JP2007067841A - 映像監視装置及び映像監視用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 映像監視システムにおいて、撮像対象が暗い場合に被写体の動きが検出されてもその様子を詳しく視認することができなかった。
【解決手段】 監視カメラ１１から供給される映像信号の映像の動きを検出して、動きが検出された画像フレームから動き領域を抽出する動き検出処理部３０３を備えた映像監視装置１２であって、動き検出処理部３０３で動き検出された画像フレーム毎に、該画像フレーム全体の輝度レベルの統計値に基づき画像の明暗を判定する明暗判定処理部３０４と、暗いと判定された画像フレームについて、対応する動き領域の輝度レベルを該動き領域のコントラストを拡大するように変調する変調処理部３０５と、変調された動き領域を含む画像フレームを出力する出力処理部３０６とを備える構成とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、映像監視装置及び映像監視用プログラムに係り、入来する映像信号の映像に動きがある場合であって画面が暗い場合に、その動きがある領域を明瞭にしてモニタに表示させることが可能な映像監視装置及び映像監視用プログラムに関する。

監視現場を監視カメラで撮像し、その映像を監視現場から離れた場所に設置されたモニタに表示させて監視する映像監視システムが実用化されている。この映像監視システムは屋内外を問わず様々な環境に設置されており、そして昼夜を問わず動作しているものが多い。例えば、屋内であればビル構内の監視や店舗内の監視、屋外であれば駐車場や工事現場の監視などが挙げられる。また、特に侵入者を監視する用途においては、人気が少なくなる夕方以降の時間帯の監視は重要である。

しかし、薄暮や夜間で非常灯しか点灯していない監視現場においては、監視カメラの周囲や被写体が暗くなるため、映像をモニタに表示させて監視した場合に監視現場の様子がよく見えないという問題があった。

ここで、映像の動きを検出する動き検出部と映像の動いた範囲を検出する動き範囲検出部とを設けておき、動き検出部からの検出信号に基き映像の動いた範囲を示す枠を生成してモニタに重畳表示させることが可能な監視カメラ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この監視カメラ装置を用いれば、暗い監視現場で侵入者が被写体として捉えられた場合でも、撮像映像のモニタ表示から異常が発生したことを容易に知ることができる。

しかしながら、特許文献１に開示されたような監視カメラ装置を用いた場合、薄暗い監視現場に不審者の侵入による異常が発生したことが枠の表示で認識できたとしても、映像の暗さゆえにその侵入者の服装や身体的特徴を明確に視認することは困難な場合が多い。

一方、暗い場所でも被写体を認識できるような画像出力が得られる監視カメラが知られている（例えば、特許文献２を参照）。この監視カメラは、映像出力レベルが低い場合にカメラの絞りを開いて長時間露光をさせる技術である。この監視カメラによれば暗い被写体でもその様子をより詳しく視認することができる。
特開平１１−９１４６７号公報 特開２００１−２８１７１８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の監視カメラは、映像を明るくするといっても画面全体を明るくするものであり、被写体に動きが検出された場合に監視者が注目すべき部分のみを明るくすることはできない。また、撮像レンズの絞りを変更するための可動手段及び駆動手段が必要であり、前述したように様々な環境において昼夜連続監視を行うような用途においては、駆動手段の採用は故障率を高くするという欠点を有している。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被写体に動きがある場合であって且つ画面が暗い場合に、監視映像中の異常を容易に視認させることを可能にするとともに、絞り可動部の駆動制御を必須の構成としないことで監視カメラの故障率を低く抑えることが可能な映像監視装置及び映像監視用プログラムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
監視カメラ（１１）から供給される映像信号の映像の動きを検出して、動きが検出された画像フレームから動き領域を抽出する動き検出手段（３０３）を備えた映像監視装置（１２）であって、
前記動き検出手段で動き検出された画像フレーム毎に、該画像フレーム全体の輝度レベルの統計値に基づき画像の明暗を判定する明暗判定手段（３０４）と、
この明暗判定手段で暗いと判定された画像フレームについて、対応する動き領域の輝度レベルを該動き領域のコントラストを拡大するように変調する変調手段（３０５）と、
この変調手段で変調された動き領域を含む画像フレームを出力する出力手段（３０６）と、
を備えた映像監視装置（１２）
を提供するものである。

また、請求項２に記載の発明は、
前記変調手段は、前記明暗判定手段で暗いと判定された画像フレームについて、対応する前記動き領域の輝度レベルをより高くするように変調するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の映像監視装置
を提供するものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、
監視カメラ（１１）から供給される映像信号の映像の動きを検出して、動きが検出された画像フレームから動き領域を抽出する動き検出ステップ（Ｓ４０４）を、映像監視装置（１２）が備えた制御手段（２１３）で実行する映像監視用プログラムであって、
前記動き検出ステップで動き検出された場合に、この動き検出された画像フレーム全体の輝度レベルの統計値に基づき画像の明暗を判定する明暗判定ステップ（Ｓ４０６）と、
この明暗判定ステップで暗いと判定された場合に、この暗いと判定された画像フレームについて、対応する動き領域の輝度レベルを該動き領域のコントラストを拡大するように変調する変調ステップ（Ｓ４０８）と、
この変調ステップで変調された動き領域を含む画像フレームを出力する出力ステップ（Ｓ４０９）と、
を実行させる映像監視用プログラム
を提供するものである。

本発明によれば、監視カメラが撮像する監視現場が暗い場合であっても、監視カメラから供給される映像信号の映像に動きが検出された動き領域のみが明るくされて出力されるため、この出力信号をモニタに表示させた場合に、監視者は被写体の動きのある部分の様子をより良く確認することができる。しかも、動き領域のみが明るく表示されるため、特に画面が全体的に暗い場合においては、監視者が最も注目すべき部分の視認性が高いものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、好ましい実施例を示して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に基づく実施例である映像監視装置及び映像監視用プログラムを適用した映像監視システムの概略構成図である。同図において、映像監視システム１は、監視カメラ１１と映像監視装置１２とがネットワーク１３を介してそれぞれ接続されるとともに、映像を表示するモニタ１４が映像監視装置１２に接続された構成を有している。なお、本実施例においては、説明を簡潔にするために監視カメラ１１及び映像監視装置１２それぞれ１台がネットワーク１３に接続された構成とするが、もちろん、ネットワーク１３に複数の監視カメラ１１及び映像監視装置１２が接続される構成であってもよい。

図２は、映像監視システム１の各構成の細部を示すブロック図である。同図において、監視カメラ１１においては、監視現場の被写体からの光束を撮像レンズ等の光学系２０１を通して電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）等の撮像部２０２に結像させ、撮像部２０２に結像された映像が光電変換された後、映像信号として映像信号処理部２０３に供給される。

映像信号処理部２０３では、供給された映像信号がモーションＪＰＥＧ方式（以下、ＭＪＰＥＧ方式）やＭＰＥＧ方式等のデータ圧縮方式によってデータ圧縮処理された後、圧縮画像データとして出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２０４に供給される。そして、出力Ｉ／Ｆ部２０４では、圧縮画像データが公知のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットデータに変換されて、ネットワーク１３を介して映像監視装置１２に送信される。

また、同図において映像監視装置１２は、入力Ｉ／Ｆ部２１１と、入力バッファ部２１２と、不図示のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有する制御部２１３と、フレームメモリ部２１４と、出力バッファ部２１５と、出力Ｉ／Ｆ部２１６とを備えると共に、入力バッファ部２１２と制御部２１３とフレームメモリ部２１４と出力バッファ部２１５とが、バス２１７を介してそれぞれ接続された構成を有している。

入力Ｉ／Ｆ２１１は、ネットワーク１３を介して監視カメラ１１から供給されたＩＰパケットデータを受信し、このＩＰパケットデータから圧縮画像データを抽出して入力バッファ部２１２に供給する。入力バッファ部２１２は、少なくとも１画像フレーム（１フレームともいう。）分の圧縮画像データを記憶するメモリである。

制御部２１３は、本実施例の映像監視用プログラムを実行させる機能を有する。具体的には、入力バッファ部２１２に記憶されている１フレーム分の圧縮画像データを読み出してデータ伸張処理を実行した後、伸張画像データとしてフレームメモリ部２１４に記憶する。なお、フレームメモリ部２１４は、少なくとも２フレーム以上の伸張画像データを記憶可能な容量を有している。

また、制御部２１３は、フレームメモリ部２１４に記憶された２フレーム以上の伸張画像データを読み出して、或いは参照して後述する動き検出処理と明暗の判定処理と輝度の変調処理とを実行し、輝度の変調処理によって変調された伸張画像データが出力バッファ部２１５に出力される。そして、出力バッファ部２１５は、供給された変調後の伸張画像データを記憶し、出力Ｉ／Ｆ部２１６によってビデオ信号に変換されてモニタ１４に出力される。そして、ビデオ信号が入力されたモニタ１４は輝度変調処理が施された映像を表示する。

次に、監視カメラ１１から出力されたＩＰパケットデータ（圧縮画像データを含む。）を受信して、データ伸張処理と動き検出処理と明暗の判定処理と輝度の変調処理とを実行する映像監視装置１２及び映像監視用プログラムの動作について、図３に示す映像監視装置１２の仮想ハードウェアブロック図と図４のフローチャートとを併せ参照して説明する。

まず、映像監視装置１２は、図３に示すように入力処理部３０１と、データ伸張処理部３０２と、動き検出処理部３０３と、明暗判定処理部３０４と、変調処理部３０５と、出力処理部３０６とを有している。そして、これら各処理部は、制御部２１３が有するＣＰＵによってソフトウェア処理されるものである。

動作について、図４のフローチャートを参照して具体的に説明する。なお、本実施例においては、圧縮画像データはＭＪＰＥＧ方式でデータ圧縮されている場合について説明する。同図によれば、入力処理部３０１は、ネットワーク１３を介して監視カメラ１１から送信されたＩＰパケットデータを受信しながら１フレーム分の圧縮画像データを抽出して入力バッファ部２１２に記憶する（ステップＳ４０１）。

次に、データ伸張処理部３０２は、入力バッファ部２１２から１フレーム分の圧縮画像データ（ＪＰＥＧデータ）を読み出してデータ伸張処理を実行し、伸張画像データをフレームメモリ部２１４に記憶する（ステップＳ４０２）。そして、フレームメモリ部２１４に近接した少なくとも２フレーム分の伸張画像データが記憶されるまでステップＳ４０１及びＳ４０２の処理が実行される（ステップＳ４０３）。

次に、動き検出処理部３０３は、フレームメモリ部２１４から２フレーム分の伸張画像データを読み出して、或いは参照して両フレーム間で動きが生じた部分（以下、動き領域）を抽出する（ステップＳ４０４）。これは、２フレームの伸張画像データの差分を計算して、予め決定されている閾値と比較するという方法による。具体的には、例えば２フレーム間における各フレームの細分化されたブロック（例えば、８×８画素）毎の輝度レベルの平均値の差分を計算する。そして、その差分値が予め決定されている閾値（輝度閾値）より大きなブロックが予め定められている一定数より多く存在した場合に、「動きを検出した」と判定して当該ブロックを動き領域に設定し、他方差分値が輝度閾値以下の場合や差分値が輝度閾値より大きなブロックが一定数以下の場合に、「動きを検出しない」と判定するものである。

動き検出処理部３０３で動きが検出された場合（ステップＳ４０５ Ｙｅｓ）、明暗判定処理部３０４は、動きが検出されたフレームにおける伸張画像データの輝度の明暗を公知の統計的手法により判定する（ステップＳ４０６）。具体的には、例えばフレーム全体の輝度レベルの平均値を算出して予め決定されている輝度基準値と比較し、算出された輝度レベルの平均値が輝度基準値よりも小さな場合には「暗い」と判定し、他方平均値が輝度基準値以上の場合には「明るい」と判定するものである。

明暗判定処理部３０４で暗いと判定された場合（ステップＳ４０７ Ｙｅｓ）、変調処理部３０５は、動き検出処理部３０３の処理で抽出された動き領域について、輝度の変調処理を実行する（ステップＳ４０８）。具体的には、例えば動き領域内の各ブロックの輝度レベルの平均値について、その平均値の最大値Ｙｍａｘと最小値Ｙｍｉｎとをそれぞれ検索し、当該動き領域内のブロック毎に、数式１の如く輝度レベルの平均値Ｙｉｎを最大値Ｙｍａｘと最小値Ｙｍｉｎとに基づいて変調して、当該ブロックの変調後の輝度Ｙｏｕｔを計算する。

＜数式１＞
Ｙｏｕｔ＝（Ｙｉｎ−Ｙｍｉｎ）×２５５／（Ｙｍａｘ−Ｙｍｉｎ）

数式１の変調処理により、伸張画像データの動き領域に含まれる各画素の輝度レベルを対応するブロックの変調後の輝度Ｙｏｕｔへ置換することにより、動き領域全体として０〜２５５の範囲にコントラストが拡大される。

ステップＳ４０８の変調処理部３０５の処理の後、及びステップＳ４０５において動き検出がされなかった場合（ステップＳ４０５ Ｎｏ）、並びにステップＳ４０７においてフレームが明るいと判定された場合（ステップＳ４０７ Ｎｏ）のそれぞれについて、出力処理部３０６は、伸張画像データを出力バッファ部２１５に記憶し、出力Ｉ／Ｆ部２１６によってビデオ信号に変換して出力する（ステップＳ４０９）。

次に、フレームメモリ部２１４に記憶された最も古い伸張画像データを削除し（ステップＳ４１０）、次のフレーム分の圧縮画像データを処理する場合はステップＳ４０１に移行し（ステップＳ４１１ Ｎｏ）、他方次のフレーム分の処理がない場合は処理を終了する（ステップＳ４１１ Ｙｅｓ）。

以上詳述したように、本実施例による映像監視装置１２及び映像監視用プログラムは、監視カメラ１１から供給された圧縮画像データについて、データ伸張後の伸張画像データが明るい場合には、輝度レベルの変調を実行することなく通常の明るさの映像をモニタ１４に供給する。そして、伸張画像データが暗い場合には、動きが検出された部分、すなわち動き領域のみの輝度レベルが変調されてコントラストが拡大された映像をモニタ１４に供給する。これによって、映像監視システム１は、監視カメラ１１が撮像する監視現場が暗い場合であっても、監視カメラ１１から供給される映像信号の映像に動きが検出された動き領域のみが明るくされて出力されるため、この出力信号をモニタ１４に表示させた場合に、監視者は被写体の動きのある部分の様子をより良く確認することができる。しかも、動き領域のみが明るく表示されるため、特に画面が全体的に暗い場合においては、監視者が最も注目すべき部分の視認性が高いものである。

なお、本実施例においては、変調処理部３０５は動き領域内の各ブロックのコントラストを拡大する処理としたが、別の実施形態として、ブロックの輝度レベルの平均値を、例えば２５５を最大として所定のオフセットを設けることにより輝度レベルを高くする構成としてもよい。このように構成することで、動きのある部分のみを明るくして表示させることができるため侵入者等の異常発生が視認しやすくなる。

また、当該各ブロックの輝度レベルの平均値について、データのビットを反転させる構成としてもよい。このように構成することで計算処理の負荷が軽減される利点がある。

また、本実施例の動き検出処理部３０３においては、フレームを所定のブロックに分割してこのブロック単位での動き検出処理を実行する例について説明したが、別の実施形態として、フレームをブロックに分割することなく、画素単位で動き検出処理及び変調処理を実行するようにしてもよい。具体的には、動き領域内の各画素について、その最大値ＰＹｍａｘと最小値ＰＹｍｉｎとをそれぞれ検索し、当該動き領域内の画素毎に、数式２の如く輝度レベルＰＹｉｎを最大値ＰＹｍａｘと最小値ＰＹｍｉｎとに基づいて変調して、変調後の輝度ＰＹｏｕｔを計算する。

＜数式２＞
ＰＹｏｕｔ＝（ＰＹｉｎ−ＰＹｍｉｎ）×２５５／（ＰＹｍａｘ−ＰＹｍｉｎ）

数式２の変調処理により、伸張画像データの動き領域に含まれる各画素の輝度レベルのコントラストが０〜２５５の範囲に拡大される。これにより、より詳細な動き検出の様子を表示することが可能である。

さらに、映像監視装置１２にハードディスク等の記録手段を備えておき、制御部２１３による制御に基づいて変調後の伸張画像データを記録するように構成してもよい。

また、画像データの圧縮・伸張処理機能を具備しない形態や、監視カメラ１１と映像監視装置１２との間がネットワークではなく単一の伝送線路、例えばビデオケーブルによる形態、さらには映像監視装置１２の機能を監視カメラ１１側に備えるように構成した形態でも、本発明の技術思想は十分に実現可能であることはいうまでもない。

本発明は、被写体の明るさが変化する監視現場において、暗く撮像された動きのある被写体をはっきりと視認することが求められる映像監視システムに有用である。

本発明の最良の実施形態に基づく実施例を適用した映像監視システムの概略構成図である。 映像監視システム１の各構成の細部を示すブロック図である。 映像監視装置１２の仮想ハードウェアブロック図である。 映像監視装置１２の動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 映像監視システム
１１ 監視カメラ
１２ 映像監視装置
１３ ネットワーク
１４ モニタ
２０１ 光学系
２０２ 撮像部
２０３ 映像信号処理部
２０４ 出力Ｉ／Ｆ部
２１１ 入力Ｉ／Ｆ部
２１２ 入力バッファ部
２１３ 制御部
２１４ フレームメモリ部
２１５ 出力バッファ部
２１６ 出力Ｉ／Ｆ部
２１７ バス
３０１ 入力処理部
３０２ データ伸張処理部
３０３ 動き検出処理部
３０４ 明暗判定処理部
３０５ 変調処理部
３０６ 出力処理部

Claims (3)

1. 監視カメラから供給される映像信号の映像の動きを検出して、動きが検出された画像フレームから動き領域を抽出する動き検出手段を備えた映像監視装置であって、
   前記動き検出手段で動き検出された画像フレーム毎に、該画像フレーム全体の輝度レベルの統計値に基づき画像の明暗を判定する明暗判定手段と、
   この明暗判定手段で暗いと判定された画像フレームについて、対応する動き領域の輝度レベルを該動き領域のコントラストを拡大するように変調する変調手段と、
   この変調手段で変調された動き領域を含む画像フレームを出力する出力手段と、
   を備えた映像監視装置。
2. 前記変調手段は、前記明暗判定手段で暗いと判定された画像フレームについて、対応する前記動き領域の輝度レベルをより高くするように変調するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の映像監視装置。
3. 監視カメラから供給される映像信号の映像の動きを検出して、動きが検出された画像フレームから動き領域を抽出する動き検出ステップを、映像監視装置が備えた制御手段で実行する映像監視用プログラムであって、
   前記動き検出ステップで動き検出された場合に、この動き検出された画像フレーム全体の輝度レベルの統計値に基づき画像の明暗を判定する明暗判定ステップと、
   この明暗判定ステップで暗いと判定された場合に、この暗いと判定された画像フレームについて、対応する動き領域の輝度レベルを該動き領域のコントラストを拡大するように変調する変調ステップと、
   この変調ステップで変調された動き領域を含む画像フレームを出力する出力ステップと、
   を実行させる映像監視用プログラム。

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