JP2007208557A - 画像監視警報方法 - Google Patents

Abstract

【課題】警報対象の事象によって真の変動が生じたことを正確に判断して、その旨を報知し得る画像監視警報方法を提供する。
【解決手段】画像監視警報方法は、撮像される画像のうち変動を監視する監視領域を複数個設定する領域設定処理（Ｓ１１）、監視領域における変動の有無を判断する第１判断処理（Ｓ１３）、複数の階層を有する論理的な判定階層における最下位の判定階層に、各監視領域における変動の有無を表す値を発報する発報処理（Ｓ１４）、発報された値から各階層における判定処理を繰り返して最上位の判定階層において１つの評価値を算出する評価値算出処理（Ｓ１５）、評価値と閾値とを比較して、第１判断処理において変動が生じたと判断した監視領域に関して警報対象の事象によって真の変動が生じたか否かを判断する第２判断処理（Ｓ１６）、真の変動が生じたと判断したときに、その旨の警報を報知する報知処理（Ｓ１７）を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、映像機器によって時系列的に撮像した画像に基づいて変動を監視する、画像監視警報方法に関する。

カメラなどの映像機器によって時系列的に撮像した画像に基づいて変動を監視する画像監視警報装置の一態様として、移動体監視装置がある（特許文献１を参照）。

移動体が移動することによる変動を検知するためには、時系列的に撮像される画像の画像データ対して画像処理が施される。この画像処理は、サンプリングされた画像データ間の差分処理を用いて行うが、この差分処理の手法として、背景差分法と、フレーム差分法とが広く用いられている。前者の背景差分法は、移動体の存在しない定常状態の背景画像を基準画像として予め設定し、その基準画像の画像データと撮像した画像の画像データとの画素毎の差分データを導出し、得られた差分データが所定の閾値よりも大となる画素において変動が生じたと判断する方法である。後者のフレーム差分法は、現在の画像データと１つ前の画像データとの画素毎の差分データを導出し、得られた差分データが所定の閾値よりも大となる画素において変動が生じたと判断する方法である。
特開２００４−２８２３６８号公報

しかしながら、画像データ間の差分処理のみによって変動が生じたか否かを判断すると、太陽光やヘッドライトなどの外乱によっても変動が生じたと判断されてしまい、警報対象の事象によって真の変動が生じたこと、例えば、不正な侵入者の移動によって真の変動が生じたことを正確に判断することが困難である。このため、外乱が生じやすい屋外における監視を正確に行い得るようにすることが要請されている。

そこで、本発明の目的は、警報対象の事象によって真の変動が生じたことを正確に判断して、その旨を報知し得る画像監視警報方法を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、映像機器によって時系列的に撮像される画像のうち変動を監視する監視領域を複数個設定するステップと、
時系列的に撮像される画像のそれぞれに対して、前記複数個の監視領域のそれぞれに対応する画像データを画像処理し、前記複数個の監視領域のそれぞれについて変動が生じたか否かを判断する第１の判断ステップと、
複数の階層を有する論理的な判定階層における最下位の判定階層に、前記複数個の監視領域のそれぞれについて変動が生じたか否かを表す値を発報する発報ステップと、
前記発報された値から、前記論理的な判定階層における最上位の判定階層において１つの評価値になるまで、各階層における判定処理を繰り返して前記評価値を算出する評価値算出ステップと、
前記論理的な判定階層における最上位の判定階層において得られた評価値と、閾値とを比較して、前記第１の判断ステップにおいて変動が生じたと判断した監視領域に関して警報対象の事象によって真の変動が生じたか否かを判断する第２の判断ステップと、
警報対象の事象によって真の変動が生じたと判断したときに、その旨の警報を報知する報知ステップと、を有する画像監視警報方法である。

本発明によれば、太陽光やヘッドライトなどの外乱を誤検知することがなく、警報対象の事象によって真の変動が生じたことを正確に判断して、その旨を報知することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の画像監視警報方法を具現化した一実施形態に係る画像監視警報装置１０の概略構成を示すブロック図、図２は、画像監視警報装置１０における処理手順を示すフローチャートである。

図１を参照して、本発明の画像監視警報方法を具現化した一実施形態に係る画像監視警報装置１０は、時系列的に画像を逐次撮像するカメラやビデオカメラなどの映像機器１１と、映像機器１１に接続された画像入力インターフェース１２と、映像機器１１から出力された映像信号を画像入力インターフェース１２を介して取り込むコントローラ１３と、を有している。コントローラ１３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクなどの記憶媒体や、ＣＰＵなどを主体に構成されている。コントローラ１３には、警報を報知するためのモニタ、ブザー、電子メール発信装置などの警報機器２３が接続されている。

コントローラ１３は、領域設定部１４と、基準画像作成部１５と、第１判断部１６と、発報部１７と、評価値算出部１８と、第２判断部１９と、報知部２０とを有する。本実施形態では、コントローラ１３はさらに、データベース部２１と、学習判定部２２とを有する。

前記領域設定部１４は、映像機器１１によって時系列的に撮像される画像のうち変動を監視する監視領域を複数個設定する。

前記基準画像作成部１５は、背景差分法による対比の基準となる基準画像を作成する。

前記第１判断部１６は、時系列的に撮像される画像のそれぞれに対して、複数個の監視領域のそれぞれに対応する画像データを画像処理し、複数個の監視領域のそれぞれについて変動が生じたか否かを判断する。本実施形態の第１判断部１６は、基準画像との対比を行う背景差分法によって、変動が生じたか否かを判断する。

前記発報部１７は、複数の階層を有する論理的な判定階層における最下位の判定階層に、複数個の監視領域のそれぞれについて変動が生じたか否かを表す値を発報する。

前記評価値算出部１８は、発報された値から、論理的な判定階層における最上位の判定階層において１つの評価値になるまで、各階層における判定処理を繰り返して評価値を算出する。

前記第２判断部１９は、論理的な判定階層における最上位の判定階層において得られた評価値と、閾値とを比較して、第１判断部１６において変動が生じたと判断した監視領域に関して警報対象の事象によって真の変動が生じたか否かを判断する。

前記報知部２０は、第２判断部１９において警報対象の事象によって真の変動が生じたと判断したときに、警報機器２３を作動させ、第１判断部１６において変動が生じたと判断した監視領域に関して警報対象の事象によって真の変動が生じた旨の警報を報知する。

前記データベース部２１は、論理的な判定階層の各層における値や、時刻などの各種情報をデータベースに保存する。

前記学習判定部２２は、過去のデータベースを参照することにより、第２判断部１９における判断の精度を高める。

図２を参照して、画像監視警報装置１０における処理手順は、概説すれば、まず、映像機器１１によって時系列的に撮像される画像のうち変動を監視する監視領域を複数個設定する（領域設定処理、ステップＳ１１）。

次いで、背景差分法による対比の基準となる基準画像を作成する（基準画像作成処理、ステップＳ１２）。

次いで、時系列的に撮像される画像のそれぞれに対して、複数個の監視領域のそれぞれに対応する画像データを画像処理し、複数個の監視領域のそれぞれについて変動が生じたか否かを判断する（第１判断処理、ステップＳ１３）。

次いで、複数の階層を有する論理的な判定階層における最下位の判定階層に、複数個の監視領域のそれぞれについて変動が生じたか否かを表す値を発報する（発報処理、ステップＳ１４）。

次いで、発報された値から、論理的な判定階層における最上位の判定階層において１つの評価値になるまで、各階層における判定処理を繰り返して評価値を算出する（評価値算出処理、ステップＳ１５）。

次いで、論理的な判定階層における最上位の判定階層において得られた評価値と、閾値とを比較して、第１判断ステップにおいて変動が生じたと判断した監視領域に関して警報対象の事象によって真の変動が生じたか否かを判断する（第２判断処理、ステップＳ１６）。

そして、警報対象の事象によって真の変動が生じたと判断したときに、その旨の警報を報知する（報知処理、ステップＳ１７）。

本実施形態ではさらに、論理的な判定階層の各層における値や、時刻などの各種情報をデータベースに保存し（データベース処理、ステップＳ１８）、過去のデータベースを参照することによって第２判断ステップにおける判断の精度を高めている（学習判定処理、ステップＳ１９）。

以下、各処理を詳述する。

図３は、映像機器１１によって時系列的に撮像される画像３０のうち変動を監視する監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを複数個設定した状態を示す図である。

図３には、映像機器１１によって時系列的に撮像される画像３０を複数個（図示例では、１０行７列）に分割した状態が示されている。本実施形態では、領域設定処理（ステップＳ１１）において、符号ａ、ｂ、ｃ、ｄを付した各ブロックを、変動を監視する監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとして設定してある。監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄごとに、ＲＧＢ値の属性と、座標軸の属性とを有する。

なお、監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、矩形形状である必要はなく、適宜の形状に設定できる。また、各監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、同じ大きさである必要はなく、適宜の大きさに設定できる。

基準画像作成処理（ステップＳ１２）において、基準画像は、時系列的に撮像した複数の画像３０を平均化して作成されている。具体的には、映像機器１１から出力された映像信号を、画像入力インターフェース１２を介して、コントローラ１３に取り込む。取り込んだ画像データを、ＲＡＭ上に保持する。そして、画像データの取り込みを任意回数（ｎ回）繰り返し、各画素に対して平均化処理を行い、基準画像とする。この処理により作成された基準画像は、外乱などの影響が除去されており、動体除去処理が行われた画像となる。基準画像作成処理においては、任意の時間毎に基準画像を自動的に更新している。日照条件の変動が生じても、その影響を小さくするためである。基準画像作成処理においては、平均化のための回数（ｎ回）を任意に設定でき、また、複数の基準画像を作成することもできる。作成された一または複数の基準画像は、ＲＡＭ上に保持される。

第１判断処理において、複数個の監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのそれぞれは、基準画像との対比を行う背景差分法による画像処理を施して、変動が生じたか否かが判断される。例えば、基準画像における監視領域３１ｂに対応する画像データと、撮像した画像３０における監視領域３１ｂに対応する画像データとの差分データを導出し、得られた差分データにより監視領域３１ｂに占める変動領域の割合が閾値（例えば、３０％）よりも大となる場合には、監視領域３１ｂについて変動が生じたと判断する。変動領域の割合が閾値（＝３０％）以下の場合には、背景とみなされる。他の監視領域３１ａ、３１ｃ、３１ｄについても同様にして、変動が生じたか否かが判断される。各監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに占める変動領域の割合は、データベースに保存される。

この第１判断処理を実行するにあたり、複数個の監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄごとに、画像処理の種類を設定自在となっている。設定し得る画像処理としては、例えば、差分処理、輪郭処理、ヒストグラム差分、二値化処理などを挙げることができる。監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄごとに適した画像処理を施すことにより、変動の検出精度を高めることができる。さらに、画像処理の種類の選択において時刻パラメータを付与してあり、昼と夜とで画像処理の方法を自動的に変更するようにしてある。例えば、昼間においてはＲＧＢ値に基づいて画像処理し、夜間においては二値化された値に基づいて画像処理している。

図４は、本実施形態における論理的な判定階層４０を示す概念図である。

論理的な判定階層４０は、複数の階層（本実施形態では３つの層４１、４２、４３）を有するピラミッド構造を有している。この論理的な判定階層４０における最下位の判定階層４１は、監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの個数に応じた４個の変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを備えている。これら４個の変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、複数個の監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのそれぞれについて変動が生じたか否かを表す値をセットするために用いられる。下位から２番目の判定階層４２は、２個の変数４２ｘ、４２ｙを備え、最上位の判定階層４３は、１個の変数４３ｓを備えている。説明の便宜上、下位から２番目の判定階層４２を、以下、「第２の判定階層４２」という。

発報処理（ステップＳ１４）において、最下位の判定階層４１に、複数個の監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのそれぞれについて変動が生じたか否かを表す値が発報される。例えば、第１判断処理において監視領域３１ｂについて変動が生じたと判断した場合には、変動が生じたことを表す値、例えば“１”が発報され、この値が監視領域３１ｂに対応する変数４１ｂにセットされる。第１判断処理において変動が生じていないと判断した監視領域３１ａ、３１ｃ、３１ｄについては、変動が生じていない、つまり背景とみなしたことを表す値、例えば“０”が発報され、この値が当該監視領域３１ａ、３１ｃ、３１ｄに対応する変数４１ａ、４１ｃ、４１ｄにセットされる。例えば、監視領域３１ｂについてのみ変動が生じた場合には、変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄには、順に、“０“、“１“、“０“、“０”がセットされ、監視領域３１ｃについてのみ変動が生じた場合には、変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄには、順に、“０“、“０“、“１“、“０”がセットされる。

評価値算出処理（ステップＳ１５）において、論理的な判定階層４０における下位側の判定階層の値は、所定の判定処理が行われ、その判定結果が上位側の判定階層に引き渡される。そして、この上位側の判定階層においては、下位側から受け取った判定結果に対して所定の判定処理がさらに行われ、その判定結果がより上位側の判定階層に引き渡される。このような論理的な判定処理が、最上位の判定階層４３における判定結果が出るまで繰り返される。最上位の判定階層４３における判定結果が、１つの評価値に相当する。

本実施形態においては、図４に矢印を付して示すように、まず、最下位の判定階層４１における変数４１ａ、４１ｂにセットされたそれぞれの値Ｎａ、Ｎｂは、所定の判定処理が行われ、その判定結果が第２の判定階層４２に引き渡され、変数４２ｘにセットされる。最下位の判定階層４１における変数４１ｃ、４１ｄにセットされたそれぞれの値Ｎｃ、Ｎｄも、所定の判定処理が行われ、その判定結果が第２の判定階層４２に引き渡され、変数４２ｙにセットされる。

第２の判定階層４２においては、最下位の判定階層４１から受け取った判定結果つまり変数４２ｘにセットされた値Ｘに対して所定の判定処理がさらに行われ、その判定結果が最上位の判定階層４３に引き渡される。変数４２ｙにセットされた値Ｙに対しても所定の判定処理がさらに行われ、その判定結果が最上位の判定階層４３に引き渡される。

そして、最上位の判定階層４３においては、第２の判定階層４２から受け取った判定結果に対して所定の判定処理がさらに行われ、その判定結果である１つの評価値Ｓが算出される。算出された評価値Ｓは変数４３ｓにセットされる。

このようにして、評価値算出処理においては、発報された値つまり変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄにセットされた値（０または１）から、最上位の判定階層４３において１つの評価値Ｓになるまで、各階層における判定処理を繰り返して評価値Ｓを算出している。

なお、正確な監視を行うためには、誤検知の要因となる外乱を排除する必要がある。このため、評価値算出処理における「判定処理」は、外乱の種類や、監視対象などによって種々異なるものであり、ただ１つの処理に限られるものではない。評価値算出処理における「判定処理」として、例えば、閾値との大小関係を判断する処理や、重み付けを行う処理や、ある事象（例えば、論理的な判定階層４０のある判定階層において判定結果がでたときや、監視領域に変動が生じたと判断したときなど）をトリガとして経過時間によって変化する補正値を算出する処理などを挙げることができる。

第２判断処理（ステップＳ１６）において、得られた評価値Ｓと、閾値とを比較して、第１判断処理において変動が生じたと判断した監視領域に関して警報対象の事象によって真の変動が生じたか否かが判断される。例えば、監視領域３１ｂに変動が生じたと判断した後に、監視領域３１ｃについてさらに変動が生じたと判断した場合において、得られた評価値Ｓが閾値よりも大きいときには、監視領域３１ｂ、３１ｃに関して警報対象の事象、例えば、不正者の侵入によって真の変動が生じたと判断する。一方、得られた評価値Ｓが閾値以下のときには、太陽光やヘッドライトなどの外乱によって監視領域３１ｂ、３１ｃに変動が生じたものと擬制し、監視領域３１ｂ、３１ｃに関して警報対象の事象による真の変動が生じていない、つまり偽の変動が生じたと判断する。

真の変動が生じたと判断すると、報知処理（ステップＳ１７）において、警報機器２３が作動される。これにより、第１判断処理において変動が生じたと判断した監視領域に関して真の変動が生じた旨の警報が、監視者に対して報知される。偽の変動が生じたと判断したときは、警報機器２３を作動しない。

データベース処理（ステップＳ１８）においては、次のような情報がデータベースに保存される。すなわち、（１）下位側の判定階層が、上位側の判定階層に判定結果を引き渡す時点における“時”や“下位側の判定階層の値や内容“、（２）上位側の判定階層が、下位側の判定階層から判定結果を引き渡される時点における“時”や“上位側の判定階層の値や内容“、（３）最上位の判定階層４３における判定結果を次のステップに引き渡す時点における“時”や“すべての判定階層の値や内容“、（４）最上位の判定階層４３における判定結果を次のステップに引き渡すときの前後の画像データ、などである。なお、“時”には、年、月、日、時、分、秒を含んでいる。

学習判定処理（ステップＳ１９）においては、第２判断処理における判断結果を、データベースを参照してさらに適否を判断し、警報対象の事象による真の変動が生じたか否かを高精度に判定する。

発報処理（ステップＳ１４）、評価値算出処理（ステップＳ１５）、および第２判断処理（ステップＳ１６）における処理について、具体例を挙げながらさらに説明する。

図５（Ａ）（Ｂ）は、図３に示される監視領域３１ｂ、３１ｃにおいて、警報対象の事象による変動が生じる様子を模式的に示す図、図５（Ｃ）（Ｄ）は、図３に示される監視領域３１ｂ、３１ｃにおいて、外乱によって変動が生じる様子を模式的に示す図である。図６（Ａ）（Ｂ）は、発報処理において、最下位の判定階層４１に発報された値Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ、Ｎｄの一例を示す図表であり、図６（Ａ）は真の変動が生じているときを示し、図６（Ｂ）は偽の変動が生じているときを示している。図７（Ａ）（Ｂ）は、評価値算出処理において、最下位の判定階層４１の値Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ、Ｎｄに判定処理を行い、上位側の第２の判定階層４２に引き渡した判定結果Ｘ、Ｙの一例を示す図表であり、図７（Ａ）は真の変動が生じているときを示し、図７（Ｂ）は偽の変動が生じているときを示している。図８（Ａ）（Ｂ）は、評価値算出処理において、最上位の判定階層４３が第２の判定階層４２から受け取った判定結果に対して判定処理を行って得た評価値Ｓの一例、および第２判断処理における判断結果Ｔ／Ｆを示す図表であり、図８（Ａ）は真の変動が生じているときを示し、図８（Ｂ）は偽の変動が生じているときを示している。図９（Ａ）（Ｂ）は、評価値算出処理において、最上位の判定階層４３における判定処理に適用する２つの補正値α、βを示す図である。なお、図６〜図８に示される時間は、理解の容易のために、いずれも第１判断処理において監視領域３１ｂについて変動が生じたと判断した時刻を起点（ゼロ秒）としている。

図５（Ａ）（Ｂ）には、監視領域３１ｂおよび監視領域３１ｃに関して、警報対象の事象、例えば、不正者５１の移動によって、真の変動が生じる様子が示されている。図５（Ｃ）（Ｄ）には、監視領域３１ｂおよび監視領域３１ｃに関して、外乱５２、例えば、太陽光やヘッドライトの照射によって、偽の変動が生じる様子が示されている。

なお、説明の便宜上、不正者５１が監視領域３１ｂから監視領域３１ｃに移動するのに要する時間は５秒であり、外乱５２である太陽光やヘッドライトの照射が監視領域３１ｂから監視領域３１ｃに移動するのに要する時間は１秒であるとする。

不正者５１が移動した場合には、図６（Ａ）に示すように、発報処理において、最下位の判定階層４１に、複数個の監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのそれぞれについて変動が生じたか否かを表す値が発報され、各監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに対応する変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄにセットされる。起点の時点において、変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに、順に、“０“、“１“、“０“、“０”がセットされ、５秒後に、変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに、順に、“０“、“０“、“１“、“０”がセットされる。他の時刻においては、すべての監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにおいて変動が生じておらず、変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのすべてに、“０“がセットされる。

外乱５２が生じた場合には、図６（Ｂ）に示すように、起点の時点において、変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに、順に、“０“、“１“、“０“、“０”がセットされ、１秒後に、変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに、順に、“０“、“０“、“１“、“０”がセットされる。他の時刻においては、すべての監視領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにおいて変動が生じておらず、変数４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのすべてに、“０“がセットされる。

評価値算出処理において、最下位の判定階層４１における変数４１ａ、４１ｂにセットされたそれぞれの値Ｎａ、Ｎｂは、下記の式（１）の演算を行う判定処理が行われる。そして、判定結果であるｆ（Ｎａ、Ｎｂ）の値が、上位側の第２の判定階層４２に引き渡され、変数４２ｘにセットされる。

ｆ（Ｎａ、Ｎｂ）＝−５０・Ｎａ＋５０・Ｎｂ 式（１）
Ｎａ、Ｎｂのそれぞれは、０または１の値をとる。式（１）の演算を行う判定処理により、（Ｎａ、Ｎｂ）＝（０、１）ならば、ｆ（Ｎａ、Ｎｂ）＝５０となり、（Ｎａ、Ｎｂ）＝（０、０）ならば、ｆ（Ｎａ、Ｎｂ）＝０となり、（Ｎａ、Ｎｂ）＝（１、１）ならば、ｆ（Ｎａ、Ｎｂ）＝０となり、（Ｎａ、Ｎｂ）＝（１、０）ならば、ｆ（Ｎａ、Ｎｂ）＝−５０となる。

また、最下位の判定階層４１における変数４１ｃ、４１ｄにセットされたそれぞれの値Ｎｃ、Ｎｄは、下記の式（２）の演算を行う判定処理が行われる。そして、判定結果であるｆ（Ｎｃ、Ｎｄ）の値が、上位側の第２の判定階層４２に引き渡され、変数４２ｙにセットされる。

ｆ（Ｎｃ、Ｎｄ）＝５０・Ｎｃ−５０・Ｎｄ 式（２）
Ｎｃ、Ｎｄのそれぞれもまた、０または１の値をとる。式（２）の演算を行う判定処理により、（Ｎｃ、Ｎｄ）＝（１、０）ならば、ｆ（Ｎｃ、Ｎｄ）＝５０となり、（Ｎｃ、Ｎｄ）＝（０、０）ならば、ｆ（Ｎｃ、Ｎｄ）＝０となり、（Ｎｃ、Ｎｄ）＝（１、１）ならば、ｆ（Ｎｃ、Ｎｄ）＝０となり、（Ｎｃ、Ｎｄ）＝（０、１）ならば、ｆ（Ｎｃ、Ｎｄ）＝−５０となる。

変数４２ｘにセットされた値Ｘおよび変数４２ｙにセットされた値Ｙが、第２の判定階層４２が最下位の判定階層４１から受け取った判定結果となる。

不正者５１が移動した場合には、図７（Ａ）に示すように、起点の時点において、式（１）の演算を行う判定処理により、変数４２ｘに“５０”がセットされ、式（２）の演算を行う判定処理により、変数４２ｙに“０”がセットされる。５秒後には、式（１）の演算を行う判定処理により、変数４２ｘに“０”がセットされ、式（２）の演算を行う判定処理により、変数４２ｙに“５０”がセットされる。他の時刻においては、式（１）および式（２）の演算を行う判定処理により、変数４２ｘおよび変数４２ｙのいずれにも“０”がセットされる。

外乱５２が生じた場合には、図７（Ｂ）に示すように、起点の時点において、式（１）の演算を行う判定処理により、変数４２ｘに“５０”がセットされ、式（２）の演算を行う判定処理により、変数４２ｙに“０”がセットされる。１秒後には、式（１）の演算を行う判定処理により、変数４２ｘに“０”がセットされ、式（２）の演算を行う判定処理により、変数４２ｙに“５０”がセットされる。他の時刻においては、式（１）および式（２）の演算を行う判定処理により、変数４２ｘおよび変数４２ｙのいずれにも“０”がセットされる。

第２の判定階層４２においては、変数４２ｘにセットされた値Ｘが、閾値（例えば、３０）よりも大きい（Ｘ＝−５０・Ｎａ＋５０・Ｎｂ＞３０）か否かの判定処理が行われる。値Ｘが閾値（＝３０）よりも大きい場合には、経過時間によって変化する補正値αを用いた処理を行うことを決定する。そして、第２の判定階層４２における判定結果として、補正値αを用いた処理を行うことを最上位の判定階層４３に引き渡す。一方、値Ｘが閾値（＝３０）以下の場合には、補正値αを用いた処理を行わないことを決定する。そして、第２の判定階層４２における判定結果として、補正値αを用いた処理を行わないことを最上位の判定階層４３に引き渡す。

補正値αは、図９（Ａ）に示すように、最小値の“０”から、経過時間に比例して増加し、１０秒後に最大値の“１００”に達する。補正値αの演算は、第２の判定階層４２において補正値αを用いた処理を行うことを決定したことをトリガとして、開始される。補正値αを記憶する変数は、初期値“０”がセットされており、補正値αの演算が開始されると、その値が随時更新される。補正値αは、例えば１０秒間だけ演算され、その後、補正値αを記憶する変数は初期値の“０”にリセットされる。

第２の判定階層４２においては、変数４２ｙにセットされた値Ｙについても、閾値（例えば、３０）よりも大きい（Ｙ＝５０・Ｎｃ−５０・Ｎｄ＞３０）か否かの判定処理が行われる。値Ｙが閾値（＝３０）よりも大きい場合には、経過時間によって変化する補正値βを用いた処理を行うことを決定する。そして、第２の判定階層４２における判定結果として、補正値βを用いた処理を行うことを最上位の判定階層４３に引き渡す。一方、値Ｙが閾値（＝３０）以下の場合には、補正値βを用いた処理を行わないことを決定する。そして、第２の判定階層４２における判定結果として、補正値βを用いた処理を行わないことを最上位の判定階層４３に引き渡す。

補正値βは、図９（Ｂ）に示すように、最大値の“１００”から、経過時間に比例して減少し、１０秒後に最小値の“０”に達する。補正値βの演算は、第２の判定階層４２において補正値βを用いた処理を行うことを決定したことをトリガとして、開始される。補正値βを記憶する変数は、初期値“０”がセットされており、補正値βの演算が開始されると、その値が随時更新される。補正値βは、例えば１０秒間だけ演算され、その後、補正値βを記憶する変数は初期値の“０”にリセットされる。

最上位の判定階層４３においては、第２の判定階層４２から受け取った判定結果に対して、補正値αと補正値βとを加算する判定処理が行われ、最上位の判定階層４３における判定結果である、１つの評価値Ｓが算出される。評価値Ｓの算出が終了すると、第２判断処理において、得られた評価値Ｓが、閾値（例えば、１２０）よりも大きい（Ｓ＝α＋β＞１２０）か否かが判断される。評価値Ｓが閾値（＝１２０）よりも大きい場合には、警報対象の事象によって真の変動が生じたと判断され、評価値Ｓが閾値（＝１２０）以下の場合には、外乱５２によって偽の変動が生じたと判断される。

不正者５１が移動した場合には、図７（Ａ）に示したように、起点の時点において、変数４２ｘにセットされた値Ｘ（＝５０）は閾値（＝３０）よりも大きく、変数４２ｙにセットされた値Ｙ（＝０）は閾値（＝３０）以下である。このため、第２の判定階層４２においては、補正値αを用いた処理を行うことが決定され、これをトリガとして、補正値αの演算が開始される。また、補正値βを用いた処理を行わないことが決定され、補正値βは初期値の“０”のままである。図８（Ａ）に示すように、補正値αは最小値の“０”、補正値βは初期値の“０”であるので、補正値αと補正値βとを加算してなる評価値Ｓは“０”と算出される。評価値Ｓが閾値（＝１２０）以下であるので、この時点では、偽（Ｆ）の変動が生じたと判断される。

１秒後には、補正値αが“１０”となるので、評価値Ｓは“１０”となり、４秒後には、補正値αが“４０”となるので、評価値Ｓは“４０”となる。評価値Ｓが閾値（＝１２０）以下であるので、未だ、偽（Ｆ）の変動が生じたと判断されている。

５秒後には、変数４２ｙにセットされた値Ｙ（＝５０）が閾値（＝３０）よりも大きくなる。このため、第２の判定階層４２においては、補正値βを用いた処理を行うことが決定され、これをトリガとして、補正値βの演算が開始される。補正値αの演算は継続されている。５秒後には、補正値αは“５０”、補正値βは初期値の“１００”であるので、評価値Ｓは“１５０”と算出される。評価値Ｓが閾値（＝１２０）よりも大きいので、この時点で、はじめて、第１判断処理において変動が生じたと判断した監視領域３１ｂ、３１ｃに関して警報対象の事象によって真（Ｔ）の変動が生じたと判断される。真（Ｔ）の変動が生じたと判断すると、報知処理において、警報機器２３が作動される。

６秒後には、補正値αが“６０”、補正値βが“９０”となるので、評価値Ｓは“１５０”となり、１０秒後には、補正値αが最大値の“１００”、補正値βが“５０”となるので、評価値Ｓは“１５０”となる。補正値αの演算は１０秒経過すると終了し、補正値αは初期値の“０”にリセットされる。５秒〜１０秒の間は、評価値Ｓ（＝１５０）が閾値（＝１２０）よりも大きいので、警報対象の事象によって真（Ｔ）の変動が生じていると判断される。

１１秒後には、補正値αが初期値の“０”、補正値βが“４０”となるので、評価値Ｓは“４０”となる。１５秒後には、補正値βが最小値の“０”となるので、評価値Ｓは“０”となる。補正値βの演算は１０秒経過すると終了し、補正値βは初期値の“０”にリセットされる。１１秒後以降は、評価値Ｓが閾値（＝１２０）以下であるので、偽（Ｆ）の変動が生じたと判断される。

外乱５２が生じた場合には、図７（Ｂ）に示したように、起点の時点において、変数４２ｘにセットされた値Ｘ（＝５０）は閾値（＝３０）よりも大きく、変数４２ｙにセットされた値Ｙ（＝０）は閾値（＝３０）以下である。このため、第２の判定階層４２においては、補正値αを用いた処理を行うことが決定され、これをトリガとして、補正値αの演算が開始される。また、補正値βを用いた処理を行わないことが決定され、補正値βは初期値の“０”のままである。図８（Ｂ）に示すように、補正値αは最小値の“０”、補正値βは初期値の“０”であるので、補正値αと補正値βとを加算してなる評価値Ｓは“０”と算出される。評価値Ｓが閾値（＝１２０）以下であるので、この時点では、偽（Ｆ）の変動が生じたと判断される。

１秒後には、変数４２ｙにセットされた値Ｙ（＝５０）が閾値（＝３０）よりも大きくなる。このため、第２の判定階層４２においては、補正値βを用いた処理を行うことが決定され、これをトリガとして、補正値βの演算が開始される。補正値αの演算は継続されている。１秒後には、補正値αは“１０”、補正値βは初期値の“１００”であるので、評価値Ｓは“１１０”と算出される。評価値Ｓが閾値（＝１２０）以下であるので、未だ、偽（Ｆ）の変動が生じたと判断されている。

２秒後には、補正値αが“２０”、補正値βが“９０”となるので、評価値Ｓは“１１０”となり、１０秒後には、補正値αが最大値の“１００”、補正値βが“１０”となるので、評価値Ｓは“１１０”となる。補正値αの演算は１０秒経過すると終了し、補正値αは初期値の“０”にリセットされる。評価値Ｓが閾値（＝１２０）以下であるので、未だ、偽（Ｆ）の変動が生じたと判断されている。

１１秒後には、補正値αが初期値の“０”、補正値βが最小値の“０”となるので、評価値Ｓは“０”となる。補正値βの演算は１０秒経過すると終了し、補正値βは初期値の“０”にリセットされる。１２秒後以降は、評価値Ｓが閾値（＝１２０）以下であるので、偽（Ｆ）の変動が生じたと判断される。

このように、外乱５２の場合には評価値Ｓが閾値（＝１２０）よりも大きくならないので、報知処理において警報機器２３が作動されることはない。したがって、第１判断処理において変動が生じたと判断した監視領域３１ｂ、３１ｃに関して警報対象の事象によって真の変動が生じたことを正確に判断して、その旨を報知することが可能となる。よって、外乱が生じやすい屋外における監視に適用して実用可能な画像監視警報装置１０を得ることができる。

上記の具体例においては、監視領域３１ａまたは監視領域３１ｄに関して変動が生じた場合において、同時に、監視領域３１ｂまたは監視領域３１ｃに変動が生じていても、変数４２ｘ、４２ｙの値Ｘ、Ｙが閾値（＝３０）を超えることはなく、補正値α、βを演算することはない。これは、警報対象の事象が生じる可能性がない領域を監視領域３１ａ、３１ｄとして設定し、監視領域３１ａ、３１ｄにおいて変動が生じた場合には、他の監視領域３１ｂ、３１ｃにおける変動の有無に拘わらず外乱５２が生じたと擬制しているためである。

また、補正値α、βの演算を継続している場合に、第２の判定階層４２において補正値α、βを用いた処理を行うことが決定されたときには、補正値α、βを初期値にリセットした後に補正値α、βの演算が再び開始される。これにより、監視領域に変動が生じ続けているような事象、例えば、不正者がある監視領域に止まっている状況であれば、偽（Ｆ）の変動が生じたと判断される。

図１０は、他の実施形態に係る画像監視警報装置１０における処理手順を示すフローチャートである。

他の実施形態に係る画像監視警報装置１０における処理手順では、まず、上述した第１判断処理（ステップＳ１３）、発報処理（ステップＳ１４）、評価値算出処理（ステップＳ１５）、および第２判断処理（ステップＳ１６）を、複数の基準画像のそれぞれに対して実行する。

複数の基準画像に対する判断が終了すれば（ステップＳ１６ａ：ＹＥＳ）、第２判断処理により得られた、複数の基準画像のそれぞれに対する判断結果に基づいて、警報対象の事象によって真の変動が生じたか否かを判断する（第３判断処理、ステップＳ１６ｂ）。この第３判断処理においては、複数の基準画像のそれぞれに対する判断結果を、ｏｒ処理、ａｎｄ処理、重み付け係数をもたせた積算などの判定アルゴリズムを利用できる。

そして、第３判断処理において警報対象の事象によって真の変動が生じたと判断したときに、報知処理（ステップＳ１７）において、その旨の警報を報知する。

複数の基準画像のそれぞれに対する判断結果の相関から、最終的な警報を行うことにより、警報対象の事象によって真の変動が生じたことをより一層正確に判断して、その旨を報知することが可能となる。

（その他の変形例）
評価値算出処理における判定処理は、上述した具体例に限られるものではなく、外乱５２の種類や、監視対象などによって適宜改変できる。

論理的な判定階層４０は図４に示したものに限られるものではなく適宜改変できる。例えば、下位側の判定階層における１つの判定結果を、上位側の判定階層においてなされる複数の判断に引き渡してもよい。例えば、図４を例にとれば、値Ｎｂを、値Ｘを算出するために用いるのみならず、値Ｙを算出するためにさらに用いてもよい。

警報対象の事象として不正者の侵入の例を挙げたが、本発明は、この場合に限定されるものではない。外乱が多い状況下において警報対象の事象による真の変動を監視できることから、本発明は、例えば、サーモグラフィにより取り込んだ画像から異常温度を監視警報するための装置にも適用することができる。

本発明の画像監視警報方法を具現化した一実施形態に係る画像監視警報装置の概略構成を示すブロック図である。 画像監視警報装置における処理手順を示すフローチャートである。 映像機器によって時系列的に撮像される画像のうち変動を監視する監視領域を複数個設定した状態を示す図である。 本実施形態における論理的な判定階層を示す概念図である。 図５（Ａ）（Ｂ）は、図３に示される監視領域において、警報対象の事象による変動が生じる様子を模式的に示す図、図５（Ｃ）（Ｄ）は、図３に示される監視領域において、外乱によって変動が生じる様子を模式的に示す図である。 図６（Ａ）（Ｂ）は、発報ステップにおいて、最下位の判定階層に発報された値の一例を示す図表であり、図６（Ａ）は真の変動が生じているときを示し、図６（Ｂ）は偽の変動が生じているときを示している。 図７（Ａ）（Ｂ）は、評価値算出ステップにおいて、最下位の判定階層の値に判定処理を行い、上位側の第２の判定階層に引き渡した判定結果の一例を示す図表であり、図７（Ａ）は真の変動が生じているときを示し、図７（Ｂ）は偽の変動が生じているときを示している。 図８（Ａ）（Ｂ）は、評価値算出ステップにおいて、最上位の判定階層が第２の判定階層から受け取った判定結果に対して判定処理を行って得た評価値の一例、および第２判断ステップにおける判断結果を示す図表であり、図８（Ａ）は真の変動が生じているときを示し、図８（Ｂ）は偽の変動が生じているときを示している。 図９（Ａ）（Ｂ）は、評価値算出ステップにおいて、最上位の判定階層における判定処理に適用する２つの補正値を示す図である。 他の実施形態に係る画像監視警報装置における処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像監視警報装置、
１１ 映像機器、
１２ 画像入力インターフェース、
１３ コントローラ、
１４ 領域設定部、
１５ 基準画像作成部、
１６ 第１判断部、
１７ 発報部、
１８ 評価値算出部、
１９ 第２判断部、
２０ 報知部、
２１ データベース部、
２２ 学習判定部、
２３ 警報機器、
３０ 時系列的に撮像される画像、
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 監視領域、
４０ 複数の階層を有する論理的な判定階層、
４１ 最下位の判定階層、
４３ 最上位の判定階層、
Ｓ 評価値。

Claims (5)

1. 映像機器（１１）によって時系列的に撮像される画像（３０）のうち変動を監視する監視領域（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）を複数個設定するステップと、
   時系列的に撮像される画像（３０）のそれぞれに対して、前記複数個の監視領域（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）のそれぞれに対応する画像データを画像処理し、前記複数個の監視領域（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）のそれぞれについて変動が生じたか否かを判断する第１の判断ステップと、
   複数の階層を有する論理的な判定階層（４０）における最下位の判定階層（４１）に、前記複数個の監視領域（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）のそれぞれについて変動が生じたか否かを表す値を発報する発報ステップと、
   前記発報された値から、前記論理的な判定階層（４０）における最上位の判定階層（４３）において１つの評価値（Ｓ）になるまで、各階層における判定処理を繰り返して前記評価値（Ｓ）を算出する評価値算出ステップと、
   前記論理的な判定階層（４０）における最上位の判定階層（４３）において得られた評価値（Ｓ）と、閾値とを比較して、前記第１の判断ステップにおいて変動が生じたと判断した監視領域に関して警報対象の事象によって真の変動が生じたか否かを判断する第２の判断ステップと、
   警報対象の事象によって真の変動が生じたと判断したときに、その旨の警報を報知する報知ステップと、を有する画像監視警報方法。
2. 前記第１の判断ステップは、基準画像との対比を行う背景差分法によって、変動が生じたか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の画像監視警報方法。
3. 前記基準画像は、時系列的に撮像した複数の画像（３０）を平均化して作成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像監視警報方法。
4. 前記第１の判断ステップは、前記複数個の監視領域（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）ごとに、画像処理の種類を設定自在であることを特徴とする請求項１に記載の画像監視警報方法。
5. 前記第１の判断ステップ、前記発報ステップ、前記評価値算出ステップ、および前記第２の判断ステップを、複数の基準画像のそれぞれに対して実行し、
   前記第２の判断ステップにより得られた、複数の基準画像のそれぞれに対する判断結果に基づいて、警報対象の事象によって真の変動が生じたか否かを判断する第３の判断ステップをさらに有し、
   前記報知ステップは、前記第３の判断ステップにおいて警報対象の事象によって真の変動が生じたと判断したときに、その旨の警報を報知することを特徴とする請求項２に記載の画像監視警報方法。

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