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Die
Erfindung betrifft ein Selbstbedienungsterminal mit mindestens einer
Kamera nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die
Erfindung ein Selbstbedienungsterminal, das als Geldautomat ausgestaltet
ist.
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Im
Bereich von Selbstbedienungsautomaten, insbesondere Geldautomaten,
werden häufig kriminelle Handlungen in Form von Manipulationen
vorgenommen, die das Ziel verfolgen, sensitive Daten, insbesondere
PINs (Personal Identification Numbers) und/oder Kartennummern, von
Nutzern des Selbstbedienungsterminals auszuspähen. Insbesondere
sind Manipulationsversuche bekannt, bei denen sogenannte Skimming-Vorrichtungen,
wie beispielsweise Tastaturüberbauten und dergleichen,
im Bedienbereich bzw. Bedienfeld widerrechtlich installiert werden.
Solche Tastaturüberbauten verfügen häufig über
eine eigene Stromversorgung, sowie einen Prozessor, einen Speicher
und ein Betriebsprogramm, sodass ein ahnungsloser Nutzer bei Eingabe
seiner PIN oder beim Einführen seiner Bankkarte ausgespäht
wird. Die ausgespähten Daten werden dann über
einen in dem Tastaturüberbau integrierten Sender an einen
entfernten Empfänger übertragen oder werden in
einem im Tastaturüberbau befindlichen Datenspeicher gespeichert.
Viele der heutzutage anzutreffenden Skimming-Vorrichtungen können
nur sehr schwer mit dem menschlichen Auge von originalen Bedienelementen
(Tastatur, Kartenleser usw.) unterschieden werden.
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Um
derartige Manipulationsversuche zu vereiteln, werden häufig Überwachungssysteme
eingesetzt, die eine oder mehrere Kameras aufweisen, welche im Bereich
des Standortes des Selbstbedienungsterminals montiert sind und das
gesamte Bedienfeld und häufig auch den Aufenthaltsbereich
des Nutzers erfassen. Eine solche Lösung ist beispielsweise
in der
DE 201 02 477
U1 beschrieben. Mittels der dortigen Kamera-Überwachung
kann sowohl das Bedienfeld selbst wie auch der davor liegende Aufenthaltsbereich
des Nutzers erfasst werden. Um zu unterscheiden, ob eine Person
sich im Aufenthaltsbereich befindet, ist noch ein Sensor vorgesehen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für
eine Kamera-Überwachung vorzuschlagen, die auch ohne Einsatz
einer zusätzlichen Sensorik ein sicheres Erkennen von Manipulationsversuchen
erlaubt.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Demnach
wird ein Selbstbedienungsterminal vorgeschlagen, bei dem zum Erkennen
von Manipulationsversuchen zumindest eine Kamera in einem der im
Bedienfeld vorgesehenen Elemente integriert ist und mehrere diesem
Element zugeordnete Teilbereiche erfasst. Beispielsweise handelt
es sich bei dem von der Kamera teilbereichsweise erfassten Element
um einen Karteneingabetrichter, von dem die Kamera einen Teil des
Innenbereichs, des Außenbereichs und einen dazwischen liegenden Übergangsbereich
erfasst. Somit lassen sich verschiedene Manipulationsversuche bereits
mit einer Kamera erkennen und differenziert erfassen bzw. auswerten. Der
Karteneingabetrichter kann vorzugsweise eine Beleuchtung aufweisen,
von der auch die Kamera profitiert.
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Somit
werden mittels einer direkt in einem Element, wie z. B. dem Karteneingabetrichter,
installierten Kamera verschiedene Teilbereiche an dem Element selbst
und ggf. auch in seiner Umgebung erfasst, wodurch die gewonnenen
Bilddaten separiert nach Teilbereichen ausgewertet werden können.
Dabei handelt es sich z. B. um einen Innenbereich und einen Außenbereich
des Elementes sowie um einen dazwischen liegenden Übergangsbereich.
Die teilbereichweise Erfassung hat wiederum hat den Vorteil, dass
Manipulationen sehr genau und zuverlässig erkannt werden
können. Bei Anwendung auf einen Karteneingabetrichter bedeutet
dies, dass z. B. genau unterschieden werden kann, ob der Karteneingabetrichter
widerrechtlich komplett überbaut wurde oder ob z. B. ein
Fremdkörper in den Einfuhrschlitz eingeführt wurde.
Wenn der Karteneingabetrichter mit einer Beleuchtung ausgestattet
ist, kann dies zudem auch für die Bildaufnahmen der Kamera
genutzt werden. Auch kann die Beleuchtung, welche einen oder einige
der Teilbereiche des Karteneingabetrichters beleuchtet, auf eine
optimale Ausleuchtung der von der Kamera erfassten Bereiche ausgelegt
werden. Dabei
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Vorzugsweise
ist der Karteneingabetrichter, insbesondere sein Schlitzbereich
mit einem lichtleitfähigen Kunststoff versehen, über
den ein von der Beleuchtung erzeugtes Licht geleitet wird. Der Kunststoff
kann eingefärbt sein, um eine bestimmte Beleuchtungsfarbe
zu erzielen, die z. B. besonders für die Bildaufnahme geeignet
ist.
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Die
mindestens eine Kamera ist mit einer Datenverarbeitungseinheit verbunden
ist, die die erzeugten Bilddaten verarbeitet, indem sie diese z.
B. entsprechend der Teilbereiche segmentiert und verarbeitet. Dazu
kann die Datenverarbeitungseinheit eine die Bilddaten empfangende
erste Stufe zur Bildverarbeitung, insbesondere zur Schattenentfernung, Kantendetektion,
Vektorisierung und/oder Segmentierung, aufweisen. Zudem kann eine
nachgeschaltete zweite Stufe zur Merkmalsextraktion, insbesondere
mittels Blobanalyse, Kantenposition und/oder Farbverteilung, vorgesehen
sein. Außerdem kann noch eine nachgeschaltete dritte Stufe
zur Klassifikation vorgesehen sein. Vorzugsweise enthält
die Datenverarbeitungseinheit auch Schnittstellen für Videoüberwachungssysteme
(20) und/oder Sicherheitssysteme. Die Datenverarbeitungseinheit
kann in das Selbstbedienungsterminal integriert sein.
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Diese
und weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich
auch aus den Unteransprüchen.
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Demnach
ist es auch von Vorteil, wenn das Selbstbedienungsterminal zumindest
eine weitere Kamera aufweist, die an oder in dem Selbstbedienungsterminal
im Nahbereich des Bedienfeldes montiert ist und mindestens eines
der Elemente erfasst. Die in dem Bedienfeld vorgesehenen und von
den Kameras erfassten Elemente können z. B. ein Geldausgabefach,
eine Tastatur, eine Ablagefläche, einen Karteneingabetrichter
und/oder einen Bildschirm umfassen.
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Auch
kann vorgesehen sein, dass an dem Selbstbedienungsterminal eine
zusätzliche Kamera für einen Bereich vorgesehen
ist, an dem ein Benutzer, insbesondere sein Kopf, sich während
der Bedienung des Selbstbedienungsterminals befindet. Somit kann
im Bedarfsfall auch ein Portrait des Nutzers aufgenommen werden.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinheit, wenn sie mittels
der Verarbeitung der Bilddaten einen Manipulationsversuch an einem
der Elemente erkennt und/oder eine Manipulation an einer der mehreren
Kameras erkennt, einen Alarm auslöst, das Selbstbedienungsterminal
sperrt und/oder die zusätzliche Kamera auslöst.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Kameras und/oder die Datenverarbeitungseinheit
während der Bedienung und/oder Wartung des Selbstbedienungsterminals deaktiviert
sind bzw. ist.
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Im
Zusammenhang mit dem Einsatz mehrerer Kameras ist vorzugsweise vorgesehen,
dass die Datenverarbeitungseinheit die von den mehreren Kameras
erzeugten Bilddaten kombiniert und auswertet, um Manipulationen
an einer oder mehreren der Kameras zu erkennen. Auch können
durch Kombination und Auswertung der Bilddaten Manipulationen im
Erfassungsbereich einer oder mehrerer der Kameras erkannt werden.
Insbesondere kann die Datenverarbeitungseinheit die Bilddaten kombinieren und
auswerten, um Abweichungen zu erkennen, die den Bildinhalt, den
Bildaufbau und/oder die Bildqualität, insbesondere die
Bildausleuchtung und/oder Helligkeit, betreffen.
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Auch
können zumindest einzelne der Kameras in einem das Bedienfeld
umgebenden Gehäuseabschnitt des Selbstbedienungsterminals
montiert sein, insbesondere in demjenigen Gehäuseabschnitt des
Selbstbedienungsterminals installiert sein, der das Bedienfeld seitlich
oder nach Oben begrenzt. Dabei kann auch eine einzelne der Kameras
zumindest zwei der im Bedienfeld vorgesehenen Elemente erfassen,
insbesondere zwei Bedienelemente, wie z. B. ein Geldausgabefach
und eine Tastatur, erfassen. Eine andere Kamera wiederum kann in
einem der im Bedienfeld vorgesehenen Elemente integriert sein, insbesondere
in einem Karteneingabetrichter integriert sein.
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Die
Erfindung und die sich daraus ergebenen Vorteile werden nachfolgend
anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf
die beiliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben, die folgendes
darstellen:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht auf das Bedienfeld eines Selbstbedienungsterminals
mit mehreren Kameras;
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2 gibt
den Erfassungsbereich derjenigen Kamera aus 1 wieder,
die das Bedienfeld von der Seite erfasst;
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3 gibt
den Erfassungsbereich derjenigen Kamera aus 1 wieder,
die das Bedienfeld von Oben erfasst; und
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4a zeigt
die Einbaussituation derjenigen Kamera, die in den Karteneingabetrichter
integriert ist;
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4a gibt
den Erfassungsbereich dieser Kamera aus 4a wieder;
und
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5 zeigt
ein Blockschaltbild für eine mit mehreren der Kameras verbundener
Datenverarbeitungseinheit und damit verbundener Videoüberwachungs-Einheit.
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Die 1 zeigt
in eine perspektivische Ansicht den prinzipiellen Aufbau eines Selbstbedienungsterminals
in Gestalt eines Geldautomaten ATM. Zu dem Bedienfeld Geldautomaten
ATM gehören insbesondere ein Geldausgabefach 1,
auch Shutter genannt, sowie eine Tastatur 2, d. h. Bedienelemente,
an denen bevorzugt Manipulationsversuche, z. B. in Form von Überbauten,
zwecks Skimming auftreten können. Der Geldautomaten ATM
ist mit mehreren Kameras zum Erkennen solcher und ähnlicher
Manipulationsversuchen ausgestattet, wobei zumindest eine Kamara
(s. CAMK in 3 und 4a) direkt
in eines der Bedienelemente integriert ist, nämlich hier
in den Karteneingabetrichter (s. 4 in 3 und 4a)
des Geldautomaten.
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Die 1 zeigt
zunächst die anderen Kameras, welche an verschiedenen Stellen,
vorzugsweise im Nahbereich des Bedienfeldes, montiert sind. Dabei
handelt es sich um eine seitliche Kamera CAMS, eine Draufsicht-Kamera
CAMD und eine zusätzliche Portrait-Kamera CAMO.
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Die
Kameras CAMS und CAMD befinden sich innerhalb einer Abgrenzung,
Umrahmung oder dergleichen und sind dort montiert. Jede dieser Kameras
CAMS oder CAMD erfasst jeweils von Außen zumindest eines
der im Bedienfeld des Geldautomaten angeordneten Elemente, also
z. B. das Geldausgabefach 1 (Shutter) und/oder die Tastatur 2.
Die seitliche Kamera CAMS erfasst vorzugsweise genau diese beiden
Elemente 1 und 2; die Draufsicht-Kamera CAMD erfasst
darüber hinaus noch weitere Elemente (siehe auch 3).
Hingegen erfasst die in dem Karteneingabetrichter 4 integrierte
Kamera CAMK auch den Innenbereich dieses Elements. Diese Kamera
CAMK und ihre Funktion werden später noch im Detail anhand
der 3 und 4a/b sowie 5 beschrieben.
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Neben
den unmittelbar am oder im Bedienfeld angeordneten Kamera befindet
sich die zusätzliche Kamera CAMO im oberen Gehäuseteil
des Geldautomaten ATM und ist auf den Bereich gerichtet, in dem
sich der Nutzer beim Bedienen des Geldautomaten befindet. Insbesondere
erfasst diese Kamera CAMO den Kopf bzw. das Gesicht des Nutzers
und wird deshalb hier auch als Portraitkamera bezeichnet.
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Die 2 zeigt
den Erfassungsbereich der Kamera CAMS, welche sich in einem seitlichen
Gehäuseteil befindet, der das Bedienfeld des Geldautomaten
ATM umrahmt bzw. einfasst. Im Blickwinkel dieser seitlichen Kamera
CAMS befinden sich insbesondere das Geldausgabefach 1 und
die Tastatur 2. Insbesondere die Kamera CAMS ist mit einem
Weitwinkelobjektiv ausgestattet, um zumindest diese beiden Elemente
bzw. Teilbereiche des Bedienfeldes zu erfassen. Der Geldautomat
ATM ist dabei so beschaffen, dass die genannten Elemente 1 und 2 vorzugsweise
möglichst homogene Flächen mit diese abgrenzenden
Kanten aufweisen. Dadurch wird eine Objekterkennung vereinfacht.
Durch Anbringung der Kamera CAMS an dieser besonders geeigneten
Position können die genannten Teilbereiche bzw. Elemente 1 und 2 sehr
zuverlässig optische vermessen werden. Es kann vorgesehen
werden, dass die Kamera insbesondere auf bestimmte Bereiche scharf eingestellt
ist.
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Ein
anderer Blickwinkel, nämlich der der Draufsicht-Kamera
CAMD, wird anhand der 3 verdeutlicht. Hier wird das
Erfassungsfeld dieser Kamera CAMD veranschaulicht, die im oberen
Bereich des Geldautomaten ATM installiert ist (s. auch 1) und
die das Bedienfeld von oben erfasst. Neben dem Geldausgabefach 1 und
der Tastatur 2 können in dem Erfassungsbereich
der Kamera auch noch weitere Elemente vorgesehen sein, wie z. B.
eine Ablagefläche in Nähe der Tastatur, ein Karteneingabetrichter 4,
d. h. das Zuführungsteil für den Kartenleser,
sowie z. B. ein Bildschirm 5 bzw. Display. Auch diese weiteren
genannten Elemente 3, 4 und 5 stellen
potentielle Ziele für Manipulationsversuche dar.
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Wie
die 4a anhand einer Einbausituation veranschaulicht
ist die Kamera CAMK direkt in den Karteneingabetrichter 4 integriert.
Um für diese Kamera CAMK eine gute Bildausleuchtung zu
erreichen, kann die ohnehin eingesetzte Beleuchtung L des Kartenschlitzes
genutzt werden. Die Kamera CAMK ist dazu seitlich von Kartenschlitz
bzw. Einführungsschlitz montiert, der aus einem speziellen,
lichtleitenden Kunststoff K gefertigt ist. Die Beleuchtung L wird
durch ein oder mehrere Leuchtmittel, wie z. B. Leuchtdioden, realisiert,
wobei das erzeugte Licht über den lichtleitenden Kunststoff
K zu dem eigentlichen Einführungsschlitz geführt,
um diesen auszuleuchten. Das Licht kann dabei von Oben und Unten kommend
geführt werden, so dass der Kartenschlitz möglichst
gleichmäßig ausgeleuchtet ist. Das erzeugte Licht
in der Intensität den Erfordernissen optimal angepasst
werden. Auch kann das Licht durch Einsatz von farbigen LEDs und/oder
Farbfiltern eingefärbt werden, um insbesondere an die Erfordernisse
der Kamera CAMK angepasst zu werden.
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Zur
Erkennung von Manipulationen durch fremdartige Eingriffe, Veränderungen
und dergleichen, werden vorgebbare Teilbereiche erfasst und optisch
vermessen. Damit können Abweichungen von Referenzwerten
(Normalzustand bzgl. Bildaufbau, Bildinhalt, Gewichtung von Pixelbereichen
usw.) schnell und sicher erkannt werden. Hierzu werden unterschiedliche
Bildverarbeitungsverfahren (Algorithmen) bzw. Bild verarbeitungsschritte
(Routinen) innerhalb einer noch später genauer beschriebenen Datenverarbeitungseinheit
(s. 5) durchgeführt. Die Bilddatenverarbeitung
kann teilbereichsweise erfolgen.
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Die 4b veranschaulicht
den in verschiedene Teilbereiche segmentierte Erfassungsbereich der
Kamera CAMK, und zeigt deutlich, dass dieser hier im wesentlichen
in drei Teilbereiche I, II und III unterteilt
ist.
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Der
erste Teilbereich I erfasst vornehmlich den Innenbereich
des Karteneingabetrichters, also den eigentlichen Kartenschlitz,
der Teilbereich III erfasst den Außenbereich des
Karteneingabetrichters und der Teilbereich II erfasst den
dazwischen liegenden Übergangsbereich. Im Zusammenhang
mit der 4a werden folgende Vorteile
der hier beschriebenen Konstruktion und Einbauweise deutlich:
Durch
die interne Kameraposition, bei der die Kamera CAMK seitlich im
Karteneinschubtrichter 4 angeordnet ist und die Teilbereiche I bis III erfasst,
können verschiedene Arten von Skimming-Modulen, Überbauten
bzw. Manipulationen sehr genau erkannt werden. Denn diese Einbauweise
ermöglicht es, eine Bildsegmentierung entsprechend den
Teilbereichen I bis III vorzunehmen und diese
einzeln zu vermessen. Die Kontrastdifferenz zwischen den Teilbereichen kann
gut zur Segmentierung der Bildaufnahme genutzt werden.
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Die
Kamera CAMK ist hier so ausgerichtet, dass mit dem Teilbereich III auch
eine vor dem Geldautomaten sich befindende Person (Nutzer oder Angreifer)
erfasst werden kann. Diese Bilddaten können insbesondere
mit denen der Portrait-Kamera CAMO (s. 1) verglichen
werden.
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Vorzugsweise
ist die Kamera CAMK an derselben Seite des Terminals installiert,
wie die Kamera CAMS, so dass auch die Bilddaten dieser beiden Kameras
verglichen werden können.
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Insbesondere
für den Innenbereich I, aber auch für
Teile des Übergangsbereiches II wird die Beleuchtung
L (s. 4a) genutzt, um für
die Bildaufnahmen eine möglichst optimale Ausleuchtung
zu erzielen. Eine farbige Beleuchtung im Grünbereich ist besonders
vorteilhaft, weil die Bildsensoren bzw. CCD-Sensoren von Kamera
gegenüber grünen Farbtönen besonders
sensitiv sind und das größte Auflösungsvermögen
aufweisen. Die Beleuchtung L verbessert die Objekterkennung insbesondere
bei schlechten Lichtverhältnissen (Standort, Nachtzeit usw.).
Außerdem überwindet die Beleuchtung evtl. durch äußeres
Licht (z. B. Sonneneinstrahlung) auftretende Reflexionen an einem
zu erkennenden Überbau. Die ohnehin vorzusehenden Beleuchtung
L des Karteneinschubtrichters stelle eine zuverlässige Lichtquelle
auch für die Kamera CAMK dar. Der eigentliche Kartenschlitz
weist hier eine andere Farbe als der Karteneingabetrichter auf,
so dass ein größerer Kontrastunterschied gegeben
ist, der die Bildauswertung verbessert.
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Bei
der Bilddatenverarbeitung kommen verschiedene Methoden zum Einsatz,
insbesondere eine Kombination der Segmentierungen und eine Kantendetektion.
Die Datenverarbeitungseinheit (s. 5) besteht
im wesentlichen aus folgenden drei Stufen:
- – einer
Bildverarbeitungs-Stufe zur Vorverarbeitung der ankommenden Bilder
bzw. Daten (z. B. zwecks Schattenentfernung, kantendetektion, Segmentierung)
- – einer Merkmalsextraktions-Stufe (mittels Blobanalyse,
Analyse von Kantenposition, Farbverteilung usw.)
- – einer Klassifikations-Stufe (zur Bestimmung von Erkennungsmerkmalen
für Manipulationen)
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Die
Datenverarbeitung wird später noch anhand der 5 eingehender
beschrieben und kann z. B. auf einem PC realisiert werden.
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Die
Kamera CAMK ist hier als Farbkamera mit einer Mindestauflösung
von 400×300 Pixel ausgebildet. Bei einer gesättigten
Beleuchtung kann somit insbesondere ein farbwertverteilungsbasiertes Verfahren
zum Erkennen von Überbauten und dergleichen verwendet werden.
Die Kamera CAMK weist ein Weitwinkelobjektiv auf, so dass auch der Außenbereich
(Teilbereich III in 4a) gut erfasst wird.
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In
dem hier beschriebenen Beispiel sind zumindest die im Nahbereich
des Bedienfeldes montierten Kameras CAMS; CAMD und CAMK mit der Datenverarbeitungseinheit 10 verbunden
(siehe 5), um durch Kombination von Bilddaten das Erkennen
von Manipulationen deutlich zu verbessern. Diese noch später
beschriebene Datenverarbeitungseinheit ermöglicht es, die
von der Kamera erzeugten Bilddaten optimal auszuwerten, um somit mit
hoher Sicherheit einen Manipulationsversuch, wie z. B. einen Überbau
der Tastatur 2 oder eine Manipulation an einer der Kameras,
sofort zu erkennen und gegebenenfalls Alarme und Deaktivierungen auszulösen.
Mittels der noch später eingehender beschriebenen Datenverarbeitungseinheit
sind unter anderem folgende Manipulationen sicher zu erkennen:
- – Anbringen eines Tastaturüberbaus
- – Anbringen eines Komplettüberbaus an der
unteren Auflagefläche
- – Anbringen eines Überbaus an dem Geldausgabefach
(Shutter) und/oder das Anbringen von Gegenständen zur Aufnahme
von Sicherheitsinformationen, insbesondere PIN-Nr., wie z. B. Minikameras,
Kamerahandys und ähnliche Spähkameras.
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Für
das Erkennen von Überbauten wird innerhalb der Datenverarbeitungseinheit 10 mit
Hilfe der Kameras CAMS und CAMD eine optische Vermessung der erfassten
Elemente, wie z. B. der Tastatur 2, durchgeführt,
um somit Abweichungen im Manipulationsfall klar erkennen zu können.
Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass bereits Referenzabweichungen
im Millimeterbereich klar erkannt werden können. Für
eine Erkennung von Fremdobjekten (Spähkamera) kann beispielsweise
eine Kombination aus Kantendetektion und Segmentierung verwendet
werden, um somit die Konturen von fremden Gegenständen
im Bedienfeld (z. B. Minikameras) klar erkennen zu können.
Die dazu erforderliche Bilddatenverarbeitung erfolgt überwiegend
in der nachfolgend beschriebenen Datenverarbeitungseinheit.
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Die 5 zeigt
das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheit 10,
an welche die Kameras CAMS, CAMD und CAMK angeschlossen sind, sowie
einer Videoüberwachungs- bzw. CCTV-Einheit 20,
die mit der Datenverarbeitungseinheit 10 verbunden ist.
Die Datenverarbeitungseinheit 10 weist insbesondere folgende
Stufen bzw. Module auf:
Eine erste Stufe 11 zur Bildverarbeitung,
eine zweite Stufe 12 zur Merkmalsextraktion und eine dritte
Stufe 13 zur Klassifikation der verarbeiteten Daten. Die Stufe 13 wiederum ist
mit einer Schnittstelle 14 verbunden, über die
verschiedene Alarm- oder Überwachungsvorrichtungen aktiviert
bzw. angesprochen werden können. Diese, im weiteren auch
RISS genannten, Vorrichtungen umfassen unter anderem eine Bildfälschungs-
bzw. Manipulationserkennung (IFD). Die erste Stufe 11 wiederum,
welche zur Bildverarbeitung dient, ist auch mit einer zweiten Schnittstelle 15 verbunden, über
die eine Verbindung zu der CCTV-Einheit 20 hergestellt
wird. Mit Hilfe dieser CCTV-Einheit kann beispielsweise eine Fernüberwachung
bzw. Ferndiagnose ausgeführt werden.
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Für
die Verarbeitung der von den Kameras CAMS, CAMD und CAMK erzeugten
Bilddaten D ist zunächst die Datenverarbeitungseinheit 10 zuständig.
Die Bilddaten D gelangen zunächst an die erste Stufe 11,
die eine Vorverarbeitung der ankommenden Bilddaten durchführt,
wobei hier insbesondere Maßnahmen wie Schattenentfernung,
Kantendetektion, Vektorisierung und/oder Segmentierung durchgeführt
werden. Die nachgeschaltete zweite Stufe 12 dient der Merkmalsextraktion,
die beispielsweise mittels einer sogenannten Blobanalyse, einer
Kantenpositionierung und/oder einer Farbverteilung durchgeführt
werden kann. Beispielsweise dient die Blob-Analyse zur Erkennung
von zusammenhängenden Regionen in einem Bild und zur Ausführung
von Messungen an den Blobs. Ein Blob (Binary Large Object) ist ein
Bereich angrenzender Bildpunkte mit demselben logischen Zustand.
Alle Bildpunkte in einem Bild, die zu einem Blob gehören,
sind im Vordergrund. Alle übrigen Bildpunkte sind im Hintergrund.
In einem binären Bild haben Bildpunkte im Hintergrund Werte,
die Null entsprechen, während jeder Bildpunkt ungleich
Null Teil eines binären Objekts ist.
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Anschließend
erfolgt in der Stufe 13 eine Klassifikation, welche auf
der Grundlage der extrahierten Merkmale bestimmt, ob eine feindliche
Manipulation an dem Selbstbedienungsterminal bzw. Geldautomaten
ATM aufgetreten ist oder nicht.
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Die
Datenverarbeitungseinheit 10 kann beispielsweise mittels
eines Personalcomputers realisiert werden, der mit dem Geldautomaten
ATM verbunden ist oder der darin integriert ist. Neben den Kameras
CAMS, CAMD und CAMK, welche die genannten Teilbereiche des Bedienfeldes
CP erfassen, kann auch die zusätzliche Kamera CAMO am Geldautomaten
ATM montiert sein (s. 1), welche auf den Benutzer
bzw. Kunden gerichtet ist und insbesondere sein Gesicht erfasst.
Diese zusätzliche, auch als Portraitkamera bezeichnete,
Kamera CAMO kann beim Erkennen eines Manipulationsangriffes ausgelöst
werden, um ein Bild von der sich am Geldautomaten befindenden Person
zu machen. Sobald ein Skimming-Angriff erkannt wird, kann das beschriebene
System beispielsweise folgende Aktionen durchführen:
- – Abspeichern eines Fotos des Angreifers,
wobei sowohl einzelne der Kameras CAMS, CAMD und/oder CAMK wie auch
die zusätzliche Portraitkamera CAMO aktiviert werden können
- – Alarmieren der laufenden Geldautomatenapplikation
und/oder eines zentralen Managementservers und/oder einer Person,
z. B. über E-Mail
- – Einleitung von Gegenmaßnahmen, die z. B.
das Sperren bzw. Herunterfahren des Geldautomatens
- – Übermittlung von Daten, insbesondere von
Bildern, der erkannten Manipulation, beispielsweise über
das Internet über eine Zentrale
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Den
Umfang und die Art der getroffenen Aktionen bzw. Gegenmaßnahmen
kann der Betreiber des Geldautomaten über das hier beschriebene
System konfigurieren.
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Wie
oben beschrieben, können direkt am Bedienfeld mehrere installierte
Kameras vorgesehen sein, wobei die Kameras CAMS und CAMD das Bedienfeld
von Außen erfassen und die Kamera CAMK z. B. den Karteneingabetrichter
von Innen erfasst. Außerdem kann eine zusätzliche
Portrait-Kamera installiert sein (s. CAMO in 1). Für
die eigentliche Manipulationserkennung werden die Kameras CAMS und
CAMD am Bedienfeld und die Kamera CAMK in der Karteneingabe benutzt.
Zum Zwecke der Dokumentation eines Manipulationsversuches wird auch die
Portraitkamera CAMO benutzt.
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Vorzugsweise
haben alle Kameras eine Auflösung von mindestens 2 Megapixeln.
Die benutzten Objektive weisen einen Blickwinkel von etwa 140 Grad
und mehr auf. Außerdem ist die Belichtungszeit der eingesetzten
Kameras in einem weiten Bereich von beispielsweise 0,25 msec. bis
zu 8.000 msec. frei einstellbar. Dadurch wird die Anpassung an die
unterschiedlichsten Beleuchtungsbedingungen ermöglicht.
Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass eine Kameraauflösung
von etwa 10 Pixeln pro Grad erreichbar ist. Bezogen auf einen Abstand
von einem Meter kann somit eine Genauigkeit von 1,5 mm pro Pixel
erreicht werden. Das wiederum bedeutet, dass eine Manipulation ab
einer Referenzabweichung von bereits 2 bis 3 mm sicher erkannt werden
kann. Je näher das Objektiv der Kamera an dem erfassten Element
bzw. betrachteten Objekt ist, desto genauer kann die Messung erfolgen.
Demnach kann in näheren Bereichen sogar eine Genauigkeit
von weniger als 1 mm erreicht werden.
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Je
nach Einsatzbereich des Geldautomatens, z. B. im Außenbereich
oder im Innenbereich, sowie der gegebenen Lichtverhältnisse,
kann es vorteilhaft sein, die Kamera CAMS eher im seitlichen Gehäuseteil
des Geldautomatens ATM oder im oberen Gehäusebereich zu
montieren. Auch ergeben sich je nach Kameraposition verschiedene Überwachungsmöglichkeiten.
Bei der Überwachung der verschiedenen Elemente bzw. Teilbereiche
wird insbesondere folgendes erreicht:
Das Erfassen des Geldausgabefachs
(Shutter) 1 ermöglicht das Überprüfen
von Manipulationen in Form sogenannter Cash-Trapper, d. h. spezieller Überbauten.
Das Erfassen des Tastaturfeldes ermöglicht es, dort Manipulationsversuche
durch Überbauten oder Veränderungen an Lichtschutzmaßnahmen
und dergleichen festzustellen. Das Erfassen der Auflagefläche
ermöglicht es insbesondere, Komplettüberbauen zu
erkennen. Das Erfassen des Karteneingabetrichters 4, insbesondere
durch eine darin integrierte Kamera, ermöglicht es, dortige
Manipulationen zu erkennen.
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Es
hat sich gezeigt, dass insbesondere an dem Tastaturfeld und an dem
Karteneingabetrichter bereits Abweichungen von 2 mm klar erkannt
werden können. Abweichungen an der hinteren Außenkante der
Auflagefläche können bereits ab 4 mm erkannt werden.
Abweichungen an der unteren Kante des Shutters können bereits
ab 8 mm erkannt werden.
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Zum
Erkennen von Manipulationen führt die Datenverarbeitungseinheit 10 (siehe 4) insbesondere einen Vergleich der aufgenommenen
Bilddaten D mit Referenzdaten durch. Dabei kann insbesondere ein
Bild des Außenbereiches auf seine Homogenität
hin untersucht und mit dem Bild des Außenbereiches der
Bedienfeldkamera abgeglichen werden.
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Es
werden auch die Bilddaten der verschiedenen Kameras CAMS, CAMD und/oder
CAMK miteinander verglichen, um z. B. festzustellen, ob an einzelnen
der Kameras manipuliert wurde. Wenn beispielsweise die Kamera CAMD
abgedeckt wurde, ergibt sich eine Diskrepanz zu den Bildaufnahmen
der anderen Kameras. Insbesondere kann anhand der Bildhelligkeiten
sehr schnell festgestellt, ob eine Verdunklung nur an einer einzelnen
Kamera auftritt, so dass eine Manipulation bzw. Abdeckung dieser
Kamera anzunehmen ist. Die Kombination und Auswertung von mehreren
Kamerasignalen bzw. Bilddaten erhöht die Robustheit der
Manipulationsüberwachung und die Vermeidung von Fehlalarmen.
Unter anderem können die Bilddaten bzw. -informationen auch
wie folgt genutzt werden:
- – Unterscheidung
von künstlicher und natürlicher Verdunklung: Wird
eine Kamera abgedeckt, so steht ihr aufgenommenes Bild im Widerspruch
zu den Bildern der anderen Kameras. Fällt das natürliche
Licht (Tageslicht) oder das künstliche Licht (Raumbeleuchtung)
aus, so ist der Effekt an allen Kameras gleich oder zumindest ähnlich.
Andernfalls erkennt das System einen Manipulationsversuch.
- – Erkennung von Täuschungsangriffen auf die
Kamera-Anordnung, z. B. durch vorgeklebte Fotos: Zeigt eine einzelne
Kamera ein anderes Bild (Helligkeit, Bewegung, Farben, insbesondere
bezüglich des Außenbereichs), so deutet dies auf
einen Täuschungsversuch hin.
- – Erhöhung der Robustheit, insbesondere bei
Abdeckung des Karteneinschubtrichters: Wird dieser verdeckt, so
zeigt die darin integrierte Kamera (s. CAMK in 4a)
ein anderes Bild an (insbesondere bezüglich des Außenbereiches)
als die übrigen Kameras (s. CAMS, CAMD in 1).
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Weiterhin
kann z. B. auch die Umgebung auf eine Abstrahlung der Beleuchtung
für den Karteneingabetricher 4 untersucht werden.
Die Anbindung des Systems an das Internet über die Schnittstelle 23 ermöglicht
es, auch per Fernzugriff die Kamera bzw. die verschiedenen Kameras
anzusteuern. Die gewonnenen Bilddaten können auch über
den Internetanschluß an einen Video-Server übermittelt
werden. Somit agiert die jeweilige Kamera quasi als virtuelle IP-Kamera.
Die oben beschriebene CCTV-Einheit 20 dient insbesondere
einer solchen Video-Überwachungsmöglichkeit, wobei
die Schnittstelle 15 zur CCTV-Einheit für folegende
Funktionen ausgelegt ist:
Abfrage eines Bildes, Einstellen
der Bildrate, des Farbmodells, der Bildauflösung, Auslösen
eines Ereignisses im CCTV-Dienst bei Bereitstellung eines neuen
Bildes und/oder eventuell eine visuelle Hervorhebung von erkannten
Manipulationen auf einem bereitgestellten Bild.
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Das
System ist so ausgelegt, dass im normalen Betrieb (z. B. Geldabheben,
Kontostandsabfrage usw.) keine Fehlalarme durch Hände und/oder
Gegenstände im Bild erzeugt werden. Deshalb wird die Manipulationserkennung
im Zeitraum einer normalen Automatenbenutzung deaktiviert. Auch
soll in Zeitbereichen, in denen beispielsweise eine Reinigung oder eine
kurzfristige anderweitige Benutzung (Ablage von Kontoauszügen,
Interaktionen vor und nach dem Start einer Transaktion) nicht zur
Manipulationserkennung herangezogen werden. Im wesentlichen werden
somit vorzugsweise nur starre und unbewegliche Manipulationsversuche
analysiert und erkannt. Das System ist so ausgelegt, dass eine Überwachung
auch bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen (Tag, Nacht,
Regen, Bewölkung, usw.) funktioniert. Ebenfalls werden
sich kurzzeitig verändernde Lichtverhältnisse,
wie z. B. Lichtspiegelungen, Schattenverläufe und dergleichen,
bei der Bildverarbeitung kompensiert bzw. ignoriert, um einen Fehlalarm
zu vermeiden. Zudem können technisch auftretende Ereignisse,
wie etwa das Ausfallen einer Beleuchtung und dergleichen, berücksichtigt
werden. Diese und weitere Sonderfälle werden insbesondere
durch die dritte Stufe zur Klassifikation erkannt und gelöst.
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Das
von dem beschriebenen System durchgeführte Verfahren zur
Manipulationserkennung weist insbesondere folgenden Ablauf auf (s.
auch 4):
Zunächst erfolgt
in einem ersten Schritt eine Bildaufnahme (Stufe 11), wobei
die Kameraparameter eingestellt werden, um geeignete Aufnahmen zu
erzeugen. Dabei wird insbesondere eine Reihe von Bildern bzw. entsprechende
Bilddaten D aufgenommen, welche dann als Grundlage bzw. Referenz
für die Vorverarbeitung dienen.
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Anschließend
erfolgt eine Vorverarbeitung der Bilddaten D (Stufe 11),
wobei diese so verarbeitet werden, dass sie sich möglichst
gut für die Weiterverarbeitung eignen. Dazu werden beispielsweise
mehrere Bilder zu einem Zielbild zusammengesetzt und mittels Bildverbesserungsalgorithmen
optimiert. Insbesondere werden dabei folgende Schritte ausgeführt:
Schattenentfernung,
Entfernung sich bewegender Objekte, Entfernung von Rauschen und/oder
Zusammenfassung verschiedener belichteter Aufnahmen.
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Die
Kameras werden u. a. auf unterschiedliche Belichtungszeiten eingestellt,
um Reflektionen zu entfernen und um gut ausgeleuchtete Bereiche
zu sammeln. Vorzugsweise werden die Bilder über einen vorbestimmten
Zeitraum gesammelt, um möglichst gute Ausgangsbilder zur
Manipulationserkennung zu gewinnen. In einem dritten Schritt wird
eine Merkmalsextraktion durchgeführt (Stufe 12),
bei der Bildanalyseverfahren auf die vorverarbeiteten Bilder bzw.
Bilddaten ausgeführt werden, um diese auf bestimmte Merkmale
hin zu überprüfen, wie z. B. auf Kantenpositionen
oder Farbverteilungen. Für jedes Merkmal kann eine Zahl
bzw. ein Wert vorgegeben werden, der angibt, wie gut das entsprechende
Merkmal in dem betrachteten Bild wieder gefunden wurde. Die Werte
werden in einem sogenannten Merkmalsvektor zusammengefasst.
-
In
einem weiteren Schritt wird eine Klassifikation durchgeführt
(Stufe 13), d. h. der Merkmalsvektor wird an einen Klassifikationsablauf übergeben,
um eine Entscheidung zu treffen, ob eine Manipulation vorliegt oder
nicht. Dabei werden auch solche Arten von Klassifikatoren benutzt,
die Konfidenz, d. h. eine Wahrscheinlichkeit oder Sicherheit, angeben
können, mit der die Entscheidung zutrifft. Verwendete Klassifikationsmechanismen
können z. B. sein:
Learning Classify Systems, Bayes
Klassfikatoren, Support Vector Machines (SVM) oder Entscheidungsbäume
(CART bzw. C 4.5).
-
Das
hier beschriebene System wird vorzugsweise modular aufgebaut, um
verschiedene Konfirgurationen zu ermöglichen. Die eigentliche
Bildverarbeitung sowie die CCTV-Anbindung werden in verschiedenen
Modulen realisiert (siehe 4).
-
Das
hier vorgestellte System ist auch dazu geeignet, die erkannten Manipulationen
zu dokumentieren bzw. digital zu archivieren. Im Falle einer erkannten
Manipulation werden die aufgenommenen Bilder mit entsprechenden
Meta-Informationen, wie z. B. Zeitstempel, Art der Manipulation
usw., auf einer Festplatte im System bzw. in einem angeschlossenen
PC abgespeichert. Auch können zwecks eines Reportings Meldungen
an eine Plattform weitergeleitet werden, wie z. B. Fehlermeldungen,
Statusmeldungen (Deaktivierung, Moduswechsel), Statistiken, Manipulationsverdacht
und/oder Alarmmeldungen. Im Falle eines Alarms kann eine entsprechende
Meldung mit der jeweiligen Alarmstufe an das Administrationsinterface
bzw. die Schnittstelle weitergegeben werden. An dieser Schnittstelle
werden außerdem noch folgende Möglichkeiten realisiert:
Abfrage
von Kameradaten, wie z. B. Anzahl der Kameras, Bauzustand, Seriennummer,
usw., Kamerastammdaten bzw. Einstellen von Kameraparametern und/oder
Registrierung für Alarme (Notifikationen).
-
Die
hier vorgestellte Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, feindliche
Manipulationen an einem Selbstbedienungsterminal, wie z. B. an einem Geldautomaten,
zuverlässig zu erkennen. Hierzu wird das Bedienfeld durch
mindestens eine Kamera kontinuierlich und automatisch überwacht.
Mittels einer Bilddatenverarbeitung werden die von der Kamera erfassten
Elemente optisch vermessen, um Abweichungen von Referenzdaten zu
erkennen. Es hat sich gezeigt, dass bereits Abweichungen im Millimeterbereich
sicher erkannt werden können. Für die Erkennung
von Fremdobjekten wird vorzugsweise eine Kombination aus Kantendetektion
und Segmentierung benutzt, so dass Konturen von zurückgelassenen
Gegenständen klar erkannt und markiert werden können.
Im Falle eines Manipulationsversuches können Gegenmaßnahmen
bzw. Aktionen ausgelöst werden.
-
Durch
die hier vorgeschlagene Kombination mehrerer Kameras und der intelligenten
Bilddatenverarbeitung erhöht die Erfindung deutlich die
Zuverlässigkeit, mit der Manipulationen erkannt werden können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erfindung folgende
Kamera-Anordnung auf:
Eine Kamera am Karteneingabetrichter,
eine Kamera am Bedienfeld und eine Kamera im oberen Bereich des
Geldautomaten zum Aufnehmen von Portraitfotos bzw. -videos. Außerdem
sind die Kameras mit der beschriebenen Datenverarbeitungseinheit
verbunden. Innerhalb der Datenverarbeitungseinheit werden die von
den Kameras gewonnenen Bilddaten bzw. Informationen unter anderem
wie folgt genutzt:
Erkennung bzw. Unterscheidung von künstlicher
und natürlicher Verdunklung: Wird eine Kamera abgedeckt,
so widerspricht sich ihr aufgenommenes Bild mit den Bildern aus
den Kameras. Fällt natürliches oder künstliches
Licht aus, so tritt dieser Effekt bei allen Kameras gleichermaßen
auf. Erkennung von Täuschungsangriffen auf das Kamerasystem,
z. B. durch vorgeklickte Fotos: Zeigt eine Kamera ein anderes Bild
(unterschiedliche Helligkeit, Bewegung, Farben, usw.), so deutet
dies auf einen Täuschungsversuch hin. Erhöhung
der Robustheit der Abdeckungserkennung am Karteneingabetrichter:
Wird der Karteneingabetrichter verdeckt, so zeigt die dort integrierte
Kamera CAMK ein anderes Bild des Außenbereichs an, als
dies die übrigen Kameras tun.
-
Die
Erhöhung der Zuverlässigkeit der Erkennung von
Manipulationsversuchen dient auch dazu, Fehlalarme zu vermeiden.
-
Zusammenfassend
wird ein Selbstbedienungsterminal vorgeschlagen, das verschiedene
Bedienelemente, wie z. B. einen Karteneinschubtrichter (siehe „4” in 4a)
aufweist, wobei zum Erkennen von Manipulationsversuchen an dem Selbstbedienungsterminal
zumindest eine Kamera (siehe CAMK in 4a) in
diesem Bedienelement, also z. B. in dem Karteneinschubtrichter,
integriert ist und mehrere diesem Bedienelement zugeordnete Teilbereiche, wie
Innen-, Außen- und Übergangsbereich, erfasst (siehe 4b).
Auch kann eine Beleuchtung vorgesehen sein, die einen oder einige
der Teilbereiche, z. B. den Innenbereich bzw. Schlitzbereich des
Karteneinschubtrichters ausleuchtet, wodurch auch die Bildaufnahme
verbessert wird. Zudem kann die Konstruktion mit einem lichtleitfähigen
Kunststoff versehen sein, über den ein von der Beleuchtung
erzeugtes Licht geleitet und verteilt wird.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde am Beispiel eines Geldautomaten beschrieben,
ist aber nicht hierauf beschränkt, sondern kann auf jede
Art von Selbstbedienungsterminals angewendet werden.
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- ATM
- Selbstbedienungsterminal,
als Geldautomat ausgebildet, mit einem Bedienfeld CP, das u. a.
aufweist:
- 1
- Geldausgabefach
- 2
- Tastatur
- 3
- Ablagefläche
- 4
- Karteneingabetrichter
- 5
- Bildschirm
- CAMK
- Kamera,
im Karteneingabetrichter montiert
- CAMS
- Kamera,
seitlich des Bedienfeldes montiert
- CAMD
- Kamera,
oberhalb des Bedienfeldes montiert
- CAMO
- zusätzliche
Portrait-Kamera
-
- Erfassungsbereich
der Kamera CAMK unterteilt in:
- I
- ersten
Teilbereich (Innenbereich des Kartenschlitzes)
- II
- zweiten
Teilbereich (Übergangsbereich)
- III
- dritten
Teilbereich (Außenbereich)
- 10
- Datenverarbeitungseinheit
mit:
- 11
- erster
Stufe zur Bildverarbeitung
- 12
- zweiter
Stufe zur Merkmalsextraktion
- 13
- dritte
Stufe zur Klassifikation
- 14,
15
- Schnittstellen
zu Videoüberwachung (CCTV) bzw. Bildfälschungserkennung
- 20
- Videoüberwachungs-
bzw. CCTV-Einheit mit:
- 21
- Stufe
für Bildaufnahme
- 22
- Stufe
für Komprimierung
- 23
- Schnittstelle
zu einen IP-Netz
- 24
- Stufe
für Parametrisierung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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