JP2008263344A - 車両内監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来の車両内監視装置では、数十台からなるＣＣＴＶカメラ画像を運転席や車掌室等で集中監視や記録を行う場合にはその艤装配線や、ビデオ等の記録媒体を数多く必要とし、かつ記録映像も膨大な量となる等、新幹線車両等の長距離を長大編成で運行する鉄道車両での実現は、装置の規模の点でも大きく、省スペースでの実現は難しかった。
【解決手段】
上記課題を解決するために本発明の車両内監視装置は、列車内の特定箇所を撮像する撮像手段と、該撮像手段により取り込まれた画像情報をデジタル変換する画像変換手段と、デジタル変換された画像情報を記録する画像記録手段と、記録された画像情報を選択的に表示する表示手段とを有し、画像情報をデジタル変換する際、該画像情報に透かし技術を取り込むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は鉄道車両等の高速・大量輸送列車の保安・安全（列車内セキュリティ）のための車両内監視に係わるもので、少ない乗務員で各車両内の保安監視を自動的に行い、かつ記録する車両内監視装置に関するものである。

近年、不特定多数が利用する公共輸送においては安全管理ならびに、乗客の不安全な行動や犯罪抑止、監視のため特に駅の出改札エリア・ホーム・コンコース等においてはＣＣＴＶカメラを用いた防犯監視装置が採用されている。

構成は２〜４台のＣＣＴＶカメラを個々に切り換え、４台分の映像を一画面に編集して、アナログ出力としてビデオモニタに映像信号を送出してモニタしている。

また、このアナログ出力は分配されエビデンス記録用として、長時間記録のためコマ落としビデオ（タイムラプスビデオ）等に録画して保存されている。

このシステムを列車に適用する場合、例えば乗降客の動向を監視する場合には、列車（各号車）乗降デッキ左右の扉に向けてＣＣＴＶカメラを設置する。新幹線等の編成で考えると、1両にドアが４枚とした場合、1編成は１６両で構成されるためカメラ数としては４台／両×１６両／編成＝６４台／編成となり、これを監視・記録するには１両単位に画像を記録編集する装置と、運転台に映像を伝送する装置が必要で、運転台もこれらの映像を選択するスィッチャーや映像モニタ装置が必要であった。
特開２００３−３４６２６１公報

上記に述べたように従来の車両内監視装置では、数十台からなるＣＣＴＶカメラ画像を運転席や車掌室等で集中監視や記録を行う場合にはその艤装配線や、ビデオ等の記録媒体を数多く必要とし、かつ記録映像も膨大な量となる等、新幹線車両等の長距離を長大編成で運行する鉄道車両での実現は、装置の規模の点でも大きく、省スペースでの実現は難しかった。

上記を可能にするために高速なデジタル画像配信方法を用いた場合、車両の編成に全体に引き通した幹線伝送路に、多重化された圧縮画像信号を運転席内に設置された、画像制御装置や任意の車両に設置された記録サーバに伝送するが、この伝送路の情報が外部の第三者に漏洩しないようデータの漏洩防止を行う必要があった。

デジタル画像の場合、後にオリジナル画像に対して修正が加わっても、その真偽を判別するのが難しく、法的な証拠データとして用いる場合には画像データを圧縮して伝送・記録を行う際、外部から映像データの改ざんや、修正が加わっていないかを予めオリジナル画像に記録する必要があった。特に車両のドア開閉等運行や安全に係わる装置が、第三者にて扱われた場合、どのような人物が扱ったかを証拠画像として残す場合に真の撮影画像であることを立証する必要があった。

そこで本発明は、列車の編成全体に引き通された幹線伝送路を用い、各車両の複数の監視用ＣＣＴＶカメラ映像を車両毎の画像端末で一括デジタル画像圧縮を行い、かつ画像データの配信記録に際しては、データのセキュリティやデータの真偽の有無を送られる画像データにて、判別可能なことを特徴とする鉄道車両における車両内監視装置。

上記課題を解決するために本発明の車両内監視装置は、列車内の特定箇所を撮像する撮像手段と、該撮像手段により取り込まれた画像情報をデジタル変換する画像変換手段と、デジタル変換された画像情報を記録する画像記録手段と、記録された画像情報を選択的に表示する表示手段とを有し、画像情報をデジタル変換する際、該画像情報に透かし技術を取り込むことを特徴とする。

又、前記画像記録手段は、扉部における異常或いは非常時、更には機器の故障時に発せられるアラーム信号に基づき作動することを特徴とする。

更に、前記車両内監視装置において、前記画像記録手段にアクセスできる権限を有する者であるか判断する認証手段を有することを特徴とする。

又、本発明の車両内監視装置は、車両単位に複数台の監視用ＣＣＴＶカメラを設置し、これらの撮影画像は車両単位に設置される画像端末でデジタル圧縮を行い1本のデジタル画像伝送路に送出する。この送出された画像伝送データは車両のモニタ端末器等にて中継され、車両間を渡る幹線伝送路に配信され、編成の先頭車まで配信される。

ＣＣＴＶカメラで撮影された、アナログ画像は前期の画像端末にてデジタル圧縮されるが、３０フレーム／秒の連続画像としてリアルタイムに配信されるため、動画としても、１枚の静止画としてもモニタ表示や記録が可能となっており、このデジタル圧縮工程で真のデータであることを示す、ＩＤや識別コードをデータに付加させデジタル的な透かしを伝送データに折込む手段を内蔵している。

各車両の画像端末から送信される画像データは、通常イーサネット（登録商標）と同様なＩＰやデータパケット構造を持つが、一般の乗客がこのデータを盗み見や正規画像端末になりすまして、ハッキング出来ないように、ＩＰアドレスを含むデータ種別コードを隠し前もって、識別対照コードを取得している正規装置のみでこの画像データを受信する手段を有している。

また、上記画像データを扱える操作者は、予め認められた人間以外に画像データが記録されたサーバをアクセス出来ないようにするため、操作者にもＩＤと定期的にキーデータの内容が更新される、電子キーを持たせることによりこれが認証されない限り、採取した画像の閲覧や、データの取り出しが出来ないデータセキュリティ手段を有することで、汎用の幹線伝送路を用いても、匿秘性の優れたデジタル画像監視システムの構成が可能になる。

上述したように、本発明の車両内監視装置では、新幹線車両のような長大編成の移動体において、車両単位の乗降口や客室の画像監視と同画像の記録が可能である。この車両単位の画像データは１本の幹線伝送路に送出され、各車両から成る編成全体の監視画像をリアルタイムに同時に採取することが可能であり、この画像配信のために特殊な映像信号線を多量に中継増幅しながら車両内を引き通さなくてよく、機器や配線の削減に効果がある。

又、画像データに関しても、ＣＣＴＶカメラからの撮影画像をデジタル圧縮する過程でデジタル的な透かしデータを付加する事で、オリジナル画像データとしての証明が可能になることから、有効な証拠データとしての提示が可能になる等の効果がある。

更に、本発明の車両内監視装置では、画像端末から配信される上記画像データは、汎用のイーサネット（登録商標）規格のパケット伝送で行われるが、プライベートなアドレス等外部から覗き見されることや、盗まれることのないようＩＤを隠すことで、個人を特定出来る画像データの匿秘性を上げる効果が期待出来る。

上記データにおいては、これを扱う操作者にも電子的なＩＤを照合させるキーを持たせることで、データの保全や守秘に関しても特定の許可者のみ扱うことが出来る、セキュリティ性能に優れた車両内監視装置の提供が可能になる。

以下に本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の車両内監視装置の構成を示す図である。

本発明の構成は、列車の各機器の動作状態や運行状態を監視する、モニタ装置の支線伝送路７に接続して構成される。

モニタ中央装置１はループ状に接続された幹線伝送路３により、各車両のモニタ端末器２と接続されている。従来モニタ端末器２の役割は列車の各車両に搭載されている、各種機器（図示せず）の動作状態を、当該機器との伝送やリレー接点等のＯＮ／ＯＦＦ情報で入力し、その各種データはループ状に接続され編成内に張り巡らされた幹線伝送路３にて1号車、１６号車の両先頭にあるモニタ中央装置１に伝送される。

このモニタ装置は編成内を結ぶ高速伝送端末として用いることが出来、幹線伝送帯域の余っている帯域を用いて、今回車両内監視装置の監視画像データの配信に用いている。

モニタ中央装置１には運転台の乗務員に対して機器の動作状態や、ガイダンスを表示する表示器５が接続されている。この表示器５は通常グラフィックや文字などのキャラクタ表示が主である。この表示器５は一般の液晶ディスプレーを用いており、写真や映像を表示するための解像度と色彩表現機能を有している。

今回の車両内監視装置はデジタル化された画像データを表示記録するものであり、この監視画像データをモニタ中央装置１にて収集し、表示器５に表示させるためのデジタル画像データを映像伸張し、表示器５用の画像信号に変換するための画像制御装置４が、モニタ中央装置１内に内蔵されている。

車両内監視装置は各車両に設置されている、監視用ＣＣＴＶカメラ９にて各車両のデッキや左右のドアを監視している。ここでは１両当りドアが対面する形で２枚あり、これが新幹線の例では１両の両端２箇所に乗降口があるため、１両当りの監視用ＣＣＴＶカメラの数は４台としている。この監視用ＣＣＴＶカメラの映像はアナログ信号として、画像端末器６に送出される。

画像端末器６には監視用ＣＣＴＶカメラの入力単位に、撮像された映像のデジタル圧縮（モーションＪＰＥＧ等の非可逆符号化処理）を行い、デジタルデータに変換すると同時に同装置内の伝送処理部（図示せず）に送出して、一般的なイーサネット（登録商標）フレームとして、パケット伝送にて配信する。

この画像端末器６からのデジタル化された画像データは、支線伝送路７にてモニタ端末器２に接続されイーサネット（登録商標）にてパケット伝送が行われる。

画像の記録に関しては、画像端末器６に接続される画像記録装置８にてフレーム単位の静止画で画像記録装置８に内蔵されるハードディスク等、大容量の記憶媒体に記録・保存される。

次に、本発明に基づく実施の形態の動作について説明する。本発明に基づく実施の形態の車両内監視装置は、上述の車両状態を監視するモニタ装置に接続され構成される。

この構成の特徴は、モニタ装置の持つ幹線伝送路３を用いて各車両毎のモニタ端末器６経由で監視画像を配信・収集することが出来ることから、車両内監視装置専用の伝送路（ネットワーク）を用いなくてもモニタ装置の支線伝送路７が流用出来、伝送効率が良い点が掲げられる。

次ぎにモニタ装置は常に時刻、列車の走行位置、事故や緊急時のドア開のために各ドア近傍に設けられている、緊急ドア開コックの操作信号等が収集されている。この情報を用いれば、異常時にどの号車、どのドア位置での画像かサーチするのが容易になる。

また、緊急時以外に乗客が不必要に当該緊急ドア開コックを操作した場合、異常をモニタ装置の情報として、表示器５にポップアップして表示することが可能になると同時に、その時の監視映像を運転室で乗務員がモニタにて映像確認出来ることと、この操作信号をトリガにして自動的に画像記録装置８に記録や保存が可能になる。

具体的には図１の車両内監視装置に示す全ての監視用ＣＣＴＶカメラ９の映像は、各車両の画像端末器６にてデジタル圧縮され、イーサネット（登録商標）伝送信号として、支線伝送路７から各車両のモニタ端末器２に送られる。このデジタル化された画像信号はモニタ端末器２から、編成内に敷設されている幹線伝送路３により他のモニタ情報と共に、モニタ中央装置１に配信される。このモニタ中央装置１には表示器５が接続されており、通常は車両の運行状態や、車両搭載の機器（図示せず）状態をグラフィック表示している。

乗務員がこの表示器５に内蔵されているタッチスクリーンで、監視中のライブ画像選択キー（図示せず）を設定すると、画面はモニタ中央装置１に内蔵されている、画像制御装置４からの映像に切り替わる。

モニタ中央装置１に内蔵された画像制御装置４は、各モニタ端末器２から配信される各車両の監視用ＣＣＴＶカメラ９からの配信映像を受信して、デジタル圧縮（モーションＪＰＥＧ等の非可逆符号化処理）された画像データを、元の画像信号に伸張することで、モニタ表示器５で映像化再生が出来る。全台数分の映像を見る場合、縮小した複数の画像を１画面で何枚か同時に見る、サムネル表示と１枚を選択してフルサイズで確認することも出来る。

モーションＪＰＥＧは３０枚／Ｓの静止画の連続描画で動画として見ることが出来、 １枚単位に静止画として見ることが可能である。この特徴を生かし、記録する場合には任意の号車に設置された画像記録装置８には静止画、動画双方の画像をデジタル情報として残すことが可能である。

上記以外の監視としては、常時のライブ画像監視に加え、上述の緊急時以外に乗客が不必要に当該緊急ドア開コックを操作した場合であるが、この場合はモニタからの当該操作信号を受信することで、その号車の該当扉の監視映像を操作の前後の画像として抜き出して、画像記録装置８に記録保存が可能で、これと同時にモニタの表示器５にポップアップして表示することが出来る。

従来の監視装置に用いる画像記録装置（図示せず）はビデオレコーダに１秒単位のコマ落としでアナログ的に画像を記録している。

画像がアナログ表示であることから、後で撮像した映像に修正を加えることや、改ざんすることが難しいことから、従来から証拠としても採用されてきた。

一方デジタル画像の場合には取った映像は、理論的には全て画素単位で情報が記録されるため、画素単位での修正が可能となり法廷との証拠映像としては客観性に欠く欠点があった。

これを解決するために、監視用ＣＣＴＶカメラ９から得られるアナログ画像信号を、画像端末器６から支線伝送７に送出するまでの処理に、その該当カメラ映像から取得したデータであることを示す、ユニークな認証コードを付加することで、オリジナル映像であることの証をデータに付帯させる。（図２）
具体的には監視用ＣＣＴＶカメラ９からのアナログ映像出力はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換（色分離を含む）され、次段のＤＣＴ変換（（離散コサイン変換）を行う。ここでは主に画像波形の周波数変換を行なう。ここで抽出した画像の輝度・色相情報は次段の量子化により８×８ドットの倍数単位で符号化（量子化行列）される。量子化テーブルは量子化の際の量子化パラメータ（Ｑ行列）を格納する。

この出力とモニタ端末器２から得られる、号車毎の認証ＩＤ、車両の列車番号を付帯データ変換して加え、次段のハフマンコード変換にて符号化され結果として、ＪＰＥＧのストリームデータに、上記付帯データが付与され形で送出され、オリジナルである証がこの時点でデータに付加される。

これは１枚、１枚の画像単位に画像データに加え、認証ＩＤ、列車番号等の付帯データが付与される為、この付帯データを用いて画像伸張しないと正しい映像に戻すことが出来ない。この付帯情報をキーにしているためオリジナル画像か、そうでない画像かの区別が容易になることで、データとしての証拠能力を高めている。また、このＪＰＥＧの符号化列に付帯情報を加えているので、符号化列から画像データと付帯情報を分離することが出来、非可逆圧縮においても埋め込み情報を劣化させることなく、画像の再生が可能になる。

次に車両内監視装置から配信される、監視画像は個人を特定する情報として用いられる。従って支線伝送路７から配信されるイーサネット（登録商標）伝送路上のデータは、この支線伝送路７上に接続された不特定の端末（図示せず）から任意に読み出しをされると、個人データの漏洩に繋がる問題があった。故意に支線伝送路７上にハブ等の中継用の分配装置を介入させ、ここに情報を盗み見る端末を仕掛けた場合、画像端末器６内の伝送にかかわる、各種アドレスやＩＰの情報が容易に外部から見えないようにする必要がある。

図３に画像端末器６の内部の構成を示す。この画像端末器６には大きく分けて画像圧縮／伝送制御部と支線伝送制御部から構成される。

画像圧縮／伝送制御部は、監視用ＣＣＴＶカメラ９からのアナログ画像信号をデジタル化して、モーションＪＰＥＧによるデジタル圧縮処理を行う。ここでファイル化されたデジタル画像情報は、次段のイーサネット（登録商標）伝送制御部に渡され、イーサネット（登録商標）フレームに変換する。

上記イーサネット（登録商標）フレームに変換された圧縮画像データは、次段の支線伝送制御部に送出される。ここではＬＡＮスイッチ処理（Ｌ２）とルータ処理（Ｌ３）の大きく２つの処理部から構成される。

画像圧縮／伝送制御部から送出されるイーサネット（登録商標）フレームの伝送には、データの先頭にＭｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｄｄｒｅｓｓ（ＭＡＣ）と呼ばれるイーサネット（登録商標）伝送制御固有のユニークなＩＤ番号が付与される。（図４）に以降の処理の流れを記載する。

ＬＡＮスイッチ処理（Ｌ２）においてはこのＭＡＣの情報を読み込み、支線伝送制御部の管理しているＭＡＣアドレスか、自分以外のＭＡＣアドレスかで処理を行う。ここでもし、自分のＭＡＣアドレスの場合には、このフレームデータは次段のルータ処理部（Ｌ３）に渡す。自分以外のＭＡＣアドレスである場合には、支線伝送制御部が管理する、アドレス・テーブルを参照しテーブルに該当するＭＡＣアドレスがある場合には、その管理情報を支線伝送制御部内部に記録すると同時に、この情報は支線伝送路７より上位のモニタ装置に伝送される。通常モニタ装置はこれにより、自ら管理している以外の画像端末器に、別な適合していない別な画像圧縮／伝送制御部が実装されたことを判別する。また、今回の装置では正規なＭＡＣアドレスを認識しなかったと言う、アラームを上げることが目的であるため、ここでは通常のＬ３等のルーティング処理として、アドレス・テーブルに該当するＭＡＣアドレスがあっても、それをルーティング接続することはしない。

次に支線伝送制御部が管理する、アドレス・テーブルに該当するＭＡＣアドレスが存在しない場合には、その管理情報を支線伝送制御部内部に記録すると同時に、その管理情報は支線伝送路７より上位のモニタ装置に伝送される。通常モニタ装置はこれにより、自ら管理している以外の、全く別な機器が伝送路に接続されたと判断して、不正な（管理外の）ＭＡＣアドレスを有する機器の接続を判別したことを示すアラームとして、モニタ端末器６にこの情報を上げる。ここでも通常のＬ３等のルーティング処理として、同じサブネットに属する別なポートから他の機器に接続することはしない。

これにより先ず、画像端末器６内のイーサネット（登録商標）機器が前もって決められた構成であるかを判別し、そうでない場合には支線伝送路７へのアクセスを禁止する。

次に、自分のＭＡＣアドレスの場合には、このフレームデータは次段のルータ処理部（Ｌ３）に渡され、ここで宛先を示すＩＰアドレスを読み込む。ここでそのＩＰアドレスが支線伝送制御部のルータ処理部（Ｌ３）自身を示すものであれば、管理情報として支線伝送制御部内部に記録する。ここで、そのＩＰアドレスが支線伝送制御部のルータ処理部（Ｌ３）自身以外であれば何処に渡すデータか、具体的には上位のモニタ端末器２に渡すデータかを判別し、ルーティング処理を行う。具体的にはルーティングに必要な情報は、支線伝送制御部内部のルーティング・テーブルを参照して、モニタ端末器２に渡すデータであると判断された場合、ＭＡＣアドレスをここで別な値に付け替えると同時に、画像端末器６固有の識別コードを付与してモニタ端末器２に中継する。

これにより、支線伝送路７にこの監視画像データを盗む目的で別な端末器を接続しても、大元の画像圧縮／伝送制御部のＭＡＣアドレスを盗まれる可能性がある。ここで、モニタ端末機２が認識している識別コードが分からなければ、この画像端末器６自身のアクセスが出来ないことから、この装置における監視画像データのセキュリティが保たれると同時に、不正なアクセスを監視する機能を有する。

次にこの車両内監視装置で採取、表示、画像記録装置８で記録されている監視画像情報は、個人を特定出来る識別情報であり、部外者が勝手に監視画像を閲覧または、コピーすることは出来ない。

例えば運転台の表示器５で監視画像をモニタする場合と、モニタ端末器２の支線伝送路７にイーサネット（登録商標） インターフェースを備えた端末としてパソコン等（図示せず）を接続して、画像記録装置内８内の記録画像を読み出す操作をする場合には、許可を受けた者以外の部外者が容易にデータアクセス出来ないよう、図５に示すアクセスデータの暗号化を含む処理を行う。

この車内監視画像データのアクセス権を持つものは、先ず認証識別を行う。具体的にはモニタ装置には運行データの記録や、車両搭載の各機器の動作記録を採取するため、非接触のＩＣカードのリーダ／ライタ（図示せず）を具備している。乗務員もこのＩＣカードを携行している。

このＩＣカードの情報記録部に認証のためのＩＤコードを予め登録しておく。これを先ずＩＣカードリーダ／ライタに挿入する。ここで車両内監視機能をモニタの表示器５から選択した場合、キーになるＩＤコードをＩＣカードから読み取る。ＩＤコードが事前にモニタ中央装置１に登録されたものである場合、適性と判断して次に扱い者である乗務員のパスワードを確認する。これも事前にモニタ中央装置１に登録されたもので有る場合、適性と判断してモニタ中央装置１にて認証用ＩＤコード生成する。

この認証用ＩＤコードは車両内監視装置の画像端末器６に対してアクセスを行うコードであるが、コード内容は常に同じ物にせず時刻や列車の運用を示す、列車番号等を付加して暗号化し複数ビットの暗号コードを生成する。

この暗号化されたＩＤコードはモニタ端末器２より支線伝送路７を経由して、画像端末器６の支線伝送制御部に伝送され入力される。ここでは画像端末器６に予め登録された乗務員のパスワード、ＩＤコードを識別して、事前に登録されたＩＤコードであれば、ネットワークへの接続を許可する。尚、ここでＩＤコードを認識するには事前に登録された列車番号、現在の時刻情報と乗務員のパスワードをキーにして、暗号化されたＩＤコードを復元する。

このＩＤコードが認証コードとして識別された場合には、ネットワークへの接続処理を行う。もし、ＩＤが認証されない場合にはネットワーク接続を不許可とすると同時に、アラーム情報をモニタ端末器２に支線伝送路７を経由して伝送する。これによって、正規の扱い者以外の不正なアクセスを禁止できる。

上記の実施形態においては、モニタ端末器２間を直接接続する方式をとってきたが、画像端末器６においてそれぞれの車両を接続する形態とすることも可能であり、同様の効果を得ることができるものである。

本発明に基づく第一の実施の形態に基づく車両内監視装置の構成を示す図である。 本発明に基づく第1の実施の形態に基づく車両内監視装置のデジタル画像データの認証のためのデータ生成を示す図である。 本発明に基づく携帯１の車両内監視装置の画像端末器6の内部構成を示す図である。 本発明に基づく第1の実施の形態に基づく車両内監視装置の不正アクセスを防止する機能を示す図である。 本発明に基づく形態１の車両内監視装置の扱い者の認証のための処理を示した図である。

符号の説明

1・・・モニタ中央装置、2・・・モニタ端末機、３・・・幹線伝送路、４・・・画像制御装置、５・・・表示機、6・・・画像消去器（デジタル不可）、７・・・支線伝送線

Claims (3)

1. 列車内の特定箇所を撮像する撮像手段と、
   該撮像手段により取り込まれた画像情報をデジタル変換する画像変換手段と、
   デジタル変換された画像情報を記録する画像記録手段と、
   記録された画像情報を選択的に表示する表示手段を有し、
   画像情報をデジタル変換する際、該画像情報に透かし技術を取り込むことを特徴とする車両内監視装置。
2. 前記画像記録手段は、扉部における異常或いは非常時、更には機器の故障時に発せられるアラーム信号に基づき作動することを特徴とする請求項１記載の車両内監視装置。
3. 前記車両内監視装置において、前記画像記録手段にアクセスできる権限を有する者であるか判断する認証手段を有することを特徴とする請求項１或いは２のいずれかに記載の車両内監視装置。

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