JP2005276010A - 画像センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 監視できる最大範囲の中で監視範囲を任意に設定することが可能で、かつ簡単に設置できて他の機器などの影響により誤動作を起こすことがなく、その監視範囲を第３者に察知されるおそれがない画像センサを提供する。
【解決手段】 撮像素子２で撮影した画像内の特定のエリアを指定し、撮影された画像のうち、指定された監視指定エリア内の画像と、メモリ４に記憶されている基準画像とをＣＰＵ５によって比較して比較結果の差異の変化率を求め、その変化率が所定のしきい値を越えていれば外部出力回路７から異常信号を出力する。
【選択図】 図２

Description

この発明は画像センサに関し、特に、撮像された画像を基に人体の動きなどを検知する画像センサに関する。

従来、人体の動きを検出する代表的なセンサとして赤外線を用いたものが、特開２００１ー１１８１６０号公報（特許文献１）に記載されている。その他に、人体から出る遠赤外線を検知する焦電センサや、赤外線を用いて赤外線の遮断や反射をみるセンサや、超音波を用いてその反射をみるセンサや、電波のマイクロ波を用いてその反射波のドップラ効果から人体の動きをみるセンサが広く知られている。
特開２００１‐１１８１６０号公報

しかしながら、このような人体の遠赤外線を検知してその動きをみる従来の焦電センサは、人体から放出される遠赤外線の移動から判断をしているために、人体の大小に関係なく検知し、例えば小さい小動物でもセンサの検知範囲であれば検知してしまう欠点があり、監視する範囲に制限をかけることが出来ないなどの問題点がある。

また、赤外線を用いて赤外線の人体による遮断や、人体による反射をみる方式のものにおいては赤外線検知器の設置場所などが非常に制限を受けるなどの問題点があった。さらに、防犯に用いる場合にセンサから赤外線を放出しているために、赤外線検知カメラや赤外線検知眼鏡等で赤外線の検出が可能で監視している場所が特定できてしまう欠点がある。

さらに、超音波の反射から人体を検出するものにおいては、他の機器からの超音波などにより誤動作が多いなどの問題点がある。

同じくマイクロ波を用いてドップラ効果から人体の動きをみる物においても他の機器からの影響を受けやすい問題点があった。

それゆえに、この発明の目的は、監視できる最大範囲の中で監視範囲を任意に設定することが可能で、かつ簡単に設置できて他の機器などの影響により誤動作を起こすことがなく、その監視範囲を第３者に察知されるおそれがない画像センサを提供することである。

この発明は、画像を撮影するための撮像素子と、撮影した画像内の特定のエリアを指定するエリア指定手段と、撮像素子で撮像された特定エリア内の基準画像を記憶する記憶手段と、撮像素子で撮像された画像のうち、エリア指定手段によって指定されたエリア内の画像と記憶手段に記憶されている基準画像とを比較して比較結果の差異の変化率を求め、その変化率が所定のしきい値を越えていれば異常信号を出力する演算手段とを備える。

好ましくは、エリア指定手段は撮像した画像内の複数のエリアを指定し、記憶手段は複数のエリア内の基準画像を記憶していて、演算手段は複数のエリア内の画像と各基準画像との比較結果の差異の変化率がそれぞれに対応するしきい値を越えていれば各エリアごとに異常信号を出力する。

好ましくは、エリア指定手段は外部から入力されるエリア指定信号に基づいて、特定のエリアを指定する。

好ましくは、演算手段は外部から入力されるしきい値信号と変化率とを比較する。

好ましくは、撮像素子と、エリア指定手段と、記憶手段と、演算手段を収納するためのセンサ本体を含む。

好ましくは、センサ本体は、外部からエリア信号としきい値信号が入力される入力部と、異常信号を出力するための出力部とを含む。

以上のように、この発明によれば、撮影した画像内の特定のエリアを指定し、撮像素子で撮像された画像のうち、指定されたエリア内の画像と、記憶されている基準画像とを比較して比較結果の差異の変化率を求め、その変化率が所定のしきい値を越えていれば異常信号を出力するようにしたので、監視できる最大範囲の中で監視範囲を任意に設定することが可能で、かつ簡単に設置できて他の機器などの影響により誤動作を起こすことがなく、その監視範囲を第３者に察知されるおそれをなくすことができる。

図１は、この発明の一実施形態における画像センサの外観図である。図１において、画像センサ１０は、単体で使用が可能にされており、撮影された全画像エリア内の監視指定エリアにおける人体の動きなどを検出する。このために、センサ本体１１の正面には撮影のためのレンズ１が取付けられており、側面に入出力用のコネクタ１２と、出力用のコネクタ１３とが取付けられている。入出力用のコネクタ１２は、例えば図示しないパーソナルコンピュータ（以下、パソコン（ＰＣ）と称する）と接続するためにＵＳＢコネクタが用いられる。

コネクタ１２をパソコンに接続することで、全画像エリアにおいて、パソコンを用いて監視指定エリアの設定を設定することができる。また、コネクタ１２はパソコンからの監視指定エリアの設定をおこなうだけでなく、常時パソコンと接続をしておけば、監視指定エリアでの異常時の映像をパソコンに取り込んでハードディスク等のメモリに残すことも可能である。

出力用のコネクタ１３は画像センサ１０で監視指定エリアの異常が検出されたとき、異常信号を出力するためのものであり、監視指定エリア内で異常が検出された場合において、このコネクタ１３より外部機器へ信号が送られ、外部の警報ブザーを鳴らしたり携帯電話へ異常発生を知らせたりすることができる。

図２は、この発明の一実施形態における画像センサ１０のブロック図である。図２において画像センサ１０は図１に示したレンズ１と、撮像素子２と、画像処理回路３と、メモリ４と、ＣＰＵ５と、映像出力回路＆インタフェース６と、外部出力回路７と、リセットスイッチ８と、入出力用のコネクタ１２と、出力用のコネクタ１３とを含む。

レンズ１は撮像対象物からの映像を結像させ、結像された対象物の映像は撮像素子２によって電気信号に変換されて画像処理回路３を介してＣＰＵ５に与えられる。撮像素子２から出力された映像信号は、ＣＰＵ５により指定される監視指定エリア内の画像だけ抜取られ、その抜取られたエリアの映像信号はメモリ４に記憶される。画像処理回路３からの映像信号は、映像出力回路及びインタフェース６からコネクタ１２を介してパソコンに出力される。また、パソコンからの監視指定エリア設定信号や、異常と判断するためのエリア内における変化率のしきい値レベル信号がコネクタ１２から映像出力回路及びインタフェース６を介して画像処理回路３に取込まれる。

ＣＰＵ５は、パソコンから画像処理回路３に取込んだ監視指定エリア設定信号やしきい値レベル信号をメモリ４に記憶させる。ＣＰＵ５はメモリ４に記憶している監視指定エリア内の基準信号と、新たに入力される監視指定エリア内の映像信号との比較を行って両者に差異があり、その差異がしきい値よりも大きくなるようであれば異常信号を外部出力回路７から出力コネクタ１３を介して外部機器に出力する。

図３はこの発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートであり、図４は、全画面の画像の中で監視指定エリアを外部より設定して監視している様子を示す。

図３において、ステップ（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１において、ＣＰＵ１はパソコンからコネクタ１２および映像出力回路＆インタフェース６を介して監視指定エリア信号を入力し、監視指定エリアを設定する。例えば、図４に示すように、全画面エリアＡ内で、２つの監視エリアＡ１，Ａ２が設定される。これらの監視エリアＡ１，Ａ２は、例えばセキュリティが高いエリアであって、夜間などで人物の立入りが禁止されているエリアである。

ステップＳＰ２において、リセットスイッチ８が操作されてリセット信号が入力されたか否かを判別し、入力されていればステップＳＰ３において、撮像素子２によりレンズ１を介して撮影された基準映像信号が画像処理回路３を介してメモリ４に記憶される。次に、ステップＳＰ４において、数百ｍｓｅｃ間隔（数フレーム間隔）で撮像素子２によって撮影された画像の映像信号が取込まれる。ステップＳＰ５において、取込まれた画像のうち監視エリアＡ１，Ａ２の画像が抜取られ、ステップＳＰ６においてメモリ４に記憶されている基準映像信号に基づく画像と抜取られえた画像とが比較され、差異があるか否かが判別される。

差異があれば、ステップＳＰ７において差異の変化率が算出される。ステップＳＰ８において、その差異変化率が前もって外部よりＣＰＵ５を介して設定されている差異変化率のしきい値を越えているか否かが判別され、越えていればステップＳＰ９において、異常信号が外部出力回路７からコネクタ１３を介して外部機器へ出力される。

ステップＳＰ６において差異のないことが判別されたとき、またはステップＳＰ8において差異変化率がしきい値以下であることが判別されたときには異常信号を出力することなく処理を終了する。

なお、監視途中において、周囲の照明などの輝度変化などがあり、画像全体のＡＰＬ（平均輝度レベル）が変わった場合は、監視指定エリアの変化率が一瞬で１００％となるため、このときには、メモリ４内に記憶されている監視指定エリアの基準映像信号は再び新しい映像信号として更新されて保存される。

図４に示すように、監視指定エリアＡ１，Ａ２以外で人物Ｂ１が動いている場合は、画像センサ１０より異常信号として出力はされない。しかし、人物Ｂ２が監視指定エリアＡ１内に入った場合または、人物Ｂ３が監視指定エリアＡ２内に入った場合において、メモリ４に予め基準画像として記録されている監視指定エリアの映像信号とに差異があれば、エリア内の差異の変化率をＣＰＵ５で演算して求め、異常信号として外部機器への出力をおこなう。

図５は監視エリア内の動き検出およびもとの映像データからの時間における差異変化率を表したグラフであり、図６は監視指定エリアでの差異変化率が変化する一例を示す図である。

図５において、横軸は時間を示し、縦軸はエリア内の変化率を示し、横軸の破線は異常として検出する場合の差異変化率のしきい値を示している。監視指定エリアの基準映像に対して、新しく入力される監視指定エリアにおける映像の差異変化率が、予め設定されているこのしきい値を越えた場合に、ＣＰＵ５は異常信号を外部機器へ出力する。このグラフの場合においてしきい値を越えている検出範囲と記載している範囲が異常信号の出力範囲となる。

図６（ａ）に示すように監視指定エリアＡ１に人物Ｂ２の腕だけ出入れした場合には、その映像信号と基準映像信号との差異の変化率は図５で最初の山の形で現れるが、この状態ではしきい値を越えることがないので異常信号は出力されない。図６（ｂ）に示すように人物Ｂ２が監視指定エリアＡ１内入りつつある状態では、その映像信号と基準映像信号との差異の変化率が上昇し、人物画像Ｂ２が監視指定エリアＡ１内にほぼ完全に入った状態において、監視指定エリアＡ１における変化率のしきい値を越えるため、画像センサ１０から異常信号が外部機器へ出力されて、外部機器の制御が行われる。

図７は、画像全エリアＡの中に設定された４カ所の監視指定エリアＡ１〜Ａ４のそれぞれにアドレス１〜４を割当てた状態を示す図である。図７において、監視指定エリアＡ１〜Ａ４のそれぞれにアドレス１〜４を割当てることで、異常がどの監視指定エリアで発生したかが、出力されたアドレスから読みとれることになるので、それぞれの異常に対してそれぞれ対処方法を変えることが可能となる。

図８は、図７で示した各々監視指定エリアのそれぞれからの異常出力が異なった働きをするように設定をおこなった状態を示している図である。アドレス１で異常が判別されると、ブザー出力／携帯電話へ連絡、アドレス２で異常が判別されるとパソコンへ画像録画開始、アドレス３で異常が判別されるとパソコンへ録画開始／携帯電話へ連絡、アドレス４で異常が判別されるとブザー出力されるように設定される。

なお、図８の各アドレス１〜４のそれぞれに優先順位を割付けてもよい。

また、当然のことながら、各監視指定エリアにおける差異変化率のしきい値レベルをそれぞれ変えて設定することも可能である。

上述のごとく、この実施形態によれば、撮像素子２で撮影した画像内の特定のエリアを指定し、撮影された画像のうち、指定された監視指定エリア内の画像と、メモリ４に記憶されている基準画像とをＣＰＵ５によって比較して比較結果の差異の変化率を求め、その変化率が所定のしきい値を越えていれば異常信号を出力するようにしたので、監視できる最大範囲の中で監視範囲を任意に設定することが可能で、かつ簡単に設置できて他の機器などの影響により誤動作を起こすことがなく、その監視範囲を第３者に察知されるおそれをなくすことができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、撮影した画像内の特定のエリアを指定し、撮影された画像のうち、指定された監視指定エリア内の画像と、記憶されている基準画像とを比較して比較結果の差異の変化率を求め、その変化率が所定のしきい値を越えていれば異常信号を出力することができるので、人体検出センサなどとして利用できる。

この発明の一実施形態における画像センサの外観図である。 この発明の一実施形態における画像センサのブロック図である。 この発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 全画面の画像の中で監視指定エリアを外部より設定して監視している様子を示す。 監視エリア内の動き検出および基の映像データからの時間における差異変化率を表したグラフである。 監視指定エリアでの差異変化率が変化する一例を示す図である。 画像全エリアＡの中に設定された４カ所の監視指定エリアのそれぞれにアドレスを割当てた状態を示す図である。 図７で示した各々監視指定エリアのそれぞれからの異常出力が異なった働きをするように設定をおこなった状態を示している図である。

符号の説明

１ レンズ、２ 撮像素子、３ 画像処理回路、４ メモリ、５ ＣＰＵ，６ 映像出力回路＆インタフェース、７ 外部出力回路、８ リセットスイッチ、１０ 画像センサ、１１ 画像センサ本体、１２ 入出力用のコネクタ、１３ 出力用のコネクタ、Ａ１〜Ａ４ 監視指定エリア、Ｂ１〜Ｂ３ 人物画像。

Claims (6)

1. 画像を撮影するための撮像素子と、
   撮影した画像内の特定のエリアを指定するエリア指定手段と、
   前記撮像素子で撮像された前記特定エリア内の基準画像を記憶する記憶手段と、
   前記撮像素子で撮像された画像のうち、前記エリア指定手段によって指定されたエリア内の画像と前記記憶手段に記憶されている基準画像とを比較して比較結果の差異の変化率を求め、その変化率が所定のしきい値を越えていれば異常信号を出力する演算手段とを備えた、画像センサ。
2. 前記エリア指定手段は、前記撮像した画像内の複数のエリアを指定し、
   前記記憶手段は、前記複数のエリア内の基準画像を記憶していて、
   前記演算手段は、前記複数のエリア内の画像と対応する基準画像との比較結果の差異の変化率がそれぞれに対応するしきい値を越えていれば各エリアごとに異常信号を出力する、請求項１に記載の画像センサ。
3. 前記エリア指定手段は、外部から入力されるエリア指定信号に基づいて、前記特定のエリアを指定する、請求項１または２に記載の画像センサ。
4. 前記演算手段は、外部から入力されるしきい値信号と前記変化率とを比較する、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. さらに、前記撮像素子と、前記エリア指定手段と、前記記憶手段と、前記演算手段を収納するためのセンサ本体を含む、請求項１から４のいずれかに記載の画像センサ。
6. 前記センサ本体は、外部から前記エリア信号と前記しきい値信号が入力される入力部と、前記異常信号を出力するための出力部とを含む、請求項５に記載の画像センサ。

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