JP3679346B2 - 物体検知システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不法投棄物などの物体（人を含む）を検知する物体検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車検切れ等により不要となった車両を道路・山林・河川敷などに不法投棄する件数が多くなってきている。不法投棄された車両は所有者を特定することが困難であり、所有者に廃棄処分をさせるまでに長期間を要する。さらに、所有者を特定できない場合は、自治体や警察において廃棄処分が行われることもあるが、多くの経費を要するという問題がある。このようなことから、不法投棄車両の撤去が効率よく進まず、長期間にわって放置されているのが現状である。
【０００３】
また、２００１年４月から施行された家電リサイクル法（特定家庭用危機再商品化法）により、一般家庭から排出される特定家庭用機器（エアコン・テレビ・冷蔵庫・洗濯機が対象）の不法投棄が増加すると考えられる。
【０００４】
このように、車両や特定家庭用機器などの不法投棄が増加しつつある現状において、自然保護や環境保全の観点から不法投棄を確実に防止する対策が要望されてきている。
【０００５】
ここで、検知領域内の停止車両を検知する方法として、従来、検知領域を撮像し、その画像上から車両を検知する方法が知られている。この種の車両検知方法には、検知領域内の輝度データを利用する方法が一般的で、以下の２つの手法が考えられる。
【０００６】
（１）背景差分方式
予め車両の存在しない背景画像を作成しておき、入力画像と背景画像の差分処理結果から車両を検知する方式。この方式では、個々の車両をかたまりとして抽出しやすいという利点がある。
【０００７】
（２）空間差分方式
フレーム内で空間差分（微分）することにより、移動体の輪郭（エッジ）を抽出する方式。
【０００８】
輝度データを用いた停止車両の検知手法の一般的な考え方は、検知枠（検知領域）上に車両が存在しない、路面のみの輝度データを所定時に抽出して基準路面レベルデータとして保存しておき、この基準路面レベル（背景レベル）と別時間の検知枠上の輝度データを比較し、十分な差が認められる場合（輝度データが高い場合及び低い場合の双方の場合）には、車両が存在しているとみなして検知信号を送出する方法である。
【０００９】
この方式においては、検知制度を高めるために基準路面レベル抽出（基準道路輝度パターンの学習）は一定の頻度で行われる。具体的には、検知枠の同一輝度パターンが間欠的に得られた場合、基準道路輝度パターンとして採用（更新）して、これを保持するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、自然保護や環境保全の観点から、車両や特定家庭用機器などの不法投棄を確実に防止することが要求されているが、それに応えたシステム、例えば不法投棄現場において不法投棄者を特定して取り締まりを行えるようにした不法投棄監視システムは構築されていないのが現状である。
【００１１】
ここで、不法投棄を防止するシステムを構築する場合、車両検知方式として、前記した背景差分方式及び空間差分方式を採用することが考えられるが、これらは、いずれも、長所・短所があり、実際にはこれらの処理を組み合わせて車両を検知する場合が多い。また、ヘッドライト検出、テールランプ検出を用いたり、細かく変動する背景（木の枝葉の揺れなど）の影響を避けるため、マスク処理が必要になることもある。さらに、いずれの方式も２値化の際のしきい値の設定が必要であり、しかも、濃淡画像データを用いた処理であることから複雑な画像処理を要する。このため、装置コストが高くつく上、簡易的な物体検知システム（不法投棄監視システム）には不向きである。
【００１２】
また、前記した輝度データを用いた検知方式では、水平・垂直方向投影データと背景データとのフレーム間における差を計算してその最大を求め、この最大値が予め設定されたスレッシュホールドレベル以内であれば、背景レベルを更新するようにしている。しかし、車両検知に用いられる通常のカラーカメラは、電子アイリス機能・逆光補正機能を有しており、車両を捕らえるとカメラ画像の全体の明るさが変化し、車両の通過前後でカメラの背景画像の明るさに差が生じる場合（例えば元の明るさに戻らない場合）がある。
【００１３】
従って、背景更新処理をフレーム間で実施した場合、フレーム内の平均輝度が異なるため、図６に示すように、車両通過前後で背景画像の明るさが変化してしまい、誤動作の原因となるという問題がある。
【００１４】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、車両や特定家庭用機器の不法投棄物などの物体（人を含む）を確実に検知して指定場所に通報することが可能であり、しかもカメラにて撮像された画像データから検知領域内に停止した物体を簡単な手法にて正確に検知することが可能な物体検知システムの提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の物体検知システムは、検知領域の画像を撮像するカメラと、カメラにて撮像された画像データに基づいて検知領域内に停止した物体を検知する画像処理部と、停止物体が検知されたときにカメラからの画像データを記録する画像記録部と、停止物体が検知されたときに、その旨を予め指定された場所に通報する通報手段を備えており、前記画像処理部が、カメラからの画像データを濃淡投影処理法に基づいて画像処理し、その濃淡投影データの１フレーム内において基準走査線データと他の走査線データとの差分を順次算出し、それら差分値の最大値を求め、この最大値を用いて停止物体の検知情報を得ることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の物体検知システムの実施形態の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１の物体検知システムは、車両の不法投棄監視に適用されるシステムであって、制御部１、監視カメラ２及び電源部３によって構成されている。制御部１と監視カメラ２とは複合同軸ケーブルを介して接続され、制御部１と電源部３とは電線ケーブルを介して接続されている。
【００２１】
監視カメラ２は、ＣＣＤカメラ（赤外線超高感度カラーカメラ）２１と、レンズ（バリフォーカルレンズ）２２を備えており、カメラ全体が防雨構造となっている。
【００２２】
電源部３は、バッテリー３１と警報ブザー３２を備えており、これらバッテリー３１及び警報ブザー３２が防雨構造の電源ケース（鋼板製、図示せず）内に収容されている。
【００２３】
制御部１は、画像処理部１１、ビデオレコーダ１２、ビデオレコーダ操作部１３、通報制御部１４、携帯電話機１５、キー操作部１６、モニタ１７及び盗難防止センサ１８を備えており、これら機能部品が防雨構造の制御ケース（樹脂製、図示せず）内に収容されている。制御部１の画像処理部１１には、監視カメラ２からの画像データが入力される（ビデオ入力）。
【００２４】
キー操作部１６は、画像処理検知領域の指定、停止車両検知条件（停止車両判定時間：例えば５秒、１０秒、１５秒、２０秒）の設定、ビデオレコーダ記録時間（例えば３０秒、１分、２分、５分）の設定、画像処理検知感度の選択（固定モードまたは昼・夜自動切り換えモードの選択）などのパラメータ設定を行うことができる。これらの画像処理関係等のパラメータは画像処理部１１に入力される。
【００２５】
画像処理部１１は、監視カメラ２からの画像データについて、濃淡投影処理を１フレームごとに施し、濃淡投影データに対して水平・垂直方向の走査線間差分・背景更新処理を実施して停止車両があるか否かを判定し、停止車両がある場合（停止車両検知）、ビデオレコーダ操作部１３及び通報制御部１４に制御信号を出力する。なお、画像処理部１１の詳細は後述する。
【００２６】
ビデオレコーダ１２は、市販のビデオカセットレコーダ（リモコン送信機付き）であって、そのリモコン送信機がビデオレコーダ操作部１３として利用されている。ビデオレコーダ操作部１３は画像処理部１１からの制御信号に応じて動作してビデオレコーダ１２を制御する。
【００２７】
ビデオレコーダ１２は、通常は電源オフの状態に設定されており、ビデオレコーダ操作部１３からの制御信号に応じて電源オンとなり、次いで画像処理部１１のビデオ出力（監視カメラ２からの画像データ）の録画を開始する。また、録音開始後、キー操作部１６にて設定されたビデオレコーダ記録時間が経過した時点で録画を停止し、電源オフの状態に戻る。
【００２８】
盗難防止センサ１８は、制御部１の全体が約３０度以上傾いたときに出力を発生する傾斜センサであって、そのセンサ出力は通報制御部１４及び警報ブザー３２に供給される。
【００２９】
通報制御部１４は、画像処理部１１の出力（停止車両検知信号）と、盗難防止センサ１８の出力に応じて携帯電話機１５を制御して、予め登録された指定電話、例えば自治体や警察に通報を行う。
【００３０】
モニタ１７には、後述する画像処理部１１のビデオ画像合成部１１ｉからのビデオ出力が入力され、監視カメラ２にて撮像された画像データ（画像処理検知領域付き：図４参照）が表示される。このモニタ１７の表示画像を見ながら、キー操作部１６を操作することにより画像処理を行う検知領域を設定することができる。
【００３１】
次に、図１の物体検知システムの動作を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３２】
まず、監視カメラ２を不法投棄現場の木や電柱などに設置し、監視カメラ２の視野を検知領域に向けておく。また、監視カメラ２の設置場所の近くに制御部１及び電源部３に設置しておく。
【００３３】
監視カメラ２等の設置が完了した後、制御部１のキー操作部１６を操作して、画像処理検知領域、停止車両検知条件（停止車両判定時間）、ビデオレコーダ記録時間、画像処理検知感度などの画像処理関係等のパラメータを設定する（ステップＳ１）。この設定を終えた後に動作開始スイッチ（図示せず）等の操作により、不法投棄監視モードが開始される。
【００３４】
不法投棄監視中において車両の停止が検知されると（ステップＳ２，Ｓ３）、その車両の停止時間が、パラメータ入力にて設定された停止車両判定時間（例えば１０秒）と比較され（ステップＳ４）、車両停止時間が停止車両判定時間よりも大きいとき（車両停止時間≧停止車両判定時間）には、検知領域内の停止車両が投棄車両であると判定し、ビデオレコーダ１２を制御する（ステップＳ５）。具体的には、ビデオレコーダ１２の電源オンとして録画開始し、この録音開始後、キー操作部１６にて設定されたビデオレコーダ記録時間が経過した時点で録画を停止して電源オフにするという制御を行う。さらに、通報機能が作動し、携帯電話機１５により、「不審車両の検知」の旨を予め登録されている指定電話、例えば自治体や警察に通報する（ステップＳ６）。
【００３５】
一方、ステップＳ４での判定結果が車両停止時間＜停止車両判定時間である場合、検知領域内に停止した車両が一旦停止車両等であるとみなしてステップＳ７に進む。
【００３６】
ステップＳ７においては、盗難防止センサ１８の出力を監視しており、センサ出力があったときに、警報ブザー３２を作動し（ステップＳ８）、さらに「盗難防止センサの作動」の旨を予め登録されている指定電話、例えば自治体や警察に携帯電話機１５にて通報する（ステップＳ９）。
【００３７】
以上の本実施形態の物体検知システムによれば、不法投棄現場での車両停止を検知したときに、現場画像を自動的に一定時間だけ記録するので、その記録画像から投棄車両のナンバープレートや不法投棄者を特定することが可能となって、不法投棄者を比較的簡単に見つけ出すことができる。また、不法投棄車両を検知したときに、携帯電話機を介して自治体や警察等に自動的に通報するので、不法投棄現場に駆けつけることが可能となり、現場での検挙の可能性が高くなる。さらに、制御部１を設置場所から持ち運ぼうとしても、制御部１が約３０度以上傾いた時点で警報ブザー３２が駆動するとともに、自治体や警察等に自動的に通報されるので、盗難を防止することができる。
【００３８】
また、バッテリーによる駆動方式であるので、電源の供給が不要であり、しかも停止車両を検知したときにビデオレコーダ１２を電源オンとして記録を開始するので、消費電力が少なくて済むという利点もある。
【００３９】
なお、以上の実施形態では、車両の不法投棄監視に本発明の物体検知システムを適用した例を示したが、これに限られることなく、本発明の物体検知システムは、特定家庭用機器（エアコン・テレビ・冷蔵庫・洗濯機が対象）の不法投棄の監視、あるいは秘匿捜査の自動監視、重要文化財の監視（壁の落書き防止や器物損壊の防止）などにも適用できる。
【００４０】
次に、画像処理部１１の詳細を図３〜図５を参照しながら説明する。
【００４１】
画像処理部１１は、ＣＰＵ１１ａ、メモリ部１１ｂ、濃淡投影処理部１１ｃ、フレームメモリ１１ｄ、クランプ回路１１ｆ、ＡＤ変換回路１１ｇ、画像処理検知領域設定部１１ｈ、及び、ビデオ画像合成部１１ｉなどによって構成されている。
【００４２】
フレームメモリ１１ｄには、２フレーム分のデータ格納エリアが設定されている。フレームメモリ制御部１１ｅは、監視カメラ２からの画像データ（ビデオ入力）をクランプ回路１１ｆ及びＡＤ変換回路１１ｇを介して採り込んで、フレームメモリ１１ｄの２フレーム分のデータ格納エリアに交互に格納してゆく。フレームメモリ１１ｄに格納された画像データは１フレームごとに読み出されて濃淡投影処理部１１ｃに順次出力される。
【００４３】
画像処理検知領域設定部１１ｈは、前記したキー操作部１６にて指定され、ＣＰＵ１１ａから供給される画像処理検知領域データに応じてビデオ画像合成部１１ｉに画像処理検知領域を設定する。また、画像処理検知領域データは濃淡投影処理部１１ｃに供給される。
【００４４】
ビデオ画像合成部１１ｉは、監視カメラ２からの画像データ（ビデオ入力）に画像処理検知領域を設定する。この画像処理検知領域が合成された画像が制御部１のモニタ１７に表示される（図４）。
【００４５】
濃淡投影処理部１１ｃは、監視カメラ２からの画像データについて、画像処理検知領域設定部１１ｈにて設定された画像処理検知領域内の濃淡投影処理を１フレームごとに実行する。具体的には、図５に示すように、入力画像データの水平方向（Ｖ軸への）投影処理（水平方向に行ごとの濃淡値の総和：Ｖproj（ｖ) ）と、入力画像データの垂直方向（Ｈ軸への）投影処理（垂直方向に列ごとの濃淡値の総和：Ｈproj（ｈ) ）を１フレームごとに実行する。
【００４６】
【数１】

【００４７】
ＣＰＵ１１ａは、メモリ部１１ｂ、濃淡投影処理部１１ｃ、フレームメモリ１１ｄ及びフレームメモリ制御部１１ｅなどの各機能部の動作を制御する。
【００４８】
ＣＰＵ１１ａは、濃淡投影処理部１１ｃからの濃淡投影データを入力し、水平・垂直方向の走査線間差分処理と背景更新処理を実施して、検知領域内に停止物体があるか否かを判定する。これらの各処理を具体的に説明する。
【００４９】
＜走査線間差分処理＞
図５に示す水平・垂直方向投影データにおいて、水平方向投影処理の第１走査線：Ｖ０を基準とし、他の走査線（第２走査線以降の走査線）Ｖ１，Ｖ２・・Ｖｍ-1との差分（Ｖ１−Ｖ０，Ｖ２−Ｖ０・・Ｖｍ-1−Ｖ０) と、垂直方向投影処理の第１走査線：Ｈ０を基準とし、他の走査線（第２走査線以降の走査線）Ｈ１，Ｈ２・・Ｈｎ-1との差分（Ｈ１−Ｈ０，Ｈ２−Ｈ０・・Ｈｎ-1−Ｈ０) とを算出する。この差分演算は、第１走査線以外の走査線（水平方向走査線：Ｖ１，Ｖ２・・Ｖｍ-1、垂直方向走査線：Ｈ１，Ｈ２・・Ｈｎ-1）を基準走査線として同様に行う。次に、求めた各基準走査線との差分最大値の中から最大値を求める（基準走査線と他の走査線との差分の最大値）。
【００５０】
この走査線間差分処理は１フレーム内で実行される。
【００５１】
＜背景更新処理＞
まず、前記した走査線間差分処理にて求められる差分の最大値から背景データを差し引いた差分データ（差分データ＝［差分の最大値］−［背景データ］）を求め、その差分データと予め設定された設定レベルＴｈと比較し、［差分データ］＜［設定レベルＴｈ］のとき、［背景データ］＝［基準走査線と他の走査線との差分の最大値］とする。なお、差分データは絶対値とする。また、最初（１回目）の更新処理を行う際の背景データはデフォルト値（差分の最大値に相当する値）としておく。
【００５２】
この背景更新処理にて求められる背景データはメモリ部１１ｂに順次記憶・更新されてゆく。
【００５３】
＜停止車両の判定＞
水平方向投影データにおける基準走査線と他の走査線との差分の最大値、または垂直方向投影データにおける基準走査線と他の走査線との差分の最大値のうち、いずれか一方の最大値と背景データとの差（差分データ）が前記した設定レベルＴｈ以上（［差分データ］＞［設定レベルＴｈ］であるときに、検知領域内に停止した車両があると認識する。ここで、［差分データ］＞［設定レベルＴｈ］となったときに、直ぐに停止車両検知と判定してしまうと、検知領域内で一旦停止した車両などを投棄車両と誤判定してしまうので、停止車両判定時間（例えば５秒、１０秒、１５秒、２０秒）が経過するまで停止車両有りの状態が継続したときに投棄車両検知と判定して、その停止車両検知信号（制御信号）を図１の制御部１のビデオレコーダ操作部１３及び通報制御部１４に供給する。
【００５４】
以上のような走査線間差分を採用した手法は、フレーム間差分の手法に対して以下のような利点がある。
【００５５】
まず、フレーム間差分の手法は、水平・垂直方向投影データの背景データとフレーム間との差を計算して差分の最大値を求め、この最大値が、予め設定された設定レベル以内であるときに背景を更新する手法であり、差分データ（［現投影データ］−［背景更新投影データ］）が、［差分データ］＜［設定レベル］のときに［背景更新投影データ］＝［現投影データ］としている。
【００５６】
しかし、車両検知に用いられる通常のカラーカメラは、電子アイリス機能・逆光補正機能を有しており、車両を捕らえるとカメラ画像の全体の明るさが変化し、車両の通過前後でカメラの背景画像の明るさに差が生じる場合（例えば元の明るさに戻らない場合）がある。従って、背景更新処理をフレーム間で実施した場合、フレーム内の平均輝度が異なるため、図６に示すように、車両通過前後で背景画像の明るさが変化してしまい、誤動作の原因となるという問題がある。
【００５７】
これに対し、走査線間差分にて背景処理を行う手法の場合、同一フレーム内で差分処理を行うので、フレーム間の平均輝度の違いは問題とはならず、安定した背景データの更新を行うことができ、停止車両を正確に検知することができる。
【００５８】
また、走査線間差分の手法を採用した場合、フレーム間の画像差分をとる場合と比較して、画像処理の処理量・処理速度及び記憶容量（メモリ部１１ｂの容量）が少なくて済む。従って、制御部１をコンパクトとにまとめることができ、装置の小型化を達成できる。
【００５９】
なお、以上の実施形態では、濃淡投影処理・走査線間差分処理を水平方向と垂直方向の双方に行っているが、これらの処理は水平方向または垂直方向のいずれか一方であっても本発明は実施可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の物体検知システムによれば、不法投棄現場などの検知領域に車両等の物体が停止したときに、その停止車両を検知し、検知領域の映像を自動的に記録するとともに、予め指定された電話、例えば自治体や警察等に自動的に通報するので、車両や特定家庭用機器などの不法投棄を防止することができる。また、不法投棄者を取り締まることができる。
【００６１】
しかも、カメラからの画像データを濃淡投影処理法に基づいて画像処理し、その濃淡投影データの１フレーム内において基準走査線データと他の走査線データとの差分を順次算出し、それら差分値の最大値を求め、この最大値を用いて停止物体の検知情報を得るので、停止物体を正確に検知することができる。また、画像処理の処理量・処理速度及び記憶容量が少なくて済むので、システムを構成する機能部（制御部）を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の動作内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に適用する画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】画像データに設定する画像処理検知領域の例を示す図である。
【図５】走査線間差分処理及び背景更新処理の説明図である。
【図６】走査線間差分処理による差分値とフレーム間差分処理による差分値とを併記して示すグラフである。
【符号の説明】
１ 制御部
１１ 画像処理部
１１ａ ＣＰＵ
１１ｂ メモリ部
１１ｃ 濃淡投影処理部
１１ｄ フレームメモリ
１１ｅ フレームメモリ制御部
１１ｇ ＡＤ変換回路
１１ｆ クランプ回路
１１ｈ 画像処理検知領域設定部
１１ｉ ビデオ画像合成部
１２ ビデオレコーダ
１３ ビデオレコーダ操作部
１４ 通報制御部
１５ 携帯電話機
１６ キー操作部
１７ モニタ
１８ 盗難防止センサ
２ 監視カメラ
２１ カラーカメラ
２２ レンズ
３ 電源部
３１ バッテリ
３２ 警報ブザー

Claims (1)

1. 検知領域の画像を撮像するカメラと、カメラにて撮像された画像データに基づいて検知領域内に停止した物体を検知する画像処理部と、停止物体が検知されたときにカメラからの画像データを記録する画像記録部と、停止物体が検知されたときに、その旨を予め指定された場所に通報する通報手段を備え、
   前記画像処理部は、カメラからの画像データを濃淡投影処理法に基づいて画像処理し、その濃淡投影データの１フレーム内において基準走査線データと他の走査線データとの差分を順次算出し、それら差分値の最大値を求め、この最大値を用いて停止物体の検知情報を得ることを特徴とする物体検知システム。

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