Paradigmenwechsel am Zaun

Beim Perimeterschutz geht es meist um sehr lange Distanzen. Eine Multisensor-kamera wie Panomera nutzt eine Kameratechnologie, die insbesondere für die Überwachung und Absicherung größerer Areale und langer Strecken geeignet ist. Die patentierte Anordnung von optischen Sensoren sorgt dafür, dass der zu überwachende Bereich von nur einem Standort aus mit gleichbleibender Bildauflösung, hoher Dynamik und durchgehender Tiefenschärfe überwacht werden kann – bei herkömmlichen Single-Sensor-Kameras wäre die Auflösung dafür zu gering.

Um eine ähnlich hohe Auflösung zu erhalten, müssten also ungleich mehr Single-Sensor-Kameras zum Einsatz kommen. Ganz abgesehen von den Kosten, die zusätzliche Masten und Verkabelungen verursachen würden, gäbe es noch ein weiteres Problem: Der manuelle Konfigurationsaufwand für jeden einzelnen Kamerastandort ist dann relativ hoch.

Dabei sollte man auch bedenken, dass am Perimeter immer mit 3D-Modellen gearbeitet werden muss, um Objekte vernünftig klassifizieren zu können. Die Analysequalität hängt von der Korrektheit der Kamera- und Analysekonfiguration ab. Sind viele Kameras manuell zu konfigurieren und der Vorgang wird nicht sauber durchgeführt, kann die Analyse nicht zuverlässig funktionieren. Bei der Multifocal-Sensortechnologie (MFS) erfolgt die Konfiguration automatisch, weil 3D schon in der Panomera verbaut ist, damit wird das Sicherheitsproblem der manuellen Konfiguration eliminiert.

Ein weiterer Aspekt, der nur in Kombination mit der MFS-Technologie erreicht wird, ist die Vorfeld-Beobachtung. Im Alarmfall ist das rasche und gezielte Eingreifen von Wachpersonal notwendig. Insbesondere beim Perimeterschutz ist eine weitere Beobachtung der Szene sinnvoll, um Bewegungen des detektierten Objektes zu erkennen. Bei Standard-Perimeterinstallationen ist das Beobachtungsfeld aber ausschließlich auf die Detektionszone beschränkt, das heißt die Kameras haben einen schmalen Öffnungswinkel und nur ein kleines Field of View. Eine Beobachtung des Vorfelds ist damit nicht möglich.

Mit der Multifocal-Technologie sind große Distanzen überschaubar, in denen ein Objekt und dessen Verbleib sicher erkannt werden kann. Nach einem Alarm kann ein Objekt in mehreren Sichten automatisch visualisiert und optimal observiert werden. Man kann also auch nachvollziehen, woher das Objekt kommt oder wohin es sich bewegt und verliert es nicht sofort wieder aus dem Sichtfeld. Aufgrund der hohen Auflösung durch das patentierte Sensorkonzept der MFS-Technologie ist eine durchgängige Erkennung einer Person möglich.

Kurz gesagt vereint Panomera am Zaun drei Systeme in einem: die klassische Intruder-Detektion am Perimeter, die Analyse und Beobachtung von Objekten weit über den Detektionsbereich hinaus durch das größere Sichtfeld und schließlich noch das Erkennen und Identifizieren von Personen durch die hohe Auflösung. Dazu kommt die hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Videoanalyse durch die Kombination von Multifocal-Sensortechnologie mit Wärmebildsystemen. Dieses neue Konzept der Perimetersicherung läutet einen Paradigmenwechsel am Zaun ein.

Im Perimeterschutz kommen oft Wärmebildkameras zum Einsatz. Wärmebildsysteme bieten die Basis für eine sehr hohe Detektionsrate bei einer sehr geringen Fehlalarmrate. Denn Analysen im sichtbaren Wellenlängenbereich haben deutlich mehr potenzielle Störeinflüsse wie Schatten, Bäume oder Büsche und kommen an ihre Grenzen, wenn Umweltbedingungen wie Regen, Schnee, Sandsturm oder die Beleuchtungsstrukturen keine Objekt-Detektion mehr zulassen. Aber auch die Wärmebildtechnologie stößt an ihre Grenzen, wenn der Kontrast zwischen Objekten und der Umgebung aufgrund der thermischen Verhältnisse nicht mehr gegeben ist.

Thermal-Sensoren messen die thermische Strahlung eines Objektes und setzen diese in ein Grauwertbild um. Entscheidend für die Analysierbarkeit eines Wärmebildvideos ist der Kontrast zwischen Objekt und Hintergrund. Dieser wird durch die Absolut-Temperaturdifferenz im Bild sowie die Relativ-Temperatur zwischen der unmittelbaren Umgebung und dem Objekt bestimmt. Thermal-Sensoren erreichen im Sinne der Videoanalytik dann ihre Grenzen, wenn die unmittelbare Umgebungstemperatur nahezu identisch zum Objekt ist und die Absolut-Temperaturdifferenz sehr hoch ist, so dass wenige Grauwerte pro Grad Differenztemperatur zur Verfügung stehen. Das resultierende Grauwertbild bietet dann keinen oder sehr wenig Kontrast zwischen Objekt und Umgebung, das heißt, das Objekt ist nicht sichtbar und damit auch nicht analysierbar.

Eine hohe Absolut-Temperaturdifferenz und eine geringe Relativ-Temperatur zwischen Objekt und unmittelbarer Umgebung kommen besonders häufig in industriellen Umgebungen und warmen Sommer-Monaten ab dem späten Nachmittag bis zum frühen Morgen vor. Befestigte Flächen, Straßen und Fassaden speichern die Wärme so intensiv, dass Menschen darauf oder davor verschwinden.

Außerdem bringt der Einsatz von Wärmebildkameras noch einen entscheidenden Nachteil mit sich: Es gibt kein hochaufgelöstes Farbbild der Szenerie, sprich keine Möglichkeit, über die grobe Alarmverifizierung hinausgehend Eindringlinge zu erkennen oder gar zu identifizieren.

Die Kopplung von Multisensorkamera und Wärmebild bietet für die aktive Perimeter-Überwachung eine ideale Kombination. Die Verknüpfung beider Technologien hat das Ziel, die Schwachpunkte durch die jeweils andere Technologie aufzufangen.

Die Videoanalyse wird vorrangig mit dem störungsfreieren Wärmebildvideo durchgeführt. Gerät die Thermal-Technologie aufgrund der klimatischen und thermischen Umweltbedingungen an ihre Grenzen, wird automatisch auf die Analyse im sichtbaren Wellenlängenbereich umgeschaltet. Erst mit der Kombination aus Multifocal-Sensortechnologie und Wärmebild ist eine nahezu vollständige Verfügbarkeit der Videoanalyse möglich.

Ein sogenanntes „Quality of Video“-Modul überprüft permanent die Qualität des Videoinhalts hinsichtlich der Analysierbarkeit mittels Videoanalyseverfahren. Dieses Modul erfasst verschiedene Messwerte im Video und ermittelt daraus unter anderem Schärfemaße, Kontrastverhältnisse und Sichtbarkeitsmerkmale sowie im Fall von Thermal-Sensoren auch die gemessenen Temperaturbereiche. Wenn die Wärmebildtechnologie im Sinne der Videoanalyse an ihre Grenzen gerät, zieht das System die Panomera-Videos zur Analyse heran. Die Umschaltung erfolgt automatisch, wird aber durch ein Event gemeldet.

Die Videostreams werden gleichzeitig mit höchster Auflösung aufgezeichnet, entweder permanent oder ereignisgesteuert. Bei einem Vorfall wird die beste Auflösung automatisch zur visuellen Verifikation des Events aufgeschaltet.

Der DVS Analysis Server ist eine komplette Systeminstallation, in der sowohl Aufzeichnungsfunktionen als auch Videoanalysefunktionen zur Verfügung stehen. Vorinstallierte Videoanalyse-Applikationen wie beispielsweise Intruder, People Counting oder Object Counting sind bedarfsgerecht für jeden Kamerakanal einzeln lizenzierbar. Die Videoanalysen arbeiten je nach Anforderung der Bildverarbeitungsalgorithmen mit einer Performance von bis zu 25 Bildern pro Sekunde (frames per second – fps) und einer effektiven Auflösung von bis zu 16 Megapixeln.

Der DVS Analysis Server basiert auf Sedor, einem selbstlernenden Videoanalysesystem, das durch Bildauswertungsalgorithmen und die permanente Anpassung der Systemparameter an die aktuellen Umgebungsbedingungen optimierte Analyseergebnisse liefert. Sedor Intruder ist in der Lage, den unbefugten Zutritt in frei definierbaren Bereichen zu melden. Die Applikation erkennt, ob sich ein Objekt einer Anlage nähert, aus welcher Richtung es kommt, und wie lange es in einem Bereich verweilt. Die Analyse enthält spezielle Module und Mechanismen, um das Schwanken von Kameras, Schatten, Reflexionen durch Sonne und Scheinwerfer weitestgehend zu eliminieren und damit Fehlalarme auf ein Minimum zu reduzieren.

Da alle Dallmeier-Systeme mit offenen Schnittstellen arbeiten, kann die Panomera-Lösung auch in einer bestehenden Anlage mit Wärmebildkameras ergänzt werden. Möglich ist auch ein schrittweises Vorgehen, bei dem zuerst neuralgisch wichtige Punkte wie Einfahrten und Tore mit der Multifocal-Technologie abgesichert werden. Dallmeier erstellt entsprechende Migrationskonzepte, da Videoanalyse grundsätzlich immer von einer guten Planung abhängt.