JP2001266114A

JP2001266114A - 画像センサ

Info

Publication number: JP2001266114A
Application number: JP2000081180A
Authority: JP
Inventors: Yoshi Marukawa; 佳丸川; Yasushi Masuda; 裕史増田; Koichiro Nakajima; 幸一郎中島; Hisao Ootawa; 久雄大田和
Original assignee: Secom Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Secom Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-28
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP4194208B2

Abstract

(57)【要約】【課題】防犯システムなどに設けられる画像センサに
おいて、視野域近傍に存在するマスクを高精度に判定す
る。【解決手段】第１照射器２６及び第２照射器２８によ
って微少光が視野域近傍に照射され、その状態で照射時
画像が取得される。一方、それらの照射器を駆動しない
状態で非照射時画像が取得される。照射時画像の輝度値
及び両画像の差分画像の輝度値に基づいてマスクの有無
が判定される。その判定にあたっては一定条件を満たす
範囲及び期間が考慮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像センサに関し、
特に撮像カメラの視野域近傍に設けられたマスク（監視
遮蔽部材）の検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像センサは、防犯用途をはじめ、各種
の用途に用いられている。防犯用の画像センサは、例え
ば、天井や壁に設置され、監視領域を撮像することによ
って侵入者などが検知される。従来の画像センサにおい
ては、撮像カメラの前面側（撮像側）にカメラの隠蔽や
保護のために窓部材（カバー）が設けられる。つまり、
そのような窓部材を介して撮像カメラにて監視が行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窓部材
にガムテープなどのマスクが貼られたり、その近傍にマ
スクが垂らされたりすると、そのような画策行為による
視野障害により監視が行えなくなる。また、画策行為と
は言えなくても、商店内などにおいて、うっかり窓部材
の近傍に天井から広告紙などが垂らされると、同様の問
題が生じる。

【０００４】従来においては、画像中のエッジ情報が少
ないことを利用したマスク検出が提案されているが、縞
模様などが入った特殊のマスクを利用すると、その判定
精度が低下するという問題がある。

【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、撮像手段の近傍に存在するマ
スクを高精度に判定することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、撮像手段と、前記撮像手段の視野域へ所
定光を照射する照射手段と、前記照射手段の照射時にお
いて前記撮像手段によって撮像された照射時画像と、前
記照射手段の非照射時において前記撮像手段によって撮
像された非照射時画像との差分を演算する差分演算手段
と、少なくとも前記差分に基づいて、前記撮像手段の視
野を遮るマスクを判定する判定手段と、を含むことを特
徴とする。

【０００７】上記構成によれば、撮像手段の視野内の近
傍にマスクが存在すると、照射時画像と非照射時画像と
の差分、すなわち輝度差が大きくなるので、それをもっ
て当該マスクの存在を判定可能である。

【０００８】ここで、前記所定光は、視野域近傍にのみ
実質的に到達する微弱光であるのが望ましい。その理由
は、あまり強度の光を利用すると、本来の撮像対象自体
が明るくなって、マスク判定の精度を低下させるからで
ある。例えば、夜間照明用の光量よりも小さく、かつ窓
部材を越えて視野域へ到達する程度の光量に設定するの
が望ましい。

【０００９】望ましくは、上記構成において、前記判定
手段は、前記照射時画像の輝度が第１閾値を超える第１
判定条件、及び、前記差分が第２閾値を超える第２判定
条件に基づいて、前記マスクを判定する。照射時画像単
独でマスク判定を行うと、背景（撮像対象）の変化や監
視領域の明るさなどにより、その判定精度が低下するお
それがあるが、上記のように第１判定条件の他に、差分
を基準とする第２判定条件を利用すれば、両者相俟って
判定精度を向上可能である。つまり、例えば窓部材の表
面上にマスクが貼られたり、あるいは、その近傍にマス
クが垂らされたりすると、マスクによる光散乱又は反射
によって、例えば照射時画像の輝度が上がり、同時に、
差分も大きくなる。そこで、そのような２つの現象をと
もに評価対象として総合考慮し、これにより判定精度の
向上を図るものである。なお、撮像環境によっては、差
分単独でもマスク判定を行える。

【００１０】望ましくは、上記構成において、前記判定
手段は、前記第１判定条件及び前記第２判定条件をとも
に満足する範囲の大きさに基づいて、前記マスクを判定
する。この構成によれば、範囲の大きさを考慮できるの
で、単なる小さい障害による誤報を防止できる。

【００１１】望ましくは、上記構成において、前記判定
手段は、前記第１判定条件及び前記第２判定条件をとも
に満足する期間の時間的継続性に基づいて、前記マスク
を判定する。この構成によれば、期間の長さを考慮でき
るので、単なる虫の付着、窓部材又はカメラレンズの清
掃などによる誤報を防止できる。

【００１２】望ましくは、前記判定手段は、撮像画像に
おける所定単位ごとに、前記所定光の照射時における輝
度値と第１閾値とを比較する手段と、前記所定単位ごと
に、前記差分と第２閾値とを比較する手段と、前記所定
光の照射時における輝度値が前記第１閾値を超える第１
判定条件と、前記差分が前記第２閾値を超える第２判定
条件の２つの判定条件を同時に満たす単位数を演算する
手段と、前記単位数と第３閾値とを比較する手段と、前
記単位数が前記第３閾値を超える期間と第４閾値とを比
較する手段と、前記期間が第４閾値を超えることに基づ
いて、前記マスクを判定する手段と、を含むことを特徴
とする。

【００１３】上記構成によれば、撮像画像が所定単位ご
とに区分され、その所定単位ごとに第１判定条件及び第
２判定条件のチェックが行われ、両条件を満足する範囲
及び期間を考慮した上で、マスクの判定を行える。よっ
て、各種条件を加味して高精度のマスク判定を行える。
上記所定単位は例えば撮像画像を複数のブロックに区分
した各ブロックに相当し、各ブロックごとに最初に平均
輝度（代表値）を求めて、それを利用して各種の比較判
定を行うのが望ましい。かかる構成によれば、計算時間
の短縮、メモリ量の削減、対ノイズ性能の向上、などの
利点を享受できる。もちろん、画像を構成する各画素を
所定単位とすればより高精度の判定を行える。

【００１４】なお、照明時には視野域近傍の全体が照明
されるようにするのが望ましい。このため夜間照明用の
照射器を単独で又は併用してもよい。但し、その場合に
は照射光量が微小光量になるように制御するのが望まし
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１６】図１には、本発明に係る画像センサを有す
る監視システムの全体構成が概念的に示されている。こ
の監視システムは、大別して、警備センタ８と、それに
公衆電話回線あるいは専用回線からなる通信網１１を介
して接続される１又は複数の監視部１０とで構成され
る。警備センタ８は、各監視部１０を外部において集中
管理する設備である。

【００１７】監視部１０は、例えば、警備を行うビルあ
るいはそのフロアごとに設置されるものである。監視部
１０は、本発明に係る複数の画像センサ１２を備える。
各画像センサ１２は、警備の必要な箇所に設置され、具
体的には天井、壁、エレベータ内などに設置される。コ
ントローラ１４は、各画像センサからの画像情報や報知
信号などを受信し、それを通信網１１を介して、警備セ
ンタ８に送信する。また、コントローラ１４は、各画像
センサの管理を行うとともに、火災センサ１６や非常ボ
タン１８などからの信号を処理し、それに基づいて各種
の制御を実行する。コントローラ１４には必要に応じ
て、電話機２０やモニタ（図示せず）、その他の付帯設
備が接続される。

【００１８】以上の構成は従来の監視システムでも同様
であるが、本実施形態においては、各画像センサ１２が
その動作信頼性を確保するための各種の機能を有してお
り、以下、画像センサ１２について詳述する。

【００１９】図２には、画像センサ１２の各機能がブロ
ック図として示されている。演算処理部２２は例えばマ
イコンで構成され、その演算処理部２２には照射制御部
３０を介して第１照射器２６及び第２照射器２８が接続
されている。ここで、照射制御部３０は、演算処理部２
２からの指令に基づいて、第１照射器２６及び第２照射
器２８の動作を制御している。ここで、その動作のオン
オフ制御の他、環境光レベルに従った光量制御を行うよ
うにしてもよい。

【００２０】後述するように、第１照射器２６は、夜間
における撮像を行うために、比較的強度の赤外光（近赤
外光）を監視エリアへ照射する装置である。第２照射器
２８は、本実施形態において、窓部材（監視窓部材）１
３に関連して生じる各種の監視阻害要因を検知するため
に、微弱の赤外光（近赤外光）を照射する装置である。
なお、照射する光は可視光を利用することもできる。そ
の微弱赤外光は窓部材１３を透過して撮像側へ放射され
ているが、後に図３に示すように、導光部材（プリズム
ないし拡散部材）によって、その外部へ出る赤外光の一
部又は全部が窓部材１３の中央部に折り返されている。
つまり、中央部及びその近傍が微弱赤外光によって照射
される。なお、本実施形態では、後述する照射時画像の
取得時には、第２照射器の他、夜間照明を主目的とした
第１照射器２６も微小光量にて点灯駆動される。これに
よって、視野の広い範囲に微小光量の赤外光を行き渡ら
せることができる。

【００２１】撮像部２４は、赤外光に感度を有するＣＣ
Ｄカメラなどによって構成されるものであり、その撮像
部２４は撮像制御部３２を介して演算処理部２２によっ
て制御されている。また、撮像部２４で撮像された画像
は、撮像制御部３２を介して、演算処理部２２に送られ
ている。

【００２２】演算処理部２２における画像出力部４０
は、撮像された画像を図１に示したコントローラ１４へ
出力する回路である。通信部３８は図１に示したコント
ローラ１４との間で各種の通信を行う回路である。

【００２３】メモリ３４には、上記の微弱赤外光を照射
した状態で取得された照射時画像と、その照射を行わな
い状態で取得された非照射時画像とが格納される。図２
においては、その格納エリアが照射時画像記憶部及び非
照射時画像記憶部として概念的に示されている。

【００２４】本実施形態において、画像演算部３６は、
照射時画像と非照射時画像の差分（差分画像）を演算す
る機能と、その差分画像及び照射時画像の２つの画像情
報に基づいて、マスクの存在を判定する機能を有してい
る。

【００２５】その判定結果は、通信部３８を介して外部
へ出力される。演算処理部２２の具体的な動作例は後に
フローチャートを用いて詳述する。

【００２６】本実施形態の主たる特徴事項を概説する
と、窓部材１３の外表面やその近傍を赤外光で照射した
場合、その表面上にガムテープなどのマスク（遮蔽部
材）があれば、そこで光散乱や光反射が生じ、照射時画
像がより明るくなる。そこで、そのような変化を照射時
画像及び差分画像上で特定することにより、マスクの有
無の判定を行うものである。

【００２７】図３には、図２に示した符合１００の部分
に相当する構造が概念的に示されている。監視窓１３内
には、撮像部２４を中心として、その周囲に、複数の発
光素子２６ａからなる第１照射器２６、及び、複数の発
光素子からなる第２照射器２８が設けられている。ま
た、窓部材１３の外表面における中央部１３ａの周囲に
は、導光部材４２が設けられ、それによって第２照射器
２８からの赤外光が中央部１３ａ側へ折り返されてい
る。つまり、この導光部材４２によって、微弱の赤外光
が屈折され、これにより中央部１３ａ自体及びその近傍
空間に微弱の赤外光が照射される。ここで、第２照射器
２８を窓部材１３の外側に設けてもよい。

【００２８】また、マスク判定時には、照射時画像を取
得する際に、上記のように第２照射器２８の他、第１照
射器２６も微弱強度で駆動され、これにより窓部材１３
の外表面及びその近傍の全域にわたって照射が行われ
る。

【００２９】なお、図３において、符号１０２は撮像部
２４の視野角を示し、符号１０４は第１照射器２６の照
射範囲を示している。符号１０６は、導光部材４２によ
り、導かれる光の光路の一例を示している。

【００３０】図４には、正常状態とマスク状態が示され
ている。図４（Ａ）に示す正常状態では、窓部材１３を
介してカメラ２４によって監視エリアが適正に撮像され
る。一方、図４（Ｂ）に示すように、例えば窓部材１３
にテープなどによってマスクが貼られると、監視に支障
が生じる。つまり、侵入者や異常状況が最早監視できな
い。これは図５のような可動タイプの撮像センサ１２’
においても同様である。そこで、本実施形態では、図５
に示すプロセス（マスク検知ロジック）によって、上記
のようなマスクを高精度に判定可能である。

【００３１】図６において、このプロセスは演算処理部
２２によって例えば０．５秒おきに繰り返し実行される
が、その時間間隔は自在に設定可能である。Ｓ１０１で
は、第２照射器２８及び第１照明器２６によって窓部材
１３の外表面及びその近傍が微弱光によって照らされ、
その状態において、カメラ２４によって照射時画像（照
射画像Ａ）が取得される。第１照射器２６の光量は照射
制御部３０によって制御される。

【００３２】次に、Ｓ１０２では、いずれの照射も行わ
ない状態において、上記同様に非照射時画像（無光量画
像Ｂ）が取得される。それらの画像は、図２に示したメ
モリ３４に一旦格納される。なお、Ｓ１０１とＳ１０２
の順序は逆であってもよいが、監視エリア自体の変化に
よる影響を避けるためには、両者を時間的に近接させて
おくのが望ましい。

【００３３】Ｓ１０３では、例えば図７に示すように、
画像Ａ及び画像Ｂがそれぞれ例えば８×６個のブロック
に区分される。その分割数は任意指定可能である。そし
て、Ｓ１０４では、画像Ａにおいて、各ブロックごとに
それに属する各画素の輝度値の平均値（平均輝度）Ｌａ
（ｋ）が演算され、画像Ｂについても同様に各ブロック
ごとに平均輝度Ｌｂ（ｋ）が演算される。なお、ｋはブ
ロック番号を指す。

【００３４】Ｓ１０５では、画像Ａと画像Ｂとの間にお
いて、各ブロックごとに、平均輝度の差Ｌｃ（ｋ）が演
算される。この場合、その差分の絶対値や差分のプラス
側だけを演算してもよい。

【００３５】Ｓ１０６では、Ｌａ（ｋ）が第１閾値（Ｔ
Ｈ１）以上という第１判定条件を満たし、かつ、Ｌｃ
（ｋ）が第２閾値（ＴＨ２）以上という第２判定条件を
満たすブロックの個数Ｅが演算される。Ｓ１０７では、
そのブロック数Ｅが第３閾値（ＴＨ３）以上であるか否
かが判断され、ＥがＴＨ３以上であればＳ１０８におい
て所定のマスクカウンタが１つインクリメントされ、Ｅ
がＴＨ３より小さければマスクカウンタがゼロにクリア
される。なお、そのカウンタはシステム立ち上げ時にゼ
ロにリセットされるものである。

【００３６】Ｓ１１０では、マスクカウンタが第４閾値
（Ｔ）以上であるか否かが判断され、Ｔ以上であればＳ
１１１においてマスクの存在が判定され、アラームが出
力される。一方、Ｔより小さければＳ１１２において正
常状態であると判定される。そして、以上のプロセスが
所定サイクルで繰り返し実行される。

【００３７】よって、以上の構成によれば、輝度に関す
る２つの判定条件を利用しつつ、範囲及び期間を考慮で
きるので、マスク判定を高精度に行える。

【００３８】上記のＴＨ１は２つの照射器の光量やカメ
ラの感度を考慮して設定する。この値が小さいと、照明
時の画像が明るい時にマスクと判定し易くなる。この値
が小さすぎると、もともと明るい画像や狭い部屋で誤報
し易くなる。例えば、画素値が０〜２５５の範囲をとり
うるとして、ＴＨ１として１００が設定される。

【００３９】上記のＴＨ２は、２つの照射器の光量やカ
メラの感度を考慮して設定する。この値が小さいと、マ
スクと判定しやすくなるため、本来マスクではないよう
な近くの壁等で誤報し易くなる。この値が大きすぎる
と、マスク行為を検出困難となる。例えば、６０が設定
される。

【００４０】上記のＴＨ３は、マスクらしいと判定され
たブロックが画面の何割程度あるとマスクと判定するか
を決定する閾値である。あまり小さいとカメラの近くに
物体があるだけで発報してしまうので、状況に応じてそ
の値を適宜設定する。例えば、画面の９割程度とする。
８×６ブロックの場合には例えば４３ブロックにする。

【００４１】上記のＴは、マスク状態の時間的継続を判
定するための閾値である。カメラを清掃する時などに報
知しないように適宜設定する。例えば、１０秒と設定す
る。

【００４２】上記のプロセスによれば、図８の上段に示
すように、マスクが存在しなければ、画像Ａ（１Ａ参
照）と画像Ｂ（１Ｂ参照）との差分としての差分画像Ｃ
（１Ｃ参照）の値は小さい。一方、マスクが存在してい
れば、画像Ａ（２Ａ参照）と画像Ｂ（２Ｂ参照）との差
分としての差分画像Ｃ（２Ｃ参照）に大きな輝度差が生
じる。このような原理によって、マスクの有無を判定で
きる。

【００４３】以上の本実施形態によれば、監視障害のう
ちで特にマスクの特有性を考慮し、当該マスクを高精度
に判定可能であるので、信頼性を向上可能である。当
然、この手法と、一例として、従来から採用されている
画像認識処理による侵入者検知処理を組み合わせて、監
視窓部材にガムテープ等が貼られたり、その近傍に垂れ
幕が垂らされたりする画策行為や、また、その近傍に広
告紙が垂らされたりする視野障害を検出した場合、侵入
者検知処理を機能させないようにすると誤報が低減でき
るので、侵入者検知の信頼性が大幅に向上する。

【００４４】また、この手法に加えて他の例の既存の各
種の判定手法を同時に併用してもよく、これにより、信
頼性の高いシステムが構築できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
監視障害としてのマスクを高精度に判定し、画像センサ
の信頼性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る画像センサを備えたシステ
ムの概略構成図である。

【図２】画像センサの具体的な構成例を示すブロック
図である。

【図３】画像センサの要部構成を示す概念図である。

【図４】マスクが取り付けられた状態の一例を示す図
である。

【図５】マスクが取り付けられた状態の他の例を示す
図である。

【図６】マスク検知ロジックを示すフローチャートで
ある。

【図７】ブロック分割を説明をするための図である。

【図８】本実施形態に係るマスク検知ロジックによる
マスク検出を説明するための図である。

【符号の説明】

８警備センタ、１０監視部、１２画像センサ、１
３窓部材（監視窓部材）、１４コントローラ、２２
演算処理部、２４撮像部（カメラ）、２６第１照射
器、２８第２照射器、３０照射制御部、３２撮像
制御部、３４メモリ、３６画像演算部。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｅ (72)発明者増田裕史東京都三鷹市下連雀６丁目11番23号セコム株式会社内 (72)発明者中島幸一郎神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立画像情報システム内 (72)発明者大田和久雄茨城県ひたちなか市稲田1410番地株式会社日立製作所デジタルメディア製品事業部内Ｆターム(参考） 5B057 AA19 BA02 CA02 CA08 CA12 CA16 DA02 DC22 DC32 5C022 AA01 AA05 AA15 AB15 AC42 AC55 AC63 AC69 AC78 5C054 AA01 CA04 CA05 CC02 CE06 CE16 CH09 EA01 ED00 EJ00 FC01 HA18 HA19 HA20 5L096 AA03 AA06 BA02 CA02 DA03 GA08 GA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段と、前記撮像手段の視野域へ所定光を照射する照射手段と、前記照射手段の照射時において前記撮像手段によって撮
像された照射時画像と、前記照射手段の非照射時におい
て前記撮像手段によって撮像された非照射時画像との差
分を演算する差分演算手段と、少なくとも前記差分に基づいて、前記撮像手段の視野を
遮るマスクを判定する判定手段と、を含むことを特徴とする画像センサ。
【請求項２】請求項１記載の画像センサにおいて、前記所定光は、撮像手段近傍にのみ実質的に到達する微
弱光であることを特徴とする画像センサ。
【請求項３】請求項１記載の画像センサにおいて、前記判定手段は、前記照射時画像の輝度が第１閾値を超
える第１判定条件、及び、前記差分が第２閾値を超える
第２判定条件に基づいて、前記マスクを判定することを
特徴とする画像センサ。
【請求項４】請求項３記載の画像センサにおいて、前記判定手段は、前記第１判定条件及び前記第２判定条
件をともに満足する範囲の大きさに基づいて、前記マス
クを判定することを特徴とする画像センサ。
【請求項５】請求項３記載の画像センサにおいて、前記判定手段は、前記第１判定条件及び前記第２判定条
件をともに満足する期間の時間的継続性に基づいて、前
記マスクを判定することを特徴とする画像センサ。
【請求項６】請求項１記載の画像センサにおいて、前記判定手段は、撮像画像における所定単位ごとに、前記所定光の照射時
における輝度値と第１閾値とを比較する手段と、前記所定単位ごとに、前記差分と第２閾値とを比較する
手段と、前記所定光の照射時における輝度値が前記第１閾値を超
える第１判定条件と、前記差分が前記第２閾値を超える第２判定条件の２つの
判定条件を同時に満たす単位数を演算する手段と、前記単位数と第３閾値とを比較する手段と、前記単位数が前記第３閾値を超える期間と第４閾値とを
比較する手段と、前記期間が第４閾値を超えることに基づいて、前記マス
クを判定する手段と、を含むことを特徴とする画像センサ。