JP2014146141A - 撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】監視領域における異常が発生している建屋から出てきた人物を不審者と判定し、不審者を迅速に撮影できる撮影システムの実現を目的とする。
【解決手段】監視領域の監視空間における物体位置を計測する物体センサと、撮影機能を有し監視空間を飛行できる飛行ロボットと、少なくとも飛行ロボットを目標位置まで飛行制御する制御部から構成される撮影システムであって、制御部は、監視領域を建屋と建屋外部とに区分した監視空間マップを記憶し、物体センサを用いて建屋内への侵入を検出した後に追跡している移動物体が監視空間マップの建屋から建屋外へ移動したことを検出すると、当該移動物体を不審者と判定し、不審者を撮影可能な位置を目標位置として飛行ロボットを飛行させ、飛行ロボットが撮影した画像を出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、建屋から逃走する不審者を飛行ロボットから撮影する撮影システムに関し、特に、逃走する不審者を適切に判定して撮影する撮影システムに関する。

従来、建屋とその周辺の監視領域に各種センサを設置し、センサが異常を検出すると、異常が発生した場所に移動ロボットが移動し、その場所を撮影する監視システムが提案されている。
例えば、特許文献１には、火災を検出するセンサや侵入者を検出するセンサからの信号に基づいて、地上走行型の移動ロボットが異常発生の場所に移動して異常状況を撮影する監視システムが開示されている。このような監視システムは、駐車場が設けられているような工場やショッピングモールなど広範囲な監視領域を監視することがある。特許文献１のシステムでは、移動ロボットは、センサが異常を検知した場所まで走行して、その異常発生場所の撮影や監視センタへの通報などを実行している。

特開２００９−１８１２７０号公報

ところで、逃走を図っている侵入者を撮影することができれば、その後の捜査にとって有用な情報となる。しかし、従来の監視システムでは、逃走する不審者と建屋利用者や警備員などの正当利用者を区別していなかった。このため、移動ロボットが逃走する不審者に的を絞って撮影することが困難という問題がある。

また、地上走行型の移動ロボットでは、監視領域を俯瞰して撮影することが困難であるので、飛行ロボットに比べ撮影可能な範囲が狭くなり、複数の人物を撮影することが困難であり、一人の警備員等を不審者と間違えて撮影し、逃走する不審者を撮影できないことが生じ得る。

そこで、本発明は、飛行ロボットを用いて、監視領域における異常が発生している建屋から出てきた人物を不審者と判定し、不審者を迅速に撮影できる撮影システムの実現を目的とする。

かかる目的を達成するために本発明は、監視領域の監視空間における物体位置を計測する物体センサと、撮影機能を有し監視空間を飛行できる飛行ロボットと、少なくとも飛行ロボットを目標位置まで飛行制御する制御部から構成される撮影システムであって、制御部が、少なくとも建屋と建屋外部とに区分して前記監視領域を表した監視空間マップを記憶する記憶部と、物体センサが計測した物体位置の変化から移動物体を検出するとともに、当該移動物体を監視空間マップ上にて追跡する物体センサ信号解析手段と、建屋内への侵入を検出した後に、物体センサ信号解析手段にて追跡している移動物体が監視空間マップの建屋から建屋外へ移動したことを検出すると、当該移動物体を不審者と判定する不審者判定手段と、不審者の現在位置を上空から撮影可能な位置を目標位置に設定し、飛行ロボットを当該目標位置に飛行させる飛行制御手段と、飛行ロボットが撮影した画像を出力する出力手段とを有する撮影システムを提供する。

これにより、本発明は、建屋への侵入を検出した後に、建屋から出てきた人物を不審者と判定し、飛行ロボットにて不審者を追跡しつつ撮影することができる。

また、撮影システムは、建屋内への侵入を検出すると、建屋外部を俯瞰して撮影できる予め定めた俯瞰位置を目標位置に設定し、当該俯瞰位置まで飛行した上で待機飛行を継続することが好適である。

これにより、不審者が建屋から逃走を図った際に、より迅速に不審者の撮影が可能になる。

本発明によれば、飛行ロボットが、逃走する不審者を迅速に撮影することができる。

飛行ロボットの飛行イメージを説明する図 レーザセンサの検知エリアを示す図 監視システムの全体構成図 警備装置の機能ブロック図 ロボ制御モジュールの機能ブロック図 飛行ロボットの機能ブロック図 建屋侵入検知をトリガとした飛行ロボットの制御フロー

以下、本発明にかかる撮影システムを監視システムに適用した実施の形態について説明する。

図３は、監視システム１の全体構成を模式に示した図である。監視システム１は、監視領域Eに設置される警備装置２、飛行ロボット３、レーザセンサ４、建物内センサ５と、ネットワークを介して接続される監視センタ内に設置されたセンタ装置６から構成されている。センタ装置６は、警備装置２とIP網にて接続され、警備装置２から飛行ロボット３の撮影した画像や建物内センサ５の検知信号などを受信し、モニタに表示する。なお、監視員は、このモニタを視て監視領域Eの状況を把握し、適切な対応を実行する。また、ネットワークをIP網として説明しているが、一般公衆回線網、携帯電話網など画像の送受信に支障がなければこれに限るものではない。

ここで、図１を参照して、監視システム１における飛行ロボット３の飛行制御の概略を説明する。図１は、塀に囲まれた監視領域Ｅに各機器が配置され、飛行ロボット３が飛行制御されている様子を示している。図１に示す監視領域Eの建屋Bの内部に、警備装置２が設置されている。警備装置２は、建屋B内への侵入者を検知するための適宜の場所に設置された建物内センサ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５e、５ｆ、監視領域E内であって駐車場等の建屋Bの外を検知領域とするレーザセンサ４−１、４−２とそれぞれ接続されている。

図１（ａ）は、不審者が建屋Ｂへ窓から侵入している様子を示している。警備装置２は、窓に設置されている建物内センサ５ｆから侵入検出信号を受信すると、侵入者が建屋に入った旨の異常信号を監視センタのセンタ装置６に通報する。次いで、警備装置２は、飛行ロボット３に不審者の逃走を俯瞰して撮影できる高高度な俯瞰位置にて待機飛行するように制御する。図１（ａ）は、飛行ロボット３が待機飛行している様子である。

図１（ｂ）は、不審者が建屋Ｂから逃走を図っている不審者を飛行ロボット３が追跡・撮影している様子を示している。次に、警備装置２は、人物が建屋Ｂから出てきたことを、レーザセンサ４−２からの信号に基づいて検知すると、飛行ロボット３に対して、建屋Ｂを出てきた不審者を追跡しつつ撮影させている。

次に、飛行ロボット３について説明する。飛行ロボット３は、警備装置２からの無線による飛行制御信号を受信して、所定の目標位置まで撮影しながら飛行し、撮影した画像を警備装置２に送信する。図６は、飛行ロボット３の機能ブロックを示した図である。

飛行ロボット３は、警備装置２との無線通信を行うためのアンテナ３１、上昇／下降／方向転換／前進などの飛行するための４つのロータ３２、ロータ３２に駆動力を提供するモータ等からなるロータ駆動部３３、鉛直下方にレーザーを投受光して飛行ロボット３の現在高度を計測する高度センサ３４、水平方向かつ周囲にレーザーを投受光して飛行ロボット３の周辺状況を計測する測距センサ３５、飛行ロボット３の前方をカラー画像にて撮影するカメラ３６、周囲が暗いときに点灯しカメラ３６での撮影を補助するLED照明である照明３７、飛行ロボット３の全体を制御するロボ制御部３８、飛行ロボット３の各部に電力を供給するリチウムポリマー電池である電源３９から構成されている。

また、ロボ制御部３８は、アンテナ３１を介して警備装置２との無線通信を制御する通信制御手段３８１、カメラ３６の撮影開始／終了やカメラ３６が撮影した画像を取得して通信制御手段３８１から警備装置２へ送信するなどの処理をするカメラ制御手段３８２、測距センサ３５および高度センサ３４が測定した高度情報および周辺物体と自機との距離データをスキャンデータとして通信制御手段３８１から警備装置２へ送信するなどの処理をするスキャン手段３８３、警備装置２からの飛行制御信号に基づいてロータ駆動部３３を制御して飛行ロボット３を目標位置に飛行するように制御する飛行制御手段３８４から構成されている。

次に、図４、図５を参照して、警備装置２について詳細に説明する。図４は、警備装置２の機能ブロックを示す図である。警備装置２は、監視領域Eを監視センタが監視する警備セット状態と監視センタで監視しない警備解除状態との切替操作を行う警備モード切替部２１と、レーザセンサ４や建物内センサ５などの各種センサからの信号の入力を受けるセンサインタフェース２２、飛行ロボット３との通信を行う飛行ロボット通信部２５、飛行ロボット３が撮影した画像、各種センサが検知した異常信号などについて、センタ装置６とネットワークを介して通信を行う監視センタ通信部２６、警備装置２の処理に必要なプログラムや各種のデータ、パラメータなどを記憶しているROM/RAMなどの周辺部品にて構成される記憶部２４、および警備装置２の全体を統括制御するCPU,MPUなどから成る警備制御部２３から構成されている。

ここで、記憶部２４に記憶されている情報について説明する。監視空間マップ２４１は、監視領域Eを３次元にて表現した情報であって、地面から飛行ロボット３の飛行に必要な程度の高さまでの監視空間を表現したマップ情報である。本実施の形態では、監視領域Eと外部を仕切る塀、建屋B、レーザセンサ４の設置位置などの予め監視空間内に存在している物体の情報が記憶されている。なお、監視空間マップ２４１には、建屋B内部の３次元情報も含まれており、例えば扉や窓のように人が出入り可能な場所が登録されている。更に、図１（ａ）に示した飛行ロボット３が不審者の逃走を俯瞰して撮影できる高高度な位置は、俯瞰位置として監視空間マップ２４１に予め登録されている。また、監視空間マップ２４１には、図２に示した建屋Ｂを囲む領域であって、建屋Ｂと接する領域である検知エリアＡを予め登録されている。したがって、監視空間マップ２４１は、建屋Ｂと建屋外部を区別可能な情報となっている。なお、本実施の形態では、建屋Ｂと建屋外部との区別を容易にするために検知エリアＡを登録しているが、検知エリアＡを登録することなく、建屋Ｂと建屋外部との監視空間上の境界を認識することとしてもよい。

建物内センサ配置情報２４２は、各建物内センサ５の監視場所の監視空間マップ２４１における位置情報である。これは、予め警備計画によって決められており、建物内センサ５ごとに監視空間マップ２４１上の位置が対応付けられている。

レーザセンサパラメータ２４３は、レーザセンサ４の監視空間マップ２４１における設置位置、レーザセンサ４の検知領域における位置と監視空間マップ２４１上の位置との対応関係を含む情報であり、レーザセンサ４にて人物や物体を検知した位置を監視空間マップ２４１上の位置に変換するためのパラメータである。

なお、各種パラメータ２４４は、そのほかに警備装置２が監視領域Eを監視するために必要なセンタ装置６のIPアドレスや飛行ロボット３との通信のためのデータなど種々のパラメータである。記憶部２４には、これら以外に警備装置２の機能を実現するための各種プログラムが記憶されているが図示を省略している。

次に、警備制御部２３について詳細に説明する。なお、警備制御部２３は、記憶部２４には図示していないソフトウェアモジュールを読み出して、CPU等にて各処理を行うものである。

レーザセンサ解析モジュール２３１は、センサインタフェース２２から入力されるレーザセンサ４の信号を解析処理するソフトウェアである。具体的には、レーザセンサ４がレーザー光にて検知エリアを走査した結果である探査信号を時系列に解析する。検知エリアに新たな進入物体等がなければ、時系列に入力されるレーザセンサ４の探査信号はあまり変化しないので、進入物体なしとの解析結果となる。他方、検知エリアに新たな進入物体等があれば、レーザセンサ４の探査信号に変化が生じ、変化が出た検知エリアでの位置を解析して求める。更に、記憶部２４のレーザセンサパラメータ２４３を用いて、監視空間マップ２４１上の位置に変換する。

レーザセンサ解析モジュール２３１は、進入物体に対してラベリングを行い、位置・大きさ・移動方向を算出し、進入物体を監視空間マップ２４１上で追跡する。追跡にあたって、レーザセンサ解析モジュール２３１は、追跡している進入物体（人物）が不審者か否かを判定する不審者判定手段の機能を有している。具体的には、警備装置２が建物内センサ５にて侵入を検出した後、監視空間マップ２４１上の建屋Ｂと接している検知エリアＡにて最初に出現し、建屋Ｂの外に移動していく進入物体を不審者であると判定する。つまり、建屋Ｂと接する検知エリアＡで検出された進入物体であっても、建屋Ｂの外側の検知エリアにて既に検出され追跡されていた進入物体は不審者と判定せず、最初に建物Ｂと接する検知エリアＡで検出され、建屋Ｂの外方向に移動する進入物体を不審者と判定する。これにより、建屋Ｂの利用者や警備員などの正当利用者を建屋Ｂから逃走を図る不審者と間違えることがなくなる。そして、この不審者と判定されたラベルに対して、不審者との属性を付与し、追跡を行う。また、レーザセンサ解析モジュール２３１の解析結果は、後述する異常判定モジュール２３２やロボ制御モジュール２３３に出力される。

異常判定モジュール２３２は、警備モード切替部２１からの警備セット／解除信号、建物内センサ５、レーザセンサ４からの信号を受信し、監視領域Eに異常が発生したか否かを判定する。異常判定モジュール２３２は、警備モード切替部２１から警備セット信号を受信すると監視領域Eを警戒する警備セットモードとし、警備解除信号を受信すると監視領域Eを警戒していない警備解除モードに設定する。そして、警備解除モードでは、建物内センサ５やレーザセンサ４からの検知信号を受信しても、特段の処理は行わない。他方、警備セットモードでは、建物内センサ５やレーザセンサ４からの検知信号を受信すると異常発生と判定し、監視センタ通信部２６からセンタ装置６に異常通報する。そして、建物内センサ５が侵入者を検知すると、ロボ制御モジュール２３３に対して飛行ロボット３の起動制御を実行する。警備装置２は、飛行ロボット通信部２５から受信した飛行ロボット３が撮影した画像を監視センタ通信部２６からセンタ装置６に送信する処理を異常状態の解除がされるまで継続する。なお、飛行ロボット３の起動制御や、建物内センサ５の異常状態の解除方法は種々存在するが、本発明との関連性が低いので説明は省略する。

ロボ制御モジュール２３３は、異常判定モジュール２３２にて飛行ロボット３の起動信号を受けると、飛行ロボット通信部２５から飛行ロボット３の飛行制御を行う。

ここで、図５を参照してロボ制御モジュール２３３を詳細に説明する。図５は、ロボ制御モジュール２３３の機能ブロック図である。ロボ制御モジュール２３３は、飛行ロボット３が到達するべき目標位置を決める目標位置設定手段イと、目標位置設定手段イが設定した目標位置に到達するための飛行経路を算出する飛行経路算出手段ロと、飛行経路算出手段ロが算出した飛行経路にて飛行するように飛行ロボット３へ飛行制御信号を生成して送信するロボ制御手段ハと、飛行ロボット３の監視空間マップ２４１上における現在の飛行位置を算出する飛行位置算出手段ニから構成されている。

目標位置設定手段イは、異常判定モジュール２３２、レーザセンサ解析モジュール２３１、画像処理モジュール２３４からの出力に基づいて、飛行ロボット３が飛行目標とする監視空間マップ２４１上の位置を目標位置として設定する。ここでは、警備セットモード中に建物内センサ５が建屋Ｂへの侵入を検知した場合の目標位置の設定について説明する。先ず、警備セットモード中に建物内センサ５が侵入を検知すると、記憶部２４に記憶されている俯瞰位置を目標位置に設定する。その後、レーザセンサ解析モジュール２３１が不審者を検知すると、監視空間マップ２４１上の不審者を撮影できる位置を目標位置とする。不審者を撮影できる位置とは、カメラ３６を不審者に向けて、かつ、不審者から所定距離以上を離れる位置をいい、例えば不審者から２ｍ程度離れて、３ｍ程度の高度の位置である。不審者は、逃走等のために随時移動するが、レーザセンサ解析モジュール２３１が追跡する。かかる追跡によって、目標位置は随時変更されることになる。

図４に戻って、画像処理モジュール２３４は、飛行ロボット通信部２５から受信した飛行ロボット３が撮影した画像を処理する。

画像処理モジュール２３４は、進入物体が自動車であれば、画像から自動車のナンバープレートを認識し、不審者の顔画像を抽出するなどの処理を行う。

図３に戻って、レーザセンサ４は、屋外に設置されて、監視領域Eの駐車場や建屋Bの周囲への進入を監視している。図２は、レーザセンサ４の検知エリアと建屋Ｂと接する検知エリアＡを示した図である。同図に示すように、レーザセンサ４−１が監視領域Eの左上から建屋B方向を検知エリアとして設置され、レーザセンサ４−２が監視領域Eの右下から建屋B方向の裏手を検知エリアとするように設置されている。建屋Ｂと接する検知エリアＡは建屋Ｂを囲むように設定されている。

レーザセンサ４は、予め設定された検知エリアを走査するように、放射状にレーザー光である探査信号を送信し、検知エリア内の物体に反射して戻ってきた探査信号を受信する。そして、送信と受信の時間差から物体までの距離を算出し、その探査信号を送信した方向と算出した距離を求める。

そしてレーザセンサ４は、所定周期で検知エリアを走査した走査単位の結果を警備装置２に送信する。これにより、警備装置２のレーザセンサ解析モジュール２３１にて、監視領域Eにおける屋外での物体配置状況や進入物体の有無、不審者の追跡などが可能となる。本実施の形態では、地上を歩く人物や自動車の進入監視を目的としているため、水平方向に１段での走査としているが、監視目的によっては、鉛直方向にも複数段の走査をするようにしてもよい。

建物内センサ５（５a〜５ｆ）は、図１に示すように、建屋B内の各所に適宜に設置されている。例えば、窓や扉には、窓や扉の開閉を検出するマグネットセンサ、ガラス窓にガラス破壊センサ、部屋の内部に人体検出する赤外線センサ、画像にて侵入者などを検出する画像センサなど適宜の場所に設置されている。なお、建物内センサ５ごとに、監視空間マップ２４１上の検知箇所と対応付けて警備装置２に建物内センサ配置情報２４２として記憶されている。

ここで、警備装置２による飛行ロボット３の制御のための処理について、図７を参照して説明する。図７は、警備セットモードにおいて、建屋Ｂへの侵入を検知した場合における警備装置２の処理フローである。まず、建物内センサ５にて建屋Ｂへの侵入を検知すると、目標位置設定手段イは監視空間マップ２４１に設定されている俯瞰位置を目標位置に設定する（Ｓ７１）。

そして、飛行経路算出手段ロは、ステップＳ７１にて設定された目標位置、飛行ロボット３の現在位置、監視空間マップ２４１を用いてＡ＊経路探索アルゴリズムにより、飛行経路を計算する。Ａ＊経路探索アルゴリズムは、現在位置と目標位置を設定すれば、監視空間マップ２４１の配置状況および飛行ロボット３の大きさ等を考慮して、安全にかつ最短で到着できる経路を算出する（Ｓ７２）。なお、飛行ロボット３は、起動信号を受信するまでは、所定の待機位置に所在しているので、その位置が現在位置となっている。その他のときは、飛行位置算出手段ニが、飛行ロボット３のスキャン手段３８３が取得したスキャンデータを受信し、このスキャンデータが監視空間マップ２４１に合致する場所を算出することにより、飛行ロボット３の現在位置を算出する。なお、本実施の形態では、スキャンデータに基づいて現在位置を算出しているが、これに限らず飛行ロボット３にＧＰＳ信号の受信機能を設けて、ＧＰＳ信号に基づいて現在位置を算出してもよい。

ステップＳ７３では、ロボ制御手段ハは、飛行ロボット３が飛行経路算出手段ロの算出した経路を飛行できるように、飛行ロボット３の飛行制御信号を算出する。具体的な飛行制御信号は、飛行ロボット３にある４つのロータ３２のそれぞれの回転数である。そして、飛行ロボット通信部２５から無線信号にて飛行制御信号を送信する。

飛行ロボット３は、アンテナ３１から飛行制御信号を受信すると、受信した飛行制御信号に基づいて飛行する。具体的には、アンテナ３１から受信した飛行制御信号が飛行制御手段３８４に入力され、ロータ駆動部３３から各ロータ３２の回転数を個別に制御して飛行する。

ステップＳ７４では、レーザセンサ解析モジュール２３１が不審者を検知したか否か判定する。レーザセンサ解析モジュール２３１が不審者を検知していないと、ステップＳ７２に戻り、俯瞰位置への飛行制御を継続する。他方、レーザセンサ解析モジュール２３１が不審者を検知していれば、ステップＳ７５に進む。ステップＳ７５では、レーザセンサ解析モジュール２３１が不審者と判定し追跡している不審者を撮影可能な位置を目標位置設定手段イにて目標位置に設定する。不審者が移動すれば、移動にしたがって目標位置も変更されてステップＳ７２に戻る。なお、本処理フローには記載していないが、不審者が監視領域Ｅから逃走すれば目標位置を俯瞰位置に戻す。本実施形態では、他の信号について記載していないが、状況に応じて飛行ロボット３を飛行制御することは言うまでもない。

また、図７に示すフローに記載しなかったが、飛行ロボット３が最初に飛行制御信号を受信すると、カメラ制御手段３８２がカメラ３６を起動し、撮影した画像を警備装置２に送信開始する。また、スキャン手段３８３が測距センサ３５、高度センサ３４を起動し、スキャンデータを警備装置２に送信を開始する。

なお、警備装置２は、かかる一連の処理にて取得した画像を監視センタ通信部２６からセンタ装置６に送信している。

以上のように、監視システム１では、監視センタのモニタを監視者が視て、不審者の画像を確認することができる。

本実施の形態では、警備装置２の警備制御部２３にて、飛行ロボット３をコントロールするようにしたが、警備装置２機能の全部または一部を適宜に飛行ロボット３に搭載するようにしてもよい。

本実施の形態では、警備装置２にて飛行ロボット３の位置をスキャンデータから算出しているが、GPS信号にて位置を算出するようにしてもよい。

１・・・監視システム
２・・・警備装置（制御部）
３・・・飛行ロボット
４・・・レーザセンサ（物体センサ）
５・・・建物内センサ

Claims (2)

1. 監視領域の監視空間における物体位置を計測する物体センサと、撮影機能を有し前記監視空間を飛行できる飛行ロボットと、少なくとも前記飛行ロボットを目標位置まで飛行制御する制御部から構成される撮影システムであって、
   前記制御部は、
   少なくとも建屋と建屋外部とに区分して前記監視領域を表した監視空間マップを記憶する記憶部と、
   前記物体センサが計測した物体位置の変化から移動物体を検出するとともに、当該移動物体を前記監視空間マップ上にて追跡する物体センサ信号解析手段と、
   前記建屋内への侵入を検出した後に、前記物体センサ信号解析手段にて追跡している移動物体が前記監視空間マップの建屋から建屋外へ移動したことを検出すると、当該移動物体を不審者と判定する不審者判定手段と、
   前記不審者の現在位置を上空から撮影可能な位置を目標位置に設定し、前記飛行ロボットを当該目標位置に飛行させる飛行制御手段と、
   前記飛行ロボットが撮影した画像を出力する出力手段と、
   を具備することを特徴とした撮影システム。
2. 前記飛行制御手段は、前記建屋内への侵入を検出すると、前記建屋外部を俯瞰して撮影できる予め定めた監視位置を目標位置に設定し、当該俯瞰位置まで飛行した上で待機飛行を継続する請求項１に記載の撮影システム。