JP2012118716A - 画像監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】監視領域内の監視画像を処理し、監視領域内の異常状態の発生、特に強盗犯が従業員等の被害者を拘束する行為を検出する画像監視装置を提供する。
【解決手段】撮像部から順次取得された監視画像を処理して異常を判定する画像信号処理部と、画像信号処理部が異常を判定すると警報出力する警報部とを有する画像監視装置において、画像信号処理部は、背景画像と監視画像との差分２値化画像から変化領域を算出する変化領域検出手段と、変化領域として検出された差分２値化画像について床面軸に垂直方向に投影した投影ヒストグラムを求め、当該投影ヒストグラムが上に凸上の２つのピークを有する場合に異常と判定する判定手段を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、監視画像を処理し、監視領域内の異常状態の発生、特に強盗犯が従業員等の被害者を拘束する行為を検出する画像監視装置に関する。

従来、画像を利用した画像監視装置は、特定領域を撮影する監視カメラと、当該監視カメラで撮影した画像を経時的に解析する画像解析部と、当該画像解析部による解析結果に基づいて不審行動を検知することにより、ＡＴＭ等における不審者を検知する用途に利用されている。例えば、特許文献１には、ＡＴＭ周辺領域における人物像の移動軌跡や人数等を解析することにより、ＡＴＭへのいたずらや他の従業員の覗き見等といった不審な行動を示す不審者を検知する画像監視装置が提案されている。

また、特許文献２には、ＡＴＭコーナーなどの天井に下向きに設置されたカメラからの監視画像に写った２人の人物について、その形状が所定以上の時間変化すると、喧嘩等の異常な行動をとるとして検出する画像監視装置が開示されている。

特開２００９−０７５８０２号公報 特開２００４−２７３６８９号公報

しかしながら、従来の画像監視装置は、開店中の店舗や通常業務を行っている事務所では、複数の従業員や顧客が部屋の中を自由に動き回わることになる。このような状況においては、従業員や顧客の通常行われる行動と、強盗犯等により脅されたときのような非常時における行動とを判別することが困難である。このため、従業員や顧客の通常時の行動を非常時の行動と誤って判定し非常通報をしてしまうことが多発する恐れがある。

押込強盗事案においては、強盗犯はサングラスやマスク、目出し帽などで顔を隠蔽した上で、従業員を脅迫してこの従業員から金庫の解錠方法を聞き出し、金庫から金品を強奪して、逃走の時間を稼ぐ為従業員の手足をロープや粘着テープで拘束して従業員の自由を奪う場合が多い。

そこで本発明は、監視領域内の異常状態の発生、特に上記のような例えば強盗犯による被害者の拘束行為時の特有の変化領域の特徴を捉えて異常を通報する画像監視装置の提供を目的としたものである。

かかる課題を解決するために、本発明は、監視領域内の監視画像を順次取得する撮像部と、
移動物体が存在しない状態において撮像した背景画像および物体異常判定条件を記憶する記憶部と、前記撮像部から順次取得された監視画像を処理して異常を判定する画像信号処理部と、前記画像信号処理部が異常を判定すると警報出力する警報部とを有する画像監視装置において、前記画像信号処理部は、前記背景画像と前記監視画像との差分２値化画像から変化領域を算出する変化領域検出手段と、前記変化領域として検出された差分２値化画像について床面軸に垂直方向に投影した投影ヒストグラムを求め、当該投影ヒストグラムが上に凸上の２つのピークを有する場合に異常と判定する判定手段を有する。
上記構成により、本発明は、監視領域内で異常が発生したことを早期に検知することができる。

また、本発明の好ましい態様は、前記画像信号処理部は、前記２つのピーク値のいずれもが当該投影ヒストグラムの平均値以上の値である場合に異常と判定する判定手段を有する。
上記構成により、撮影方向に離間した人物が画像上で重なった場合の誤警報を帽子することができる。

上記のように、本発明の画像監視装置は、例えば強盗犯による被害者の身柄拘束行為を早期に高い精度で検知できる。

実施例に係る画像監視装置の略構成図である。 実施例の形態における画像監視装置の構成を示すブロック図 監視カメラにて撮像した画像処理の例を示す図 実施例の形態における画像信号処理部における処理を示すフローチャート 変化領域検出手段における処理を示すフローチャート 判定処理における処理を示すフローチャート

以下、本発明の実施形態として、重要監視物である金庫が設置された金庫室を監視領域とし、所定の位置に設置された監視カメラから撮像した画像によって強盗犯による従業員等（被害者）の身柄拘束行為等の異常状態の発生を検知する場合の実施例について、図面を参照して説明する。

図１は、監視領域１内に重要監視物である金庫２が設置されている。本発明にかかる画像監視装置１０は、この金庫２の上部に設置されている。
また、監視領域１内には、監視カメラ（撮像部）が設置され、この例では金庫２上方に設置され金庫２の正面に概略水平方向に向けた監視カメラ３と金庫室の側面に設置された監視カメラ４である。この図では、監視カメラ３、４が２台設置された例を示しているが金庫室のコーナーにも監視カメラを設置して各監視カメラが４５度の視野角度差をもって監視するようにしてもよい。

さらに、強盗犯５が例えば金品の強奪を企て、監視領域１内に侵入した際、店舗の従業員等（被害者）６に通報されないようにする為に、例えば強盗犯５によって例えば被害者６を後ろ手にロープなどで縛る等拘束する行為を表す模式図である。

図２は、実施形態としての本発明にかかる画像監視装置１０の概略構成図である。
画像監視装置１０は、撮像部２０（図１の監視カメラ３、４）と、記憶部３０と、画像信号処理部４０と、出力部５０とを有する。

撮像部２０は、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等、可視光および近赤外光に感度を有する光電変換器で構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に監視領域の像を結像する結像光学系から構成され、例えば、ＮＴＳＣ規格に従って、連続的に撮影を行うカメラを用いることができる。あるいは、撮像部２０は、いわゆるハイビジョンなど、より高解像度な画像を生成するものでもよい。
撮像部２０は、画像信号処理部４０の図示しないインターフェース部と接続されており、所定時間（例えば０．２秒）ごとに画像を生成し、その生成した画像を監視画像として画像信号処理部４０へ出力する。

記憶部３０は、フラッシュメモリなどの不揮発性半導体メモリ、揮発性半導体メモリ、または磁気ディスク（ＨＤＤ）などの記憶装置を有する。
記憶部３０は、画像監視装置１０で使用される各種のプログラム及びデータを記憶し、画像信号処理部４０との間でこれらの情報を入出力する。撮像部２０の撮像条件、すなわち、床面からの撮像部２０の高さや画角などの情報も記憶しておく。
各種データには、撮像部２０からの背景画像情報３１、蓄積画像情報３２が含まれる。

背景画像情報３１は、人物が写っていないという条件で取得された監視画像を記憶しておくものである。撮像部２０から順次取得される監視画像との差分処理により、監視領域１に存在する人物像を抽出するために用いられる。

蓄積画像情報３２は、撮像部２０にて取得した監視画像を時系列に一時的に記録した画像情報である。蓄積画像情報３２は撮像部２０から入力される監視画像を撮像時刻の情報とともに所定フレーム数分だけ保持する。そして、蓄積画像情報３２は保持された画像データのうち、もっとも古いものを新しく受信した画像データで上書きして、常に最新の監視画像が所定フレーム数だけ保持される。蓄積画像情報に保持されるフレーム数は、画像信号処理部４０で監視領域内の異常状態の発生の検出処理を行なう際に過去に遡る程度に応じて設定される。

画像信号処理部４０は、例えばＣＰＵやＤＳＰ等の演算装置であって、記憶部３０に記憶されるプログラムに従って各種の情報処理を実行し、監視領域１内における異常状態の検出、例えば強盗犯５による被害者６の身柄の拘束行為の検出や警報信号の送出などの処理を行う。
本実施例では、画像信号処理部４０は、撮像部２０によって監視画像を取得して解析し、例えば被害者の身柄の拘束行為等の異常を検知した場合に当該異常信号を出力部５０に出力する処理を行う。

画像信号処理部４０は、図２に示すように、背景画像作成手段４１、変化領域検出手段４２、判定手段４３と、出力制御手段４４を含んで構成される。
これらの機能は、画像信号処理部４０が記憶部３０に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

背景画像作成手段４１は、画像監視装置１０が起動したとき、あるいは定期的に撮像部２０から取得した、人物が写っていないという条件で取得された監視画像を用いて、所謂背景画像を作成し、記憶部３０の背景画像情報３１に記憶させる。
背景画像情報３１の作成方法は適宜公知の方法を採用すればよい。例えば、定期的に監視画像を背景画像情報３１に記憶し直す、あるいは複数枚の監視画像を平均化して作成しても良いが、明るさの変動に対応できるため、最新の状態になるよう背景画像情報３１は更新されるものとする。

変化領域検出手段４２は、変化範囲抽出手段４２１と変化領域決定手段４２２とを含んで構成される。変化範囲抽出手段４２１は、記憶部３０に記憶されている背景画像情報３１と、現時刻で取得された監視画像との画素毎の差分を求め、所定の閾値で２値化する。その結果について、大きさ、形状、外接矩形のアスペクト比など、予め定めておいた条件を満たす変化範囲を特定し、変化範囲として抽出する。
変化範囲抽出手段４２１で行われる処理は、画像処理技術の分野では一般的に行われる背景差分処理で十分なので、詳細は省略する。

次に、変化範囲抽出手段４２１の処理例について、例えば、強盗犯５によって被害者６を後ろ手にロープなどで縛る等の拘束する状況について図３の模式図を用いて説明する。図３（ａ）には、監視カメラ３にて取得された現時点における監視画像が示されている。金庫に向かって左右に位置している強盗犯５と被害者６を、監視カメラ３が金庫の正面から撮像した様子が示されている。尚、この図は強盗犯５が被害者６を後ろ手に粘着テープ等で縛っている状態を示している。

図３（ｂ）は、変化範囲抽出手段４２１にて検出した変化範囲１００を示す差分画像である。背景画像と監視画像の差分画像において、大きさ、形状、外接矩形のアスペクト比など、予め定めておいた条件を満たす変化範囲を特定したものである。

次に判定手段４３について図３を用いて説明する。
判定手段４3は、投影ヒストグラム生成手段４３１と異常判定手段４３２を含んで構成される。投影ヒストグラム生成手段４３１は、図３（ｂ）に示す変化領域１００に含まれる画素について、同じＸ座標を持つ画素の数によって垂直軸方向に投影ヒストグラムを生成する。図３（ｃ）は投影ヒストグラムである。

異常判定手段４３２は、投影ヒストグラム１１０のＸ座標上の各度数について平均値Ｘを求める。符号１１３の点線に示すのが平均値に対応する度数である。次に、投影ヒストグラム１１０に、平均値Ｘ１１３を上回り、上に凸となるピークが存在するか否かを調べる。上に凸となるピークの有無の判定は、数学における解析学の考え方を用い、Ｘ軸に対する１次微分値と２次微分値の変化から特定できる。

図３（ｃ）には符号１１４、１１５に示すように、平均値Ｘ１１３を上回る２つの凸となるピーク部が抽出されている。平均値Ｘを上回るピークが２つ以上検知された場合、異常（例えば、被害者６が強盗５によって後ろ手に縛られて身柄拘束されているとして）と判定する。

尚、例えば、複数人の人がカメラの視野方向に離れて立っている場合にはカメラの画像ではその像が重なる場合があり、その場合には差分画像の投影ヒストグラムには二つの上に凸となるピークが現れることになる。しかし、各人のカメラからの距離の違いによって各人による差分画像の大きさが異なるので、カメラから遠い人物の画像によるピークの値は平均値Ｘよりも小さくなり、誤判定を排除することができる。

このように、判定手段４３は、撮像部２０にて撮像したいずれかの監視画像の差分画像の投影ヒストグラムが、凸部判定手段４３１によって平均値Ｘ異常のピーク値以上の２つのピークを有していればば異常（例えば、強盗犯５による被害者等６の身柄拘束行為）が発生していると判定する。

出力制御手段４４は、判定手段４３にて異常が発生したと判定された場合、出力部５０を制御して、警報信号を出力させるか否かを決定する手段である。また、監視画像を証跡性の確保を目的として、記憶部３０に記憶させてもよい。

以下、本実施例に係る画像監視装置１０の画像信号処理部４０が実行する処理の流れの一例について、図５のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１０にて、電源投入された画像監視装置１０は、各部の初期化を行う。その後、画像監視装置１０は背景画像情報３１の作成を行う。そのために、背景画像作成手段４１は、撮像部２０より複数枚、例えば１０枚の監視画像を取得し、対応する各画素について画素値の平均を求め、背景画像として、記憶部３０の背景画像情報３１に記憶する。
尚、この背景画像は所定の時間間隔で適宜更新されるようにしてもよい。

ステップＳ２０にて、撮像部２０から監視画像を取得する。この監視画像の取得は所定時間ごとに実行される。取得した監視画像は蓄積画像情報３２として記憶部３０に記憶される。記憶部３０には現在時刻から所定時間前までの所定枚数分の監視画像が記憶可能な蓄積画像情報３２が用意されており、当該蓄積画像情報３２がフルになると、記憶されている最も古い画像を削除して、新たな監視画像を記憶するようにしている。また記憶済みの画像を定期的に外部のハードディスク等にバックアップするようにしてもよい。

監視画像が取得される（Ｓ２０）と、ステップＳ３０の変化領域検出処理に移行する。変化領域検出処理は、図５を参照して説明する。ステップＳ３１にて、変化範囲抽出手段４２１は記憶部３０の背景画像情報３１を読み出し、各画素について取得した監視画像との差分を求め、所定の閾値にて２値化することで、差分領域を抽出する（Ｓ３２）。
変化範囲抽出手段４２１は、ステップＳ３３にて抽出された各差分領域について、大きさや縦横比などを求める。これらが事前に定めた所定条件に適合する場合には、その差分領域は人物や物などの移動体が監視領域１に入った又は置かれたことにより抽出された変化範囲であるとみなして変化領域として確定し（ステップＳ３５）、ステップＳ３６に進む。また、所定条件を満たす差分領域が無いと判断される場合には、ステップＳ３４にてステップＳ２０に戻し、次の時点の監視画像を取得する。

ステップＳ４０の判定処理について図６を参照して説明する。
ステップＳ４１にて、判定手段４３は、ステップＳ３５にて確定した変化領域変化領域について、Ｘ軸への投影ヒストグラムを求め（Ｓ４１）投影ヒストグラムが２つ以上の凸上のピーク部を有するか否かを前述した方法で検出する（Ｓ４２）。尚、図３（ｃ）に示す投影ヒストグラム１１０は凸状のピーク部が２つ（１１４、１１５）あるので、ステップＳ４４に進む。尚、ピーク部が２つ以上無いと判定されればステップＳ２０に戻る（Ｓ４３）。

ステップＳ４４では、投影ヒストグラム１１０の平均値Ｘを求める。そして、ステップＳ４２で検出したピーク値が２つとも平均値Ｘを上回る場合には、異常（例えば、被害者６が強盗５によって後ろ手に縛られて身柄拘束されているとして）と判定し、ステップＳ４７に進む。平均値Ｘを上回るピーク値が１つのみの場合には、ステップＳ４６にてステップＳ２０に戻る。

判定手段４３が異常と判定した場合、ステップＳ５０にて出力制御手段４４から出力部５０を介して図示しない警備装置に異常信号を送信する。

以上述べてきたとおり、本発明にかかる実施例の形態では、監視領域１内の変化領域の投影ヒストグラムが凸状の２つ以上のピーク部を有し、かつ、それらのピーク値が平均値以上である場合に、異常（例えば、強盗事件）が発生したとして、異常判定の処理を実施することで説明したが、判定処理において、ステップＳ４４及びＳ４５を省略して、ピークの数だけで判定してもよい。

本実施例の形態では、変化領域を差分画像によって求めたが、特願２０１０−９５１４０号公報に記載されたようなsobelフィルタまたはprewittフィルタといったエッジフィルタを用いて差分領域を求めるようにしてもよい。即ち、背景差分画像の各画素に対して、エッジフィルタ処理を行なうことでエッジ強度を求め、この求められたエッジ強度が所定のエッジ強度以上となるエッジ強度の絶対値をもつ画素を人物領域の輪郭上に存在する輪郭画素としてもよい。尚、所定のエッジ強度は、例えば予め実験等により決定される。

１・・・監視領域
２・・・金庫
３・・・監視カメラ
４・・・監視カメラ
５・・・強盗犯
６・・・従業員（被害者）
１０・・・画像監視装置
２０・・・撮像部
３０・・・記憶部
４０・・・画像信号処理部
４３・・・判定手段
５０・・・出力部

Claims (2)

1. 監視領域内の監視画像を順次取得する撮像部と、
   移動物体が存在しない状態において撮像した背景画像および物体異常判定条件を記憶する記憶部と、
   前記撮像部から順次取得された監視画像を処理して異常を判定する画像信号処理部と、
   前記画像信号処理部が異常を判定すると警報出力する警報部とを有する画像監視装置において、
   前記画像信号処理部は、
   前記背景画像と前記監視画像との差分２値化画像から変化領域を算出する変化領域検出手段と、
   前記変化領域として検出された差分２値化画像について床面軸に垂直方向に投影した投影ヒストグラムを求め、当該投影ヒストグラムが上に凸上の２つのピークを有する場合に異常と判定する判定手段を有することを特徴とする画像監視装置。
   
2. 前記画像信号処理部は、前記２つのピーク値のいずれもが当該投影ヒストグラムの平均値以上の値である場合に異常と判定する判定手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像監視装置。
   

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