JP2009540657A - デジタルビデオカメラが結合されたtvを介した家庭防犯装置 - Google Patents
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Abstract
システムと方法は、他人感知、火災感知、動き感知などを提供する家庭防犯システムであって、デジタルテレビ受像機と共にデジタルビデオカメラを使用するために、デジタルテレビをデジタルカメラ及び制御部と結合する。感知結果は、特定場面をディスプレイしたり、または記録することのような決定をさらに行うようにする。
Description
本願発明は、広くはテレビシステムに係り、さらに詳細には、装着されたデジタルビデオカメラを有したテレビに関する装置とシステムとに関する。
ビジョン技術分野では多くの研究成果があり、その中の一部は、顔鑑識及び感知のような実質的なアプリケーションに適している。同時に、デジタルビデオカメラ、特に低解像度のウェブカメラ(Webcam)は非常に安く、価格面で日常アプリケーションとして広く有用であった。
かようなカメラは、家庭防犯のために有用でありうる。多くの家庭防犯システムは、すでに商店(market)で求めることが可能であり、多くの家庭に設けられている。しかし、かかる家庭防犯システムのほとんどは、自動制御されるビデオ監視(intelligent video surveillance)を含まず、またそれらは、相変らず一般家庭の価格範囲をはるかに上回る。
デジタルテレビが従来のテレビを代替し、デジタルビデオカメラが安価になりつつ広く使われるようになり、ビデオ監視アプリケーションのためのビジョン技術が整うようになることにより、自動制御されるビデオ監視能を備えた安価な防犯システムの必要性がさらに明確になっている。
本発明の目的は、デジタルテレビにデジタルビデオカメラと制御部とを結合させた新しいシステムとアプリケーションとを提供するところにある。
一実施形態で本願発明は、制御部によって制御されるテレビ受像機と結合されたデジタルビデオカメラの使用に関するシステムと関連した方法及びアプリケーションを提供する。
一実施形態で本願発明は、家庭防犯アプリケーションのためのシステムを提供し、これは、装着されたデジタルビデオカメラを備えたテレビを有する。家庭防犯をテレビ受像機にビデオカメラを結合して使用するためのシステムと、これに関連した方法、すなわちビデオ監視アプリケーションとが提供される。テレビとビデオカメラとの結合は、家庭防犯のための新しいアプリケーションを提供する。本願発明による家庭防犯システムは、ビデオカメラが装着された場所を監視(monitor)し、火災が発生し、他人接近のような、特に特別の事件を自動的に感知し、場面をテレビに送出し、事件を自動的に記録(record)し、特定の周期ごとに場面をログ(log)する。
本発明の他の特徴、観点及び長所は、後述の詳細な説明、請求項及び図面を参考にして理解可能であろう。
本願発明は、テレビと結合されたデジタルビデオカメラと、デジタルレコーディング装置との結合を介して、制御部を使用した家庭防犯目的のための方法を提供する。多くの自動制御される映像監視業務が行われ、これによって、テレビジョンディスプレイ及びデジタルレコーディングが使われうる。他人感知、火災感知、動き感知などを行う家庭防犯システムが提供される。感知結果は、ある場面をディスプレイしたり、または記録するというような決定をさらに行うことに使われる。
本願は、2005年12月5日に出願されたアメリカ特許仮出願60/742,704号に対して優先権を主張し、該特許出願の全体は、参照として本出願に統合される。
本願発明の一実施形態で、デジタルカメラからの映像をディスプレイするためのデジタルテレビと、監視システムと相互作用するための遠隔制御とを利用する防犯監視システムを提供する。
ウェブカメラのように、デジタルカメラは小さく作られ、目につかないように設けられうる。その上、ビジョン技術での対象認識や動き感知のような研究成果は有用でありうる。
本願発明の一実施形態で、本願発明は、家庭防犯を提供するために、家庭内のデジタルテレビ、デジタルビデオカメラ、ビジョン技術を結合した家庭防犯監視システムを提供する。
図1は、本願発明の一実施形態による、家庭防犯監視システム100の具現に関する機能的ブロック図を図示する。システム100は、テレビジョンディスプレイ(デジタルまたは従来のTV受像機)102を有する音声/映像(オーディオ/ビジュアル)(A/V)装置、デジタル映像レコーディング装置106及びビデオカメラ110を備える。システム100は、遠隔制御104;独立型、またはテレビジョンディスプレイ102、セットトップボックス、デジタルビデオレコーディング装置106などと結合されうる制御部(モジュール)108をさらに備える。
テレビジョンディスプレイ102は、制御部108の制御信号によって制御され、制御部108から映像信号がディスプレイされうる。デジタル映像レコーディング装置106は、特定の瞬間にビデオカメラからの特別の事件とイメージとを時間内に保存する。制御部108は、ビデオカメラ110を制御し、映像信号と制御信号とをテレビジョンディスプレイ102とデジタル映像レコーディング装置106とに送る。遠隔制御104は、テレビジョンディスプレイ102、制御部108及びデジタル映像レコーディング装置106を制御するために使われる。デジタルビデオカメラ110は、関心ある場所に設けられ、制御部108に連結される。
デジタルビデオカメラ110は、テレビジョンディスプレイ102とケーブルで連結される範囲内では、いずれの場所にも設置が可能である。また、範囲を増大させて設置を便利にするために、無線デジタルビデオカメラが設けられうる。無線ビデオカメラにおいて、図2の例から分かるように、無線ビデオカメラ110が他の所に設けられるにしても、無線ビデオカメラの基本受信機112は、制御部108に連結されうる。
カメラの種類に関係なく(無線または有線)、制御部108は、それぞれのカメラを順にオン/オフにしたり、またはいずれも共にオン/オフにするための制御信号をビデオカメラ110に送ることができる。デジタルビデオカメラ110からの映像信号は、処理のために制御部108に送られる。設定や遠隔制御104からの命令に基づいて、制御部108は、映像信号をテレビジョンディスプレイ102と、記録のためのデジタル映像レコーディング装置106とに出力する。制御信号は、設定とビデオカメラ110からの映像信号の内容とに基づいて、制御部108自体によって発生することもあり、テレビジョンディスプレイ102及び/またはデジタルビデオレコーディング装置106に送られることもある。
前述のように、制御部108は、ここで論理的な装置として言及されており、独立型の装置、セットトップボックスと結合した装置、デジタルテレビジョンディスプレイと結合した装置、またはさらに進んでデジタルビデオレコーディング装置と結合した装置でもありうる。ここで述べられた制御部108の機能は、制御部108の物理的な具現に関係なく適用する。
図3は、本願発明の実施形態による、制御部108の具現例の機能的ブロック図を図示するものである。制御部(モジュール)108は、テレビジョンディスプレイ102とレコーディング装置106との制御を含む機能を行い、他人感知、火災感知、動き感知のような事件感知を行う。
図3の例で、制御部108は、イメージ/ビデオプロセシングモジュール114、イメージ/ビデオ分析モジュール116及び決定モジュール118を備える。映像信号は、デジタルビデオカメラ110から送られ、イメージ/ビデオプロセシングモジュール114に送出し、その後、イメージ/ビデオプロセシングモジュール114からテレビジョンディスプレイ102とレコーディング装置106とに出力する。
デジタルビデオカメラ110からの映像ストリームの出力を受け、イメージ/ビデオプロセシングモジュール114は、設定と決定ブロック118からの制御信号とに基づいて、ビデオストリームを処理する。例えば、もし全体システムがあらゆるビデオカメラ110を監視させるように設定されるならば、入力ビデオストリームは、テレビジョンディスプレイ102に映るように、適切な解像度に合わされる。かかる場合において、イメージ/ビデオ処理モジュール114は、テレビジョンディスプレイ102で受容されうる形式の新しい映像を発生させるために、サイズ調整及びフレーム比率変換を行う。
図4は、本願発明の一実施形態によるイメージ/ビデオプロセシングモジュール114の機能的ブロック図を図示するものである。イメージ/ビデオプロセシングモジュールは、ノイズ除去モジュール120、映像選択や結合モジュール122、サイズ調整(scaling)モジュール124及びフレーム比率変換モジュール126を備える。
ノイズ除去モジュール120は、デジタルビデオカメラからの信号ノイズと圧縮ノイズとを除去するために、デジタルビデオカメラ110からの入力信号を処理する。ノイズ除去モジュール120を介した出力は、制御部108内のイメージ/ビデオ分析モジュール116に直接送られる。
制御部108の決定モジュールからオン制御信号に基づいてノイズが除去された映像信号は、映像選択及び/または選択された映像信号を共に結合する結合モジュール122に送られる。結合された映像信号は、サイズ調整モジュール124によって適切な解像度にサイズが調節され、フレーム比率変換モジュール126は、結合されてサイズ調整された映像信号をテレビジョンディスプレイ102上で出力信号が見られるように適切なフレーム割合に変換する。
再び図3を参考にすれば、イメージ/ビデオ分析モジュール116は、イメージ/ビデオプロセシングモジュールからノイズが除去された映像信号を受ける。図5は、本願発明の一実施形態による、イメージ/ビデオ分析モジュール116の具現例に関する機能的ブロック図を図示するものである。イメージビデオ分析モジュール116は、事件感知を行い、他人感知モジュール130、火災感知モジュール132、動き感知モジュール134及び出力モジュール136を備える。当技術分野で熟練した者が知っているように、イメージ/ビデオ分析モジュール116は、他のものかつ/または追加的な分析モジュールを備えることができる。それにより、他の実施形態で、特別の事件を感知するための感知/分析モジュールがモジュール116に追加されうる。
それぞれのモジュール130,132,134の出力は、場面で特定の事件が感知されたか否かということ、及び感知された場面がとらえられたのは、どのカメラ110であるかということである。出力モジュール136は、あらゆるモジュール130,132,134からの結果を統合し、制御部108内の決定モジュールに情報を出力する。
他人感知モジュール130は、顔認識モジュールと顔分類モジュールとをさらに備える。図6は、本願発明の一実施形態による、他人感知モジュール130の具現例についての機能的ブロック図を図示するものである。他人感知モジュール130は、顔感知モジュール138、登録された顔データベース140、及び顔分類モジュール142を備える。
場面で顔感知モジュール138によって顔が感知されれば、当該顔が他人であるか否かを決定するために、データベース140内に登録された顔と比較される。これにより、デジタルビデオカメラ110によってとられられたそれぞれの場面内で、顔感知モジュール138は、場面中に顔があるか否かを検索し、もし場面中に顔があるならば、顔分類モジュール142は、感知された顔を二種の部類に分類するが、一つは、家族構成員部類であり、他の一つは、他人部類である。家族分類モジュール142が期待されているように遂行されるようにするために、家族構成員は、自らの顔をデータベース140に登録せねばならない。場面でもし他人が感知されるならば、イメージ/ビデオ分析モジュール130は、場面が他人を含んでいるということを証明する信号と共に、決定モジュール118に信号を伝送する。
火災感知モジュール132は、場面に火災事件が存在するか否かを感知し、これは、特に前庭や後庭の監視に有用である。火災事件が感知されさえすれば、イメージ/ビデオ分析モジュール116は、場面が火災事件を含んでいるということを証明する信号と共に、信号を決定モジュール118に伝送する。
動き感知モジュール134は、さらに一般的な目的なためのものであり、場面で何か変わったことがあるか否かを決定するために、それぞれの場面に対する一連のフレーム間の差を感知する。場面で変更が感知されさえすれば、イメージ/ビデオ分析モジュール116は、場面が動き(すなわち、場面の変化)を含むことを証明する信号と共に、決定モジュール118に信号を伝送する。
制御部108の決定モジュール118は、遠隔制御104を介したユーザによって設定されうる弾力的なロジックを行う。決定モジュール118に対する入力は、テレビジョンディスプレイの状態、デジタルビデオレコーディング装置の状態、及び遠隔制御からの命令を含む遠隔制御からの状態信号及び命令を含む。
決定モジュール118の出力は、出力映像信号を制御するためのイメージ/ビデオプロセシングモジュール114についての制御信号、デジタルビデオカメラを制御するための信号、及びテレビとデジタル映像レコーディング装置とを制御するための信号を含む。
一実施形態で、決定モジュール118は、次の決定ロジックを行う。
1.遠隔制御104から命令が伝えられれば、命令を遂行せよ。命令は、それぞれのビデオカメラ110またはあらゆるカメラをオンにしたりオフにする;あらゆる場面や一部場面を監視;ビデオカメラ100によりとらえられたあらゆる場面や一部場面を記録することを含むすることも可能である。
2.イメージ/ビデオ分析モジュール116によって特別の事件が感知されれば、特別の事件を含む場面を変換し、必要ならば結合し、picture in pictureモード(PIPモード)でテレビジョンディスプレイ102に出力するために、イメージ/ビデオプロセシングモジュール114に信号を送れ;同時にデジタル映像レコーディング装置106内の場面を記録せよ。
3.もしテレビジョンディスプレイ102がオフになるならば、設定に基づいて、それをオンにするための信号及び/またはあらかじめ設定されたアラーム音を伝達するための信号を出力せよ。
4.設定に基づいて、特定時間ごとに、そして/または場面で動きが感知されるとき、さらに短い時間ごとに場面をデジタル映像レコーディング装置106に記録せよ。
図6のように、他人感知モジュール130は、顔感知モジュール138を備える。顔感知のための方法は多い。効果的な方法のうちいずれも顔感知モジュール138によって遂行されうる。この例で、簡単な顔感知方法は、図7内の実施形態フローチャート示しつつ、簡略に述べる。
場面内のあらゆる候補入力フレームは、二進値でマッピングすることによってテストされ、感知された多数の重なった顔は、単一出力を得るために合わせ(merge)られる。これによって、それぞれの入力フレームに対してサイズや位置に関係なしに、あらゆる可能な顔候補がテスト(段階150)を介した入力イメージの発光要素から抽出される。候補イメージウインドーは、まず標準サイズ、例えば24*24にサイズ調整される(段階152)。従って、それぞれの候補に対して、24*24=384個のグレイスケール(gray scale)が存在するのである。その後、384個の他のグレイスケール値は、かかるグレイスケールIを入力してスケール値を出力する関数Fdを通じて伝えられ、二進結果
Fdの媒介変数に関するオフライン上の訓練を行う間に、相当な数の顔
映像フレーム内の実際の顔において、この顔の周辺に顔として感知される多くの候補がありうる。かかる感知は、オーバーラップであって、この後、オーバーラッピングプに基づいて、単一感知に合わせられ、単一感知結果は、顔分類に出力される(段階158)。
顔分類前に、この後に感知された顔を知っている顔、または他人と分類するために、あらゆる所望の顔(例えば、友人、家族構成員など)をデータベース140に登録せねばならない。感知された顔がデータベース140内のいかなる顔ともマッチしないならば、他人と感知されうる。
データベース140に顔を登録するために、遠隔制御104が顔登録モードに入るために使われる。このモードで、テレビジョンディスプレイ102は、人が立っている前側の選択されたビデオカメラ110からのイメージを直接示す。ユーザは、良好な映像がとらえられされすれば、イメージを固定させることができる。顔は、顔感知モジュール138によって感知され、ボックスに表示され、この後、遠隔制御104を介して確認される。確認のあった後に、感知された顔は、標準サイズにサイズが調整され、この後データベース140に保存される。
あらゆる顔の登録が行われた後に、顔分類モジュール142は、感知された顔が登録された顔であるか否か、他人であるか否かを決定する。顔分類に関する最も簡単な方法は、最短距離を決定し、この距離を臨界値と比較するために、感知された(候補)顔と保存された登録された顔との間の幾何学的距離を計算することを含む。あらゆる距離が臨界値より大きいならば、他人が感知される。他の分類方法もまた使われうる。
顔感知と類似して、場面で火災感知に関する多くの方法が存在する。かような方法のうちいずれも火災感知モジュール132に使われうる。一実施形態で、二段階の火災感知方法が使われる。第一の方法は色マッチングであり、第二の方法は状況(appearance)マッチングである。一般的に火災は、場面で確認される赤色を有する。しかし、あらゆる赤色部分が火災であるというわけではない。これによって、色マッチングは、領域が赤色内にあるか否かを確認するために遂行される。特に、地域が火災色に合わされ、この地域内に特別の色があるならば、火災色と見なされる。小さな候補地域内での赤色の濃度が選択された臨界値より大きい場合、地域は、状況マッチング方法を利用してマッチされる。
状況マッチングでは、ただ輝度情報のみ使われる。状況マッチングは、前記の顔感知と類似している。分類機は、オフライン上で多数の火災の例及び非火災の例と共に訓練される。この後、分類機は、それぞれの候補地域に対して火災であるか否かついて決定する。火災感知において、色マッチング検査を通過する地域を除いては、場面フレーム内のあらゆる志願者に対し検査を行う必要はない。
顔感知及び火災感知と同様に、動き感知に対する多くの方法が存在し、該方法は、動き感知モジュール134で具現されうる。かような方法のうちいかなるものでも使われうる。一実施形態で、4つの段階を含む簡単な動き感知が使われる。第一段階で、2つの一連の場面フレームIiとIi+1との輝度変化は、それぞれのフレームLiとLi+1との全体輝度演算と、下記式(5)によるフレームIi+1との調整により調整される。
本願発明は、テレビと結合されたデジタルビデオカメラと、デジタルレコーディング装置との結合を介して、制御部を使用した家庭防犯の目的のための方法を提供する。多くの識別能を備えた映像監視業務が行われ、これに相応し、テレビジョンディスプレイ及びデジタルレコーディングが使われうる。他人感知、火災感知、動き感知のような家庭防犯システムが提供される。感知結果は、いかなる場面もディスプレイしたり記録するような決定をされに行うように使われる。
本発明は、多くの他形態の実施形態が可能であるが、ここで図面に図示されて詳細に説明された例は、本発明の最適化された実施形態であり、詳細な説明は、発明の原理の例示として見なるものであり、本発明の広い側面を図示された実施形態のみに限定しようとするものではないということを明らかにしておく。本発明に係って前述の例示構成は、プロセッサによる実行のためのプログラム命令、論理回路、ASIC、ファームウェアなど、該技術分野で熟練した者に周知の多くの方法で具現されうる。かかる本発明は、ここで説明された例示実施形態のみに限定されるものではない。
本発明は、特定の望ましいバージョンを参考に、それについて非常に詳細に説明した。しかし、他のバージョンも可能である。それにより、特許請求の範囲の意図範囲は、ここに含まれた望ましいバージョンの詳細な説明に制限されるものではない。
Claims (26)
- 防犯及び監視システムにおいて、
テレビジョンディスプレイと、1台またはそれ以上のデジタルビデオカメラとを備えるA/V装置と、
それぞれのカメラからの映像信号に基づいて事件感知を行い、これに相応して上記A/V装置を制御する制御機モジュールとを備えることを特徴とする防犯及び監視システム。 - 前記制御機モジュールは、ユーザの命令に基づいて、前記A/V装置を制御することを特徴とする請求項1に記載の防犯及び監視システム。
- 前記制御機モジュールは、セットトップボックス内で遂行される論理部を備えることを特徴とする請求項1に記載の防犯及び監視システム。
- 前記カメラは、前記テレビジョンディスプレイから遠隔に設けられ、前記制御機モジュールを介して連結されることを特徴とする請求項1に記載の防犯及び監視システム。
- 前記制御機モジュールは、
前記事件感知機能を遂行する映像分析モジュールと、
前記映像分析モジュールによって感知された事件に基づいて、1台またはそれ以上のA/V装置を制御する決定モジュールとをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の防犯及び監視システム。 - ユーザが前記A/V装置及び前記制御機モジュールに命令することを許容するための遠隔制御モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の防犯及び監視システム。
- 前記決定モジュールは、前記遠隔制御モジュールからのユーザ命令にさらに基づいて、前記A/V装置を制御することを特徴とする請求項6に記載の防犯及び監視システム。
- 前記A/V装置は、
前記遠隔制御モジュールと前記制御機モジュールとによって制御され、これによって1台またはそれ以上のカメラからの映像信号を記録し、前記記録された映像信号を前記テレビジョンディスプレイ上に再生するデジタル映像レコーディング装置をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の防犯及び監視システム。 - 前記A/V装置は、前記制御部を介して相互間の信号を交換することを特徴とする請求項8に記載の防犯及び監視システム。
- 前記制御機モジュールは、
前記映像分析モジュールによって分析される前に前記カメラからの信号を処理し、ノイズ除去、映像選択及び結合、サイズ調節及びフレーム比率転換のうち、一つまたはそれ以上を行う映像プロセシングモジュールをさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の防犯及び監視システム。 - 前記決定モジュールは、
前記映像プロセシングモジュールをさらに制御することを特徴とする請求項10に記載の防犯及び監視システム。 - 前記事件感知は、
他人感知、火災感知及び動き感知のうち、一つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項5に記載の防犯及び監視システム。 - 前記映像分析モジュールは、
前記カメラからの映像内で、データベースに登録されていない人物を他人として感知する他人感知モジュールと、
前記カメラからの映像内で、火災の存在を感知する火災感知モジュールと、
前記カメラからの映像内で、動きの存在を感知する動き感知モジュールとを備えることを特徴とする請求項12に記載の防犯及び監視システム。 - 前記映像分析モジュールは、
前記感知モジュールからの結果を統合し、前記統合された結果を前記決定モジュールに伝達する出力モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の防犯及び監視システム。 - 前記他人感知モジュールは、
前記カメラからの場面内で、個人の顔を感知する顔感知モジュールと、
登録された個人の顔イメージを含むデータベースと、
前記感知された顔が前記データベース内に存在しなければ、前記場面内の前記個人は他人に分類するために、感知された顔と前記データベース内のイメージとを比較する顔分類モジュールとを備えることを特徴とする請求項13に記載の防犯及び監視システム。 - 防犯及び監視システムにおいて、
テレビジョンディスプレイ、デジタルレコーディング装置及び1台またはそれ以上のデジタルビデオカメラを備えるA/V装置と、
それぞれのカメラからの映像信号に基づいて事件感知を行い、これによってあらかじめ設定されたロジックに基づいてA/V装置を制御する制御機モジュールとを備えることを特徴とする防犯及び監視システム。 - 前記制御機モジュールは、前記事件感知に基づいて、前記A/V装置に信号をさらに発生させ、
前記制御機モジュールは、写真内の写真機能を使用し、1台またはそれ以上のカメラからの映像信号を前記テレビジョンディスプレイに出力し、
前記制御機モジュールは、映像信号を記録するために前記デジタル映像レコーディング装置上に記録し始め、
前記制御機モジュールは、場面内に感知された動きに基づいて場面を記録するための間隔を設定することを特徴とする請求項16に記載の防犯及び監視システム。 - 前記制御機モジュールは、
前記テレビジョンディスプレイ内で行われることを特徴とする請求項16に記載の防犯及び監視システム。 - 前記制御機モジュールは、
独立型の装置として遂行されることを特徴とする請求項16に記載の防犯及び監視システム。 - 前記制御機モジュールは、
前記レコーディング装置内で遂行されることを特徴とする請求項16に記載の防犯及び監視システム。 - 前記ビデオカメラのうち少なくとも1台は、前記制御機モジュールに連結された受信基地局である無線カメラを備えることを特徴とする請求項16に記載の防犯及び監視システム。
- 事件感知は、
他人感知、火災感知、及び動き感知のうち、一つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項16に記載の防犯及び監視システム。 - テレビジョンディスプレイ、デジタルカメラ及び制御機を備える監視システムに関する装置方法において、
前記カメラから映像信号を受信する段階と、
前記映像信号に基づいて事件を感知する段階と、
前記認知になった顔に基づいて自動制御される業務を行う段階とを含むことを特徴とする方法。 - 前記感知する段階は、
前記カメラからの場面内での人物がデータベース内に登録されていない場合、他人を感知する段階と、
前記カメラからの場面内で、火災を感知する段階と、
前記カメラからの場面内で、動きを感知する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。 - 前記感知された事件に基づいて自動制御される業務を行う段階は、場面を記録し始める段階をさらに含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 自動制御される業務を行う段階は、前記映像信号を前記カメラから前記テレビジョンディスプレイに送出する段階を含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。
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