JP2007300547A - カメラの異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短期間での急激な劣化をカメラの異常として検出するカメラの異常検出方法を提供する。
【解決手段】例えば、監視カメラが一日一回撮影した画像データの一週間分の平均値を経年劣化用基準画像データとし、経年劣化用基準画像データを毎日一回更新する（ステップＳ４、Ｓ５）。更新時点とは別の時点で監視カメラが撮影した画像データと経年劣化用基準画像データとの差異を算出し（ステップＳ９）、当該差異が経年劣化用しきい値の範囲外であれば、監視カメラの異常を検出して通知する（ステップＳ１０、１１）。経年劣化用基準画像データを更新しているので、画像データの劣化を任意の期間で認識することができ、短期間での急激な劣化を監視カメラの異常として検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明はカメラの異常検出方法に関し、特に画像処理を用いたカメラの異常検出方法に関する。

例えば監視カメラの異常を検出する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１記載の技術では、予め記録してある基準データと撮影データとを比較解析し、基準データと撮影データとの差異が判定値の範囲内か否かで監視カメラの正常、異常を判定している。なお、その他に監視カメラの異常を検出する技術として特許文献２が開示されている。

特開２００５−２６３４２１号公報 特開２００２−３６９２２４号公報

撮影データが急激に劣化した場合もカメラの異常として検出することが望ましい。しかしながら、特許文献１記載の技術では、基準データが固定されているため、任意の期間内での急激な劣化は検出できないという問題があった。

そこで、本発明は、カメラの急激な劣化をカメラの異常として検出するカメラの異常検出方法を提供することを目的とする。

本発明にかかるカメラの異常検出方法の第１の態様は、カメラが異なる時刻で撮影した複数の画像データの平均値である第１基準画像データを、新たに撮影した画像データを用いて更新し、前記更新した前記第１基準画像データと、前記第１基準画像データを更新した時点よりも後の時点で前記カメラが撮影した画像データとの差異が第１範囲外であることを以って、前記カメラの異常を検出する。

本発明にかかるカメラの異常検出方法の第２の態様は、第１の態様にかかるカメラの異常検出方法であって、前記第１範囲は時間の経過に依存して広がる。

本発明にかかるカメラの異常検出方法の第３の態様は、第１または第２の態様にかかるカメラの異常検出方法であって、前記第１範囲は複数あって、前記差異が一つの前記第１範囲外であることを以って前記カメラの一つの異常を検出し、前記差異が前記一つの前記第１範囲よりも狭い他の第１範囲外であることを以って前記一つの異常よりも程度の軽い他の異常を検出する。

本発明にかかるカメラの異常検出方法の第４の態様は、第１ないし第３のいずれか一つの態様にかかるカメラの異常検出方法であって、予め定められた第２基準画像データと前記カメラが撮影した前記画像データとの差異が第２範囲外であることを以って、前記カメラの第２の異常をさらに検出する。

本発明にかかるカメラの異常検出方法の第１の態様によれば、第１基準画像データを更新しているので、画像データの劣化を任意の期間で認識することができ、前記任意の期間内での前記画像データの急激な劣化をカメラの異常として検出することができる。

本発明にかかるカメラの異常検出方法の第２の態様によれば、カメラの劣化特性に合わせて、第１しきい値を決定することができる。したがって、カメラの劣化特性の情報を損なわずにカメラの異常を検出することができる。

本発明にかかるカメラの検出方法の第３の態様によれば、カメラの異常を任意のパターンに分けて検出することができる。

本発明にかかるカメラの異常検出方法の第４の態様によれば、任意の期間内での画像データの急激な劣化をカメラの異常として検出できるとともに、前記画像データの劣化が予め定められた劣化量の範囲外であるときにカメラの異常として検出することができる。

（実施の形態１）
本発明にかかる実施の形態１のカメラの異常検出方法について説明する。一例として、本実施の形態１にかかるカメラの異常検出方法を用いたエレベータかご内の監視システムを図１に示す。本エレベータかご内の監視システムはエレベータかご２と、監視カメラ２１と、映像記録装置１と、情報センター３とを備えている。

通常、映像記録装置１は、監視カメラ２１が撮影した画像データを記録するとともに、当該画像データを情報センター３に送信する。情報センター３では、受け取った画像データを情報センター３に設置された表示画面（図示せず）に表示し、監視員が表示画面を通してエレベータかご２内を監視する。なお、このような動作は一般的に実行されるものであり、本発明の本質ではないため、詳述することは避ける。

映像記録装置１は、画像処理部１５と、経年劣化用基準画像更新部１１と、記録媒体１３と、画像解析部１２と、通信部１４とを備えている。画像処理部１５は、監視カメラ２１が撮影した画像データをＲＧＢデータからＹＵＶデータに変換し、必要に応じて画像データの輝度値を経年劣化用基準画像更新部１１または画像解析部１２に送信する。なお、ＲＧＢデータとはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色のＲＧＢ表色系で表される画像データをいい、ＹＵＶデータとは、Ｙ（輝度）、Ｕ（青の色差）、Ｖ（赤の色差）のＬＵＶ表色系で表される画像データをいう。

経年劣化用基準画像更新部１１は、画像処理部１５から受け取った画像データの輝度値を用いて、経年劣化用基準画像データ（第１基準画像データに相当）を更新し、記録媒体１３に記録する。経年劣化用基準画像データとは、監視カメラ２１が異なる時刻で撮影した複数の画像データの平均値であり、例えば監視カメラ２１が一日一回撮影する画像データ（輝度値）の１週間分の平均値である。なお、一日数時間ごとに撮影した画像データの１週間分の平均値であっても良いし、１か月分の平均値であっても良い。

記録媒体１３には、経年劣化用基準画像データ、平均値である経年劣化用基準画像データを算出するための複数の画像データ、監視不能用基準画像データ（第２基準画像データに相当）が記録されている。監視不能用基準画像データとは、予め定められた画像データであり、例えば監視カメラ２１が設置された初期に撮影した画像データの輝度値である。また、記録媒体１３には、後述するように、経年劣化用連続回数、監視不能用連続回数が記録される。

画像解析部１２は、画像処理部１５から受け取った画像データの輝度値と、記録媒体１３から取得した経年劣化用基準画像データの輝度値との差異を求め、当該差異が経年劣化用しきい値（第１範囲に相当）の範囲外であるかどうかを判断する。範囲外であれば通信部１４を介して情報センター３に監視カメラ２１の第１異常を通知する。ここで、第１異常とは監視カメラ２１が撮影した画像データが所定の期間内で急激に劣化したことを意味する。

また、同様に画像処理部１５から受け取った画像データの輝度値と、記録媒体１３から取得した監視不能用基準画像データとの差異を求め、当該差異が予め定められた監視不能用しきい値（第２範囲に相当）の範囲外であるかどうかを判断し、範囲外であれば通信部１４を介して情報センター３に監視カメラ２１の第２異常を通知する。ここで、第２異常とは監視カメラ２１が撮影した画像データの一部または全部が読み取り（監視）不能となるほど劣化したことを意味する。

なお、映像記録装置１が備える各処理部１１、１２、１５の全部または一部は、ハードウェアで構成されてもよいし、マイクロプロセッサを機能させるプログラムで構成されてもよい。

続いて、本エレベータかご内の監視システムにおいて、監視カメラの異常を検出する動作について説明する。図２は監視カメラの異常検出動作を示すフローチャートである。なお、図２に示す監視カメラの異常検出動作は例えば１分ごとに、エレベータかご２内が無人であることを確認して実行される。エレベータかご２内の無人確認としては、エレベータかご２にセンサを設置して、無人であることを確認してもよく、監視カメラ２１が撮影した画像データを解析して無人であることを確認しても良い。

まず、ステップＳ１にて、画像処理部１５が監視カメラ２１から画像データを取得する。続いて、ステップＳ２にて、画像処理部１５は以下の変換式を用いて、当該画像データをＲＧＢデータからＹＵＶデータに変換する。

Ｙ＝０．２９９×Ｒ＋０．５８７×Ｇ＋０．１１４×Ｂ ・・・（１）
Ｕ＝−０．１６８７４×Ｒ−０．３３１２６×Ｇ＋０．５００００×Ｂ ・・・（２）
Ｖ＝０．５００００×Ｒ−０．４１８６９×Ｇ−０．０８１３１×Ｂ ・・・（３）
以降のステップではＹＵＶデータのうちＹ値（輝度値）を用いて画像の劣化を検出する。

ステップＳ３にて、画像処理部１５は経年劣化用基準画像データを更新するのか、監視カメラの異常を検出する動作をするのかを判断する。例えば、一日一回経年劣化用基準画像データを更新するとした場合は、毎日所定の時間になった時に経年劣化用基準画像データを更新する。また、監視カメラ２１が毎日最初に撮影するときに経年劣化用基準画像データを更新するとしても良い。

ステップＳ３で経年劣化用基準画像データを更新すると判断したときは、ステップＳ４にて、経年劣化用基準画像更新部１１は画像処理部１５から受け取った画像データの輝度値を用いて、記録媒体１３から取得した経年劣化用基準画像データを更新する。例えば経年劣化用基準画像データが一日一回撮影される画像データの１週間分の平均値であれば、記録媒体１３には１週間分（７つ）の画像データが記録されている。経年劣化用基準画像更新部１１はこの７つの画像データを記録媒体１３から取得し、７つの画像データのうち最も古い画像データの替わりに、画像処理部１５から受け取った画像データを用いて新たに平均値を算出する。

ステップＳ５にて、経年劣化用基準画像更新部１１は、ステップＳ４で求めた平均値を新たな経年劣化用基準画像データとして記録媒体１３に更新するとともに、算出する元となった新たな７つの画像データを記録媒体１３に記録し、動作を終了する。

ステップＳ３で監視カメラの異常を検出する動作をすると判断したときは、ステップＳ６にて、画像解析部１２は、画像処理部１５から受け取った画像データと、記録媒体１３から取得した監視不能用基準画像データとの差異を求める。差異を求める算出式として一例を以下に挙げる。

Ｒ（％）＝｜Ｙ１−Ｙ２｜／２５５×１００ ・・・（４）
画質差（％）＝｜Ｒ−１００｜ ・・・（５）
ここで、Ｒは変化率、Ｙ１は基準画像データ（監視不能用基準画像データ、経年劣化用基準画像データのいずれか一方）の輝度値、Ｙ２は画像データの輝度値である。すなわち、画質差を基準画像データと画像データとの差異とみなすことができる。なお、監視カメラ２１の異常により画像データの輝度値が大きくなる場合があることを考慮して、変化率および画質差を絶対値で算出している。なお、以下の説明において、Ｙ１として監視不能用基準画像データの輝度値を用いて算出した画質差を監視不能用画質差と呼称し、同様に、Ｙ１として経年劣化用基準画像データの輝度値を用いて算出した画質差を経年劣化用画質差と呼称する。すなわち、監視不能用画質差は予め定められた監視不能用基準画像データの作成時からの画像データの劣化を表し、経年劣化用画質差は経年劣化用基準画像データの更新時からの画像データの劣化を表す。

ステップＳ７にて、監視不能用画質差が予め定められた監視不能用しきい値（例えば４０％）を下回っているかどうかを判断する。なお、監視不能用しきい値とは、監視カメラ２１が撮影した画像データまたはその一部が読み取り不能（監視不能）となる際のしきい値である。

ステップＳ７で判断した結果、監視不能用画質差が例えば４０％を下回っているときは、ステップＳ７１にて、画像解析部１２は記録媒体１３から取得した監視不能用連続回数が例えば３回以上かどうかを判断する。３回以上であるときは、ステップＳ８にて、画像解析部１２は通信部１４を介して監視カメラ２１の第２異常を情報センター３に通知する。監視不能用連続回数が３回より小さいときは、ステップＳ７３にて、画像解析部１２は監視不能用連続回数に１を加算して記録媒体１３に保存する。

ステップＳ７で判断した結果、監視不能用画質差が監視不能用しきい値を下回っていないときは、ステップＳ７３にて、画像解析部１２は監視不能用連続回数を初期化して記録媒体１３に保存する。すなわち、ステップＳ７１〜７３の動作により、監視不能用画質差が３回連続で監視不能用しきい値を下回ると、監視カメラの第２異常を情報センター３に通知する。したがって、画像データの輝度値がノイズ等によって変動した場合の異常誤検出を防ぐことができる。

ステップＳ９にて、画像解析部１２は記録媒体１３から取得した経年劣化用基準画像データを用いて経年劣化用画質差を算出する（式（４）、（５）参照）。

ステップＳ１０にて、画像解析部１２は経年劣化用画質差が経年劣化用しきい値を下回っているかどうかを判断する。なお、経年劣化用しきい値は、経年劣化用基準画像データの更新期間内で本来劣化することのない値を選択する。例えば通常であれば画像データが１日で劣化することのない値である８０％である。ステップＳ１０で判断した結果、経年劣化用画質差が経年劣化用しきい値を下回っているときは、ステップＳ１０１にて、画像解析部１２は記録媒体１３から取得した経年劣化用連続回数が例えば３回以上であるかどうかを判断する。３回以上であるときは、ステップＳ１１にて、画像解析部１２は通信部１４を介して監視カメラ２１の第１異常を情報センター３に通知する。経年劣化用連続回数が３回より小さいときは、ステップＳ１０２にて、画像解析部１２は経年劣化用連続回数に１を加算して記録媒体１３に保存し、動作を終了する。

ステップＳ１０で判断した結果、経年劣化用画質差が経年劣化用しきい値を下回っていないときは、ステップＳ１０３にて、画像解析部１２は経年劣化用連続回数を初期化して記録媒体１３に保存し、動作を終了する。なお、ステップＳ１０１〜１０３の動作はステップＳ７１〜７３と同様である。

以上のように、経年劣化用基準画像データを例えば毎日一回更新し、経年劣化用基準画像データと画像データとの差異を比較することで、画像データが短期間に急激に劣化したことを検出することができる。また、経年劣化用基準画像データを一日一回１週間分の平均値としているので、ノイズ等による突発的な画像の乱れを緩和することができる。また、例えば３回連続で画質差がしきい値を下回ると、つまり画質差が所定の範囲外にあることを以って、監視カメラの第１異常または第２異常を検出しているので、ノイズ等によって画像データの輝度値が突発的に変動することによる監視カメラの異常誤検出を防ぐことができる。

なお、ＬＵＶデータのうち輝度値のみを用いているが、これに限らず色差Ｕまたは／およびＶを用いても良い。

（実施の形態２）
本発明にかかる実施の形態２のカメラの異常検出方法について説明する。実施の形態１と同様に、本実施の形態２にかかるカメラの異常検出方法を図１に示すエレベータかご内の監視システムを用いて説明する。実施の形態１および本実施の形態２にかかる異常検出方法との相違点は経年劣化用しきい値を時間の経過に依存して小さくしている（第１範囲は時間の経過に依存して広がることに相当）ことである。

通常、監視カメラ２１の劣化特性は設置環境等に依存しており、単位時間当たりの劣化量は年数に依存して大きくなる傾向にある。そこで、本実施の形態２においては、監視カメラ２１の劣化特性を考慮して、経年劣化用しきい値を変動させることで、より適したカメラの異常検出方法を実現する。具体的には画像解析部１２が経年劣化用しきい値を算出している。

続いて、本実施の形態２にかかる監視カメラ２１の異常を検出する動作を図３に示す。なお、同一符号は同一または相当部分を示し、重畳する説明は省略する。

ステップＳ９までを経て、ステップＳ９１にて、画像解析部１２は経年劣化用しきい値を算出する。具体的には、画像解析部１２は時間を変数として経年劣化用しきい値を決定する。監視カメラ２１の経年劣化用画質差の劣化特性と経年劣化用しきい値の一例を図４に示す。図４において、監視カメラ２１の異常とは無関係に生じる経年劣化用画質差の劣化特性を実線太線で表し、経年劣化用しきい値を破線で表す。また、実線細線は監視カメラ２１の異常により経年劣化用画質差が経年劣化用しきい値を超えて低下した場合を表している。

図４に示すように、劣化特性に合わせて経年劣化用しきい値を所定の時間経過ごとに減少させる。具体的は、例えば新品の監視カメラ２１の設置時点で経年劣化用しきい値を９０％とし、１年経過ごとに経年劣化用しきい値を３％ずつ低下させる。

その後、ステップＳ９で算出した経年劣化用しきい値を用いてステップＳ１０、１０１〜１０３、１１を実行し、監視カメラ２１の第１異常を検出する。したがって、監視カメラの異常検出動作を行う時点での監視カメラの一般的な劣化（監視カメラ２１の異常とは無関係な劣化）を考慮に入れた、より適当な異常検出動作を行うことができる。

なお、経年劣化用しきい値を、年区分ごとに決定しているが、これに限らない。例えば監視カメラ２１の経年劣化用画質差の劣化特性に基づいて、時間を変数とした関数式から算出しても構わない。

（実施の形態３）
本発明にかかる実施の形態３のカメラの異常検出方法について説明する。実施の形態２と同様に、本実施の形態３にかかるカメラの異常検出方法を図１に示すエレベータかご内の監視システムを用いて説明する。実施の形態２および本実施の形態３にかかる異常検出方法との相違点は監視不能用および経年劣化用しきい値を複数設けており、監視不能用および経年劣化用画質差がそれぞれ対応するしきい値のうちの一つを下回ったときに、当該しきい値の一つに応じた監視カメラ２１の異常を情報センター３に通知する。

例えば、図５に示すように、２つの経年劣化用しきい値を設ける。なお、当該２つの経年劣化用しきい値はともに第１範囲として包括されるとみなすことができる。図５において、第１経年劣化用しきい値を破線太線で、第２経年劣化用しきい値を破線細線で表している。２つの経年劣化用しきい値はそれぞれ監視カメラ２１の２つの異常を検出するしきい値である。例えば第１経年劣化用しきい値に５％を加算した値を第２経年劣化用しきい値として算用する。例えば画質差が経年劣化用しきい値の他方を下回った場合には、監視カメラ２１の異常の程度は軽いと判断される。この場合には、監視カメラ２１の経年劣化用画質差の劣化特性よりも大きく劣化しており、監視カメラ２１の点検等を監視員に促すために異常を喚起しても良い。なお、監視不能用しきい値に関しても同様である。

続いて、本実施の形態３にかかるカメラの異常を検出する動作を図６に示す。なお、同一符号は同一または相当部分を示し、重畳する説明は省略する。なお、簡単のために、例えば３回連続で画質差がしきい値を超えたときに異常等を通知する動作（図３中ステップＳ７１〜７３、ステップＳ１１１〜１１３に相当する動作）を省略して表現している。

ステップＳ１〜ステップＳ６を経て、ステップＳ７４にて、画像解析部１２は監視不能用画質差が第２監視不能用しきい値を下回っているかどうかを判断する。なお、第２監視不能用しきい値とは、第１監視不能用しきい値よりも大きい値であり、例えば第１監視不能用しきい値が４０％であれば４５％とする。監視不能用画質差が第２監視不能用しきい値を下回っているときは、ステップＳ７にて、画像解析部１２は監視不能用画質差が第１監視不能用しきい値を下回っているかどうかを判断する。

ステップＳ７で判断した結果、第１監視不能用しきい値を下回っているときは、ステップＳ８にて、画像解析部１２は通信部１４を介して情報センター３に監視カメラ２１の第２異常を通知する。ステップＳ７で判断した結果、第１監視不能用しきい値を下回っていないときは、ステップＳ８１にて、画像解析部１２は通信部１４を介して情報センター３に監視カメラ２１の第２異常注意を通知する。

ステップＳ７４で判断した結果、第２監視不能用しきい値を下回っていないときは、ステップＳ９、Ｓ９１を経て、ステップＳ１０４にて、画像解析部１２は、経年劣化用画質差が第２経年劣化用しきい値を下回っているかどうかを判断する。なお、第２経年劣化用しきい値はステップＳ９１で第１経年劣化用しきい値とともに求められ、例えば、図５に示す値（破線細線）である。

経年劣化用画質差が第２経年劣化用しきい値を下回っているときは、ステップＳ１０にて、画像解析部１２は経年劣化用画質差が第１経年劣化用しきい値を下回っているかどうかを判断する。ステップＳ１０で判断した結果、第１経年劣化用しきい値を下回っているときは、ステップＳ１１にて、画像解析部１２は通信部１４を介して情報センター３に監視カメラ２１の第１異常を通知する。ステップＳ１０で判断した結果、第１経年劣化用しきい値を下回っていないときは、ステップＳ１１１にて、画像解析部１２は通信部１４を介して情報センター３に監視カメラ２１の第１異常注意を通知する。

以上のように、経年劣化用画質差が第１または第２経年劣化用しきい値を下回ったときに、第１または第２経年劣化用しきい値に応じて、監視カメラ２１の第１異常または第１異常注意を通知しているので、監視員は監視カメラ２１の状態をよりきめ細かく知ることができる。なお、監視不能用画質差に関しても同様である。したがって、監視員は監視カメラ２１の異常に対する対応を前もって実行することができる。

エレベータ内の監視システムの概略構成図である。 実施の形態１にかかる監視カメラの異常検出動作を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる監視カメラの異常検出動作を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる経年劣化用画質差の劣化特性および経年劣化用しきい値を示す図である。 実施の形態３にかかる経年劣化用画質差の劣化特性および第１、第２経年劣化用しきい値を示す図である。 実施の形態３にかかる監視カメラの異常検出動作を示すフローチャートである。

符号の説明

２１ 監視カメラ
１２ 経年劣化用基準画像更新部
１４ 画像解析部

Claims (4)

1. カメラが異なる時刻で撮影した複数の画像データの平均値である第１基準画像データを、新たに撮影した画像データを用いて更新し、
   前記更新した前記第１基準画像データと、前記第１基準画像データを更新した時点よりも後の時点で前記カメラが撮影した画像データとの差異が第１範囲外であることを以って、前記カメラの異常を検出する、カメラの異常検出方法。
2. 前記第１範囲は時間の経過に依存して広がる、請求項１記載のカメラの異常検出方法。
3. 前記第１範囲は複数あって、
   前記差異が一つの前記第１範囲外であることを以って前記カメラの一つの異常を検出し、
   前記差異が前記一つの前記第１範囲よりも狭い他の第１範囲外であることを以って前記一つの異常よりも程度の軽い他の異常を検出する、請求項１または２記載のカメラの異常検出方法。
4. 予め定められた第２基準画像データと前記カメラが撮影した前記画像データとの差異が第２範囲外であることを以って、前記カメラの第２の異常をさらに検出する、請求項１ないし３のいずれか一つに記載のカメラの異常検出方法。
   

Images