JP2758282B2

JP2758282B2 - 画像監視装置

Info

Publication number: JP2758282B2
Application number: JP3128327A
Authority: JP
Inventors: 俊夫竹中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1991-05-02
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JPH04330576A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、テレビカメラ等の撮
像手段によって撮像されたプラント等の監視対象の画像
を分析して、監視対象の異常を検出する画像監視装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は例えば特開昭５９−２１１１９
５号公報に示された従来の画像監視装置を示すブロック
図である。図において、１はプラント等の監視対象を撮
像するテレビカメラ、２はテレビカメラ１から出力され
た映像をディジタル化してディジタル画像を出力するＡ
−Ｄ変換器、３は正常時の監視対象のディジタル画像
（以下、これを基準画像という。）を記憶する基準画像
メモリ、４は監視時の監視対象のディジタル画像（以
下、これを入力画像という。）を基準画像と比較する差
分回路、５は差分回路４の出力にもとづいて監視対象の
異常を検出する判定回路である。なお、５０は基準画像
メモリ３、差分回路４および判定回路５からなる判定装
置である。

【０００３】図１２は、監視対象の一例となる変電所を
示したものである。図において、６１は碍子、６２はタ
ンク、６３は電線、６４は鉄構、６５は異物を示す。な
お、図１２（ａ）は正常時、図１２（ｂ）は異物付着
時、図１２（ｃ）は破損時をそれぞれ示している。

【０００４】次に動作について説明する。監視が開始さ
れる前に、監視対象が正常であることが確認された後、
その監視対象が、テレビカメラ１で撮像される。そし
て、テレビカメラ１から出力された映像は、Ａ−Ｄ変換
器２でディジタル化された後、基準画像として基準画像
メモリ３に記憶される。

【０００５】監視時に、監視対象はテレビカメラ１で撮
像される。そして、テレビカメラ１から出力された映像
は、Ａ−Ｄ変換器２でディジタル化された後、入力画像
として出力される。差分回路４は、入力画像の各画素の
輝度を基準画像における対応する画素の輝度と比較し
て、各画素について差の絶対値を算出する。そして、差
の絶対値が所定値を越えている画素を抽出する。

【０００６】次に、判定回路５は、抽出された画素につ
いて、座標の上下左右の連続性を調べる。そして、抽出
された画素のうち連続して位置している各画素が構成し
ている領域（図１３に例示したものでは、領域Ａ〜Ｅの
それぞれ）の面積を求める。求められたそれらの面積の
うち、所定値すなわち正常時において画像に生ずるノイ
ズ成分に対応した判定基準値を越えているものがあった
場合に、監視対象に異常が発生していると判断し、警報
を発する。以上のようにして、監視対象に図１２（ｂ）
または図１２（ｃ）に示すような異常が発生したとき
に、それが検出される。

【０００７】なお、テレビカメラ１は固定して使用され
るだけでなく、１台のテレビカメラ１で広範囲の監視を
行うために、回転台に搭載されて順次視野を移動させた
り、移動装置に搭載されて巡回したりする場合もある。
それらの場合には、各視野ごとの基準画像が基準画像メ
モリ３に登録される。また、テレビカメラ１の移動と連
動して、基準画像メモリ３から出力される基準画像が切
替えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像監視装置は
以上のように構成されているので、日照変化等によって
監視対象の画像にレベル変化があると、異常が発生して
いなくても警報を発してしまうという課題があった。

【０００９】この問題に対応するために、特開昭６２−
１４７８８８号公報には、入力画像全体の明るさの平均
レベルを求めて照度変化を検知し、照度変化が生じた場
合には異常判定を禁止したり、基準画像の更新を行った
りする方法が提示されている。

【００１０】また、その方法を拡張して、入力画像全体
の平均レベルにもとづいて入力画像の明るさのレベル補
正を行ってから基準画像と比較する方法も考えられる。
しかし、通常、日照変化は、必ずしも画面全体に一様に
生ずるわけではなく、画面内の物体相互間や物体と背景
と間の相対的な明るさの差の変化として生ずる場合が多
い。よって、上記のような各方法を用いたのでは、真の
異常と日照変化等による画像変化との識別は困難であ
る。

【００１１】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、日照変化によって、監視対象を構
成する物体や背景の相対的な明るさが変化した場合であ
っても誤警報を発することなく、確実に真の異常を識別
できる画像監視装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る画像監視装置は、監視対象を撮像する撮像手段と、監
視対象の正常時の画像の輝度の各画素ごとの平均値、分
散を記憶する平均値画像記憶手段、分散画像記憶手段
と、それら平均値および分散にもとづいて画像変化の許
容範囲を算出する演算手段と、監視対象についての入力
画像の各画素のうち許容範囲外の輝度を有する画素を抽
出する比較手段と、抽出された画素の集合が所定の判定
条件を越えたものとなっているときに、監視対象に異常
が生じたと判定する判定手段とを備えたものである。

【００１３】請求項２記載の発明に係る画像監視装置
は、監視対象を撮像する撮像手段と、監視対象の正常時
の画像の輝度の各画素ごとの最大値、最小値を記憶する
最大値画像記憶手段、最小値画像記憶手段と、監視対象
についての入力画像の各画素のうち、その画素に対応す
る最大値および最小値で定まる許容範囲外の輝度を有す
る画素を抽出する比較手段と、抽出された画素の集合が
所定の判定条件を越えたものとなっているときに、監視
対象に異常が生じたと判定する判定手段とを備えたもの
である。

【００１４】請求項３記載の発明に係る画像監視装置
は、監視対象を撮像する撮像手段と、監視対象について
例えば異なる時刻における正常時の複数の画像などの複
数の基準画像を記憶する基準画像記憶手段と、監視対象
についての入力画像を画素単位で各基準画像とを比較
し、入力画像の各画素のうち各基準画像の対応する画素
との間で許容範囲を外れる差がある画素を抽出する比較
手段と、抽出された各画素が作る各集合（ある基準画像
との関連で抽出された各画素が１つの集合を作るので、
基準画像の数と同数の集合が作成されうる。）が全ての
所定の判定条件を越えたものとなっているときに、監視
対象に異常が生じたと判定する判定手段とを備えたもの
である。

【００１５】請求項４記載の発明に係る画像監視装置
は、監視対象を撮像する撮像手段と、監視対象について
の基準画像を記憶する基準画像記憶手段と、基準画像内
に複数の領域（基準画像と入力画像とは同サイズである
から、この領域は、入力画像にも設定されたことにな
る。）を設定する領域設定手段と、監視対象についての
入力画像の各領域の輝度レベルを基準画像の各領域の輝
度レベルを用いて補正する補正手段と、補正手段から出
力された画像を画素単位で基準画像と比較し、各画素の
うち基準画像における対応する画素との間で許容範囲を
越える差がある画素を抽出する比較手段と、抽出された
画素の集合が所定の判定条件を越えたものとなっている
ときに、監視対象に異常が生じたと判定する判定手段と
を備えたものである。

【００１６】そして、請求項５記載の発明に係る画像監
視装置は、監視対象を撮像する撮像手段と、画像内に複
数の領域を設定するとともに、各領域ごとの正常時の監
視対象の輝度分布を設定する領域設定手段と、監視対象
についての入力画像の各領域ごとの輝度分布を算出する
入力画像輝度分布算出手段と、この入力画像輝度分布算
出手段が出力した各輝度分布のうち、対応する基準画像
における輝度分布との間で許容範囲を越える差があるも
のがあるときに、監視対象に異常が生じたと判定する判
定手段とを備えたものである。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明における平均値画像記憶手
段および分散画像記憶手段は、監視対象について例えば
異なる時刻における正常時の複数の画像の画素単位の輝
度の平均値と分散とを記憶し、それらの値を、画像変化
の許容範囲を演算する際のもとになる値として出力す
る。

【００１８】請求項２記載の発明における最大値画像記
憶手段および最小値画像記憶手段は、監視対象について
例えば異なる時刻における正常時の複数の画像の画素単
位の輝度の最大値と最小値とを記憶し、それらの値を、
画像変化の許容範囲を定める値として出力する。

【００１９】請求項３記載の発明における基準画像記憶
手段は、監視対象について例えば異なる時刻における正
常時の複数の画像を基準画像として記憶し、判定手段
は、入力画像が少なくとも１つの基準画像に対して許容
範囲内の差を有するときには、監視対象に異常が生じて
いないと判定する。

【００２０】請求項４記載の発明における領域設定手段
は、例えば監視対象を構成する各物体を含む各領域を設
定し、補正手段は、入力画像を領域ごとに輝度レベル補
正し、比較手段が日照変化等による画像変化の影響を受
けないようにする。

【００２１】そして、請求項５記載の発明における領域
設定手段は、例えば監視対象を構成する各物体を含む各
領域を設定し、判定手段は、入力画像の各領域の輝度分
布の形状と正常時の画像の各領域の輝度分布の形状とを
それぞれ比較する。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１はテレビカメラ、２はＡ−Ｄ変
換器、１０は判定装置、１１は監視対象の画像を構成す
る各画素について複数の正常時の画像の輝度の平均値を
算出する平均値算出回路、１２は各平均値を記憶する平
均値メモリ、１３は監視対象の画像を構成する各画素に
ついて複数の正常時の画像の輝度の分散を算出する分散
算出回路、１４は各分散を記憶する分散メモリである。

【００２３】また、１５は各画素ごとに画像変化の許容
範囲を算出する許容範囲演算回路、１７は入力画像の各
画素の輝度を許容範囲と比較し、許容範囲外の画素を抽
出する比較回路、５は抽出された画素が作る面積のうち
所定値以上になっているものがあるときに、監視対象に
異常が生じたと判定する判定回路である。

【００２４】なお、テレビカメラ１およびＡ−Ｄ変換器
２は撮像手段を構成し、平均値算出回路１１および平均
値メモリ１２は平均画像記憶手段を構成し、分散算出回
路１３および分散メモリ１４は分散画像記憶手段を構成
する。また、許容範囲演算回路１５は演算手段の、比較
回路１７は比較手段の、そして、判定回路５は判定手段
の一例である。

【００２５】次に動作について説明する。監視が開始さ
れる前に、その監視対象が正常であることが確認された
後、その監視対象がテレビカメラ１で撮像される。テレ
ビカメラ１から出力された映像は、Ａ−Ｄ変換器２でデ
ィジタル化された後、平均値算出回路１１および分散算
出回路１３に出力される。この場合には、ディジタル化
された画像は、１個だけでなく、異なる時刻や異なる周
囲環境（天候など）におけるものが順次平均値算出回路
１１および分散算出回路１３に与えられる。

【００２６】平均値算出回路１１および分散算出回路１
３は、以下のようにして各画素の輝度の平均値および分
散を算出する。平均値および分散は、それぞれ数１、数
２で表わされる。

【００２７】

【数１】

【数２】

【００２８】ここで、ｉ，ｊは、入力画像における画素
の位置（ｉ行ｊ列）を示している。また、ｎは、入力さ
れた画像の個数である。数１および数２を用いて平均値
および分散を算出するにはｎ個の画像を全て記憶する必
要がある。そこで、分散メモリ１４は２乗平均値を記憶
することとし、平均値算出回路１１および分散算出回路
１３は、数３および数４の漸加式により平均値および２
乗平均値を求める。このようにすれば、画像が入力され
るごとに、平均値メモリ１２および分散メモリ１４にお
いて、平均値および２乗平均値は順次更新されていく。

【００２９】

【数３】

【数４】

【００３０】正常時に起こりうる画像変化を含む多数の
画像が入力され、平均値および２乗平均値の値が十分に
安定したと判断されたときに、画像の入力が打切られ
る。このとき、平均値メモリ１２には、入力された個数
の画像の画素ごとの輝度の平均値が設定されている。す
なわち、各画素についての輝度の平均値からなる平均画
像が設定される。また、分散メモリ１４には、入力され
た個数の画像の画素ごとの輝度の分散が設定されてい
る。すなわち、各画素についての輝度の分散からなる分
散画像が設定される。

【００３１】許容範囲演算回路１５は、平均値メモリ１
２内の平均値と分散メモリ１４内の２乗平均値とから、
数５により各画素の輝度の標準偏差を求める。そして、
比較回路１７は、許容範囲演算回路１５から出力される
標準偏差および平均値にもとづく許容範囲を用いて監視
対象の監視を行う。

【００３２】

【数５】

【００３３】監視時に、監視対象はテレビカメラ１で撮
像される。そして、テレビカメラ１から出力された映像
は、Ａ−Ｄ変換器２でディジタル化された後、入力画像
として比較回路１７に出力される。比較回路１７は、入
力画像の各画素（ｉ，ｊ）の輝度ｘ_ijを許容範囲と比較
し、許容範囲から外れている画素を抽出する。許容範囲
は入力画像のレベル変動の統計的性質にもとづいて適宜
選択されるが、一般には３σがよく用いられる。その場
合には、比較回路１７は、数６を満たす画素（ｉ，ｊ）
を、許容範囲から外れたものとして抽出する。

【００３４】

【数６】

【００３５】次に、判定回路５は、抽出された画素につ
いて、座標の上下左右の連続性を調べる。そして、抽出
された画素のうち連続して位置している各画素が構成し
ている領域の面積を求める。求められたそれらの面積の
うち、所定値すなわち正常時において画像に生ずるノイ
ズ成分に対応した判定基準値を越えているものがあった
場合に、監視対象に異常が発生していると判断し警報を
発する。

【００３６】なお、上記実施例では、許容範囲演算回路
１５が正常時の画像の各画素の輝度の平均値と２乗平均
値とから各画素の標準偏差を求める場合について説明し
たが、比較回路１７が、入力画像の各画素の比較処理を
行う際に、その画素に応じた標準偏差を求めるようにし
てもよい。

【００３７】図２はこの発明の第２の実施例による画像
処理装置を示すブロック図である。図において、２０は
判定装置、２１は監視対象の画像を構成する各画素につ
いて複数の正常時の画像の輝度の最大値を算出する最大
値算出回路、２２は各最大値を記憶する最大値メモリ、
２３は監視対象の画像を構成する各画素について複数の
正常時の画像の輝度の最小値を算出する最小値算出回
路、２４は各最小値を記憶する最小値メモリである。

【００３８】また、２７は入力画像の各画素の輝度を最
大値および最小値で定まる許容範囲と比較し、許容範囲
外の画素を抽出する比較回路である。なお、最大値算出
回路２１および最大値メモリ２２は最大値画像記憶手段
を構成し、最大値算出回路２３および最小値メモリ２４
は最小値画像記憶手段を構成している。

【００３９】次に動作について説明する。監視が開始さ
れる前に、その監視対象が正常であることが確認された
後、その監視対象がテレビカメラ１で撮像される。テレ
ビカメラ１から出力された映像は、Ａ−Ｄ変換器２でデ
ィジタル化された後、最大値算出回路２１および最小値
算出回路２３に出力される。ディジタル化された画像
は、異なる時刻や異なる周囲環境（天候など）におい
て、順次最大値算出回路２１および最小値算出回路２３
に与えられる。

【００４０】最大値算出回路２１は、画像が入力される
と、各画素について、その輝度を最大値メモリ２２に記
憶されている値と比較する。そして、数７で表わされる
ように、入力した画素の輝度ｘ_ijが記憶されている値ｍ
ａｘ_ijよりも大きい場合には、その輝度ｘ_ijで最大値メ
モリ２２の値を更新する。なお、第１個目の画像が入力
される前に、最大値メモリ２２には、全ての画素につい
て、輝度最小値が設定される。

【００４１】

【数７】

【００４２】最小値算出回路２３も、数８で表わされる
ような処理を行う。すなわち、画像が入力されるごと
に、各入力画素の輝度ｘ_ijと最小値メモリ２４内の値ｍ
ｉｎ_ijとを比較して、適宜最小値メモリ２４の更新を行
う。なお、第１個目の画像が入力される前に、最小値メ
モリ２４には、全ての画素について、輝度最大値が設定
される。

【００４３】

【数８】

【００４４】正常時に起こりうる画像変化を含む多数の
画像が入力され、最大値および最小値が十分に安定した
と判断されたときに、画像の入力が打切られる。このと
き、最大値メモリ２２、最小値メモリ２４には、各画素
について、入力された個数分の画像の輝度の最大値、最
小値が設定されている。すなわち、各画素についての輝
度の最大値、最小値からなる最大値画像、最小値画像が
設定される。

【００４５】監視時に、監視対象は、テレビカメラ１で
撮像される。そして、テレビカメラ１から出力された映
像は、Ａ−Ｄ変換器２でディジタル化された後、入力画
像として比較回路２７に出力される。比較回路２７は、
入力画像の各画素（ｉ，ｊ）の輝度ｘ_ijをその画素
（ｉ，ｊ）に対応した最大値ｍａｘ_ijおよび最小値ｍｉ
ｎ_ijと比較し、数９を満足する場合に、その画素を許容
範囲から外れた画素として抽出する。

【００４６】

【数９】

【００４７】次に、判定回路５は、第１の実施例の場合
と同様の判定処理を行い、監視対象に異常が発生してい
ると判断したら警報を発する。

【００４８】図３はこの発明の第３の実施例による画像
監視装置を示すブロック図である。図において、５０Ａ
〜５０Ｍはそれぞれ第１のパターン判定装置、第２のパ
ターン判定装置、第ｍのパターン判定装置であり、例え
ば図１１に示した判定装置５０と同一構成のものであ
る。すなわち、それぞれ基準画像メモリ３、差分回路４
および判定回路５を有する。また、５１は第１のパター
ン判定装置５０Ａ〜第ｍのパターン判定装置５０Ｍの出
力をもとに警報を出すか否かの判定を行う総合判定回路
である。この場合には、各基準画像メモリ３が基準画像
記憶手段を構成し、各差分回路４が比較手段を構成し、
各判定回路５および総合判定回路５１が判定手段を構成
している。

【００４９】次に動作について説明する。監視が開始さ
れる前に、正常状態にある監視対象のｍ通りの基準画像
が各パターン判定装置５０Ａ〜５０Ｍの基準画像メモリ
３に記憶される。すなわち、天候や時刻をいくつかのパ
ターンに分類し各パターンのうち代表的なものを選択
し、選択されたものにおける監視対象の各画像がそれぞ
れ第１のパターン判定装置５０Ａ〜第ｍのパターン判定
装置５０Ｍの基準画像メモリ３に記憶される。

【００５０】監視時に、監視対象はテレビカメラ１で撮
像される。そして、テレビカメラ１から出力された映像
は、Ａ−Ｄ変換器２でディジタル化された後、入力画像
として各パターン判定装置５０Ａ〜５０Ｍに与えられ
る。各パターン判定装置５０Ａ〜５０Ｍは、図１１に示
す判定装置５０と同様に動作し、自身が有する基準画像
を基準として監視対象が異常かどうかの旨を出力する。

【００５１】総合判定回路５１は、各パターン判定回路
５０Ａ〜５０Ｍの出力を導入し、いずれか１つの出力が
正常であったときには、監視対象は正常であると判定す
る。また、全ての出力が異常であったときには、監視対
象は異常であると判定し警報を発する。

【００５２】なお、上記実施例では、複数の各パターン
判定装置５０Ａ〜５０Ｍを設けた場合について説明した
が、基準画像メモリ３のみを複数個設け、それぞれの基
準画像を切替入力する１つの判定回路５を設けるように
してもよい。

【００５３】また、各パターン判定装置５０Ａ〜５０Ｍ
として図１１に示した判定装置５０を使用する場合につ
いて説明したが、図１に示した判定装置１０または図２
に示した判定装置２０を使用してもよい。それらの場合
には、例えば種々の天候や時刻のうち代表的なものを選
択し、選択されたものにおける監視対象の各平均画像等
が該当するメモリに記憶される。

【００５４】図４はこの発明の第４の実施例による画像
監視装置を示すブロック図である。図において、３１は
画面内に複数の領域を設定する領域設定器、３２は画像
を表示するモニタ、３３はモニタ３２の画面上の位置を
指示するポインティングデバイス、３４は入力画像を一
時格納する入力画像バッファメモリ、３５は入力画像と
基準画像との間の輝度レベルの差を演算する平均レベル
差演算回路、３６は入力画像の輝度レベルを補正するレ
ベル補正回路であり、その他のものは同一符号を付して
図１１に示したものと同一のものである。

【００５５】なお、この場合には、領域設定器３１、モ
ニタ３２およびポインティングデバイス３３は領域設定
手段を構成し、平均レベル差演算回路３５およびレベル
補正回路３６は補正手段を構成している。

【００５６】次に動作について説明する。監視が開始さ
れる前に、代表的な周囲環境（天候や時刻）のもとで正
常時の監視対象がテレビカメラ１で撮像される。テレビ
カメラ１から出力された映像は、Ａ−Ｄ変換器２でディ
ジタル化された後、基準画像メモリ３に基準画像として
記憶される。

【００５７】そのとき、テレビカメラ１から出力された
映像は、モニタ３２に表示される。オペレータは、モニ
タ３２に表示されている映像を見ながら、画面に複数の
領域を設定する。すなわち、オペレータは、それぞれに
明るさが均一になっている画面内の各物体を含む領域を
ポインティングデバイス３３を用いて指定する。指定の
仕方は、多角形近似等による。また、指定の際に、日照
変化による明るさの変化を考慮するようにしてもよい。
そして、領域設定器３１は、指定された各領域を記憶し
ておく。

【００５８】監視時に、監視対象の画像は、入力画像と
して、入力画像バッファメモリ３４に一時格納される。
平均レベル差演算回路３５は、領域設定器３１が有する
各領域を入手し、各領域について、入力画像の平均輝度
レベルと基準画像の平均輝度レベルとを算出する。そし
て、各領域について、それらの差を算出する。

【００５９】次に、レベル補正回路３６は、入力画像の
各領域の輝度レベルを、平均レベル差演算回路３５が算
出したレベル差で補正する。そして、差分回路４は、補
正後の入力画像の各画素の輝度を基準画像における対応
する画素の輝度と比較して、各画素について差の絶対値
を算出する。そして、差の絶対値が所定の値を越えてい
る画素を抽出する。

【００６０】判定回路５は、従来の場合と同様に、抽出
された各画素のうち連続して位置している各画素が構成
している領域の面積を求める。そして、求められた面積
のうち、所定値を越えているものがあれば警報を発す
る。

【００６１】上記実施例では、オペレータがモニタ３２
の画面を見ながら領域設定をする場合について説明した
が、自動的に領域設定を行うこともできる。図５はその
ような画像監視装置を示すブロック図である。図におい
て、３７は基準画像の輝度分布を算出する輝度分布演算
回路、３８は輝度分布中のピークを抽出するローカルピ
ーク抽出回路、３９は基準画像に領域を設定する領域設
定器であり、その他のものは同一符号を付して図４に示
したものと同一のものである。この場合には、輝度分布
演算回路３７、ローカルピーク抽出回路３５および領域
設定器３９は領域設定手段を構成している。

【００６２】次に動作について図６のフローチャートを
参照して説明する。まず、第４の実施例（図４に示すも
の）における処理と同様にして、基準画像メモリ３に基
準画像が記憶される（ステップＳＴ１）。次に、輝度分
布演算回路３７は、基準画像の各画素の輝度を算出し、
さらに輝度分布を求める（ステップＳＴ２）。例えば、
図１２（ａ）に示す監視対象の画像に対応した輝度分布
は、図７に示すようになる。基準画像内に、それぞれ輝
度レベルが均一な各物体があれば、それらの輝度レベル
に対応したピークが輝度分布中に生ずる。すなわち、図
７に示すように、一般には、各物体に応じたローカルピ
ークが発生する。

【００６３】そこで、ローカルピーク抽出回路３８は、
輝度分布中のローカルピークを検出する（ステップＳＴ
３）。輝度分布中に明確なローカルピークが存在しない
場合には、基準画像が適切でなかったと考えられるの
で、基準画像の入力が再実行される（ステップＳＴ
４）。

【００６４】次に、領域設定器３９は、輝度分布におけ
る各谷に境界を設定する。そして、谷と谷との間の輝度
を有する基準画像における領域を１つの領域とする。各
谷について境界設定処理を行って、結局、いくつかの領
域が指定される（ステップＳＴ５）。

【００６５】以後の監視時において、図４に示したもの
の処理と同様な処理がなされる。すなわち、平均レベル
差演算回路３５は、各領域について入力画像と基準画像
のレベル差を算出し、レベル補正回路３６は、入力画像
の各領域の輝度レベルを算出されたレベル差で補正する
（ステップＳＴ６，ＳＴ７，ＳＴ８）。また、差分回路
４は、補正後の入力画像と基準画像とにもとづいて、一
定値を越える輝度の差がある画素を抽出し（ステップＳ
Ｔ９）、判定回路５は、抽出された画素の連続性をチェ
ックした後、連続した画素が作る面積のうち所定値を越
えるものがあれば警報を発する（ステップＳＴ１０，Ｓ
Ｔ１１，ＳＴ１２）。

【００６６】図４および図５においては、いずれも補正
された入力画像の画素の輝度と基準画像の対応する輝度
との差分をとった後に異常判定するものを示したが、入
力画像の輝度分布の形状から異常判定するようにしても
よい。

【００６７】図８はそのような異常判定の原理を示した
ものである。図８（ａ）は、図１２（ａ）に示す監視対
象のうちの碍子６１を含む領域の画像を示し、図８
（ｂ）は、その画像の輝度分布を示したものである。正
常時の画像の輝度分布は、天候等の変化により輝度レベ
ルが変化するにせよ、その形状においてはほぼ一定と考
えられる。ところが、図８（ｃ）に示すように異常が発
生した場合には、その領域の輝度分布は、図８（ｄ）に
示すように形状において異なったものとなる。そこで、
基準時におけるある領域の輝度分布の形状と入力画像の
その領域の輝度分布の形状とを比べれば、異常判定が実
施できることになる。

【００６８】図９はそのような異常判定を行う画像監視
装置を示すブロック図である。図において、４０は基準
時の各領域の輝度分布を記憶する輝度分布記憶部、４５
は入力画像の各領域の輝度分布を基準時の輝度分布と比
較して異常判定を行う判定回路である。この場合には、
輝度分布演算回路３７、ローカルピーク抽出回路３８お
よび領域設定輝３９は領域設定手段を構成している。ま
た、輝度分布演算回路３７は入力画像輝度分布算出手段
を兼ねている。

【００６９】次に動作について説明する。まず、正常時
の監視対象の画像が入力画像バッファメモリ３４に格納
される。輝度分布演算回路３７は、図７に示すような輝
度分布を算出する。そして、ローカルピーク抽出回路３
８は、ローカルピークを抽出し、領域設定器３９は、ロ
ーカルピークにもとづいて各領域を設定する。また、輝
度分布記憶部４０は、そのとき輝度分布を、各領域に対
応させて記憶する。このようにして、輝度分布記憶部４
０には、基準時の各領域の輝度分布が設定される。

【００７０】監視時には、入力画像が入力画像バッファ
メモリ３４に格納される。輝度分布演算回路３７は、入
力画像について、領域設定輝３９で設定された各領域ご
とに輝度分布を算出する。算出された各輝度分布は、輝
度分布記憶部４０に記憶されている対応した領域の基準
時の輝度分布とともに判定回路４５に与えられる。

【００７１】判定回路４５は、入力画像についての各輝
度分布の形状を基準時の各輝度分布の形状と比較する。
そして、両者の形状が許容される範囲内で一致していた
ら監視対象は正常であると判定する。また、一致しない
ものがあった場合には、監視対象に異常が生じたと判断
して警報を発する。

【００７２】図１０はこの発明の第７の実施例による画
像監視装置を示すブロック図である。図において、３Ａ
〜３Ｃはそれぞれ正常時の種々の天候や時刻における監
視対象の画像のうち代表的なものが記憶される基準画像
メモリである。

【００７３】この場合には、判定回路５Ａは、外部から
の気象情報や時刻情報等にもとづいて、基準画像メモリ
３Ａ〜３Ｃのいづれか１つを選択して判定処理を行う。
判定処理の方法は、図４に示したものの場合と同じであ
る。

【００７４】あるいは、判定回路５Ａは、全ての基準画
像について判定処理を行い、全てについて異常と判定さ
れたときのみ監視対象に異常が生じたと判定する。この
ようにして、環境条件によって大きな画像変化があった
り影などがあったりする場合にも誤判定を有効に防止で
きる。

【００７５】なお、上記各実施例では、監視対象が１つ
の場合について説明したが、テレビカメラ１を回転台に
搭載して順次視野を移動させたり、移動装置に搭載して
巡回させたりして、複数の対象を監視する場合にも適用
可能である。その場合には、テレビカメラ１の各視野ご
との情報（基準画像等）を記憶するようにし、テレビカ
メラ１の移動と連動して対応する情報を出力するように
すればよい。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、画像監視装置を、監視対象の正常時の複数の画像
をもとに画素ごとの平均値と分散とを求め、それらの値
にもとづいて画像変化の許容範囲を算出し、入力画像が
許容範囲内のものか否か判定するように構成したので、
日照変化等による画像変化と真の異常による画像変化と
を識別でき、誤動作のない信頼性の高いものが得られる
効果がある。

【００７７】また、請求項２記載の発明によれば、画像
監視装置を、監視対象の正常時の複数の画像をもとに画
素ごとの最大値と最小値とを求め、入力画像が最大値と
最小値との間の許容範囲内のものか否か判定するように
構成したので、日照変化等による画像変化と真の異常に
よる画像変化とを識別でき、誤動作のない信頼性の高い
ものが得られる効果がある。

【００７８】請求項３記載の発明によれば、画像監視装
置を、複数の基準画像を記憶し、入力画像と全ての基準
画像との間で許容範囲を越える差があった場合に監視対
象に異常が生じたと判定するように構成したので、大き
な日照変化や影などによる誤判定をも防止しうるものが
得られる効果がある。

【００７９】請求項４記載の発明によれば、画像監視装
置を、画像内に所定の領域を設定し、入力画像の各領域
の輝度レベルを基準画像の対応する領域のレベルとの差
に応じて補正した後に異常判定するように構成したの
で、日照変化等によって物体や背景の相対的な明るさが
変化するような場合でも誤判定することなく真の異常を
検出できるものが得られる効果がある。

【００８０】そして、請求項５記載の発明によれば、画
像監視装置を、画像内に所定の領域を設定し、基準時の
各領域における輝度分布と入力画像の各領域における輝
度分布とを比較して監視対象の異常を検出するように構
成したので、比較的簡単な構成で、日照変化等によって
物体や背景の相対的な明るさが変化するような場合でも
誤判定することなく真の異常が検出できるものが得られ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による画像監視装置を
示すブロック図である。

【図２】この発明の第２の実施例による画像監視装置を
示すブロック図である。

【図３】この発明の第３の実施例による画像監視装置を
示すブロック図である。

【図４】この発明の第４の実施例による画像監視装置を
示すブロック図である。

【図５】この発明の第５の実施例による画像監視装置を
示すブロック図である。

【図６】図５に示すものの動作を示すフローチャートで
ある。

【図７】輝度分布の一例を示す分布図である。

【図８】正常時と異常時の輝度分布の相違を示す説明図
である。

【図９】この発明の第６の実施例による画像監視装置を
示すブロック図である。

【図１０】この発明の第７の実施例による画像監視装置
を示すブロック図である。

【図１１】従来の画像監視装置を示すブロック図であ
る。

【図１２】監視対象の一例を示す説明図である。

【図１３】判定回路の処理を説明するための説明図であ
る。

【符号の説明】

１テレビカメラ（撮像手段）２Ａ−Ｄ変換器（撮像手段）３基準画像メモリ（基準画像記憶手段）４差分回路（比較手段）５判定回路（判定手段）１１平均値算出回路（平均画像記憶手段）１２平均値メモリ（平均画像記憶手段）１３分散算出回路（分散画像記憶手段）１４分散メモリ（分散画像記憶手段）１５許容範囲演算回路（演算手段）１７比較回路（比較手段）２１最大値算出回路（最大値画像記憶手段）２２最大値メモリ（最大値画像記憶手段）２３最小値算出回路（最小値画像記憶手段）２４最小値メモリ（最小値画像記憶手段）２７比較回路（比較手段）３１領域設定器（領域設定手段）３２モニタ（領域設定手段）３３ポインティングデバイス（領域設定手段）３４入力画像バッファメモリ３５平均レベル差演算回路（補正手段）３６レベル補正回路（補正手段）３７輝度分布演算回路（領域設定手段、入力画像輝度
分布算出手段）３８ローカルピーク抽出回路（領域設定手段）３９領域設定器（領域設定手段）４０輝度分布記憶部４５判定回路（判定手段）５１総合判定回路（判定手段）３Ａ〜３Ｃ基準画像メモリ５０Ａ〜５０Ｍ第１のパターン判定装置、第２のパタ
ーン判定装置〜第ｍのパターン判定装置

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 1/00 G06T 7/00 G06T 7/20 H04N 7/18 G01B 11/24 G05B 23/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】監視対象を撮像してその画像を出力する
撮像手段と、前記監視対象の正常時における複数の画像
の輝度の各画素ごとの平均値を記憶する平均画像記憶手
段と、前記正常時における複数の画像の輝度の各画素ご
との分散を記憶する分散画像記憶手段と、前記平均画像
記憶手段に記憶されている各平均値および前記分散画像
記憶手段に記憶されている各分散にもとづいて画像変化
の許容範囲を算出する演算手段と、前記監視対象の監視
時における画像の各画素のうち前記許容範囲の範囲外の
輝度を有する画素を抽出する比較手段と、前記比較手段
により抽出された各画素の集合が所定の判定条件を越え
たものとなっているときに、前記監視対象に異常が生じ
たと判定する判定手段とを備えた画像監視装置。