Einfache und zuverlässige Personenzahlbegrenzung mit MVTec HALCON
Sicherheit & Überwachung | Blob-Analyse | MorphologieDie Strelen Control Systems GmbH ist ein Certified-Integration-Partner von MVTec mit Sitz in Büttelborn bei Darmstadt. Die von Strelen entwickelten Lösungen eignen sich zur Inspektion und Analyse sowie zur Automatisierung und Regelung von Produktionsprozessen. Zu ihren Lösungen zählen die Entwicklung von Industrie 4.0-Anwendungen sowie die Integration von künstlicher Intelligenz in die Auswertung optisch gewonnener Daten.
Die Problemstellung
Eine Kontrolle der Personenzahl in einem Gebäude kann aus den unterschiedlichsten Gründen vonnöten sein, wie die COVID-19 Pandemie gezeigt hat. Ziel der Anwendung ist es, die Anzahl sich in einem Gebäude befindlichen Personen exakt angeben zu können, um Zulassungsbeschränkungen bei der Erreichung der vorgeschriebenen Höchstmenge zu erlassen. Um dies zu ermöglichen, muss eine exakte Zählung jeder ein- und austretenden Person, sowie eine Berechnung der im Gebäude befindlichen Personen in Echtzeit durchgeführt werden.
Die Herausforderungen
Um eine zuverlässige und sichere Zählung gewährleisten zu können, müssen auch schwierige Fälle erkannt werden, wie z. B.:
- Personen, die einen Einkaufswagen oder Koffer schieben.
- Mehrere Personen, die gemeinsam den Raum betreten.
- Mehrere Personen, die sich gleichzeitig in unterschiedliche Richtungen bewegen.
- Rennende Personen
- Hunde
- Personen im Rollstuhl
- Personen mit Kopfbedeckung
- Personen in Begleitung von Kindern
Wie sie bisher gelöst wurden
Vor dem Einsatz von MVTec HALCON gab es unterschiedliche Lösungsansätze: Eine Möglichkeit war es, zusätzliches Personal einzusetzen. Diese Methode erwies sich aber langfristig gesehen als teuer und es traten Fehler durch „Verzählen“ auf. Um dieses Risiko zu minimieren, wurde jeder Kunde bzw. jede Kundin dazu verpflichtet, einen der abgezählten Einkaufswagen zu verwenden. Allerdings wurde auch weiterhin zusätzliches Personal benötigt, um sicherzustellen, dass auch alle einen Einkaufswagen benutzten.
Eine weitere Möglichkeit bestand in der Verwendung weit verbreiteter Marketing-Analyse Systeme. Da diese aber nicht zuverlässig und schnell genug messen, sind sie zur Kontrolle von Personenzahlen in einem Gebäude nicht geeignet.
Die Lösung mit MVTec HALCON
Objekt- und Positionserkennung mit Blob-Analyse und Morphologie zur Umriss-Extraktion
HALCON wird zum Erkennen und Isolieren von Personen in einem Tiefenbild verwendet. Hierfür werden zunächst mit einer Stereokamera Echtzeit-Tiefenbilder aufgenommen. Nach Ausführung einiger Vorverarbeitungsschritte werden zusammengehörende Höhenprofile identifiziert und analysiert. Mit Hilfe der in HALCON integrierten mathematisch morphologischen Algorithmen werden Pixelcluster segmentiert und daraus Personen aufgrund ihrer charakteristischen Erscheinung auf dem Tiefenbild erkannt.
Über ein Trackingverfahren werden den gefundenen Personen über mehrere Bilder hinweg Wegpunkte zugewiesen, um einen Pfad zu erzeugen, welcher die Bewegung der identifizierten Personen darstellt. Die gefundenen Pfade werden schließlich genutzt, um die Personenzahl auf- oder abzustufen.
Das sagt Strelen über den Einsatz von HALCON
"In der aktuellen Krise ist die Entwicklungszeit bei einem Projekt extrem kritisch, deswegen haben wir uns für HALCON entschieden. Durch die gut dokumentierten und zuverlässig getesteten Algorithmen können wir uns bei der Entwicklung auf die wichtigen Herausforderungen konzentrieren." Jan Strelen, Entwicklungsingenieur
Texte und Bilder wurden von Strelen Control Systems GmbH zur Verfügung gestellt.