JP2828345B2 - 侵入者監視システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定の領域に人物が侵
入したことを検出する侵入者監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】侵入者監視システムは、ある領域（室
内、屋外領域）に人物が侵入してきたか否かを検出する
システムであり、警戒等の目的で利用されるシステムで
ある。

【０００３】従来、このようなシステムにおいては、移
動物体（侵入者）の抽出が、カメラ等により得られる画
像の階調値の変化に基づいて行われていた。すなわち、
ある時点においてカメラ等により得られる画像と、その
次の時点において得られる画像と、を比較し、階調値が
変化している部分について移動物体が存在していると見
なし、これにより侵入者を抽出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のシ
ステムにおいては、階調値の変化に基づいて移動物体の
抽出が行われていたため、特に屋外で使用する場合にお
いて誤抽出、抽出不能等の事態が生じる可能性があっ
た。

【０００５】例えば、屋外においては、天候や時刻に応
じて撮影状態が変化する。すなわち、階調度が低い撮影
状態においては、誤抽出、抽出不能等の事態が生ずる可
能性がある。

【０００６】さらに、従来のシステムにおいては、監視
の対象となる領域に人物以外の移動物体が侵入した場
合、これを誤って人物であるとして抽出する可能性があ
る。このような移動物体としては、例えば動物、鳥等が
あげられる。同様にして、監視領域内における水面の
波、樹木の揺ぎ等を、人物の侵入として誤抽出する可能
性がある。

【０００７】これらの問題点が存在するため、従来のシ
ステムにおいては、特に屋外において連続して正確に侵
入者のみを検出することが困難であった。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、システムを屋外に
おいて使用した場合においても、天候時刻などの変化に
関わりなく、また、監視領域内において人物以外が移動
した場合においてもこれを誤って人物として抽出するこ
とがない侵入者監視システムを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、所定の領域を固定して生画像を得
るカメラと、所定フレーム数の生画像を累積加算して親
画像を生成する親画像生成手段と、撮影条件の変化に伴
う階調度の時間的変化を求め、求めた時間的変化が補わ
れるよう親画像の明るさに応じて調整される時間間隔
で、生画像のコントラストを調整するコントラスト調整
手段と、親画像と生画像との差の絶対値を求め、それぞ
れ親画像と生画像とで明るさが異なる個別領域を示し移
動物体に対応するディジタル画像を生成する減算手段
と、ディジタル画像の個別面積及び移動速度を求める検
出演算手段と、求められた面積及び移動速度に基づき、
個別のディジタル画像が人物を示す画像であるか否かを
判定する判定手段と、を有することを特徴とする。

【００１０】また、請求項２は、コントラスト調整手段
が、親画像生成手段に所定時間間隔で親画像の生成を実
行させることにより親画像を更新する親画像更新手段
と、親画像の平均輝度をそれまでの親画像の平均輝度と
比較して明るさの変化を求め、この変化の量に応じて親
画像の更新時間間隔を設定する更新間隔設定手段と、を
有することを特徴とする。請求項３は、コントラスト調
整手段が、生画像についてコントラスト強調を含む処理
を実行する複数種類のコントラスト強調フィルタと、生
画像の明るさに応じてコントラスト強調フィルタを選択
するフィルタ選択手段と、を有することを特徴とする。

【００１１】請求項４は、減算手段が、親画像と生画像
との差の絶対値を求める手段と、当該差の絶対値に係る
画像を濃度しきい値でディジタル化することにより、そ
れぞれ親画像と生画像とで明るさが異なる個別領域を示
し移動物体に対応するディジタル画像を生成すると共
に、ディジタル画像のうち微小な領域をノイズとして除
去する手段と、を有することを特徴とする。

【００１２】請求項５は、検出演算手段が、個別のディ
ジタル画像の重心を求める手段と、求められる重心の位
置を前回の画像における対応ディジタル画像の重心の位
置と比較して、ディジタル画像の移動速度を求める手段
と、を有することを特徴とする。

【００１３】請求項６は、判定手段が、人物の面積及び
移動速度を設定する手段と、ディジタル画像の面積及び
移動速度と予め設定されている人物の面積及び移動速度
に基づき、ディジタル画像が人物を示す画像であるか否
かを判定する手段と、を有することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の侵入者監視システムにおいては、所定
フレーム数の生画像が累積加算され親画像が生成され
る。生成された親画像の明るさは、生画像のコントラス
ト調整に用いられ、コントラストが調整された生画像
は、親画像と共に減算手段における処理に供される。ま
た、コントラスト調整は、撮影条件の変化に伴う階調度
の時間的変化を求め、求めた時間的変化が補われるよう
親画像の明るさに応じて調整される時間間隔で、実行さ
れる。

【００１５】減算手段においては、親画像と生画像との
差の絶対値が求められる。この差の絶対値は、ディジタ
ル画像の生成に供される。このディジタル画像は、親画
像と生画像とで明るさの異なる領域を示す画像であり、
システムの監視対象となる領域内に存在する移動物体に
対応する画像である。従って、移動物体が複数存在する
場合においては、ディジタル画像が複数存在する。

【００１６】このようにして生成されたディジタル画像
に基づき、移動物体が人物であるか否かの判定が実行さ
れる。この判定の基礎となるデータは、前述したディジ
タル画像の個別の面積及び移動速度である。この面積及
び移動速度は、検出演算手段によって求められる。求め
られた面積及び移動速度は、判定手段に入力され、当該
面積及び移動速度に基づいて移動物体が人物であるか否
かの判定が実行される。従って、本発明においては、監
視対象となる領域が屋外領域である場合のように、撮影
条件が変化し階調度の低い撮影条件を余儀なくされる場
合であっても、可変時間周期にて生画像のコントラスト
の調整が行われるため、誤抽出、抽出不能状態が生じな
い。請求項２においては、さらに、平均輝度の変化に応
じて時間間隔が変更されつつ親画像が更新され、これに
より、可変時間間隔でのコントラスト調整が実現され
る。従って、生画像のコントラストの調整において、適
宜更新された親画像の明るさを用いることができる。

【００１７】請求項３においては、生画像のコントラス
トの調整が、コントラスト階調フィルタの選択により実
行される。この時、コントラスト強調フィルタの選択は
生画像の明るさに応じて実行される。従って、前述のコ
ントラストの調整という作用がコントラスト強調フィル
タの選択という簡易な手段によって実行される。

【００１８】請求項４においては、ディジタル画像が次
のようにして生成される。まず、親画像と生画像との差
の絶対値が求められる。次に、求められた差の絶対値が
濃度しきい値でディジタル化される。この結果得られる
ディジタル画像は、前述のように移動物体に対応する画
像である。従って、請求項４においては、差の絶対値の
演算及び濃度しきい値によるディジタル化という簡易な
手段により、移動物体に対応するディジタル画像が得ら
れる。

【００１９】また、請求項４においては、ディジタル画
像のうち微小の領域がノイズとして除去される。この結
果、ディジタル画像のうち明らかに人物に該当しない画
像を演算及び判定の対象から除去して効率的に人物検出
を実行することができる。

【００２０】請求項５においては、ディジタル画像の移
動速度が、重心の位置変化として求められる。

【００２１】請求項６においては、ディジタル画像が人
物を示す画像であるか否かが予め設定されている人物の
面積及び移動速度によって判定される。すなわち、監視
対象となる領域内における移動物体が人物である場合に
は、この移動物体の面積は経験的に得られる人物の面積
に一致するはずであり、また、その移動速度についても
同様である。従って、請求項６においては、人物の面積
及び移動面積が予め設定され、この予め設定された人物
の面積及び移動速度を用いて、判定が実行される。この
結果、簡易な手段によって人物であるか否かの判定が実
行されることになる。

【００２２】

【実施例】本発明の好適な実施例について図面に基づい
て説明する。

【００２３】図１には、本発明の一実施例に係る侵入者
監視システムのシステム構成が示されている。この図に
示されるように、本実施例は、ＣＣＤカメラ１０、画像
処理装置１２及びワークステーション１４とから構成さ
れている。ＣＣＤカメラ１０は、屋外用のカメラであっ
て、感度の高い白黒カメラである。また、画像処理装置
１２は、例えば５００×５００画素程度の分解能をもっ
た装置であり、ＣＣＤカメラ１０から供給される画像に
ついて所定の制御を実行し、ワークステーション１４に
供給する装置である。

【００２４】図２には、画像処理装置１２の内部構成が
示されている。

【００２５】この図に示されるように、画像処理装置１
２は、ＣＣＤカメラ１０により得られる画像をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄコンバータ１６と、Ａ／Ｄコンバータ１６
によりディジタル化された画像について所定の処理を実
行する画像処理部１８と、画像処理の結果を表示するモ
ニタ２０と、画像処理部１８から出力されるデータをワ
ークステーション１４に供給する際のインターフェース
であるＧＰＩＢインターフェース２２と、から構成され
ている。

【００２６】図３には、ワークステーション１４の内部
構成が示されている。ワークステーション１４は、画像
処理装置１２から出力されるデータを取り込むＧＰＩＢ
インターフェース２４と、ＧＰＩＢインターフェース２
４を介して供給されるデータについて特定の処理を実行
する処理装置２６と、処理装置２６の処理の結果として
得られるデータ等を表示するモニタ２８と、必要なデー
タを記録するディスク装置３０と、処理装置２６等にお
ける処理の結果監視対象となる領域に人物が侵入したこ
とが検出された場合、このことを示す検出信号を処理装
置２６から外部に与えるインターフェースである外部イ
ンターフェース３２と、から構成されている。

【００２７】次に、この実施例における侵入者監視の動
作について説明する。

【００２８】この実施例において監視対象となる領域
は、例えば図４及び図５に示されるような領域である。

【００２９】図４に示されるように、本実施例における
ＣＣＤカメラ１０は、断崖上に設置され、断崖下の領域
を撮影するように配置されている。このＣＣＤカメラ１
０には、図２及び図３に示される画像処理装置１２及び
ワークステーション１４を含む処理装置３４が接続され
ており、この処理装置によって、ＣＣＤカメラ１０によ
って得られる画像の画像処理及び演算等が実行される。

【００３０】また、ＣＣＤカメラ１０によって撮影され
る領域は、例えば第５図に示されるような方形領域であ
る。その大きさは、例えば１０ｍ×１０ｍ程度であり、
この図に示される状態においては、ＣＣＤカメラ１０に
よって撮影される領域内に丘、岩、木等が存在してお
り、さらに２名の人物１００及び２００が存在してい
る。 次に、この実施例における画像処理部１８及び処
理装置２６の動作について説明する。なお、以下の説明
において、画像処理部１８が担当する動作は濃度しきい
値によるディジタル化までである。しかし、本発明にお
いては、画像処理部１８にいかなる動作を担当させ、処
理装置２６にいかなる動作を担当させるかは、全く設計
的に決定されるものである。従って、以下の説明におい
ては両者による動作を何ら区別なく説明する。

【００３１】この実施例においては、まず、ＣＣＤカメ
ラ１０によって得られる３２フレームの画像が累積加算
される。この累積加算の結果、親画像が生成される。

【００３２】親画像は、後述する実観測画像（生画像）
と比較するための原画として生成されるものである。親
画像は、ＣＣＤカメラ１０によって監視対象となる領域
の自然環境の変化において更新される必要がある。例え
ば、昼間、夜間等の明るさが比較的安定している期間に
おいては親画像の更新に係る時間間隔を長く設定して良
いのに比べ、朝方、夕方等明るさの変化が激しい期間に
おいては更新間隔を短くする必要がある。このため、次
のようにして親画像の更新を実行する。

【００３３】すなわち、親画像を更新する際、前回の親
画像の平均輝度と、今回の親画像の平均輝度と、を比較
する。両者の差、すなわち平均輝度変化が大きい場合に
は、親画像の更新に係る時間間隔を短くする必要があ
る。また、平均輝度変化が小さい場合には、それほど頻
繁に親画像を更新する必要はない。すなわち、この実施
例においては、親画像の平均輝度変化に基づいてその更
新時間間隔が切り換えられる。

【００３４】但し、親画像の更新に係る時間間隔につい
ては、人物の移動速度に基づく制限がある。

【００３５】次に、ＣＣＤカメラ１０により、実観測画
像が１フレーム取り込まれる。取り込まれた実観測画像
については、その明るさに応じて選択されるコントラス
ト強調フィルタによりフィルタリングされる。このと
き、選択すべきフィルタは、背景条件（陸地、水面、水
際等）によっても変化するため、予め監視対象領域に応
じて使用可能なフィルタを設定しておく必要がある。

【００３６】また、コントラストの高い高コントラスト
画像及びコントラストの低い低コントラスト画像につい
てはヒストグラム平滑化処理を実行し、コントラストが
極めて低い極低コントラスト画像に対しては最適化フィ
ルタ処理を実行する。

【００３７】このようにしてフィルタリングが施された
実観測画像は、親画像との絶対値減算に供される。すな
わち、親画像との実観測画像との差が求められ、その絶
対値が求められる。

【００３８】このような絶対値減算後の画像は、濃度し
きい値によってディジタル化される。このディジタル化
された画像は、実観測画像において親画像から見て明る
さが変化した領域に対応するものである。このような画
像は、例えば人物１００、２００の移動によって、ある
いは木の揺動によって生じ得る。

【００３９】次に、残ったディジタル画像、すなわち人
物１００，２００又は木の揺動に対応するディジタル画
像の面積が求められる。次に、当該ディジタル画像の重
心位置変化が求められる。この重心位置変化は、前回観
測時の実観測画像における当該人物１００，２００又は
木の揺動の重心位置と、今回観測時の実観測画像におけ
る人物１００，２００又は木の揺動の重心位置と、の変
化として求められる。従って、この変化は移動速度を与
えるものである。

【００４０】このようにして求められたディジタル画像
の面積及び移動速度は、予め設定されている人物の面積
及び移動速度と比較される。すなわち、人物の面積、移
動速度は、予め経験的により知られているものであり、
従って、この比較によって当該ディジタル画像に係る移
動物体が人物であるかどうかが判定される。

【００４１】このようにして移動物体が人物であること
が特定されると、処理装置２６から外部インターフェー
ス３２を介して外部に検出信号が発せられることにな
る。

【００４２】従って、本実施例においては、汎用の画像
処理装置１２、ワークステーション１４等を用いて屋外
における監視をより正確に行うことが可能になる。すな
わち、監視対象領域における撮影条件が時刻変化等によ
って変化した場合にも、これを親画像の平均輝度の変化
として検出し、これに応じて逐次親画像を更新しつつ、
実観測画像のコントラスト強調フィルタを使用すること
が可能になる。

【００４３】なお、本実施例のシステムを実際に適用す
るに当っては、例えば夜間の監視については照明装置を
使用することを考慮し、死角をなくすために複数台のカ
メラを使用する等の考慮をするのが好ましい。また、濃
度しきい値によるディジタル化によって得られるディジ
タル画像は、一般に当該ディジタル画像が、ＣＣＤカメ
ラ１０から遠い部分に対応する画像であるか、近い部分
に対応する画像であるかによってその面積及び移動速度
が異なる。このような面積および移動速度の遠近差は、
移動物体の識別にとっては障害である。従って、ＣＣＤ
カメラ１０の取付け角度（俯角）及び倍率は、この遠近
差を無視できるように設定している。

【００４４】さらに、ワークステーション１４から出力
される検出信号は、例えばアラームの鳴動、注意放送の
開始、上位システムへの警報等に用いることが可能であ
るが、本発明においては、検出信号はいずれの用途に用
いられてもかまわない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ディジタル画像の個別面積及び移動速度によって人物で
あるか否かを判定するようにしたため、汎用の装置を用
いて経済的な手段により無人の侵入者監視システムを実
現できる。

【００４６】また、請求項２においては、親画像の平均
輝度変化に基づいてその更新時間間隔を設定するように
したため、監視対象となる領域の撮影条件が時刻及び気
象条件等によって変化した場合においても、この影響を
除去してより正確に人物の抽出を行うことができる。

【００４７】さらに、請求項３においては、生画像の明
るさに応じて異なるコントラスト強調フィルタによるフ
ィルタリングを実行するようにしたため、生画像におけ
る明るさの変化に対応して好適なフィルタによってコン
トラスト強調を行うことができる。

【００４８】請求項４によれば、ディジタル画像濃度し
きい値によってディジタル化するようにしたため、常に
安定したディジタル画像を得ることが出来る。

【００４９】請求項５によれば、ディジタル画像の重心
を求め前回生画像との比較により移動速度を求めるよう
にしたため、画像重心の移動速度が簡易に求められる。

【００５０】そして、請求項６においては、予め設定さ
れている人物の面積及び移動速度に基づいてディジタル
画像が人物であるか否かを判定することができるため、
人物のみを好適に抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る侵入者監視システムの
システム構成を示すブロック図である。

【図２】この実施例において用いられる画像処理装置の
構成を示すブロック図である。

【図３】この実施例において用いられるワークステーシ
ョンの構成を示すブロック図である。

【図４】この実施例において監視対象となる領域の一例
を示す側面図である。

【図５】第４図に示される領域を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ ＣＣＤカメラ １２ 画像処理装置 １４ ワークステーション １８ 画像処理部 ２６ 処理装置 ３４ 処理装置 １００，２００ 人物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G08B 13/196 H04N 7/18

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の領域を撮影して生画像を得るカメ
   ラと、 所定フレーム数の生画像を累積加算して親画像を生成す
   る親画像生成手段と、撮影条件の変化に伴う階調度の時間的変化を求め、求め
   た時間的変化が補われるよう 親画像の明るさに応じて調
   整される時間間隔で、生画像のコントラストを調整する
   コントラスト調整手段と、 親画像と生画像との差の絶対値を求め、それぞれ親画像
   と生画像とで明るさが異なる個別領域を示し移動物体に
   対応するディジタル画像を生成する減算手段と、 前記ディジタル画像の個別面積及び移動速度を求める検
   出演算手段と、 求められた面積及び移動速度に基づき、個別のディジタ
   ル画像が人物を示す画像であるか否かを判定する判定手
   段と、 を有することを特徴とする侵入者監視システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の侵入者監視システムにお
   いて、コントラスト調整手段が、 親画像生成手段に所定時間間隔で親画像の生成を実行さ
   せることにより親画像を更新する親画像更新手段と、 親画像の平均輝度をそれまでの親画像の平均輝度と比較
   して明るさの変化を求め、この変化の量に応じて親画像
   の更新時間間隔を設定する更新間隔設定手段と、 を有することを特徴とする侵入者監視システム。
3. 【請求項３】 請求項１記載の侵入者監視システムにお
   いて、 コントラスト調整手段が、 生画像についてコントラスト強調を含む処理を実行する
   複数種類のコントラスト強調フィルタと、 生画像の明るさに応じてコントラスト強調フィルタを選
   択するフィルタ選択手段と、 を有することを特徴とする侵入者監視システム。
4. 【請求項４】 請求項１記載の侵入者監視システムにお
   いて、 減算手段が、 親画像と生画像との差の絶対値を求める手段と、 当該差の絶対値に係る画像を濃度しきい値でディジタル
   化することにより、それぞれ親画像と生画像とで明るさ
   が異なる個別領域を示し移動物体に対応するディジタル
   画像を生成すると共に、ディジタル画像のうち微小な領
   域をノイズとして除去する手段と、 を有することを特徴とする侵入者監視システム。
5. 【請求項５】 請求項１記載の侵入者監視システムにお
   いて、 検出演算手段が、 個別のディジタル画像の重心を求める手段と、 求められる重心の位置を前回の生画像における対応ディ
   ジタル画像の重心の位置と比較して、ディジタル画像の
   移動速度を求める手段と、 を有することを特徴とする侵入者監視システム。
6. 【請求項６】 請求項１記載の侵入者監視システムにお
   いて、 判定手段が、 人物の面積及び移動速度を設定する手段と、 前記ディジタル画像の面積及び移動速度とあらかじめ設
   定されている人物の面積及び移動速度に基づき、ディジ
   タル画像が人物を示す画像であるか否かを判定する手段
   と、 を有することを特徴とする侵入者監視システム。