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Dokumentenidentifikation DE102006004638A1 02.08.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Schrift- und Farbcodierungen
Anmelder Vitronic Dr.-Ing. Stein Bildverarbeitungssysteme GmbH, 65189 Wiesbaden, DE
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65183 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 31.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006004638
Offenlegungstag 02.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.08.2007
IPC-Hauptklasse G06K 9/62(2006.01)A, F, I, 20060131, B, H, DE
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Schrift- (2) und Farbcodierungen (3) eines ruhenden oder sich in Bewegung befindenden Kennzeichens (1). Um ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage sind, bei einem Kennzeichen sowohl eine Schrift- als auch eine Farbcodierung zu erfassen, und die einfach aufzubauen sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwei Bilder erstellt werden, wovon eines ein Farbbild ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Schrift- und Farbcodierungen eines ruhenden oder sich in Bewegung befindenden Kennzeichens bzw. Objektes und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Kennzeichen zur Markierung bestimmter Gegenstände verfügen häufig gleichzeitig über eine Schrift- und eine Farbcodierung. Beispielsweise verfügen die Autokennzeichen mancher Länder neben den Buchstaben- und Zahlenkombinationen auch über einen farbigen Hintergrund oder eine von schwarz abweichende Schriftfarbe. Bei deutschen Autokennzeichen ist das Jahr der Abgasuntersuchung und der TÜV-Untersuchung an der Farbe der Plakette zu erkennen, und bei den deutschen Kennzeichen für Kleinkrafträder läßt sich anhand der Schriftfarbe erkennen, ob das Motorrad über einen gültigen Versicherungsschutz verfügt.

Um die automatische Identifikation oder die Zuordnung eines Kennzeichens zu einem bestimmten Land bzw. die Erkennung eines bestehenden Versicherungsschutzes oder die Erkennung einer gültigen Fahrzeuguntersuchung zu ermöglichen, ist es daher sinnvoll, sowohl die Schriftcodierung als auch die Farbcodierung des Kennzeichens zu erfassen.

Zur Erkennung von Kennzeichen ist es derzeit üblich, entweder monochrome Kameras einzusetzen, die zur Erkennung der Schriftcodierung geeignet sind oder Farbkameras einzusetzen, bei denen durch aufwendige Rechenprozesse oder durch die wahlweise Auswertung unterschiedlicher Spektralbereiche die Erkennung des Schriftbildes optimiert wird. Ein Vorteil des Einsatzes von monochromen Kameras ist, daß in diesem Fall ein Infrarotbild des Kennzeichens erstellt werden kann, bei dem ein Blitzlicht eingesetzt wird, welches den Fahrer des Fahrzeuges mit dem zu erkennenden Kennzeichen oder andere Verkehrsteilnehmer nicht blendet. Allerdings ist es mit Hilfe einer Infrarotkamera nicht möglich, die Farbe eines Gegenstandes bzw. die Farbcodierung eines Kennzeichens zu erfassen.

Der Einsatz von Farbkameras ermöglicht bei optimalen Lichtverhältnissen sowohl die Schrift- als auch die Farbcodierung eines Kennzeichens festzustellen. Es sind verschiedene Methoden bekannt, wie auch mit Hilfe einer Farbkamera ein scharfes Bild einer Kennzeichencodierung erhalten werden kann. Beispielsweise wird in einem ersten Schritt die Farbe des Kennzeichens bzw. der Schrift des Kennzeichens bestimmt und anschließend in einem zweiten Schritt die Belichtung der Kamera entsprechend eingestellt, so daß ein optimales Bild zur Erkennung der Schriftcodierung des Kennzeichens erhalten werden kann. Genauso ist es möglich, ein Farbbild in die drei Komponenten rot, grün und blau zu zerlegen, das jeweilige Bild in eine Grauskala zu überführen und von diesen Bildern dasjenige weiterzubearbeiten, auf dem das schärfste Bild des Kennzeichens zu sehen ist, während die Summe aller drei Kanäle die Farbinformation liefert. Für eine gewünschte hochaufgelöste Kennzeichenerfassung benötigt man dann aber eine gute Auflösung in allen drei Farbkanälen, mithin eine sehr teure und aufwendige Farbkamera.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung einer Farbkamera mit einer entsprechend hohen Auflösung liegt darin, daß bei Dunkelheit ein Blitz eingesetzt werden muß. Wird hierfür ein Farbblitz verwendet, der bei der Erfassung eines Autokennzeichens den Fahrer nicht blendet, so wird dabei die Farbe des Kennzeichens verfälscht. Der Einsatz eines Weißlichtblitzes, mit dessen Hilfe die Farbe des Kennzeichens weitestgehend unverfälscht dargestellt werden kann, ist in vielen Ländern für die Erfassung eines Fahrzeugkennzeichens untersagt, da diese Blitze den Fahrer blenden können und dadurch den Verkehr gefährden.

Generell kann der Einsatz eines Blitzes, der sichtbares Licht verwendet, in bewohnten Gebieten für die Anwohner sehr störend sein. Außerhalb von Ortschaften kann das plötzliche Aufleuchten eines Blitzlichts sowohl für den Fahrer eines Fahrzeugs als auch für Tiere sehr erschreckend wirken.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung von hochauflösenden Farbkameras ist, daß diese Kameras sehr teuer sind. Außerdem ist es in vielen Ländern derzeit üblich, für die meisten Anwendungen im Straßenverkehr Kameras zu verwenden, die ein monochromes Bild liefern. Diese durch hochauflösende Farbkameras zu ersetzen, würde erhebliche Kosten verursachen.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der folgenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage sind, bei einem Kennzeichen bzw. Objekt sowohl eine Schrift- als auch eine Farbcodierung zu erfassen, und die einfach aufzubauen sind. Vorzugsweise sollte es auch möglich sein, bestehende Systeme, die lediglich zur Zeichenerkennung geeignet sind, oder bestehende Farbsysteme, deren Eignung für die Erfassung von Zeichencodierungen gering ist, einfach und billig aufzurüsten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwei Bilder in engem zeitlichen Zusammenhang erstellt werden, von denen mindestens eines ein Farbbild ist. Dabei versteht man unter engem zeitlichen Zusammenhang beispielsweise einen zeitlichen Abstand von weniger als 100 ms.

Bei diesem Verfahren können bevorzugt mindestens zwei Kameras eingesetzt werden, wobei eine der Kameras ein Farbbild erstellt.

Dabei wird das Farbbild vorzugsweise ausschließlich zur Erkennung der Farbcodierung des Kennzeichens genutzt.

Bevorzugt wird dabei ein erstes hochaufgelöstes im wesentlichen monochromatisches Bild erstellt, mit dessen Hilfe eine Zeichen- bzw. Schriftcodierung identifiziert werden kann, wobei ein zweites im allgemeinen räumlich und/oder zeitlich schwächer aufgelöstes Farbbild erstellt wird, und dieses Farbbild lediglich dazu verwendet wird, die Farbcodierung des Kennzeichens zu identifizieren. Dabei werden an das Farbbild bzw. die Farbbildkamera nur geringe Ansprüche gestellt, da sämtliche geometrische Merkmale eines Kennzeichens inklusive Zeichen- und Schriftcodierung anhand des monochromatischen hochaufgelösten Bildes erkannt werden. Eine zu erkennende Farbfläche kann also auf dem Farbbild lediglich als unscharfer Fleck zu sehen sein.

Das Bild, das für die Erkennung aller geometrischer Merkmale verwendet wird, liefert keine Farbinformation, sondern nur Helligkeitswerte, vorzugsweise aus einem Spektralbereich, der höchstens einen Teil des sichtbaren Spektrums umfaßt oder außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt. Diese Bild wird im Sinne der vorliegenden Erfindung als das monochromatische Bild bezeichnet. Vorzugsweise umfaßt dieses Bild einen Spektralbereich mit Wellenlängen, die im wesentlichen länger als 0,75 &mgr;m und kürzer als 10 &mgr;m, vorzugsweise länger als 0,8 &mgr;m und kürzer als 3 &mgr;m sind.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das erste Bild einen Spektralbereich umfaßt, der im wesentlichen außerhalb des Spektralbereiches liegt, der von dem zweiten Bild wiedergegeben wird. Durch das Verwenden unterschiedlicher Spektralbereiche kann z.B. mit Hilfe unterschiedlicher Kameras eine zusätzliche Bildinformation erhalten werden, die beispielsweise bei verschmutzten Kennzeichen entscheidend für die Identifizierung sein kann. Außerdem wird dadurch ermöglicht, daß die Kamera, die kein Farbbild erstellt, stattdessen in einem Spektralbereich arbeitet, der von dem menschlichen Auge nicht erfaßt werden kann und somit nicht stört, so daß problemlos in diesem Bereich beleuchtet werden kann. Gegebenenfalls können auch zusätzliche Informationen aus dem Bild erhalten werden, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Es wäre beispielsweise möglich, ein Infrarotbild z.B. im nahen Infrarotbereich (im Wellenlängenbereich zwischen 0,75 &mgr;m und 10 &mgr;m, bevorzugt zwischen 0,8 &mgr;m und 3 &mgr;m) zu erstellen.

Es wäre auch möglich eine einzige (Farb-)Kamera mit unterschiedlichen Sensoren auszustatten, so daß nacheinander ein Bild in einem Spektralbereich, der von dem menschlichen Auge nicht erfaßt wird, und ein Farbbild erstellt werden können. Zum Beispiel könnte hierfür eine Farbkamera verwendet werde, die einen hochauflösenden Chip aufweist, der zumindest teilweise jenseits des sichtbaren roten Spektralbereichs empfindlich ist, so daß mit Hilfe eines unsichtbaren Blitzes in diesem Spektralbereich ein hochaufgelöstes scharfes und monochromatisches Bild über diesen Chip gewonnen werden kann. Daneben kann die Kamera einen oder mehrere weitere Chips aufweisen, die den übrigen sichtbaren Spektralbereich abdecken. Diese liefern gegebenenfalls zusammen mit dem ersten Chip bei Tageslicht oder einer schwachen künstlichen Dauerbeleuchtung, die keine Blendwirkung hervorruft, ein eventuell wegen der längeren Belichtungsdauer etwas unscharfes Farbbild, das vorzugsweise unmittelbar im Anschluß an das monochromatische Bild aufgenommen wird. Selbstverständlich läßt sich dabei die Reihenfolge, in der das monochromatische und das farbige Bild aufgenommen werden, umkehren.

Zweckmäßig ist es selbstverständlich, wenn die Kameras so ausgerichtet werden, daß mindestens das Kennzeichen von den Bildbereichen beider Kameras erfaßt wird. Mit Hilfe mehrerer Kameras ist es selbstverständlich möglich, unterschiedliche Ansichten eines zu erkennenden Gegenstandes darzustellen. Es wäre also beispielsweise möglich, mit einer Kamera ein Kennzeichen eines Objektes zu erfassen und mit einer weiteren Kamera ohne Rücksicht auf das Kennzeichen einen Bildausschnitt zu wählen, welcher für die Farberkennung des Gegenstandes an sich geeignet ist. Ebenso wäre denkbar, daß eine zweite Kamera, die der Farberkennung dient, lediglich den Ausschnitt des Kennzeichens erfaßt, der farbig ist. Da es jedoch technisch schwierig ist, eine Kamera so genau auf ein Kennzeichen einzustellen, insbesondere wenn es sich dabei um ein Kennzeichen handelt, das auf einem bewegten Objekt angebracht ist, ist es sinnvoll, auch für einen geometrischen Vergleich der unterschiedlichen Bilder der einzelnen Kameras und um eine eventuelle Überlagerung der Bilder des Kennzeichens zu ermöglichen, daß die Kameras Bildausschnitte erfassen, die mindestens das gesamte Kennzeichen enthalten. Im Falle von Autokennzeichen umfassen die Bildausschnitte zweckmäßigerweise die gesamte Front des Fahrzeugs, so daß gegebenenfalls auch der jeweilige Fahrer erkennbar ist.

Besonders bevorzugt werden die Kameras so ausgerichtet, daß die Bildausschnitte, die von den einzelnen Kameras erfaßt werden, im wesentlichen identisch sind. Wenn bei dem Verfahren Bilder erhalten werden, die den gleichen Bildausschnitt zeigen, so ist eine Überlagerung dieser Bilder besonders einfach möglich. Außerdem wird so eine Zuordnung der einzelnen Bilder zueinander erleichtert und damit die Verwechselungsgefahr der Bilder unterschiedlicher Kennzeichen verringert.

Für die Auswertung der Farbinformation des Kennzeichens ist es zweckmäßig, wenn aufgrund der Erfassung mit Hilfe des Monochrombilds allein der entscheidende Ausschnitt des Kennzeichens auf dem Farbbild ausgewertet wird. Mit anderen Worten, die Koordinaten des Kennzeichens im monochromen Bild werden auf das Farbbild übertragen und die Farbinformation wird nur in dem aufgrund des Monochrombildes genauer eingrenzbaren Farbcodierungsbereich ausgewertet.

Weiterhin bevorzugt ist es, wenn die Kameras gleichzeitig ausgelöst werden. Um die Bilder der einzelnen Kameras vergleichen und überlagern zu können, ist es sinnvoll, wenn die einzelnen Bilder eines Kennzeichens gleichzeitig aufgenommen werden. Dadurch wird das Kennzeichen und das gekennzeichnete Objekt von den unterschiedlichen Kameras in derselben Position und Situation erfaßt. Auch dies trägt dazu bei, daß eine Verwechselungsgefahr der Bilder unterschiedlicher Kennzeichen ausgeschlossen wird.

Bevorzugt ist es, wenn für die Erstellung von mindestens einer der Aufnahmen der unterschiedlichen Kameras ein Blitzlicht eingesetzt wird. Da bei Dunkelheit für die scharfe Abbildung von Objekten und Kennzeichen eine sehr lange Belichtungszeit benötigt wird, dies aber bei bewegten Objekten nicht möglich ist, muß, um ein ausreichend scharfes Bild zu erhalten, wenigstens eine der Kameras mit einem Blitz versehen wird. Selbstverständlich ist es sinnvoll, wenn dieser Blitz eine Strahlung in dem Spektralbereich abgibt, in dem die Empfindlichkeit der Kamera liegt.

Besonders bevorzugt ist ein Blitzlicht mit einer Wellenlänge, die im wesentlichen länger als 0,75 &mgr;m und kürzer als 10 &mgr;m, vorzugsweise länger als 0,8 &mgr;m und kürzer als 3 &mgr;m, ist. Bei den genannten Wellenlängen handelt es sich um Strahlung im nahen Infrarotbereich, die vom menschlichen Auge nicht mehr wahrgenommen wird. Dies hat den Vorteil, daß der Mensch und einige Tiere nicht durch dieses Blitzlicht geblendet werden können. Selbstverständlich sollte in Zusammenhang mit diesem Blitzlicht auch eine Kamera eingesetzt werden, die in diesem Wellenlängenbereich empfindlich ist.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer Lichtquelle für die Erstellung der Farbbilder, die eine schwache Dauerlichtquelle ist. Wie oben beschrieben, ist es bei Dunkelheit nötig, um scharfe Farbbilder zu erhalten, deren Farben nicht verfälscht sind, einen starken Weißlichtblitz einzusetzen. Da jedoch die geometrischen Informationen und die Informationen zur Zeichen- und Schriftcodierung des Kennzeichens bei dem vorliegenden Verfahren mit Hilfe einer weiteren Kamera erkannt werden, müssen nur geringe Ansprüche an die Qualität des Farbbildes gelegt werden. Daher ist es möglich, dieses Farbbild mit Hilfe einer schwachen Dauerlichtquelle, die nicht blendet, zu erhalten. Dabei ist es sinnvoll, wenn diese Lichtquelle so angebracht ist, daß sie in der Lage ist, das Kennzeichen zu beleuchten, jedoch nicht direkt in Richtung des Kennzeichens leuchtet, da im Falle eines Autokennzeichens hierbei der Fahrer geblendet würde. Unter Dauerlichtquelle sind hier alle möglichen Arten von Beleuchtung zu verstehen, wie beispielsweise Straßenlaternen, Schaufensterbeleuchtungen oder Scheinwerfer, die ein in der Nähe befindliches Objekt anstrahlen.

Bevorzugt ist auch, daß das Farbbild einer Farbtransformation unterzogen wird, wobei ein Referenzfeld mit bekanntem Farbton für einen Farbabgleich verwendet wird. Insbesondere wenn es sich bei der oben genannten Dauerlichtquelle um eine Straßenlaterne oder ein Schaufensterlicht handelt, kann nicht davon ausgegangen werden, daß diese Beleuchtung ein weißes Licht abgibt. Daher ist es nötig, das erhaltene Farbbild einer Farbtransformation zu unterziehen, wobei ein abgebildetes Feld mit bekanntem Farbton von dem auf dem Bild erfaßten Farbton auf den bekannten Farbton transformiert wird und die gleiche Transformation an dem Farbfeld mit dem unbekannten Farbton durchgeführt wird. Beispielsweise kann das blaue Band des Europa-Kennzeichens als ein solches Referenzfeld dienen.

Besonders bevorzugt ist es, wenn für die Farbtransformation des Farbbildes ein weißes Referenzfeld vorhanden ist. Dies kann beispielsweise bei deutschen Kennzeichen der weiße Hintergrund sein. Da für das blaue Band des Europa-Kennzeichens in den einzelnen Ländern leicht unterschiedliche Farbtöne verwendet werden, ist es besser, eine weiße Referenzfläche zu haben, da diese zu einem genaueren Ergebnis der Farbtransformation und damit der Farbbestimmung des unbekannten Farbtons führt.

Weiterhin bevorzugt ist es, wenn eine der Kameras eine im nahen Infrarot empfindliche Kamera ist und anhand der Daten des Infrarotbildes die Geometrie und damit gegebenenfalls die Herkunft des Kennzeichens festgestellt wird und nachfolgend entschieden wird, ob eine Farbanalyse benötigt wird. Soll beispielsweise bei einer Kontrolle lediglich festgestellt werden, ob ein Fahrzeug über eine gültige Abgasuntersuchung verfügt, so ist es sinnvoll, wenn nur Kennzeichen, die eine solche Plakette haben, mit Hilfe der Farbtransformation untersucht werden. Dies beschleunigt das Verfahren insgesamt und bewirkt auch eine Einsparung von Kosten.

Bevorzugt wird dieses Verfahren zur Erkennung von Kraftfahrzeugkennzeichen eingesetzt.

Hinsichtlich der eingangs erwähnten Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung aus einer Einrichtung zur Erfassung von mindestens zwei Bildern besteht, von denen eines ein Farbbild ist.

Dies kann durch eine einzige Kamera verwirklicht sein, die sowohl ein Farbbild im sichtbaren Wellenlängenbereich als auch ein im wesentlichen monochromatisches Bild im nahen Infrarotbereich erstellen kann. Dazu sollten die Bilder kurz hintereinander aufgenommen werden, wobei bevorzugt zuerst das monochromatische Bild erstellt wird.

Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung der Einrichtung zur Erfassung von mindestens zwei Bildern besteht darin, eine Farbbildkamera und eine weitere Kamera zu verwenden, die gegebenenfalls gleichzeitig oder hintereinander ausgelöst werden können.

Dabei ist unter einer Farbbildkamera eine Kamera zu verstehen, die im wesentlichen den Bereich des gesamten sichtbaren Lichts in einem Wellenbereich von etwa 400 nm bis etwa 750 nm abdeckt.

In einer bevorzugten Variante ist eine der Kameras eine vergleichsweise schwächer auflösende Farbbildkamera und eine andere der Kameras im wesentlichen eine hochauflösende Monochrombildkamera.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die erste Kamera eine Monochrombildkamera ist, die zumindest auch in einem Wellenlängenbereich empfindlich ist, der außerhalb des Wellenlängenbereiches des sichtbaren Lichtes liegt, und die zweite Kamera eine Farbbildkamera ist, die im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts empfindlich ist, wobei die Wellenlängenbereiche der ersten und der zweiten Kamera nicht oder nur geringfügig überlappen.

Bei den genannten Kameras handelt es sich in der Regel um Digitalkameras, die mit Hilfe von lichtempfindlichen Sensoren, die aus Halbleiterelementen bestehen, ein Bild erstellen. Diese Halbleiterelemente haben in der Regel einen breiten Empfindlichkeitsbereich, wobei eine Einschränkung dieses Empfindlichkeitsbereichs z.B. durch vorgeschaltete Filter erfolgen kann.

Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der sich die erste und die zweite Kamera in geringem Abstand zueinander befinden.

Dieser geringe Abstand der Kameras bewirkt, daß sich die Aufnahmewinkel der beiden Kameras zu dem zu detektierenden Kennzeichen nur geringfügig bis vernachlässigbar unterscheiden, wodurch es möglich wird, die Bilder mit geringem Aufwand zu überlagern, und die Koordinaten des Kennzeichens in einem Bild ohne großen Aufwand auf das andere Bild zu übertragen.

Bevorzugt ist auch eine Vorrichtung, bei der sich die erste und die zweite Kamera nebeneinander oder übereinander in einer Ebene befinden.

Durch die Anbringung der Kameras in einer Ebene ist es leicht möglich, die Kameras so aufzustellen, daß beide zu dem zu erfassenden Kennzeichen den gleichen Abstand haben und damit das Kennzeichen bei einer gleichzeitigen Aufnahme der beiden Kameras, wenn gleiche Abbildungsverhältnisse verwendet werden, in gleichem Maßstab abgebildet wird.

Weiterhin bevorzugt ist es, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum gleichzeitigen Auslösen der Kameras umfaßt. Dadurch wird ermöglicht, daß die von den unterschiedlichen Kameras erhaltenen Bilder, sofern sie mit gleichem Abstand zum Kennzeichen und mit gleichen Abbildungsverhältnissen aufgenommen wurden, den gleichen Maßstab haben.

Zweckmäßig umfaßt die Einrichtung zum gleichzeitigen Auslösen der Kameras mindestens einen Laser-Abstands-Sensor, der bei einem vorgebbaren Abstand eines von dem Sensor erfaßten Objektes beide Kameras gleichzeitig auslöst.

Sinnvoll ist es, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Einrichtung zur unabhängigen Steuerung der Kameras versehen ist. Abgesehen von dem gleichzeitigen Auslösen und Fokussieren, sind die Kameras im übrigen unabhängig voneinander steuerbar, z.B. hinsichtlich der Beleuchtungsdauer. Auch die Kamerablenden können unabhängig voneinander eingestellt werden, so daß beide Kameras unabhängig voneinander auf die gegebenen Lichtverhältnisse in den jeweiligen Spektralbereichen, in denen die Sensoren der Kameras empfindlich sind, eingestellt werden können.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine der Kameras mit einem Blitz versehen ist.

Bevorzugt ist dieser Blitz ein Infrarotblitz, so daß er das menschliche Auge nicht blendet. Dementsprechend ist eine der Kameras bzw. deren lichtempfindlicher Halbleiterchip bevorzugt im infraroten Spektralbereich auf Strahlung empfindlich.

Weiterhin bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Ausführung, bei der eine schwache Dauerlichtquelle vorhanden ist.

Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Ausführung, bei der eine Einrichtung zur Auswertung des Farbbildes vorhanden ist. Diese Einrichtung kann einen automatischen Weißabgleich durchführen, und so die Farberkennung ermöglichen.

Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Einrichtung zur koordinierten Auswertung des monochromen und des farbigen Bildes vorhanden ist. Durch eine solche Einrichtung können die Informationen der einzelnen Bilder kombiniert werden und so ein Maximum an Information erhalten werden.

Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der eine Einrichtung zur Koordinatenübertragung vorhanden ist. Diese Einrichtung ermöglicht es, daß zunächst mit Hilfe des monochromen Bildes anhand der Geometrie des Kennzeichens festgestellt werden kann, ob und wenn ja in welchem Bereich eine Farbauswertung erfolgen soll, anschließend können die gewünschten Koordinaten direkt von dem monochromen Bild auf das Farbbild übertragen werden und die entsprechende Analyse vorgenommen werden. Dadurch wird Rechenkapazität eingespart und die Auswertung beschleunigt.

Sinnvoll ist es, die Kameras und den Blitz oder die Beleuchtung so anzuordnen, daß der Winkel zwischen den gedachten Verbindungslinien zwischen Beleuchtung oder Blitz und Kennzeichen und zwischen Kennzeichen und mindestens einer der Kameras innerhalb des Retroreflexionswinkels liegt. Das bedeutet, daß die reflektierende Eigenschaft des Kennzeichens voll ausgenutzt wird, welches einen nicht unerheblichen Anteil der einfallenden Lichtstrahlung in die Richtung des einfallenden Lichtstrahles reflektiert. Durch die Anordnung der Kameras im Retroreflexionswinkel wird die Belichtungszeit vergeblich verkürzt.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist auch eine Anordnung der Kameras und des Blitzes auf einem zur Bewegungsrichtung der Kennzeichen im wesentlichen orthogonalen Befestigungselement. Dies bewirkt, daß alle Kameras und der Blitz einen im wesentlichen gleichen Abstand zu dem zu erkennenden Kennzeichen haben.

Bevorzugt wird diese Vorrichtung an Fahrstraßen zur Erkennung von Kraftfahrzeugkennzeichen angebracht.

Besonders bevorzugt werden bei mehreren Fahrspuren pro Fahrspur jeweils ein Paar von Kameras angebracht, wobei je eine Kamera jedes Paares eine Farbkamera ist, und wobei der Erfassungsbereich eines Paares mindestens eine Fahrspurbreite und zusätzlich eine Kennzeichenbreite umfaßt. Dadurch wird gewährleistet, daß sich die Erfassungsbereiche der einzelnen Kamerapaare um mindestens eine Kennzeichenbreite überschneiden, so daß verhindert wird, daß das Kennzeichen eines Fahrzeugs, welches während der Erfassung die Fahrspur wechselt, der Erfassung entgeht. Die Erfassung von mehreren Fahrspuren mit Hilfe von nur einem Kamerapaar ist weniger sinnvoll, da dadurch die Auflösung verschlechtert wird. Dies wäre jedoch bei der Verwendung hochauflösender Kameras möglich.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und den dazugehörigen Figuren. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf ein Kennzeichen mit Schrift- und Farbcodierung und

2 eine Vorrichtung zur Erkennung von Schrift- und Farbcodierung eines Kennzeichens sowie ein Fahrzeug mit Kennzeichen.

In 1 ist schematisch ein Europa-Kennzeichen 1 dargestellt. Die Schriftcodierung 2 besteht zum Beispiel aus Buchstaben- 2a und Zahlenzeichen 2b. Als farbcodierte Flächen 3 sind auf dem Kennzeichen das bei Europa-Kennzeichen blaue Band 3a und eine TÜV-Plakette 3b dargestellt. Auf dem Band 3a ist in der Regel das Länderkürzel angebracht. Sollte dieses aus verschiedenen Gründen, wie z. B. Verschmutzung, auf dem monochromatischen Bild nicht erkennbar sein, so wäre eine Länderzuordnung durch die Kombination von Anordnung von Buchstaben 2a und Zahlen 2b, die Untergrundfarbe des Kennzeichens 1 sowie aus geometrischen und syntaktischen Merkmalen zu ermitteln. Ebenso ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, bei deutschen Fahrzeugkennzeichen die Farbe des TÜV-Prüfzeichens 3b zu ermitteln, und dadurch eine bestehende Zulassung ohne Datenbankabfrage festzustellen. Als Referenzfeld für die Farbbestimmung kann in diesem Fall der weiße Untergrund des Kennzeichens dienen.

In 2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, mit der ein Kennzeichen 1 an einem Fahrzeug 1' identifiziert werden kann. Dazu werden eine erste Kamera 4 mit einem Blitz 6 und eine zweite Kamera 5 ohne Blitz verwendet. Dabei handelt es sich um eine Monochrombildkamera 4, die im nahen Infrarotbereich empfindlich ist, und eine Farbbildkamera 5. Der Blitz 6 ist ein Infrarotblitz, der Licht in dem Empfindlichkeitsbereich der Infrarotbildkamera 4 abstrahlt. Der Empfindlichkeitsbereich der Farbbildkamera deckt mindestens den gesamten Bereich des sichtbaren Lichts ab. Bei beiden Kameras handelt es sich um Digitalkameras, deren lichtempfindliche Sensoren aus Halbleiterelementen bestehen. Diese Halbleiterelemente sind jeweils über einen gewissen Spektralbereich empfindlich, wobei benachbarte Spektralbereiche verschiedener Halbleiterdetektoren durchaus überlappen können. Bei Bedarf können den einzelnen Elementen entsprechende Filter vorgeschaltet werden, die eine genauerer Definition des Empfindlichkeitsbereichs erlauben. Eine Farbkamera weist in der Regel Halbleiterdetektoren oder Pixel für drei unterschiedliche Spektralbereiche auf, von denen je einer den roten, den grünen bzw. den blauen Spektralbereich umfaßt.

Um auch für die Farbbildkamera ausreichend Licht zur Verfügung zu haben, ist weiterhin eine schwache Dauerlichtquelle vorhanden, die in der Figur nicht zu sehen ist, und die so ausgestaltet ist, daß sie den Fahrer eines Fahrzeuges, dessen Kennzeichnen von den Kameras erfaßt wird, nicht blendet.

Zusätzlich zu den beiden Kameras 4, 5 weist die dargestellte Vorrichtung eine Auswerteeinheit auf, in der zunächst das monochrome Bild des Kennzeichens im wesentlichen unter geometrischen Gesichtspunkten analysiert wird, woraufhin automatisch entschieden wird, ob eine Farbanalyse bei dem jeweiligen Kennzeichen oder Fahrzeug benötigt wird. Weiterhin wird mit Hilfe des monochromen Bildes der Bereich festgelegt, in dem die Farbanalyse durchgeführt wird, und eine Referenzfläche für die Farbanalyse festgelegt. Anschließend werden die so erhaltenen Koordinaten des monochromen Bildes auf das Farbbild übertragen und anhand dessen die Farbanalyse in den so eingegrenzten Flächenbereichen durchgeführt. Dabei werden durch den Abgleich mit der Referenzfläche sowohl der Farbton, als auch die Farbdichte ermittelt. Auf diese Weise können auch Farbfelder erkannt werden, die beispielsweise nach dem Rot-Grün-Blau-Schema oder nach dem Gelb-Cyan-Magenta-Schwarz-Schema gar keinen Farbton enthalten, beispielsweise graue Felder.

Die Bildbereiche 7 und 8 der beiden Kameras 4 und 5 überlagern sich, so daß von beiden Kameras ein fast völlig identischer Bildausschnitt erhalten werden kann. Hierfür ist es sinnvoll, daß beide Kameras gleichzeitig ausgelöst werden. Außerdem sind aus diesem Grund die beiden Kameras eng beieinander liegend und mit im wesentlichen gleichem Abstand zu dem zu erfassenden Kennzeichen angebracht. Die Bildausschnitte 7, 8 beider Kameras umfassen neben dem Kennzeichen auch die gesamte Fahrzeugbreite und die gesamte Windschutzscheibe des Fahrzeugs, so daß eine Identifizierung des Fahrers möglich ist. Weiterhin kann aufgrund der Daten der Farbbildkamera, sofern durch das Kennzeichen ein Farbreferenzfeld vorhanden ist, die Farbe des Fahrzeugs ermittelt werden.

Selbstverständlich ist es möglich, mehrere solcher Vorrichtungen nebeneinander anzuordnen, um beispielsweise mehrere Fahrbahnen zu erfassen. In diesem Fall ist es nötig, die Kameras so auszurichten, daß die Bildbereiche der Kameras der einzelnen Vorrichtungen in einem Abstand zu den Vorrichtungen, der zur Kennzeichenerfassung geeignet ist, um mindestens die Breite des Kennzeichens überlappen.

Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartiger Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit wegen verzichtet.


Anspruch[de]
Verfahren zur Erkennung von Schrift- (2) und Farbcodierungen (3) eines ruhenden oder sich in Bewegung befindenden Kennzeichens bzw. Objektes (1), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Bilder erstellt werden, wovon eines ein Farbbild ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Bilder durch eine erste Kamera (4) und eine zweite Kamera (5) erstellt werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes hochaufgelöstes im wesentlichen monochromatisches Bild und ein zweites im wesentlichen räumlich und/oder zeitlich schwächer aufgelöstes Farbbild erstellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bild einen Spektralbereich umfaßt, der im wesentlichen außerhalb des Spektralbereichs liegt, der von dem zweiten Bild erfaßt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras so ausgerichtet werden, daß mindestens das Kennzeichen (1) von den Bildbereichen (7,8) beider Kameras erfaßt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras (4, 5) so ausgerichtet werden, daß der Bildausschnitt, der von der ersten Kamera erfaßt wird und der Bildausschnitt (7, 8), der von der zweiten Kamera erfaßt wird, im wesentlichen identisch ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (4) und die zweite Kamera (5) gleichzeitig ausgelöst werden. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erstellung von mindestens einer der Aufnahmen ein Blitzlicht (6) eingesetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Blitzlicht eine Wellenlänge hat, die im wesentlichen länger als 0,75 &mgr;m und kürzer als 10 &mgr;m, vorzugsweise länger als 0,8 &mgr;m und kürzer als 3 &mgr;m, ist. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle für die Erstellung mindestens eines der Bilder bei Dämmerlicht oder Dunkelheit eine schwache künstliche Dauerlichtquelle verwendet wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbbild einer Farbtransformation unterzogen wird, wobei ein Referenzfeld mit bekanntem Farbton für einen Farbabgleich verwendet wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbbild einer Farbtransformation unterzogen wird, wobei ein weißes Referenzfeld für den Farbabgleich verwendet wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bild im nahen Infrarotbereich erstellt wird und anhand der Daten dieses Bildes über die Geometrie oder Syntax eine Klassifizierung des Kennzeichens (1) vorgenommen wird und auf dieser Basis automatisch entschieden wird, ob eine Farbanalyse benötigt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Erkennung von Kraftfahrzeugkennzeichen eingesetzt wird. Vorrichtung zur Erkennung von Schrift- (2) und Farbcodierungen (3) eines ruhenden oder sich in Bewegung befindenden Kennzeichens (1) dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Einrichtung zur Erfassung von mindestens zwei Bildern besteht, wobei ein Bild ein Farbbild ist. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung von mindestens zwei Bildern aus einer ersten Kamera (4) und einer zweiten Kamera (5) besteht. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kameras (5) eine relativ schwach auflösende Farbbildkamera ist und eine andere der Kameras (4) im wesentlichen eine hochauflösende Monochrombildkamera ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kamera (4) eine Monochrombildkamera ist, die im wesentlichen in einem Wellenlängenbereich empfindlich ist, der außerhalb des Wellenlängenbereichs des sichtbaren Lichts liegt, und die zweite Kamera (5) eine Farbbildkamera ist, die im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts empfindlich ist, wobei die Wellenlängenbereiche der ersten (4) und der zweiten Kamera (5) nicht oder nur geringfügig überlappen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste (4) und die zweite (5) Kamera in geringem Abstand zueinander befinden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste (4) und die zweite Kamera (5) nebeneinander oder übereinander in einer Ebene befinden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum gleichzeitigen Auslösen der ersten (4) und der zweiten Kamera (5) vorhanden ist. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Laser-Abstands-Sensor umfaßt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur unabhängigen Steuerung der Kameras vorhanden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Blitz (6) vorhanden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Blitz (6) ein Infrarotblitz ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine schwache Dauerlichtquelle vorhanden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Auswertung des Farbbilds vorhanden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur koordinierten Auswertung des monochromen und des farbigen Bildes vorhanden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Übertragung der Koordinaten von Bildbereichen zwischen den Auswerteeinrichtungen vorhanden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras und der Blitz oder die Beleuchtung so angeordnet sind, daß der Winkel zwischen den gedachten Verbindungslinien zwischen Beleuchtung oder Blitz (6) und Kennzeichen (1) und zwischen Kennzeichen (1) und Kameras) (4, 5) innerhalb des Retroreflexionswinkels liegt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung von mindestens zwei Bildern und der Blitz auf einem zur Bewegungsrichtung der Kennzeichen im wesentlichen orthogonalen Befestigungselement angebracht sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung von mindestens zwei Bildern an einer Straße oder Straßenbrücke angebracht ist, und zur Erkennung von Fahrzeugkennzeichen dient. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Einrichtung zur Erfassung von mindestens zwei Bildern pro Fahrspur angebracht ist, deren Erfassungsbereich eine Fahrspurbreite und zusätzlich mindestens eine Kennzeichenbreite abdeckt.






IPC
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B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
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