JP2000298777A

JP2000298777A - 侵入検知装置及び方法

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Publication number: JP2000298777A
Application number: JP11105392A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Ida; 敏和位田; Tsutomu Shoji; 勉庄司
Original assignee: Yamagata Chino Corp
Current assignee: Yamagata Chino Corp
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-13
Also published as: JP4112117B2

Abstract

(57)【要約】【課題】検知領域内での人体を正確に検知して誤報及
び失報がなく、また、画策を検知でき、特に検知領域が
暗い場合であっても正確な検知が行えること。【解決手段】比較手段４ａ〜４ｃは、赤外線センサＰ
ＩＲにより検知された検知信号Ｓ１のレベルを複数の段
階Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３で比較する。画像処理手段６は、画
像センサＶＩＤの検知信号Ｓ２の画素の変化による複数
の段階で比較する。論理処理手段５は、赤外線センサＰ
ＩＲの検知信号Ｓ１の比較段階と、画像センサＶＩＤの
検知信号Ｓ２の比較段階の組み合わせにより人体侵入、
装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるか
を判断する。また、画像センサＶＩＤの光量が不足して
いる場合、照明手段７を一定期間点灯制御して再度、検
知判断を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検知領域内での人
体の侵入等を検知する侵入検知装置及び方法に係り、特
に、画像センサと赤外線センサを組み合わせて検知信号
の失報を防止し、装置への画策行為を検知できる侵入検
知装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】侵入検知装置を用いて検知領域に対する
人体等の侵入を検知することができる。この侵入検知装
置には、焦電素子からなる赤外線センサＰＩＲを用いた
赤外線検出方式が一般的である。この赤外線センサを用
いることにより、検知領域を規定してこの検知領域内に
おける赤外線を放射する人体等の移動を検知でき、夜間
等暗い検知領域内への人体等の侵入を検知できるように
なっている。

【０００３】また、ＣＣＤ等のカメラからなり、画像情
報により人体を検知する画像センサがあり、画像信号に
よって検知した物体の２次元的な大きさや細かい判定が
可能である。また、画像信号の変化した領域の大きさに
よって装置への画策行為、例えばカバーを検知できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記赤
外線センサを用いた侵入検知装置は、基本的に赤外線放
射する人体の移動（検知信号の微分処理等）により侵入
検知する構成であるため、人体の移動が微動である場合
に検知することが困難であった。また、環境温度と人体
との温度差が低いとき等も検知が困難であった。このよ
うな場合、検知領域に人体が侵入しても検知信号が発せ
られない状態（失報）となった。また、人体から放射さ
れる赤外線を低下又は遮断させる画策行為を伴った侵入
時においても同様の問題点があった。

【０００５】一方、画像センサを利用した装置では、検
知領域が暗いと画像が得られなくなり、侵入を検知でき
なくなる。この際に侵入されても検知信号を出力できず
失報が生じた。また、検知箇所での照明消灯による明→
暗と、カバー等の画策による明→暗の状態を判別できな
かった。また、画像センサの直近に虫等が飛来した場
合、画像内の変化割合が大きくなり人体侵入等であると
判断し誤報する場合があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、検知領域内での人体を正確に検知して
誤報及び失報がなく、また、画策を検知でき、特に検知
領域が暗い場合であっても正確な検知が行える侵入検知
装置及び方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の侵入検知装置は、赤外線セ
ンサと、画像センサとを組み合わせて検知エリア内への
人体の侵入等を検知する侵入検知装置において、前記赤
外線センサにより検知された検知信号のレベルを複数の
段階で比較する比較手段と、前記画像センサにより検知
された画像の変化を複数の段階で比較する画像処理手段
と、前記赤外線センサ側の検知信号の比較段階と、前記
画像処理手段側の検知信号の比較段階に基づき、この検
知信号のレベルの段階を組み合わせることにより人体侵
入、装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであ
るかを判断する論理処理手段と、を備えたことを特徴と
する。

【０００８】また、請求項２記載のように、前記検知エ
リアを照明する照明手段を備え、前記論理処理手段は、
前記赤外線センサの検出信号が最も低い段階以上の段階
にあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の光量が予
め定めた光量に不足しているときには前記照明手段を点
灯制御して、再度、前記判断を実行する構成としてもよ
い。

【０００９】また、請求項３記載のように、前記論理処
理手段は、前記赤外線センサの検出信号が最も低い段階
以上であり前記画像処理手段側の検出信号の画像の変化
が全画素で変化しているときには装置に対する画策が施
されたと判断する構成としてもよい。

【００１０】本発明の侵入検知方法は、請求項４記載の
ように、赤外線センサと、画像センサとを組み合わせて
検知エリア内への人体の侵入等を検知する侵入検知方法
において、前記赤外線センサにより検知された検知信号
のレベルを複数の段階で比較し、前記画像センサにより
検知された画像の変化を複数の段階で比較し、前記赤外
線センサ側の検知信号の比較段階と、前記画像処理手段
側の検知信号の比較段階に基づき、この検知信号のレベ
ルの段階を組み合わせることにより人体侵入、装置に対
する画策、あるいは正常状態のいずれであるかを判断す
ることを特徴とする。

【００１１】また、請求項５記載のように、前記赤外線
センサの検出信号が最も低い段階以上の段階にあり前記
画像処理手段側の検出信号の画像の光量が予め定めた光
量に不足しているときには前記検知エリアを照明させ
て、再度、前記判断を実行する構成としてもよい。

【００１２】また、請求項６記載のように、前記赤外線
センサの検出信号が最も低い段階以上であり前記画像処
理手段側の検出信号の画像の変化が全画素で変化してい
るときには装置に対する画策が施されたと判断する構成
としてもよい。

【００１３】上記構成によれば、赤外線センサにより検
知された検知信号のレベルと、画像センサにより検知さ
れた検知信号のレベルはそれぞれ複数の段階で検知され
る。論理処理手段は、これら両センサの検知信号の比較
段階を組み合わせることにより、人体侵入、装置に対す
る画策、あるいは正常状態のいずれであるかを判断す
る。論理処理手段は、この判断時に、画像センサ側での
光量が予め定めた光量に不足しているときには、照明を
点灯制御して再度検出するため、誤報および失報を防止
できるようになる。また、高価な赤外線カメラを使用せ
ずとも安価に構成できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の侵入検知装置を
示すブロック図である。装置１は、壁や天井等に取り付
けられ、内部に赤外線センサＰＩＲおよび画像センサＶ
ＩＤ、処理部２を備えている。赤外線センサＰＩＲと画
像センサＶＩＤは、いずれもほぼ同一の検知領域を監視
するよう設定されている。

【００１５】赤外線センサＰＩＲは、検知エリア内を複
数個の検知ゾーンにより監視しており、検知ゾーンをあ
る大きさ以上の赤外線エネルギーの変化を伴う人体等の
物体が通過すると所定レベルの検知信号Ｓ１を出力す
る。画像センサＶＩＤは、ＣＣＤ，ＭＯＳ等の撮像手段
で構成されており、検知エリア内の画像情報を検知信号
Ｓ２として出力する。

【００１６】赤外線センサＰＩＲからの検知信号Ｓ１
は、増幅手段３、比較手段４（４ａ，４ｂ，４ｃ）を介
して論理処理手段５に入力される。画像センサＶＩＤか
らの検知信号Ｓ２は、画像処理手段６を介して論理処理
手段５に入力される。

【００１７】論理処理手段５は、これらの検知信号Ｓ
１，Ｓ２の組合わせに基づき、検知エリア内での人体等
の侵入、及び装置１に対する画策を判断する。侵入検知
時には人体検知信号Ｓ４を出力する。画策検知時には画
策検知信号Ｓ５を出力する。正常状態時には、これら検
知信号Ｓ４，Ｓ５を出力しない。この論理処理手段５
は、ＣＰＵ等で構成される汎用のマイクロコンピュータ
を所定の制御プログラムで実行制御する構成である。

【００１８】比較手段４は、検知信号Ｓ１を閾値と比較
する。この比較手段４は、オペアンプ等で構成され、図
示の３個のように複数個用いることにより複数の閾値Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３を設定できるもので、検知信号Ｓ１のレ
ベル比較を行い、比較結果を出力する。３つの比較手段
４ａ，４ｂ，４ｃを設けた３つの閾値により、計４段階
の比較結果Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４（Ｖ１が最も高レベ
ル）を出力できる。ここで、Ｖ４は最も低い閾値レベル
の４ｃにも満たないレベルを意味する。又、このレベル
比較は、Ａ／Ｄコンバータによる数値変換とＣＰＵによ
る論理演算処理で行ってもよい。

【００１９】画像処理手段６は、検知信号Ｓ２の画像の
変化量を複数段階で判断する。この画像変化量は、例え
ば、１フレーム単位の画像の明るさの変化量を各画素単
位で検出し、その合計画素数により、画像全体に対する
変化量、例えば、画素変化有り、無しの２段階を判断出
力する。また、画素変化有りの中でも全画素変化、部分
画素変化を判断し、画素変化無しの中でも光量適量、光
量過多、光量不足を判断する（全５段階）。

【００２０】装置１には、ライト等の照明手段７が設け
られる。この照明手段７は、論理処理手段５の論理制御
（詳細は後述する）によりスイッチ７ａを切替制御して
所定時期に一定時間（例えば１０秒）点灯制御され、前
記検知エリアの明るさを増加させる。これにより、検知
エリアが暗い状態のときの点灯で画像センサＶＩＤによ
る画像の各画素の光量を向上でき、検知信号Ｓ２の信頼
性を向上できる。

【００２１】次に、上記構成における論理処理手段５の
判断処理の各態様について説明する。（第１実施形態）第１実施形態では、単一の比較手段４ｃを用いて閾値Ｖ
３により赤外線センサＰＩＲの検知信号Ｓ１を計２段階
のいずれであるかを出力する。この閾値Ｖ３は、人体の
侵入時に検知信号Ｓ１がこの閾値を越える値に設定され
る。また、画像処理手段６からは画像センサＶＩＤの検
知信号Ｓ２について上記計５段階の変化量判断が出力さ
れる。

【００２２】論理処理手段５は、検知信号Ｓ１，Ｓ２の
論理和に基づき、検知エリア内への人体の侵入を検知す
る。即ち、画像処理手段６から出力される検知信号Ｓ２
の画素変化が部分変化であり、比較手段４ｃから出力さ
れる検知信号Ｓ１が閾値Ｖ３を越えているときには、人
体の侵入であると判断し、人体検知信号Ｓ４を出力す
る。一方、検知信号Ｓ１が閾値Ｖ１を越えないときには
人体検知信号Ｓ４を出力しない。

【００２３】また、画像処理手段６から出力される検知
信号Ｓ２が全画素変化であって、比較手段４ｃから出力
される検知信号Ｓ１が閾値Ｖ３を越えているときには、
装置１に対してカバーが覆われた等の画策が施されたと
判断して、画策検知信号Ｓ５を出力する。また、画像処
理手段６から出力される検知信号Ｓ２が画素変化無しで
あって、比較手段４ｃから出力される検知信号Ｓ１が閾
値Ｖ３以下であるときには、侵入がない正常状態と判断
する。

【００２４】これにより、画像センサＶＩＤの検知信号
Ｓ２に一時的に人体程度の画像の大きさの虫が現れて
も、赤外線センサＰＩＲ側の検知信号Ｓ１が閾値Ｖ３を
越えないため、この虫を人体として誤判断することを防
止でき、誤報を防止できる。また、赤外線センサＰＩＲ
に対し赤外線の受信を遮蔽するようなカバー等の画策行
為が施されたり、人体からの赤外線の放出を低減化させ
る画策侵入がなされたときも、画像センサＶＩＤからの
検知信号Ｓ２に基づき、この画策行為を検知できる為、
失報を防止できるようになる。

【００２５】（第２実施形態）第２実施形態では、閾値
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が設定された３つの比較手段４ａ〜４
ｃを用いることにより赤外線センサＰＩＲの検知信号Ｓ
１を計４段階のいずれであるかを出力する。

【００２６】閾値Ｖ２は、人体の侵入時に検知信号Ｓ１
がこの閾値を越える値となるよう設定される。閾値Ｖ１
は、閾値Ｖ２より高い値に設定され、通常時は検出され
ず装置１での直近で赤外線検知された値に相当して設定
される。閾値Ｖ３は、閾値Ｖ２より低い値に設定され、
検知信号Ｓ１がこのＶ１とＶ２の間であるときには、論
理処理手段５を警戒モードとして機能させるために設定
される。なお、画像処理手段６からは上記同様に、画像
センサＶＩＤの検知信号Ｓ２について上記計５段階の変
化量が出力される。

【００２７】上記検知信号Ｓ１，Ｓ２は論理処理手段５
に入力される。論理処理手段５は、検知信号Ｓ１，Ｓ２
それぞれで検出された段階の組み合わせに基づき、人体
検知、画策検知、正常、設置環境不良のいずれであるか
を判断する。また、必要に応じて照明手段７を点灯制御
する。

【００２８】図２は、論理処理手段５の判断内容を示す
フローチャートである。図中、縦軸は赤外線センサＰＩ
Ｒの各段階の検知出力である。横軸は画像処理手段６の
各段階の検知出力である。

【００２９】赤外線センサＰＩＲの検知信号Ｓ１は、上
記の如く信号レベルをＶ１，Ｖ２，Ｖ３の３つの閾値に
より計４段階に分かれる。また、画像センサＶＩＤの検
知信号Ｓ２は、画像処理手段６により画素変化有り、無
しで大別して２段階に分けられ、有りについて全画素変
化、部分画素変化が検出されている。無しについては、
光量適量であるか、光量過多又は光量不足のいずれかが
検出されている。

【００３０】論理処理手段５は、これら検知信号Ｓ１，
Ｓ２の組合わせに基づき、大別して正常状態（人体の侵
入検知なし）、人体検知状態、画策検知状態、設置環境
不良の４つの状態を判別し、対応する信号Ｓ４，Ｓ５を
外部出力する。ここで、正常状態においては検知信号を
出力しない構成とすることもできる。

【００３１】図示の各判断内容を状態別に説明する。画
像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２に画素変化がある場
合において、この画素変化が全画素変化であるとき、赤
外線センサＰＩＲからの出力が閾値Ｖ３以上である場合
にはカバー等の画策行為であると判断する（図中条件＊
Ａ１）。また、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２に
画素変化がある場合において、この画素変化が部分画素
変化であっても、赤外線センサＰＩＲからの出力が閾値
Ｖ１以上である場合にはカバー等の画策行為であると判
断する（図中条件＊Ａ２）。

【００３２】また、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ
２に画素変化が無く光量が適量である場合であっても、
赤外線センサＰＩＲからの出力が閾値Ｖ１以上である場
合にはカバー等の画策行為であると判断する（図中条件
＊Ａ３）。これらの場合、論理処理手段５は、画策検知
信号Ｓ５を外部出力する。

【００３３】一方、赤外線センサＰＩＲからの出力が閾
値Ｖ３未満である場合には、正常状態（人体検知無し、
及び画策検知無し）であると判断する（図中条件＊Ｂ，
＊Ｂ１，＊Ｂ２）。うち、画像センサＶＩＤ側の検知信
号Ｓ２による画素変化が全画素変化である場合には、照
明が消灯されたことに基づくものと判断する（条件＊Ｂ
１）。また、画素変化が部分画素変化である場合には、
虫の飛来やカーテン等の揺れによるものであると判断す
る（条件＊Ｂ２）。これらの判断により、条件＊Ｂ１，
＊Ｂ２で従来生じていた画素変化のみによる誤報の出力
を防止できる。

【００３４】次に、赤外線センサＰＩＲからの検知信号
Ｓ１が閾値Ｖ１未満でＶ３以上であり、画像センサＶＩ
Ｄからの検知信号Ｓ２が部分画素変化の場合、及び画素
変化がなくとも光量が適量であるときには、人体などが
侵入したと判断する（図中条件＊Ｃ）。この場合、論理
処理手段５は、人体検知信号Ｓ４を外部出力する。又、
検知信号Ｓ１がＶ１〜Ｖ３の間にあり、画素変化無しの
場合は、カメラのスキャンスピード又は処理スピードの
限界状態での侵入と判断できる（条件＊Ｃ１）。また、
画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２による画素変化が
なく、しかも予め設定した光量未満（光量不足）であっ
ても、赤外線センサＰＩＲ側の検知信号Ｓ１が閾値Ｖ２
以上の時、人体検知と判断する（条件＊Ｃ２）。

【００３５】そして、画像センサＶＩＤからの検知信号
Ｓ２による画素変化がなく、しかも予め設定した光量未
満（光量不足）であり、赤外線センサＰＩＲ側の検知信
号Ｓ１が閾値Ｖ３以上のときには、光量不足であるた
め、論理処理手段５は、照明手段７を点灯制御して検知
エリアの光量を増加させる制御を実行する（条件＊
Ｄ）。

【００３６】具体的には、スイッチ７ａを一定時間（例
えば１０秒）だけ点灯制御させ、この点灯期間中におけ
る検知信号Ｓ２を再度取り込む。この照明点灯後、光量
が適量であれば光量不足（条件＊Ｄ）の状態は解消さ
れ、前述した各条件＊Ａ（画策），＊Ｂ（正常），＊Ｃ
（人体検知）のいずれであるかを正確に判断することが
できる。

【００３７】照明手段７を点灯制御した状態における画
像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２の光量が不足してい
る場合には、機器異常（条件＊Ｄ１）と判断し、この不
良状態を示す信号を別途外部出力する構成となってい
る。また、検知エリアを照明手段７で照明することが好
ましくない設置箇所（例えば夜間の病室や光学実験室な
ど）においては、照明手段７を点灯させず、赤外線セン
サＰＩＲの検知信号Ｓ１のみによる侵入検知を実行する
よう切替る構成としてもよい。

【００３８】また、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ
２が光量過の場合には、設置環境不良（条件＊Ｅ）と判
断し、この状態を示す信号を別途外部出力する構成とな
っている。

【００３９】上記のように装置１は、赤外線センサＰＩ
Ｒと、画像センサＶＩＤを用いた組み合わせの判断処理
を行っている。これにより、特に、〔条件＊Ａ３，Ｃ
１〕における画像センサ（ビデオカメラ）のスキャンス
ピード又は処理スピードの限界による失報が防止でき
る。また、〔条件＊Ｄ〕で照明を点灯する構成によ
り、赤外線カメラ等、高価な画像センサを用いずとも安
価なカメラを用いることができる。また、〔条件＊Ｂ
１，Ｂ２〕における正常判断が行え、従来、画像センサ
のみで生じていた照明消灯時や、虫、カーテンの飛来に
よる誤報の出力を防止できるようになる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、赤外線センサにより検
知された検知信号のレベルと、画像センサにより検知さ
れた画素の変化状態を論理処理手段にて組み合わせ判断
することにより、人体侵入、装置に対する画策、あるい
は正常状態のいずれであるかを正確に判断できるように
なる。特に、両センサの利点を活かし、また、欠点を補
う構成により、各状態を正確に判断でき誤報や失報を防
止して真の出力を得られるようになる。

【００４１】また、検知エリアの光量が不足し画像セン
サの検知信号の信頼性が低い場合には、照明手段を点灯
して再度画像センサの検知信号を取り込み判断する構成
とすることにより、検知精度を向上できるようになる。
また、高価な赤外線カメラ等を使用せずとも安価なカメ
ラを用いて精度良い検知が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の侵入検知装置の電気的構成を示すブロ
ック図。

【図２】論理処理手段の判断状態を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…侵入検知装置、３…増幅手段、４…比較手段、５…
論理処理手段、７…照明手段、ＰＩＲ…赤外線センサ、
ＶＩＤ…画像センサ、Ｓ１，Ｓ２…検知信号、Ｓ４…人
体検知信号、Ｓ５…画策検知信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｆ 15/64 ３２５ＧＦターム(参考） 5B047 AA30 BB06 BC23 CA19 CB22 5B057 AA19 BA11 BA30 CH20 DA12 DA15 DB02 DB09 DC05 DC32 5C054 AA01 CA04 CA05 EA05 FC13 HA18 5C084 AA02 AA07 BB04 BB05 BB06 CC19 DD12 DD43 GG56 HH12 HH17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線センサと、画像センサとを組み合
わせて検知エリア内への人体の侵入等を検知する侵入検
知装置において、前記赤外線センサにより検知された検知信号のレベルを
複数の段階で比較する比較手段と、前記画像センサにより検知された画像の変化を複数の段
階で比較する画像処理手段と、前記赤外線センサ側の検知信号の比較段階と、前記画像
処理手段側の検知信号の比較段階に基づき、この検知信
号のレベルの段階を組み合わせることにより人体侵入、
装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるか
を判断する論理処理手段と、を備えたことを特徴とする
侵入検知装置。
【請求項２】前記検知エリアを照明する照明手段を備
え、前記論理処理手段は、前記赤外線センサの検出信号が最
も低い段階以上の段階にあり前記画像処理手段側の検出
信号の画像の光量が予め定めた光量に不足しているとき
には前記照明手段を点灯制御して、再度、前記判断を実
行する請求項１記載の侵入検知装置。
【請求項３】前記論理処理手段は、前記赤外線センサ
の検出信号が最も低い段階以上であり前記画像処理手段
側の検出信号の画像の変化が全画素で変化しているとき
には装置に対する画策が施されたと判断する請求項１記
載の侵入検知装置。
【請求項４】赤外線センサと、画像センサとを組み合
わせて検知エリア内への人体の侵入等を検知する侵入検
知方法において、前記赤外線センサにより検知された検知信号のレベルを
複数の段階で比較し、前記画像センサにより検知された画像の変化を複数の段
階で比較し、前記赤外線センサ側の検知信号の比較段階と、前記画像
処理手段側の検知信号の比較段階に基づき、この検知信
号のレベルの段階を組み合わせることにより人体侵入、
装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるか
を判断することを特徴とする侵入検知方法。
【請求項５】前記赤外線センサの検出信号が最も低い
段階以上の段階にあり前記画像処理手段側の検出信号の
画像の光量が予め定めた光量に不足しているときには前
記検知エリアを照明させて、再度、前記判断を実行する
請求項４記載の侵入検知方法。
【請求項６】前記赤外線センサの検出信号が最も低い
段階以上であり前記画像処理手段側の検出信号の画像の
変化が全画素で変化しているときには装置に対する画策
が施されたと判断する請求項４記載の侵入検知方法。