JP2004254141A

JP2004254141A - 侵入物体監視装置及び侵入物体監視方法

Info

Publication number: JP2004254141A
Application number: JP2003043433A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Okada; 俊道岡田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】侵入物体の検知に応じて監視対象領域の映像を記録する侵入物体監視装置において、事象の確認を短時間で容易に行える侵入物体監視装置を提供する。
【解決手段】侵入物体の検知に応じて監視対象領域の映像を記録する侵入物体監視装置において、侵入物体監視装置は、上記映像から入力画像を得る手段と、上記入力画像と予め記録した基準画像とを比較して上記侵入物体の移動量を算出する手段と、上記算出した移動量が所定量を超える場合に上記入力画像をメモリに記録する手段から記録した映像のダイジェスト画像を生成する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶカメラと記録装置を組み合わせた侵入物体監視装置及び侵入物体監視方法に関し、特に記録された事象の確認を容易にする侵入物体監視装置及び侵入物体監視方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の不法投棄等の事象記録方法について図４を用いて説明する。図４の侵入物体監視システムにおいては、監視場所の温度変化等、侵入物体を検出するセンサ１と、監視対象領域を撮像するＴＶカメラ（テレビジョンカメラ）２と、画像監視装置４０と、ＴＶカメラ２で撮像した映像信号をビデオテープに記録する記録装置５−１と、その映像信号を表示するモニタ６とから構成される。
【０００３】
ここで、画像監視装置４０は、センサ１及び記録装置５−１と接続する外部Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１０と、ＣＰＵ１３−１を動作させるプログラムが格納されているプログラムメモリ１２−１と、事象発生時の日時のデータを得るためのタイマ部１５と、事象発生件数、事象発生時刻等をディスプレイ７に表示するためのディスプレイ用メモリ１８−１と、事象発生件数、事象発生日時等を記憶するメモリ部４１とを備えており、これらはみなデータバス２１−１を介して接続されるＣＰＵ１３−１により制御される。
【０００４】
センサ１は予め不法投棄等の多い場所に設置し、ＴＶカメラ２はセンサ１の検出範囲が撮像されるように配置されている。センサ１の検出範囲に、車輌や人等が入ってくると、センサ１は監視対象領域の侵入物体を検出し、検出信号を出力する。センサ１より出力された検出信号は画像監視装置３の外部Ｉ／Ｆ部１０を介して画像監視装置４０に入力され、ＣＰＵ１３−１で判断可能なデジタル信号に変換される。その信号を受け取ったＣＰＵ１３−１は外部Ｉ／Ｆ部１０を介して記録装置５−１に記録信号を出力し、タイマ部１５より発生日時のデータを読み取りメモリ部４１へ記録する。記録したメモリ部４１の発生日時のデータをディスプレイ用メモリ１８−１に書き込みディスプレイ７に表示する。
【０００５】
また、ＣＰＵ１３−１より記録信号を受け取った記録装置５−１はＴＶカメラ２で撮像された映像信号の記録を開始する。ここで、ＣＰＵ１３−１は記録開始日時より予め設定された時間、記録装置５−１に対して記録信号の出力を続ける。記録装置５−１は記録信号が入力されている間はＴＶカメラ２の映像信号の記録を続ける。なお、記録装置５−１は映像信号を記録する際、年月日時刻情報を同時に記録しており、モニタ６等により記録映像を再生する際には、映像中に年月日時刻データが表示される。映像記録終了後、センサ１から検出信号が出力されている場合には、更に同様の記録が繰り返される。そして、ディスプレイ７に表示された事象発生日時を基に、記録装置５−１に記録された映像をその事象発生日時により検索し、モニタ６又はディスプレイ７上で再生し事象の確認を行っていた。
【０００６】
また、ＴＶカメラと画像監視装置を用いた侵入物体監視装置としては、背景差分法及びフレーム間差分法を用いた侵入物体を監視する装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１７６６４０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の不法投棄等の事象記録方法においては、センサによる監視対象領域の変化の検出を合図に映像の記録を行っているが、その映像には不法投棄以外に車輌停止、車輌通過等の事象も多く記録されていた。そのため、これらの記録映像から不法投棄等の事象を確認するには多くの時間を必要としていた。
【０００９】
本発明は、事象の確認を短時間で容易に行える侵入物体監視装置及び侵入物体監視方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の侵入物体監視装置は、侵入物体の検知に応じて監視対象領域の映像を記録する侵入物体監視装置において、上記映像から入力画像を得る手段と、上記入力画像と予め記録した基準画像とを比較して上記侵入物体の移動量を算出する手段と、上記算出した移動量が所定量を超える場合に上記入力画像をメモリに記録する手段とからなる。
【００１１】
また、本発明の侵入物体監視装置においては、更に、上記侵入物体の外形データを検出し、予め記録した基準外形データとを比較する手段からなる。
【００１２】
さらに、本発明の侵入物体監視方法は、侵入物体の検知に応じて監視対象領域の映像を記録する侵入物体監視方法において、上記映像から入力画像を得るステップと、上記入力画像と予め記録した基準画像とを比較して上記侵入物体の移動量を算出するステップと、上記算出した移動量が所定量を超える場合に上記入力画像をメモリに記録するステップからなる。
【００１３】
また、本発明の侵入物体監視方法においては、更に、上記侵入物体の外形データを検出し、予め記録した基準外形データとを比較するステップを備え、上記侵入物体の外形データが予め記録した基準外形データを超える場合に、上記侵入物体の移動量を算出するステップを行う。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施例に係る侵入物体監視システムの構成を示すブロック図である。図１において、従来の不法投棄等の監視システムである図４と同様のブロックに対しては同じ符号を付している。この侵入物体監視システムは、監視場所の温度変化等、侵入物体を検出するセンサと、監視対象領域を撮像するＴＶカメラ２と、画像監視装置３と、ＴＶカメラ２で撮像した映像信号を他の装置に分配する映像分配器４と、映像分配器４を介して入力される映像信号を記録する記録装置５と、その映像信号を表示するモニタ６とから構成される。
【００１６】
ここで、画像監視装置３は、センサ１及び映像分配器４及び記録装置５と接続する外部Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１０と、処理において必要な画像を記録する画像メモリ１１と、ＣＰＵ１３を動作させるプログラム等が格納されているプログラムメモリ１２と、物体の検出処理で得られる物体の位置座標等のデータを記録するワークメモリ１４と、事象発生時の日時のデータを得るためのタイマ部１５と、画像データ上に年月日時刻データを付け加える画像合成部１６と、後述する事象抽出処理結果を記録する事象画像記録部１７と、処理結果等をディスプレイ７に表示するためのディスプレイ用メモリ１８と、操作部８による入力をＣＰＵ１３に出力する操作器Ｉ／Ｆ部１９と、映像分配器４を介して入力される映像信号をＡ／Ｄ変換する画像入力Ｉ／Ｆ部２０とを備えており、これらはみなデータバス２１を介して接続されるＣＰＵ１３により制御される。
【００１７】
また、画像メモリ１１は、入力画像を記録する入力画像メモリ５１、物体検出に使用する背景画像を格納する背景画像メモリ５２、画像メモリ間の演算を行うためのワーク画像メモリ５３および５４、画像メモリ間の演算結果を記録する結果画像メモリ５５、二値化画像を格納する二値化画像メモリ５６を備え、それぞれ対応する画像が記録できる程度の容量を持つ。
【００１８】
センサ１は予め不法投棄等の多い場所に設置し、ＴＶカメラ２はセンサ１の検出範囲が撮像されるように配置されている。センサ１の検出範囲に、車輌や人等が入ってくると、センサ１は監視対象領域の温度変化等により侵入物体を検出し、検出信号を出力する。センサ１より出力された検出信号は画像監視装置３の外部Ｉ／Ｆ部１０を介して画像監視装置３に入力され、ＣＰＵ１３で判断可能なデジタル信号に変換される。その信号を受け取ったＣＰＵ１３は外部Ｉ／Ｆ部１０を介して記録装置５に記録信号を出力し、記録装置５は映像分配器４を介して入力される映像信号の記録を開始する。ここで、ＣＰＵ１３は記録開始日時より予め設定された時間（プログラムメモリ１２に設定）、記録装置５に対して記録信号の出力を続ける。なお、記録装置５は映像信号を記録する際、年月日時刻情報を同時に記録しており、モニタ６等により記録映像を再生する際には、映像中に年月日時刻データが表示される。記録装置５は記録信号が入力されている間はＴＶカメラ２の映像信号の記録を続ける。記録終了後、センサ１から検出信号が出力されている場合には、更に同様の記録が繰り返される。
【００１９】
このように従来の不法投棄等の監視システムと同様に記録装置５にＴＶカメラ２で撮像された映像信号を記録する。一方で、ＣＰＵ１３はセンサ１から検出信号を受け取ると、映像分配器４に接続し、映像分配器４を介して出力される映像信号を画像入力Ｉ／Ｆ部２０に入力させる。なお、この映像信号の入力は予め設定された時間続く。画像入力Ｉ／Ｆ部２０では、入力された映像信号をＡ／Ｄ変換し、横方向３２０画素、高さ方向２４０画素、１画素（ｐｉｘ）あたりデータビット数８（３２０×２４０ｐｉｘ、８ｂｉｔ／ｐｉｘ、０〜２５５階調の輝度値）の入力画像データを取得する。この入力画像データを用いた画像監視装置３のダイジェスト画像生成処理を以下で説明する。
【００２０】
本発明のダイジェスト画像生成処理においては、センサ１による監視対象領域の変化の検出を合図に記録した映像の確認の煩雑性を解消するため、記録装置５に記録される映像のダイジェスト画像を生成する。なお、そのダイジェスト画像を生成する際、一定時間毎にダイジェスト画像を生成すると、その枚数が多くなり、また、そのダイジェスト画像には不法投棄以外に車輌停止、車輌通過等の事象も多く含まれることになり記録事象確認時間の大幅な削減はできない。よって、監視映像の中で大きな動きがあった時点の映像でのみ、ダイジェスト画像を生成することで、ダイジェスト画像の数を効率的に減らし、不法投棄等の事象確認を容易にする。
【００２１】
図３は、本発明の一実施例のダイジェスト画像生成処理の手順を示すフローチャートである。まず、センサ１が監視対象領域の侵入物体を検出しているか否かが判定される（ステップ１０１）。監視対象領域の侵入物体を検出しセンサ１が検出信号を出力している場合には続くステップ１０２へと分岐する。次に、センサ１の検出信号を受け取った画像監視装置３はＴＶカメラ２で撮像された映像信号を上記の通り画像入力Ｉ／Ｆ部２０を介して取り込み入力信号を取得する。そして、その初期フレーム（例えば、侵入物体がない状態での背景画像データ）を背景画像メモリ５２に記録する（ステップ１０２）。
【００２２】
次に、上記画像入力Ｉ／Ｆ部２０を介して逐一入力される１フレーム分の入力画像データを入力画像メモリ５１に記録する（ステップ１０３）。なお、ＴＶカメラ２が、１秒間に３０フレームの撮像を行っている場合には、１０フレームおきに入力画像データを得るようにすれば、メモリー容量が少なくて済む。
【００２３】
次に、入力画像メモリ５１の入力画像データをワーク画像メモリ５３へコピーし、背景画像メモリ５２の背景画像データをワーク画像メモリ５４へコピーする。そして、このワーク画像メモリ５３とワーク画像メモリ５４の画像データの輝度値を画素毎に比較し、それらの差分画像データを得て、差分画像メモリ５５へ記録する（ステップ１０４）。ここで、ステップ１０４の処理を図２を用いて説明する。図２において、２０１は背景画像データ（図２（ａ））、２０２は侵入物体のある入力画像データ（図２（ｂ））とすると、ステップ１０４の差分処理により差分画像データ２０３（図２（ｃ））が得られる。
【００２４】
次に、この差分画像データ２０３を所定のしきい値で二値化する（ステップ１０５）。つまり、画素の輝度値が所定のしきい値未満の場合は輝度値“０”とし、画素の輝度値が所定のしきい値以上の場合は輝度値“２５５”となるよう画像処理を行う。その結果、図２（ｄ）の２０４で示す二値化画像データを得る。すなわち、侵入物体だけが検出された二値化画像データ２０４が得られ、これを二値化画像メモリ５６に記録する。得られた二値化画像データ２０４の輝度値が“２５５”である領域は、画像信号の変化領域、すなわち画像処理で検出された侵入物体を表すことになる。
【００２５】
次に、二値化画像データ２０４内のそれぞれ独立した白画素（輝度値２５５）の固まりの有無及び、個数を判定し記憶する（ステップ１０６）。さらに、ステップ１０６では、検出された二値化画像データ２０４内の白画素の固まりそれぞれについて、白画素の固まり（検出物体）の外形を計測する。すなわち、図２（ｅ）に示す二値化画像データ２０５の白画素の固まりの外形２０９、２１０を計測する。
【００２６】
次に、ステップ１０６で計測された二値化画像データ２０５の白画素の固まりの外形２０９、２１０と予めプログラムメモリ１２に設定された外形範囲データと比較して、検出物体が監視すべき対象であるか、すなわち不法投棄等の行為をする物体であるか否かの判定を行う（ステップ１０７）。この予め設定された外形範囲データは、監視する必要のない鳥や虫等と、監視すべき対象である人やトラック等とを区別するために定められるデータである。例えば、縦５画素、横５画素分を予め外形範囲データと定めた場合、ステップ１０７の判定の結果、白画素の固まり（検出物体）の外形２０９、２１０がこの予め外形範囲データより小さい場合は、検出対象外の鳥や虫等であって、その検出物体は不法投棄を行う人やトラックではないため、その事象（白画素の固まり）は監視すべき対象でないと判別し、事象抽出処理を終了する。一方、白画素の固まりの外形２０９、２１０が予め定めた外形範囲データより大きい場合には、事象抽出処理を続行し、次のステップに分岐する。なお、この予め設定する外形範囲データは設置されたＴＶカメラ２の位置・倍率等に影響される。すなわち、ＴＶカメラ２の倍率が高い場合には、鳥や虫等も二値化画像中に大きく表示されるため、ＴＶカメラ２の倍率が低い場合と比べて相対的に大きな範囲を外形範囲と設定する必要がある。
【００２７】
次に、ステップ１０６で検出された二値化画像データ２０４内の白画素の固まり（検出物体）の重心位置をワークメモリ１４に格納する。そして、検出物体の移動量、すなわち前フレームの入力画像データの処理でワークメモリ１４に記憶した検出物体の重心位置と、現フレームの入力画像データの検出物体の重心位置とが何画素分離れているかを求める（ステップ１０８）。なお、二値化画像データ２０４内に複数の白画素の固まりが表れる場合、前フレームの処理で表れた白画素の固まりのうち重心位置が一番近いものと対応させることで同一の検出物体の追跡処理を行う。
【００２８】
次に、ステップ１０８で算出した移動量が、予めプログラムメモリ１２に設定された移動量データと比較し大きいか否かが判定される（ステップ１０９）。例えば、この予め設定された移動量データが、２０画素であるとする。その場合、ステップ１０８で算出した移動量が２０画素分以上である場合には、画像記録ステップ１１０に分岐する。一方、ステップ１０９で算出した移動量が２０画素分より小さい場合には、画像入力ステップ１０３に戻り、次のフレームの入力画像データに対して同様の処理が繰り返される。これにより、監視映像の中で大きな動きがあった時点の映像では、画像記録ステップ１１０により、ダイジェスト画像の生成対象となる。なお、この予め定めた移動量データについても上記外形範囲データと同様に、ＴＶカメラ２の位置・倍率等を考慮してシステム運用時に設定される。
【００２９】
ステップ１１０では、入力画像メモリ５１の画像データと、タイマ部１５の年月日時刻データとを画像合成部１６に読み込み、画像データ上に年月日時刻データをインポーズした合成画像を作成する。そして、当該画像をダイジェスト画像として事象画像記録部１７に記録する。図５に合成画像の１例を示す。画像データ５０１に年月日時刻データ５０２がインポーズされている。このステップ１１０が終了すると、画像入力ステップ１０３に戻り、次のフレームの入力画像データに対して同様の処理が繰り返される。そして、予め設定された時間が経過し、映像分配器４から画像監視装置３に映像信号が入力されなくなり、事象抽出処理は終了する。ただし、予め設定された時間の経過後、センサ１から検出信号が出力されている場合には、更に同様の事象抽出処理が繰り返される。
【００３０】
上記ダイジェスト画像生成処理の記録結果を図６を用いて説明する。図６（ａ）はある時刻ｔ０から時刻ｔ０＋５の各時刻における検出物体の重心位置の軌跡を表す。図６（ａ）に示す通り、ｔ０からｔ０＋１の区間、および、ｔ０＋３からｔ０＋４の区間が上記ステップ１０９で移動量が小さいと判定された区間で、他の区間は移動量が大きいと判定された区間である。したがって、図６（ｂ）のように、ｔ０＋１およびｔ０＋４の時点における入力画像データに対してはダイジェスト画像が生成されず、ダイジェスト画像の生成数を削減できる。なお、移動量が小さければ直前の時点での事象と大きく変化してないものと考えられ、図６（ｂ）のｔ０＋１の時点の事象は直前のｔ０の時点で作成されたダイジェスト画像を見ることでおおよそ確認でき、ｔ０＋４の時点の事象は直前のｔ０＋３の時点で作成されたダイジェスト画像を見ることでおおよそ確認できる。したがって、長時間の監視では上記ダイジェスト画像生成処理によるダイジェスト画像の数の削減がメモリ容量の削減に大きく貢献する。
【００３１】
事象抽出処理終了後、記録されたダイジェスト画像を確認する場合は、操作部８から事象画像のページ更新信号を操作器Ｉ／Ｆ部１９を介してＣＰＵ１３に送出し、それを読み取ったＣＰＵ１３が事象画像記録部１７の画像データをディスプレイ用メモリ１８に転送しディスプレイ７に表示する。そして、この事象画像記録部１７に記録されたダイジェスト画像を事象確認時に見ることにより記録装置５の内容が把握可能となる。
【００３２】
また、ダイジェスト画像により不法投棄等の事象を確認し、映像による詳細な確認を希望する場合には、記録装置５に記憶された映像を読み出す。その場合、事象画像記録部１７に記録されたダイジェスト画像にインポーズされた年月日時刻データと同じ年月日時刻の映像を記録装置５から検索し、モニタ６又はディスプレイ７上で再生し不法投棄等の事象の確認を行う。この再生動作は、ディスプレイ７に表示された画像の選択動作、例えば当該画像をマウスでクリックする動作に応じて自動的に行われてもよい。このように記録装置５に記録された映像により事象を確認する場合においても、事象画像記録部１７に記録されたダイジェスト画像により不法投棄等の事象の発生が確認された年月日時刻の映像のみを確認することができるので、その確認時間は従来方式に比べ大幅に削減できる。
【００３３】
なお、本明細書に記載した実施例では、背景差分法を応用した侵入物体追跡法を用いているが、これらに限定されるものではない。例えば、フレーム間差分法を適用することが可能である。また、本発明を不法投棄以外のあらゆる事象の監視に応用できることは言うまでもない。また、本発明は侵入物体の検出にセンサを用いているが、テレビカメラの画像処理によって動きを検出し、これによって記録を開始することも容易に実施することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、事象の確認を短時間で容易に行える侵入物体監視装置及び侵入物体監視方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る侵入物体監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る侵入物体の検出の処理過程を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例に係る処理プロセスを示すフローチャートである。
【図４】従来の不法投棄等の事象を記録することを目的とした侵入物体監視装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施例に係るダイジェスト画像を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例に係るダイジェスト画像の生成地点を説明するための図である。
【符号の説明】
１センサ
２ＴＶカメラ
３画像監視装置
４映像分配器
５記録装置
５−１記録装置（従来）
６モニタ
７ディスプレイ
８操作器
１０外部Ｉ／Ｆ部
１１画像メモリ
１２プログラムメモリ
１２−１プログラムメモリ（従来）
１３ＣＰＵ
１３−１ＣＰＵ（従来）
１４ワークメモリ
１５タイマ部
１６画像合成部
１７事象画像記録部
１８ディスプレイ用メモリ
１８−１ディスプレイ用メモリ（従来）
１９操作器Ｉ／Ｆ部
２０画像入力Ｉ／Ｆ部
２１データバス
２１−１データバス（従来）
４０従来の画像監視装置
４１メモリ部
５１入力画像メモリ
５２背景画像メモリ
５３、５４ワーク画像メモリ
５５結果画像メモリ
５６二値画像メモリ

Claims

侵入物体の検知に応じて監視対象領域の映像を記録する侵入物体監視装置において、上記映像から入力画像を得る手段と、上記入力画像と予め記録した基準画像とを比較して上記侵入物体の移動量を算出する手段と、上記算出した移動量が所定量を超える場合に上記入力画像をメモリに記録する手段からなることを特徴とする侵入物体監視装置。
請求項１記載の侵入物体監視装置において、更に、上記侵入物体の外形データを検出し、予め記録した基準外形データとを比較する手段からなることを特徴とする侵入物体監視装置。
侵入物体の検知に応じて監視対象領域の映像を記録する侵入物体監視方法において、上記映像から入力画像を得るステップと、上記入力画像と予め記録した基準画像とを比較して上記侵入物体の移動量を算出するステップと、上記算出した移動量が所定量を超える場合に上記入力画像をメモリに記録するステップからなることを特徴とする侵入物体監視方法。
請求項３記載の侵入物体監視方法において、更に、上記侵入物体の外形データを検出し、予め記録した基準外形データとを比較するステップを備え、上記侵入物体の外形データが予め記録した基準外形データを超える場合に、上記侵入物体の移動量を算出するステップを行うことを特徴とする侵入物体監視方法。