JP2017028364A - 監視システムおよび監視装置 - Google Patents
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先行技術文献としては、例えば、特許文献1に、カメラより得られた入力画像と予め作成した背景画像、すなわち、検出すべき物体の映っていない画像とを比較し、画素毎に輝度値の差分を求めることで入力画像中の輝度値が変化している領域を検出し、検出した該変化領域の位置変化を処理フレーム毎に判定するとことで、監視対象領域内の不審者や異常を検出するようにしたものが記載されている。
図8は差分法によって輝度値が変化した領域を検出する手順の概略を説明するための図であり、図9は差分法を応用した監視方式の典型的な処理手順を示すフローチャートである。
まず、図8を用い、差分法によって撮像装置から逐次入力される入力画像の輝度の変化領域を検出する手順を説明する。図8において、画像801は撮像装置から逐次入力される入力画像、画像802は予め用意した検出すべき対象物体が映っていない背景画像である。この2枚の画像801及び画像802を入力とする差分器805によって画素毎の輝度値の差分を計算し差分画像803を得る。次に、差分画像803を入力とする二値化器806は、差分画像803の各画素をしきい値Th(実験的に決定され、例えばTh=20)でしきい値処理し、しきい値Th未満の画素値を“0”、しきい値Th以上の画素の画素値を“255”として二値化画像804を得る。これによって入力画像801に映った人型の物体807は、差分器805によって差分が生じた領域808(入力画像の輝度の変化領域)として計算され、二値化器806によって画素値“255”の画像809として検出される。
また、このような監視システムでは、検出された物体を矩形で囲んだり移動経路を描画した画像や、撮像装置のズームレンズや雲台制御によって検出された物体に注目した画像をモニタなどの表示装置に表示する。
例えば、図3に示すような駅のホームから転落する人を検知する監視システムでは、撮像装置301または撮像装置302においてホームから転落する動作や転落領域303とされる線路上に物体304が所定時間以上滞在する等を検知条件として、物体検知時には駅員に対して転落情報を発報するシステムである。また、転落領域303とは異なる監視領域305を設けておき、監視領域305に侵入した物体は転落領域303に侵入する可能性が非常に高いとして、監視領域305に物体が侵入した事を駅員に警告することで転落を未然に防ぐことが可能となる。このように、複数の監視領域を設けることで、強固な監視システムを実現することが可能となる。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたものであり、物体の特徴を収集して監視対象領域に侵入する可能性がある物体だと判断した場合のみ、該当する物体が侵入する前に、必要なユーザへ警告情報を発信することが可能な監視システムを提供することを目的とする。
図1は、本発明の一実施例に係る監視システムのハードウエア構成を示すブロック図である。
図1において、監視システムは、撮像装置101、監視装置102、画像入力I/F(Interface)103、CPU(Central Processing Unit)104、プログラムメモリ105、画像メモリ106、ワークメモリ107、画像出力I/F108、表示装置109、データバス110、映像記録装置111によって構成されている。
撮像装置101は画像入力I/F103に接続され、表示装置109および映像記録装置111は画像出力I/F108に接続されている。
また、画像入力I/F103、CPU 104、プログラムメモリ105、画像メモリ106、ワークメモリ107及び画像出力I/F108は、データバス110に接続されている。
CPU 104は、プログラムメモリ105に記憶されている動作プログラムに従って、ワークメモリ107内で画像メモリ106に記憶された画像の解析を行う。解析の結果、撮像装置101の撮像視野内の物体を検出したなどの物体検出情報を得る。そして、検出した対象物の物体検出情報をワークメモリ107に記憶する。
CPU 104は、データバス110から画像出力I/F108を介して表示装置109に、例えば、処理結果画像を表示する。
画像出力I/F108は、CPU 104からの信号を表示装置109が使用できるフォーマット(例えば、NTSC映像信号)に変換して、表示装置109に送る。表示装置109は、例えば、物体の検出結果の画像を表示する。
また、CPU104は、データバス110から画像出力I/F108を介して映像記録装置111に情報、例えば、処理結果画像や物体検出情報を記憶する。
行動判定テーブル112は、例えば、データバス110に接続された外部記憶装置113に記憶されており、この行動判断テーブル112には、物体の特徴を表す画像解析結果の物体検出情報に対して、検出すべき物体であるか判定する条件およびそれに関連した事象が記憶されている。
図2は本発明の一実施例に係る監視システムの処理手順を説明するための図であり、図3は一般的な監視システムの設置例を示す図であり、図4は本発明の一実施例に係る監視システムの設置例を示す図である。
図1の監視システムにおいて、ユーザが設定した監視領域に存在する物体を注意すべき物体に該当するかを判断し、判断結果に応じて警告情報を出力する手順について、図2のフローチャートを用いて説明する。
図3の監視システムは、転落領域303へ人間304が侵入(転落)した場合である。図3の監視システムでは、駅ホーム上には1つの監視領域305を設定していて、この監視領域305を撮像装置301,302で撮影している。
観察エリア401は、移動する人の各種動作から注意すべき人物(以下、注意物体と称する)であるかを判断するエリアである。警告エリア402は、観察エリア401内で注意物体と判定された人が侵入した場合、その旨をユーザに警告するためのエリアであり、これが図3の監視システムの監視領域305に該当する。
また、図4の転落者を検知する監視システムの撮像装置が、観察エリア401および警告エリア402が撮像可能な画角であれば良いが、そうでない場合は駅ホーム上を監視エリアとする新たな撮像装置を用意する必要がある。図4では、2台の撮像装置403および404を設けることにより、駅ホーム上の状況を確認するために死角が無いような画角としている。また、撮像装置を天井に設置しての俯瞰撮影することにより、複数の物体が分離して個々を抽出し易くなることから、物体毎の特徴情報も正確に取得する事ができる。但し、この場合は、取得される特徴情報が他の画角と大きく異なるため、後述の、特徴情報による判定しきい値や特徴信頼度の見直しが必要となる。
ステップ202では、ステップ201で得られた物体範囲を用いて観察エリア401内の混雑状態を判定する。例えば、合計した物体の範囲が観察エリアの70%以上を占めていたり、観察エリアに50人以上存在すると判定した場合はホーム混雑状態と判断する。
ステップ203では、ステップ202で混雑状態と判断された場合(NO)は、個々の物体の特徴を正しく収集できない状況として、以降の処理は実施せずステップ201に戻る。また、ステップ201に戻る前に、ホームが混雑状態であることを表示装置109に表示するなど情報を出力するようにしても良い。混雑状態でないと判断された場合(YES)はステップ204に進む。
ステップ205では、観察物体が存在するかを判定する。観察物体が1体以上存在する場合(YES)はステップ206へ進み、0体である場合(NO)はステップ201へ戻る。
ステップ206では、観察物体の特徴情報を取得する。ここで示す特徴情報とは、観察物体の「位置」、顔の角度(チルト角)である「俯き度合い」、物体の輪郭やアスペクト比などで示す「物体形状」、観察物体が存在する「時刻」等である。
ステップ208では、これまで取得した観察物体の特徴情報から、行動パターンの判定に用いる特徴情報である「移動速度」、「進行方向」、「俯き度合い」、「物体形状」、「軌跡」、「時刻」等を作成する。
図5は本発明の一実施例に係る監視システムの監視領域内の物体行動パターン1を示す図であり、図6は本発明の一実施例に係る監視システムの監視領域内の物体行動パターン2を示す図であり、図7は本発明の一実施例に係る監視システムの監視領域内の物体行動パターン3を示す図である。
「移動速度」は、ホーム上の状況に応じて歩くスピードを加減速しているかを判定するために算出する。例えば、歩きながらスマートフォンを操作する「歩きスマホ」の人間は前方不注意で他人を避ける等の行動を行なわないため、図5のように速度は速くないが等速移動をすることが多い。ここでは、連続した観察物体の「位置」を追跡し、フレーム毎の移動距離の平均値および速度のバラつき度合を算出する。
「俯き度合い」は、前を見て移動しているかを判断するために行なう。「歩きスマホ」の人間はスマートフォンの画面を見続けて俯いている。これより、入力画面に映る観察物体の顔の範囲を検出し、特徴量の判定等により顔の向きを推定したり、顔全体に対して目の位置が通常よりも低い、目に着目して黒目の位置が下寄りである等の判定により、俯いているかを判断する。
「軌跡」は、移動中のふらつきを判断するために行なう。「酔客」の人間は真っ直ぐに歩けない千鳥足の状態であることが多い。また「病人」も意識が朦朧とした状態ではふらふらした歩き方になる。これにより、図6のように観察物体は蛇行した軌跡となり、物体の始点と終点を結んだ直線距離Lと比較して実際の移動距離Rは長い距離になる等で、直線距離Lと移動距離Rの比率を用いてふらつき度合い(以降、ふらつき度)を判断する。また「歩きスマホ」の人間は前方不注意のため、等速移動の上、歩く方向が一定になることが多い。従って、「酔客」とは異なり直線距離Lと実際の移動距離Rが類維持した距離になる。
また、行動タイプに特化した特徴情報がある場合はそれを追加する。このような特徴があれば、特に他の行動タイプとの分離がし易くなる。ここで「異常行動」の一例として、複数人のトラブルを判定できる特徴情報として説明する。例えば、人が暴れる動きはオプティカルフローなどを用いることによって、物体矩形内で多方向の大きなフローが出力されることから、通常状態とは異なる動作が発生していると判断できる。
監視装置102のCPU104は、ステップ209では、ステップ206およびステップ208で算出された特徴情報がどの行動タイプに適合しているか照合する。表1の各値をしきい値として、それぞれの特徴情報がしきい値を超えていることで、行動パターンに該当する動作を実施していると判定する。適合の度合いが高い行動タイプから順位をつけても良いし、しきい値を超えているかいないかで合否をつけるようにしても良い。
ステップ213では、注意物体と判断された物体の追跡処理を行なう。
ステップ214では、追跡する注意物体が「観察エリア」または「警告エリア」に存在するかを判断するステップである。注意物体が「観察エリア」または「警告エリア」のいずれかに存在する場合(YES)はステップ214に進み、注意物体が2つのエリア外に移動した場合(NO)は、安全状態であると判断し注意物体から解除してステップ201に戻る。
ステップ216では、ステップ215で確認された注意物体の位置や行動タイプ等の情報や映像を出力する。例えば、表示装置109において入力映像上に注意物体の外接矩形や行動タイプを重ねて表示してユーザに即時知らせるようにしたり、確認された注意物体の近傍に位置するスピーカから行動タイプに応じた警告メッセージを放送したり、時間帯に応じて注意物体の近傍に位置する警告灯をつけて、注意物体に危険な状態であることを知らせたりする。そして、ステップ213に戻り、注意物体の追跡を実行する。
また、ステップ204では停止物体は観察物体から除外したが、例えば、時間帯に応じて柱や壁に寄りかかっていたり、長時間上半身を揺らして座り込んでいる人を「酔客」と判断し、観察物体に設定してもよい。更に、深夜などの閑散となる時間帯は、予め準備しておいた広角の観察エリアに切り替えることで、注意物体の見逃しを低減するようにしても良い。
また、奥と手前の物体が重なっても物体の見逃しを低減するように異なる方向から複数のカメラを設置する説明を行なったが、例えば、1台のカメラでも重複した物体を個別に分離してそれぞれカメラから物体までの距離を正確に出せるステレオカメラを用いるなどしてもよい。また、複数のカメラ情報を共有し、1台のカメラで特徴情報が正しく収集できない位置やサイズになった物体が存在する場合、他のカメラで同物体の情報が収集できる状態であれば、この物体の特徴情報を引き継ぎ、他のカメラで継続して物体を追跡し判定するようにしてもよい。
また、これらの行動タイプの情報を蓄積して、危険行動への推移の分析が可能となる。例えば、危険行動が発生し易い時間帯やエリアを限定できることで、ポールを配置するなどして問題が発生し難い状態に変えたり、目が届きやすいように備品を移動するなどの環境改善にもつながる。
Claims (3)
- 撮像装置から出力される画像を処理する監視装置を有する監視システムであって、
前記監視装置は、前記画像の所定エリア内から観察物体を判定し、前記観察物体から物体特徴情報を作成し、前記物体特徴情報から行動タイプを決定し、前記観察物体が注意物体であるか否かを判定することを特徴とする監視システム。 - 請求項1に記載の監視システムにおいて、
前記監視装置は、前記注意物体を追跡し、前記注意物体が予め設定してある警告エリアに入った場合には警告情報を出力することを特徴とする監視システム。 - 外部から入力した画像を画像処理する監視装置であって、
前記監視装置は、前記画像の所定エリア内から観察物体を判定し、前記観察物体から物体特徴情報を作成し、前記物体特徴情報から行動タイプを決定し、前記観察物体が注意物体であるか否かを判定することを特徴とする監視装置。
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