JP2021190864A

JP2021190864A - 監視カメラ

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Publication number: JP2021190864A
Application number: JP2020094865A
Authority: JP
Inventors: 淳一仲井; Junichi Nakai
Original assignee: Maruzen Intec Co Ltd
Current assignee: Maruzen Intec Co Ltd
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-12-13
Anticipated expiration: 2040-05-29
Also published as: TWI772029B; US20210377428A1; TW202145779A; CN113747114A; JP6844055B1

Abstract

【課題】高速で動く被写体を検知することができ、かつ、画像処理の負荷が少ない監視カメラを提供する。【解決手段】監視カメラ１０は、第１の監視領域Ｒ１を撮影して第１の映像データＤ１を生成するための第１のカメラモジュール１と、第１の監視領域Ｒ１内の予め設定された注目領域ＲＯＩを含む第２の監視領域Ｒ２を撮影して第２の映像データＤ２を生成するための第２のカメラモジュール２とを備え、第２の映像データＤ２のフレームレートが、第１の映像データＤ１のフレームレートよりも大きく、第２の映像データＤ２の解像度が、第１の映像データＤ１の解像度よりも低く、第２のカメラモジュール２に使用されるイメージセンサの画素数が、第１のカメラモジュール１に使用されるイメージセンサの画素数よりも少ない。【選択図】図２

Description

本発明は、監視カメラに関するものである。

イメージセンサの高画素化、高性能化がますます進み、それを搭載した高解像度カメラが実用化され、広角で高解像度な画像と同時に、高フレームレートで高画質な画像を必要とする要求が、セキュリティを目的とした監視カメラだけでなく、交通監視用カメラ、更に産業用・工業用カメラ（ＦＡカメラ、マシンビジョン等）などの分野でも高まっている。従来、特許文献１のような、高解像度のカメラを使って監視領域全体を撮影し、その中から特に注目したい注目領域を切り出して、その画像を高フレームレートで読み出し、該監視領域全体の映像と該注目領域の映像を表示、記録することができる監視カメラがあった。

一方、広角カメラによって監視領域全体を見ることができ、その中で特に注視したい対象物をズームカメラによる撮像画像でより詳細に見ることができるという監視装置があった。例えば、特許文献２では、監視領域全体を撮影する広角カメラと、予め選択された領域のみを光学的にズームインして撮影するズームカメラを組み込んだ監視カメラであって、該広角カメラで死角となる領域を撮影可能にするための、前後左右に回転可能なサブカメラが備えられている監視カメラが開示されている。また特許文献３では、複数の部分画像を撮影する多眼撮影用カメラ（例えば１６個のカメラ）を使って、前記各カメラから得られた部分画像を画像補正して合成して、撮影する領域の全体画像を取得し、さらに前記各カメラで所望の領域のみを拡大することができる多眼カメラシステムが開示されている。

特開２００８−２１９４８４号公報特開２０１４−２０７５４８号公報特開２０１９−１６９８３０号公報

しかしながら、前記特許文献１の技術では、１台の高解像度カメラで監視領域全体と注目領域を撮影するため、該監視領域全体の画像データと連続して、高フレームレートで読み出したい注目領域の画像データを切り出して読み出さなければならない。そのため画像用メモリの容量や画像処理の負担が大きくなると同時に、注目領域のフレームレートを高くすれば、該注目領域以外の監視領域全体のフレームレートが低下するという問題がある。さらに該注目領域の解像度は切り出された画像の画素数で決定され、フレームレートも該監視領域全体を読み出した際のレート以上には高速化出来ないという制限がある。

一方、前記特許文献２の監視カメラは、監視領域全体を撮影するワイドビューカメラと、監視領域の一部をズームインして撮影するテレビューカメラを備えているが、これらのカメラによって撮影された映像のフレームレートに関する記載は無い。そのため、テレビューカメラの撮影範囲に動きの速い被写体が存在する場合に、該被写体を鮮明に映し出せるかは不明である。

また、特許文献３のカメラシステムは、多眼撮影用カメラによって撮影領域の全体画像を取得する一方、所望の領域のみを該撮影領域全体の中から選択して、拡大することができるというものであるが、該撮影領域の全体画像は、全ての多眼撮影用カメラで取得した部分画像を、その歪みを補正するための補正パラメータを使って画像処理して得られる。そしてそれを、全体画像表示装置に出力する全体画像用メモリが必要となる。このように、多眼撮影用カメラの台数が多くなればなるほど、上述した補正処理が複雑化し、さらに部分画像用メモリと全体画像用メモリの容量が増大するため、画像処理装置にかかる処理負荷が増大し、処理速度が遅延すると同時に、消費電力やカメラ部品コストの増大を招くという問題がある。また、特許文献３には、画像のフレームレートに関する記載が無いが、特許文献１と同様、部分画像のフレームレートを高くすれば、該部分領域以外の撮影領域全体のフレームレートが低下するという問題がある。

予め選択された領域のみを光学的にズームインして撮影するときに、静止物や動きの遅い物体を撮影する場合は問題とならないが、一般に監視しようとする物体はほとんどが動体である。そのため、歩いたり走ったりしている人物の顔や動物を検知する防犯カメラや、走行中の車のナンバープレートを認識する交通監視カメラ、高速で動作するＦＡ装置を監視するＦＡカメラなどでは、高速で動く被写体を検知するために、少なくとも注目領域（部分領域）を高フレームレートで読み出す必要がある。しかし、画像処理の負荷増大を抑えるためには、注目領域以外の監視領域のフレームレートを低下させる必要があり、その結果、注目領域以外の映像が不鮮明になり、監視効果の低下を招く。

本発明の目的は、高速で動く被写体を検知することができ、かつ、画像処理の負荷が少ない監視カメラを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る監視カメラは、第１の監視領域を撮影して第１の映像データを生成するための第１のカメラモジュールと、該第１の監視領域内の予め設定された注目領域を含む第２の監視領域を撮影して第２の映像データを生成するための第２のカメラモジュールとを備え、前記第２の映像データのフレームレートが、前記第１の映像データのフレームレートよりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、高速で動く被写体に注目領域を設定して、注目領域を高フレームレートで読み出したり、拡大することにより、被写体を鮮明に表示することができる。このとき、第１の映像データは、第２の映像データにおける処理に制約されないため、第１の映像データのフレームレートは低下せず、フレームレートが低下する領域は第２の監視領域のみである。第２の監視領域は、第１の監視領域よりも高フレームレートに設定されているため、フレームレートが低下しても監視効果への影響は少なく、画像処理の負荷も増大しない。したがって、高速で動く被写体を検知することができ、かつ、画像処理の負荷が少なくすることができる。

本発明の実施形態に係る監視カメラの正面外観略図。本発明の実施形態に係る監視カメラシステムの構成図。本発明の実施形態に係る監視カメラで撮影される領域を示す模式図。本発明の実施例１に係る監視カメラで撮影される領域を示す模式図。本発明の実施例１に係る監視カメラの第２のカメラモジュールによる監視領域と注目領域の模式図。本発明の実施例２に係る監視カメラで撮影される領域を示す模式図。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る監視カメラ１０の正面概略図である。監視カメラ１０は、第１のカメラモジュール１と、第２のカメラモジュール２と、筐体３とを備えている。第１のカメラモジュール１と第２のカメラモジュール２とは、筐体３内に組み込まれている。

第１のカメラモジュール１は１台設けられ、第２のカメラモジュール２は１台又は２台以上設けられる。本実施形態では、第２のカメラモジュール２は、第２のカメラモジュール２−１〜２−３の３台設けられる。第２のカメラモジュール２−１〜２−３は、互いに同じ構成であるので、以下の説明でそれらを区別しない場合は、単に第２のカメラモジュール２と称する。

第１のカメラモジュール１及び第２のカメラモジュール２のうち、少なくとも第２のカメラモジュール２は、ＣＭＯＳイメージセンサを搭載していることが好ましく、前記ＣＭＯＳイメージセンサは、グローバルシャッター対応のＣＭＯＳイメージセンサであることが好ましい。グローバルシャッター対応のＣＭＯＳイメージセンサとすることで、高速で動く被写体に対して、映像の歪みを抑えることができる。

また、第１のカメラモジュール１は、広角レンズを有することが好ましく、第２のカメラモジュール２は、光学ズームレンズを有することが好ましい。本実施形態では、第１のカメラモジュール１は、４Ｋ対応ＣＭＯＳセンサを搭載しており、第２のカメラモジュール２は、１３０万画素グローバルシャッターＣＭＯＳセンサを搭載している。

図２は、本実施形態に係る監視カメラシステム１００の構成図であり、図３は、監視カメラ１０で撮影される領域を示す模式図である。監視カメラシステム１００は、監視カメラ１０と、表示端末２０と、制御端末３０とを備えている。監視カメラ１０において、第１のカメラモジュール１は、第１の監視領域Ｒ１を撮影して第１の映像データＤ１を生成し、第２のカメラモジュール２は、第１の監視領域Ｒ１内の予め設定された注目領域ＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）を含む第２の監視領域Ｒ２を撮影して第２の映像データＤ２を生成する。

第１の監視領域Ｒ１は、監視対象となる領域全体を含んでおり、第１のカメラモジュール１は、常時、第１の監視領域Ｒ１を高解像度（例えば４Ｋの解像度）で撮影する。一方、第２の監視領域Ｒ２は、第１の監視領域Ｒ１よりも小さく、第２のカメラモジュール２は、第２の監視領域Ｒ２を第１のカメラモジュール１よりも低い解像度で撮影する。本実施形態では、第２の監視領域Ｒ２の全体が第１の監視領域Ｒ１内に収まっているが、第２の監視領域Ｒ２の一部が第１の監視領域Ｒ１からはみ出してもよく、少なくとも注目領域ＲＯＩが第１の監視領域Ｒ１内に収まっていればよい。また、注目領域ＲＯＩは第２の監視領域Ｒ２と一致してもよく、あるいは、１つの第２の監視領域Ｒ２内に注目領域ＲＯＩを複数設定してもよい。なお、第１及び第２のカメラモジュール１，２−１〜２−３を便宜上離して記載しているが、実際は同一筐体内に組み込まれている。

図２に示すように、第１及び第２の映像データＤ１，Ｄ２は、それぞれイメージプロセッサー４−１，４−２で圧縮処理、ＲＯＩ処理等を施され、映像データＤ３に変換される。圧縮形式は特に限定されないが、例えばＭＰＥＧやＨ．２６４／Ｈ．２６５が挙げられる。映像データＤ３は、ネットワーク回線Ｎを介して、制御端末２０及び／又は表示端末３０に送信される。あるいは、映像データＤ３をＵＳＢ３．０等の有線通信で送信してもよい。表示端末２０では、映像データＤ３に基づき、第１及び第２のカメラモジュール１，２によって撮影された映像を表示することができる。制御端末３０では、映像の表示の他、映像データＤ３を解析、保存することができる。

第２の監視領域Ｒ２内の注目領域ＲＯＩは、動きの速い被写体が通過又は存在する位置に設定される。後述するように、例えば、第１の監視領域Ｒ１が高速道路の複数の車線全体である場合、注目領域ＲＯＩは、各車両のナンバープレートが通過する位置に設定される。注目領域ＲＯＩを高フレームレートで読み出したり、拡大することで、被写体を鮮明に表示することができる。

ここで、特許文献１の技術において、高速で通過する各車両のナンバープレートを鮮明に読み取れるようにするには、１台の高解像度カメラで撮影した監視領域全体の画像データから、高フレームレートで読み出したい注目領域の画像データを切り出す必要がある。しかし、画像処理の負荷増大を抑えるためには、注目領域以外の監視領域のフレームレートを低下させる必要があった。

これに対し、本実施形態では、第２のカメラモジュール２によって生成された第２の映像データＤ２のフレームレートが、第１のカメラモジュール１によって生成された第１の映像データＤ１のフレームレートよりも大きいことを特徴としている。第１の映像データＤ１は、第２の映像データＤ２における処理に制約されないため、第１の映像データＤ１のフレームレートは低下せず、注目領域ＲＯＩをＲＯＩ機能によって高フレームレートで読み出した場合に、フレームレートが低下する領域は第２の監視領域Ｒ２のみである。第２の監視領域Ｒ２は、第１の監視領域Ｒ１よりも高フレームレートに設定されているため、フレームレートが低下しても監視効果への影響は少なく、画像処理の負荷も増大しない。したがって、高速で動く被写体を検知することができ、かつ、画像処理の負荷が少なくすることができる。

また、本実施形態に係る監視カメラ１０は、第１及び第２のカメラモジュール１，２が同一の筐体３内に組み込まれている。そのため、監視カメラ１０の小型化、軽量化が容易になり、監視カメラ１０を設置するのに場所を取らず、かつ一般の監視カメラのように大きく高価な光学レンズを使用する必要もないため、監視カメラシステム１００の小型化と低コスト化が実現できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。

［実施例１］
実施例１に係る監視カメラは、第１のカメラモジュールとして、Ｓｏｎｙ製のグローバルシャッターＣＭＯＳセンサ（ＩＭＸ２５０）を搭載し、第２のカメラモジュールとして、Ｏｎｓｅｍｉ製のグローバルシャッターＣＭＯＳセンサ（ＰＹＴＨＯＮ１３００）を３台搭載している。第１のカメラモジュールで撮影される映像のフレームレートは７５ｆｐｓであり、画素数は５１０万である。第２のカメラモジュールで撮影される映像のフレームレートは１６８ｆｐｓ（ＵＳＢ３．０）であり、画素数は１３０万である。第１のカメラモジュールは広角レンズを備え、第２のカメラモジュールは３倍光学ズームレンズを備えている。

図４は、実施例１に係る監視カメラで撮影される領域を示す模式図である。第１のカメラモジュールで撮影される第１の監視領域Ｒ１は、高速道路の片側３車線の幅方向全体をカバーしている。３台の第２のカメラモジュールでそれぞれ撮影される第２の監視領域Ｒ２−１，Ｒ２−２，Ｒ２−３は、向かって右側の車線（第一走行車線）、中央の車線（第二走行車線）、左側の車線（追い越し車線）をそれぞれカバーしており、通過する車両をほぼ正面から撮影可能となっている。この時、第２の監視領域Ｒ２−１，Ｒ２−２，Ｒ２−３は一部オーバーラップしても良い。３台の第２のカメラモジュールをこのように配置することによって、高速道路の３車線を漏れなくカバーしている。

図５（Ａ）は、第２の監視領域Ｒ２−２の映像である。該映像は、図５（Ｂ）に示すように、光学ズーム機能によって拡大することができる。第２の監視領域Ｒ２−２では、高速で走行する車両の前面、特にナンバープレートの通過する箇所を注目領域ＲＯＩとして設定されている。本実施例では、注目領域ＲＯＩの画素数を約３８万に設定することで、注目領域ＲＯＩのフレームレートを約３００ｆｐｓにすることができる。これにより、得られた画像からナンバープレートの情報を鮮明に取得することができる。この処理を３台の第２のカメラモジュールについて実施することにより、全ての車線における通過車両のナンバープレートの情報を鮮明に取得することができる。

［実施例２］
実施例２に係る監視カメラは、第１のカメラモジュールとして、Ｏｎｓｅｍｉ製のグローバルシャッターＣＭＯＳセンサ（ＰＹＴＨＯＮ２０００）を搭載し、第２のカメラモジュールとして、Ｓｏｎｙ製のグローバルシャッターＣＭＯＳセンサ（ＩＭＸ２８７）を搭載している。第１のカメラモジュールで撮影される映像のフレームレートは１３０ｆｐｓであり、画素数は２３０万である。第２のカメラモジュールで撮影される映像のフレームレートは５２４ｆｐｓ（８ｂｉｔ）であり、画素数は３８万である。第１のカメラモジュールは広角レンズを備え、第２のカメラモジュールは５倍光学ズームレンズを備えている。

図６は、実施例２に係る監視カメラで撮影される領域を示す模式図である。第１のカメラモジュールで撮影される第１の監視領域Ｒ１は、工場に設置された３台の高速自動組立装置とその周辺を含めた領域をカバーしている。３台の第２のカメラモジュールでそれぞれ撮影される第２の監視領域Ｒ２−１，Ｒ２−２，Ｒ２−３は、高速自動組立装置を１台ずつカバーしている。第２の監視領域Ｒ２−１，Ｒ２−２，Ｒ２−３には、注目領域ＲＯＩが高速可動部４０を含むように設定されている。

注目領域ＲＯＩの画素数を約３０万画素に設定することで、注目領域ＲＯＩのフレームレートを約６００ｆｐｓにすることができる。さらに注目領域ＲＯＩの画素数を絞って約１１万画素にすることで、注目領域ＲＯＩのフレームレートを約１０００ｆｐｓにすることも可能である。注目領域ＲＯＩの画像は光学ズームで拡大できる。

［付記事項］
以上記載した各実施例では、説明の都合上、第２のカメラモジュールで撮影される第２の監視領域を光学ズームで拡大した後に注目領域を設定するという順序にしているが、最初に第２の監視領域内に注目領域を設定しておき、その映像を確認してから注目領域を光学ズームで拡大してもよい。また、電子ズーム機能を使って第２の監視領域を制限（読み出し画素数制限）してから注目領域を設定してもよい。さらに、注目領域を設定せず、第２のカメラモジュールで撮影される第２の監視領域をそのまま注目領域とすることも可能である。

１：第１のカメラモジュール
２：第２のカメラモジュール
２−１：第２のカメラモジュール
２−２：第２のカメラモジュール
２−３：第２のカメラモジュール
３：筐体
１０：監視カメラ
Ｄ１：第１の映像データ
Ｄ２：第２の映像データ
Ｒ１：第１の監視領域
Ｒ２：第２の監視領域
Ｒ２−１：第２の監視領域
Ｒ２−２：第２の監視領域
Ｒ２−３：第２の監視領域
ＲＯＩ：注目領域

上記目的を達成するため、本発明に係る監視カメラは、第１の監視領域を撮影して第１の映像データを生成するための第１のカメラモジュールと、該第１の監視領域内の予め設定された注目領域を含む第２の監視領域を撮影して第２の映像データを生成するための第２のカメラモジュールとを備え、前記第２の映像データのフレームレートが、前記第１の映像データのフレームレートよりも大きく、前記第２の映像データの解像度が、前記第１の映像データの解像度よりも低く、前記第２のカメラモジュールに使用されるイメージセンサの画素数が、前記第１のカメラモジュールに使用されるイメージセンサの画素数よりも少ないことを特徴とする。

本発明によれば、高速で動く被写体に注目領域を設定して、注目領域を高フレームレートで読み出したり、拡大することにより、被写体を鮮明に表示することができる。このとき、第１の映像データは、第２の映像データにおける処理に制約されないため、第１の映像データのフレームレートは低下せず、フレームレートが低下する領域は第２の監視領域のみである。第２の監視領域は、第１の監視領域よりも高フレームレートに設定されているため、フレームレートが低下しても監視効果への影響は少なく、画像処理の負荷も増大しない。したがって、高速で動く被写体を検知することができ、かつ、画像処理の負荷を少なくすることができる。

これに対し、本実施形態では、第２のカメラモジュール２によって生成された第２の映像データＤ２のフレームレートが、第１のカメラモジュール１によって生成された第１の映像データＤ１のフレームレートよりも大きいことを特徴としている。第１の映像データＤ１は、第２の映像データＤ２における処理に制約されないため、第１の映像データＤ１のフレームレートは低下せず、注目領域ＲＯＩをＲＯＩ機能によって高フレームレートで読み出した場合に、フレームレートが低下する領域は第２の監視領域Ｒ２のみである。第２の監視領域Ｒ２は、第１の監視領域Ｒ１よりも高フレームレートに設定されているため、フレームレートが低下しても監視効果への影響は少なく、画像処理の負荷も増大しない。したがって、高速で動く被写体を検知することができ、かつ、画像処理の負荷を少なくすることができる。

Claims

第１の監視領域を撮影して第１の映像データを生成するための第１のカメラモジュールと、
該第１の監視領域内の予め設定された注目領域を含む第２の監視領域を撮影して第２の映像データを生成するための第２のカメラモジュールとを備え、
前記第２の映像データのフレームレートが、前記第１の映像データのフレームレートよりも大きいことを特徴とする監視カメラ。
前記第１のカメラモジュールと前記第２のカメラモジュールとは、同一の筐体内に組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の監視カメラ。
第２のカメラモジュールは、ＣＭＯＳイメージセンサを搭載していることを特徴とする請求項１又は２に記載の監視カメラ。
前記ＣＭＯＳイメージセンサは、グローバルシャッター対応のＣＭＯＳイメージセンサであることを特徴とする請求項３に記載の監視カメラ。
前記第１のカメラモジュールは、広角レンズを有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の監視カメラ。
前記第２のカメラモジュールは、光学ズームレンズを有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の監視カメラ。
前記第２のカメラモジュールを２台以上備えることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の監視カメラ。