JP2529968B2 - 画像センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、監視領域の撮像画像を基準画像と比較して
画像処理することにより監視領域の変化を求め、例えば
侵入者や不審物体などを検出する画像センサに関するも
のである。

［背景技術］ 従来、監視領域の撮像画像を基準画像と比較して画像
処理することにより監視領域の変化を求め、侵入者や不
審物体などを検出するこの種の画像センサとしては、発
明者等が提案しているもの（特願昭62−19781号）があ
り、第５図に示すような構成になっている。すなわち、
現画像記憶手段３は、監視領域の画像を撮像するテレビ
カメラなどの撮像手段１のアナログデータ出力をデジタ
ルデータに変換するA/D変換手段２を介して入力される
現画像データを逐次記憶するものであり、基準画像記憶
手段４は、予め背景を撮像手段１にて撮像してA/D変換
手段２にてA/D変換された背景画像データを記憶するも
のである。差画像記憶手段５は、基準画像記憶手段４出
力である基準画像データと、現画像記憶手段３出力であ
る現画像データとを比較して変化のある画素の輝度差の
絶対値を求めるとともに、この変化のあった画素及び輝
度差（以下輝度差の絶対値を単に輝度差と呼ぶ）を差画
像データとして記憶するものである。偏差値計算手段６
は、上記差画像記憶手段５に記憶された差画像データか
ら輝度差の偏差値を求めるものであり、具体的には差画
像の各画素の輝度差から全画素の輝度差平均を減じ、夫
々の差分の自乗平均（つまり夫々の差分を自乗したもの
の総和をとってその結果の平方根を出す）して偏差値を
求める。変化画像抽出手段７は、上記偏差値計算手段６
にて求めた偏差値をしきい値とし、上記偏差画像手段５
に記憶する輝度変化のあった画素の輝度とを比較してし
きい値以上の輝度変化のあった画素を抽出する、つまり
差画像から人などによる変化画像とそれ以外の背景の雑
音成分などによる雑音画像とを分離して変化画像を抽出
するものである。特徴量計算手段８は、上記変化画像抽
出手段７にて抽出された変化画素にて形成される変化画
像の面積などの特徴量を計算するものであり、変化判定
手段９は、特徴量計算手段８出力から監視領域の変化の
有無を判定して最終の判定結果を出すものである。

しかしながら、このような従来例においては、各判定
手段での動作が外部から確認できず、最終的な判定結果
と現画像から正常に動作しているかどうかを判断するし
かなかった。例えば、監視領域の照度が撮像手段１の撮
像可能照度の下限に近い場合、つまり照度不足に陥って
いる場合には、正常な変化検知が行えないことになる
が、従来例にあっては、現画像レベルの平均値を定量的
に判定するようになっておらず、撮像手段１出力を表示
する表示手段（モニタテレビ）の表示画像によって判定
条件を設定するパラメータを調整するようにしていたの
で、表示手段自身の調整不良（輝度レベル、コントラス
ト）、ブラウン管の劣化などによりパラメータの設定が
適切に行えない場合があるという問題があった。また、
侵入物体などが背景画像の輝度に近くコントラストが低
い場合には、侵入物体を検出するためにコントラストの
しきい値を低く設定すると、現画像に変化のない場合に
あっても背景ノイズを検知してしまい、一方、背景ノイ
ズを検知しないようにするためにしきい値を高く設定す
ると、侵入物体を検知できなくなって失報が生じるとい
う問題があった。

さらに、変化領域がどの程度のものであるかが確認で
きないので、変化領域を切り出した場合のコントラスト
のしきい値の設定、あるいは検知サイズの設定などの判
定条件を設定するパラメータが適切であるかどうかの判
断が困難であり、しかも、監視場所、撮影手段毎に適切
なパラメータを設定しなければならないので、パラメー
タ設定作業が面倒であるという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、判定条件のパラメータ設定を適
切、且つ容易に行うことができ、安定した変化画像の抽
出を可能にして誤報や失報を少なくできる画像センサを
提供することにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明は、監視領域の現画像を撮像する撮像手段から
出力される撮像信号をA/D変換手段にてA/D変換し現画像
データとして逐次記憶する現画像記憶手段と、現画像の
変化比較基準となる監視領域の基準画像データを記憶し
た基準画像記憶手段と、現画像データを基準画像データ
と比較して変化のある画素の輝度差を求めるとともにこ
の変化のあった画素及び輝度差を差画像データとして記
憶する差画像記憶手段と、差画像データから輝度差の偏
差値を求める偏差値計算手段と、該偏差値以上の輝度変
化のあった画素を抽出する変化画像抽出手段と、偏差値
以上の輝度変化のあった画素にて形成される変化画像の
面積などの特徴量を計算する特徴量計算手段と、該特徴
量に基いて監視領域の変化の有無を判定して判定結果を
出力する変化判定手段とを備えて成る画像センサにおい
て、現画像記憶手段に記憶されている現画像の輝度レベ
ルの平均値、偏差値計算手段にて計算された偏差値が適
当な範囲かどうかを判定する判定手段の判定条件および
変化判定手段の判定条件などのパラメータを設定するパ
ラメータ設定手段と、現画像記憶手段に記憶された現画
像、パラメータ設定手段に設定されたパラメータおよび
各判定手段の判定結果を合成して表示手段に表示させる
合成表示手段とを設けることにより、判定条件のパラメ
ータ設定を適切、且つ容易に行うことができ、安定した
変化画像の抽出を可能にして誤報や失報を少なくするこ
とができる画像センサを提供するものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すもので、監視領域の
現画像を撮像する撮像手段１から出力される撮像信号を
A/D変換手段２にてA/D変換したデータを現画像データと
して逐次記憶する現画像記憶手段３と、現画像の変化比
較基準となる監視領域の基準画像データを記憶した基準
画像記憶手段４と、現画像データを基準画像データと比
較して変化のある画素の輝度差を求めるとともにこの変
化のあった画素及び輝度差を差画像データとして記憶す
る差画像記憶手段５と、差画像データから輝度差の偏差
値を求める偏差値計算手段６と、該偏差値以上の輝度変
化のあった画素を抽出する変化画像抽出手段７と、偏差
値以上の輝度変化のあった画素にて形成される変化画像
の面積などの特徴量を計算する特徴量計算手段８と、該
特徴量に基いて監視領域の変化の有無を判定して判定結
果を出力する変化判定手段９とを備えて成る従来例と同
様の画像センサにおいて、現画像記憶手段３に記憶され
ている現画像の輝度レベルの平均値、偏差値計算手段６
にて計算された偏差値が適当な範囲かどうかを判定する
判定手段11,12の判定条件および変化判定手段９の判定
条件などのパラメータを設定するパラメータ設定手段13
と、現画像記憶手段３に記憶された現画像、パラメータ
設定手段13に設定されたパラメータおよび各判定手段9,
11,12の判定結果を合成して表示手段19に表示させる合
成表示手段14とを設けたものである。ここに、現画像記
憶手段３に記憶された現画像データの輝度レベルの平均
値は平均値計算手段10によって計算されるようになって
おり、平均値判定手段11では、この平均値をパラメータ
設定手段13にて設定された判定条件（下限しきい値）と
比較して、計算された平均値が下限しきい値よりも小さ
いときに照度不足と判定して以後の判定処理を無効にす
るデータを出力するようになっている。

また、偏差値判定手段12は、パラメータ設定手段13に
て設定された判定条件のパラメータ（しきい値）に基い
て、侵入物体による変化が基準画像と比較して判定に十
分なコントラストを有するか否か、および背景ノイズに
よる誤動作が生じないかどうかを判定し、差画像偏差値
がしきい値未満であって誤動作が生じる可能性がある場
合には、以後の判定処理を無効にするデータを出力する
ようになっている。

また、合成表示手段14は、現画像の輝度レベルの平均
値、偏差値などの処理データ、パラメータ設定手段13に
て設定された判定条件、各判定手段9,11,12の判定結果
を表示するための所定の表示パターンデータを発生する
パターン発生手段15と、この表示パターンデータを記憶
するパターンデータ記憶手段16と、現画像データに表示
パターンデータを合成する合成手段17と、合成されたデ
ジタル画像データをアナログ画像信号に変換するD/A変
換手段18と、D/A変換手段から出力されるアナログ画像
信号によってドライブされるモニタテレビよりなる表示
手段19とで構成されている。なお、手段１〜９の構成お
よび動作は従来例と同様である。

以下、実施例の動作について具体的に説明する。い
ま、現画像記憶手段３に逐次記憶される現画像データの
輝度レベルの平均値は、平均値計算手段11にて計算さ
れ、平均値判定手段11にて照度不足になっていないかど
うかが判定されており、この平均値がパラメータ設定手
段13にて設定されたしきい値未満になっているときに誤
動作が生じる程度の照度不足に陥っていると判定され、
変化画像抽出手段７以降の判定処理を無効にして照度不
足に起因する誤動作を防止するようになっている。ま
た、偏差値計算手段６にて計算された偏差値は、偏差値
判定手段12にて、正確な判定が行える範囲の値になって
いるかどうかが判定されるようになっており、偏差値が
パラメータ設定手段にて設定されたしきい値未満の場合
には、変化なしというデータを発生して誤動作を防止す
るようにしている。

次に、変化画像抽出手段７では、差画像データと、平
均値判定手段11および偏差値判定手段12の判定結果と、
差画像の偏差値とを用いて変化のあった領域を抽出して
おり、特徴量計算手段８では、変化画像抽出手段７にて
抽出された変化領域のサイズを計算している。次に、変
化判定手段９では、変化領域サイズとパラメータ設定手
段13にて設定された検知サイズとを比較し、変化領域サ
イズが検知サイズよりも大きくなったときに変化有りと
見なして侵入物体検知信号を判定結果として出力する。

一方、現画像の輝度レベルの平均値、差画像の偏差
値、変化領域などの計算結果や、判定条件（しきい
値）、検知サイズ、監視領域座標などの設定パラメータ
の棒グラフ表示等を行う表示パターンが合成表示手段14
のパターン発生手段15にて発生され、パターンデータ記
憶手段16に記憶される。この表示パターンデータは、合
成手段17にて現画像データと合成され、D/A変換手段18
を介して表示手段19に現画像と表示パターンとの合成画
像が表示されるようになっている。

第２図乃至第４図は表示手段19に表示される合成画像
を示しており、第２図は監視領域の照度が適当で、監視
領域に変化がない場合、第３図は監視領域が照度不足に
なっている場合、第４図は侵入者があった場合の表示画
像を示している。

通常の監視画像である第２図において、撮像手段１に
て撮像された現画像20上の破線枠21は、有効監視領域を
表示するものであり、画面の下部には２本の棒グラフ2
2,25よりなる表示パターンが表示されている。ここに、
上段の棒グラフ22は現画像の輝度レベルの平均値の状態
を表示するもので、白色部の先端23は平均値計算手段10
にて計算された現画像の輝度レベルの平均値のレベルを
表し、中間の輝線部24は平均値判定手段11の判定条件
（しきい値）を表している。また、下段の棒グラフ25
は、偏差値の状態を表示するもので、先端26は偏差値計
算手段６にて計算された偏差値のレベルを表し、輝線部
27は偏差値判定手段12の判定条件（しきい値）を表して
いる。図では、輝度レベルの平均値がしきい値を越えて
いるので、照度が十分であることを表示するとともに、
侵入者による変化が起きていないので、偏差値レベルが
しきい値以下の状態を示している。点線枠28は、抽出さ
れた変化領域を“変化あり”と判定するか否かを判定す
るための検知サイズを示している。

また、監視領域が照度不足になっている場合の画像は
第３図に示すようになり、輝度レベルの平均値を示す棒
グラフ22の先端23は、判定条件（しきい値）を表す輝線
部24よりも低いレベルになっているので、照度不足によ
り変化検知が不可能になっていることを示している。こ
の場合、照度不足を視覚的に分かり易く表示するため
に、棒グラフ22のレベル部の明るさを中間調（灰色）に
設定して照度不足が直感的に認識できるようにしてい
る。

次に、正常な変化検知動作が行なわれている場合の画
像は第４図に示すようになり、上段の棒グラフ22は、計
算された平均値レベル（白色部の先端23）がしきい値
（輝線部24）を越えているため、変化検知が正常に行な
われる照度であることを示しており、変化検知可能であ
ることを視覚的により分かり易くするためにしきい値を
越えたレベル部分の明るさを白色で表示するようにして
いる。また、下段の棒グラフ25は、計算された偏差値レ
ベル（先端26）がしきい値（輝線部27）を越えているた
め、変化のあった領域のコントラストが変化検知を行う
のに十分であることを示しており、この場合も、しきい
値を越えたレベル部分を白色で表示して視覚的にコント
ラストが十分であることを表示するようになっている。
さらにまた、変化領域として抽出された部分のサイズが
検知サイズを越えた場合には、その変化領域の位置と抽
出された変化領域のサイズが白線枠30で表示され、侵入
者検知がどの領域の変化によって判定されたかを表示す
るようにしている。なお、変化領域のサイズが検知サイ
ズを越えなかった場合には白線枠30は表示されない。し
たがって、変化検知の動作が正常に行なわれていない場
合には、両棒グラフ22,25、白線枠30の状態を表示画面
上で確認し、判定条件を設定するパラメータを適切に設
定すれば、安定した監視画像の抽出が行えることにな
り、計算結果、判定条件などが表示されているので、パ
ラメータの設定が定量的に行えることになり、設定作業
を容易に行えるようになっている。なお、第６図乃至第
８図は第２図乃至第４図に対応する画像を撮影した写真
である。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、監視領域の現画像を撮像する
撮像手段から出力される撮像信号をA/D変換手段にてA/D
変換し現画像データとして逐次記憶する現画像記憶手段
と、現画像の変化比較基準となる監視領域の基準画像デ
ータを記憶した基準画像記憶手段と、現画像データを基
準画像データと比較して変化のある画素の輝度差を求め
るとともにこの変化のあった画素及び輝度差を差画像デ
ータとして記憶する差画像記憶手段と、差画像データか
ら輝度差の偏差値を求める偏差値計算手段と、該偏差値
以上の輝度変化のあった画素を抽出する変化画像抽出手
段と、偏差値以上の輝度変化のあった画素にて形成され
る変化画像の面積などの特徴量を計算する特徴量計算手
段と、該特徴量に基づいて監視領域の変化の有無を判定
して判定結果を出力する変化判定手段とを備えて成る画
像センサにおいて、現画像記憶手段に記憶されている現
画像の輝度レベルの平均値、偏差値計算手段にて計算さ
れた偏差値が適当な範囲かどうかを判定する判定手段の
判定条件および変化判定手段の判定条件などのパラメー
タを設定するパラメータ設定手段と、現画像記憶手段に
記憶された現画像、パラメータ設定手段に設定されたパ
ラメータおよび各判定手段の判定結果などを合成して表
示手段に表示させる合成表示手段とを設けたものである
ので、判定条件のパラメータ設定を適切、且つ容易に行
うことができ、安定した変化画像の抽出を可能にして誤
報や失報を少なくすることができるという効果がある。
とくに、現画像の輝度レベルの平均値と、現画像データ
と基準画像データとの各画素の輝度差をとった差画像の
偏差値とについて、適当な範囲かどうかを判定する判定
手段を備えていることによって、現画像の輝度レベルの
平均値が適切で、差画像の輝度レベルの偏差値（つまり
コントラスト）が十分な大きさであるという条件が満た
されていることを判定手段で判定し、変化検知のための
照度が十分であり、かつ変化のあった領域のコントラス
トが変化検知を行うのに十分であるか否かを判断するこ
とができるのであり、その結果、変化の判定が適切な条
件下で行なわれているか否かも判断することができ、不
適切な条件下で変化の判定を行なった場合に生じる誤報
を防ぐことが可能になるという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図乃至第４図は同上の動作説明図、第５図は従来例の
ブロック図、第６図乃至第８図は第２図乃至第４図に対
応する表示画像を撮影した写真である。 １は撮像手段、２はA/D変換手段、３は現画像記憶手
段、４は基準画像記憶手段、５は差画像記憶手段、６は
偏差値計算手段、７は変化画像抽出手段、８は特徴量計
算手段、９は変化判定手段、11は平均値判定手段、12は
偏差値判定手段、13はパラメータ設定手段、14は合成表
示手段である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】監視領域の現画像を撮像する撮像手段から
   出力される撮像信号をA/D変換手段にてA/D変換し現画像
   データとして逐次記憶する現画像記憶手段と、現画像の
   変化比較基準となる監視領域の基準画像データを記憶し
   た基準画像記憶手段と、現画像データを基準画像データ
   と比較して変化のある画素の輝度差を求めるとともにこ
   の変化のあった画素及び輝度差を差画像データとして記
   憶する差画像記憶手段と、差画像データから輝度差の偏
   差値を求める偏差値計算手段と、該偏差値以上の輝度変
   化のあった画素を抽出する変化画像抽出手段と、偏差値
   以上の輝度変化のあった画素にて形成される変化画像の
   面積などの特徴量を計算する特徴量計算手段と、該特徴
   量に基いて監視領域の変化の有無を判定して判定結果を
   出力する変化判定手段とを備えて成る画像センサにおい
   て、現画像記憶手段に記憶されている現画像の輝度レベ
   ルの平均値、偏差値計算手段にて計算された偏差値が適
   当な範囲かどうかを判定する判定手段の判定条件および
   変化判定手段の判定条件などのパラメータを設定するパ
   ラメータ設定手段と、現画像記憶手段に記憶された現画
   像、パラメータ設定手段に設定されたパラメータおよび
   各判定手段の判定結果を合成して表示手段に表示させる
   合成表示手段とを設けたことを特徴とする画像センサ。