(yīng)，或者如此多的誤調(diào)攝像機的焦距，以模擬因為煙霧造成的圖像非清晰度。
因此，在所有情形中造成視頻信號對比度降低，使這些信號對于信號處理級“看起來”像是現(xiàn)有煙霧存在。因此，可以在現(xiàn)實條件下檢驗煙霧探測算法而不必點燃測試用的火焰或者激活霧氣發(fā)生器，這些由于在隧道中構(gòu)成與此相聯(lián)系的交通阻塞(隧道的障礙)實際上不可實現(xiàn)。
以下將根據(jù)實施例和附圖對本發(fā)明作詳細說明，圖為

圖1為根據(jù)本發(fā)明所述視頻-煙霧探測系統(tǒng)第一實施例的示意圖，圖2為圖1所示系統(tǒng)第一變型例的示意圖，和圖3為圖1所示系統(tǒng)第二變型例的示意圖。
圖1至圖3所示本發(fā)明的視頻-煙霧探測系統(tǒng)主要包括多個攝像機1和公共處理器2，在處理器2中對攝像機1的信號進行處理和結(jié)果分析。攝像機1比如安裝在道路隧道中當作交通監(jiān)督，比如監(jiān)督交通規(guī)則的遵守狀況以及檢測阻塞、事故以及類似情況。攝像機與有人的總站相連，隧道中的交通情況經(jīng)過監(jiān)視器可觀測到。處理器2分散設(shè)置，比如每8到10個攝像機配備一個公共的處理器2。每個攝像機1比如設(shè)置在機殼3中，機殼3用來保護攝像機免受外面的影響，像損傷、濺水、冷凝水或者灰塵等。機殼3在其前側(cè)具有透明窗4，在其上側(cè)具有可縱向移動的頂蓋5，此類機殼比如由國際外觀設(shè)計保護登記號DM/049356中可知。
除了交通監(jiān)視之外，攝像機1和處理器2構(gòu)成的系統(tǒng)還可用來通過檢測當?shù)匦纬傻臒熿F來了解火情。在處理器2中將視頻圖像分解成像素，對單個像素和/或像素組分配亮度值，并根據(jù)像素亮度值與參考值的比較對煙霧的存在作出判斷。對單個像素或像素組進行亮度值分配時重要的是，這種分配與整體的亮度變化，也就是說與整個圖像的照明的變化無關(guān)。照明的獨立性可以通過把邊緣值分配給像素來實現(xiàn)，可將邊緣值描述為一個導(dǎo)數(shù)。煙霧的識別基于以下假設(shè)，即煙霧的邊緣變?nèi)趸蛘呦?。換言之，通過煙霧視頻信號，即攝像機1的輸出信號中，造成對比度下降。
在這里不詳細說明煙霧探測算法的細節(jié)，所述細節(jié)可參閱與之有關(guān)的西門子建筑技術(shù)公司于2000.12.28申請的歐洲專利申請?zhí)?0128606.1，在此引用該申請作為重要參考。
所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)安裝有進行性能查驗和/或校準的測試裝置，其使能夠在實際條件下進行遵循規(guī)范的查驗和在任一位置尤其在系統(tǒng)使用位置的性能測試，而不必須點燃測試火焰或者激活霧氣發(fā)生器。測試裝置基于如此影響攝像機1的信號，使得給處理器2模擬在視頻信號中因出現(xiàn)煙霧而產(chǎn)生的特征變化。圖1到圖3所示各為一測試裝置的實施例。
根據(jù)圖1，測試裝置包括一在攝像機1的物鏡前可轉(zhuǎn)動的光學(xué)濾光鏡6。在最簡單的情形中，濾光鏡可以是由攝像機1前面的操作人員手持的勺形體，或者可由馬達控制的活動翼，或者如圖1中所示可由馬達驅(qū)動的圓片形部件。除了起漫射器作用的濾光鏡6之外，該圓片還具有光可全部透過的區(qū)域，其在正常的運行狀態(tài)下轉(zhuǎn)動到攝像機1的物鏡前。濾光鏡6可以是表面漫射器或者體漫射器，所謂的柔焦鏡頭，如在照相中使用以降低對比度，也可以用作濾光鏡6。帶有驅(qū)動器7的圓片或者如圖中所示可設(shè)在機殼3的里面，或者也可設(shè)置在它之外。
當要進行檢驗時，圓片的驅(qū)動器7經(jīng)過與總站相連的導(dǎo)線8收到相應(yīng)信號，并將光學(xué)濾光鏡轉(zhuǎn)動到物鏡前。導(dǎo)線8上的信號可以在總站人工或自動形成，通過例如視頻-煙霧探測系統(tǒng)周期地轉(zhuǎn)換到測試模式。通過濾光鏡6的散射作用，攝像機1記錄的圖像實現(xiàn)了對比度的降低，其作用在攝像機1的輸出信號上以及由此相應(yīng)作用在處理器2的輸入信號上，并由處理器解譯為存在的煙霧。如果處理器2不觸發(fā)報警信號，總站的操作人員判斷其出現(xiàn)了故障。
在所述的EP專利申請?zhí)?0128606.1中描述的煙霧探測算法，評價時僅考慮對比度在特定閾值之上的那些像素。檢查這些像素，并且當在特定的時間段內(nèi)，在足夠多的這些像素中，對比度減少特定值時觸發(fā)報警器。換言之，設(shè)置一個對比度閾值，并將系統(tǒng)的靈敏度調(diào)整到實用值。當人們確定對比度頻率與對比度高低相比(百分比)的對比度分布的直方圖時，然后，在對比度閾值為N％時，對于對比度高度低于此對比度閾值的所有像素均不考慮。
現(xiàn)在，人們在系統(tǒng)的檢驗/校準中可采取類似措施，也使用此對比度閾值，其中人們設(shè)置圖1所示的圓片，使它具有三個或四個透光區(qū)域，即，全透光區(qū)域以及具有不同強度散射的漫射器的二個或三個區(qū)域。比如人們可以使用相同材料但不同厚度的漫射器。
比如，人們按以下方式選擇三個漫射器由第一漫射器造成很小的對比度降低，即僅有很小百分比的象素比如所考查像素的10％達到閾值以下。
由第二漫射器造成的對比度影響，使得中等數(shù)量例如所考查像素的15％到20％達到對比閾值以下。
由第三漫射器造成的對比度影響，使得相對高的份額例如所考查像素的最少30％達到對比閾值以下。
在第一漫射器轉(zhuǎn)入時允許系統(tǒng)不報警，在第二漫射器轉(zhuǎn)入時可以起動報警以及第三漫射器轉(zhuǎn)入時必須起動報警。以這種方式使用者有把握，將系統(tǒng)調(diào)整到選定的對比度閾值。使用若干個不同散射強度的漫射器尤其在老的有相對昏暗的墻的隧道中有好處。
在視頻-煙霧探測系統(tǒng)中的處理器2此外包含一可從市場上買到的、可調(diào)整對比度的解碼器。使用這樣的解碼器時，可以用電的方式執(zhí)行剛描述的檢驗/校準方法，通過例如將所述直方圖在屏幕上可視化，隨后在解碼器上降低對比度直到在直方圖中表示的曲線移動到對比度閾值之下，并由此引起報警。
這個方法準確地相當于不同漫射器的轉(zhuǎn)入。在用解碼器降低對比度時可借助合適的軟件工具來實現(xiàn)屏幕上直方圖曲線的移動。
在圖2所示的實施例中，視頻信號在攝像機1的輸出端和處理器2的輸入端之間通過濾波器9傳送和進行電子遠化處理。為此目的，濾波器9具有這樣的脈沖響應(yīng)，能使煙霧探測算法作出響應(yīng)。例如，濾波器9可以具有水平和垂直低通濾波的轉(zhuǎn)換功能，通過與總站相連的導(dǎo)線10進行視頻信號在濾波器9上的切換。
在圖3所示的實施例中使用了借助馬達調(diào)整焦距的攝像機1，其中焦距調(diào)整由參考標記11標出。為了完成性能測試或者校準，焦距調(diào)整器11通過與總站相連的導(dǎo)線12獲得引起焦距調(diào)整的控制信號，由此，造成的模糊相當于攝像機1的視頻圖像對比度降低。
當然，圖1到圖3所示的測試裝置也可以由視頻探測系統(tǒng)的制造商在按照規(guī)范檢驗時使用，其中可在工廠的質(zhì)量控制范圍內(nèi)進行這樣的查驗。測試裝置的另一個使用可能性在于安裝后的系統(tǒng)驗收。在這兒測試裝置呈現(xiàn)出以下可能性，即給顧客演示安裝系統(tǒng)的性能。
權(quán)利要求
1.一種視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其帶有記錄視頻圖像的攝像機(1)和信號處理級(2)，在信號處理級(2)中確定視頻圖像的單個像素或者像素組的亮度，在其中得到代表像素亮度的值，并檢測在所述值隨時間的演變中對出現(xiàn)煙霧時的特征性變化，其特征在于，在檢驗系統(tǒng)時，攝像機(1)的信號是可如此受到影響的，使得給信號處理級(2)的一種當出現(xiàn)煙霧時視頻信號的特征性變化是模擬出來的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置用于降低視頻信號對比度的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置由定位于攝像機鏡頭前的光學(xué)濾光鏡(6)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)濾光鏡(6)包括多個不同強度散射的漫射器，其可選擇地定位于攝像機鏡頭之前。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置包括可調(diào)對比度的解碼器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置由可在攝像機(1)和信號處理級(2)之間切換的電子濾波器(9)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其特征在于，濾波器(9)具有垂直和水平濾波的轉(zhuǎn)換功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置包括調(diào)節(jié)攝像機(1)焦距的裝置(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8之一所述的視頻-煙霧探測系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置可遙控操縱。
10.一種檢驗視頻-煙霧探測系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)具有一個記錄視頻圖像的攝像機(1)和信號處理級(2)，其中確定視頻圖像的單個像素或者像素組的亮度，并得到代表像素亮度的值，并檢測在所述值隨時間演變中出現(xiàn)煙霧時的特征性變化，其特征在于，在對系統(tǒng)進行校驗時攝像機(1)的信號是可如此受到影響的，使得給信號處理級(2)的一種當出現(xiàn)煙霧時視頻信號的特征性變化是模擬出來的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，降低視頻信號的對比度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，對比度的降低通過調(diào)節(jié)攝像機(1)前串接漫射器實現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，對比度的降低通過攝像機(1)輸出信號的電子影響實現(xiàn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，對比度的降低通過攝像機(1)的模糊調(diào)節(jié)實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種視頻－煙霧探測系統(tǒng)，包括記錄可視圖像的攝像機(1)和確定可視圖像的單個像素或像素組亮度的信號處理級(2)，在信號處理級(2)中得到代表像素亮度的值并檢測在所述值隨時間的演變中對出現(xiàn)煙霧時的特征性變化。為了性能檢驗或校準而進行系統(tǒng)檢驗時，攝像機(1)的信號是可如此受到影響的，使得給信號處理級(2)的一種當出現(xiàn)煙霧時視頻信號的特征性變化是模擬出來的。后者由能降低可視信號對比度的裝置實現(xiàn)。
文檔編號G08B13/194GK1518663SQ02812437
公開日2004年8月4日 申請日期2002年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者D·維澤爾, K·米勒, T·布魯普巴赫爾, W·沃倫維德, M·勒普菲, D 維澤爾, 孜, 稱瞻禿斬, 輾 申請人:西門子建筑技術(shù)公司