JP3974038B2 - 監視・偵察システムにおける軌道分析を用いた侵入者検知 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
（発明の属する技術分野）
本発明は、概して、セキュリティ監視システムに係り、特に、異常な行動を明らかにするのに軌道を用い、それに応じて適切なアラームをトリガするセキュリティ監視システムに係る。
【０００２】
（従来技術）
従来のセキュリティ監視システム、特に住居用セキュリティ・システムは、ドア及び窓用の接触センサと、エリア監視用の１以上の赤外線センサとを監視するボックスを利用する。接触センサ又は赤外線センサがトリガされると、アラームが鳴り、電話線などのデータ・リンクを通じて中央監視サイトへ信号が送られる。中央監視サイトは、通常、その家の所有者、職場、及び／又は、指定された隣人へ複数の電話呼を発し、アラーム信号が、不法侵入者によるものか、或いは、親族又はその構造物の権限有る占有者によって偶然トリガされたものか、を判断する。
【０００３】
アラーム信号を電話呼によって解決することができなかった場合、それは地域の警察へ転送される。警察へ転送された呼のうち９５％は、不法侵入者によるものではないという意味で「誤ったアラーム」と判明する。
【０００４】
（発明の開示）
よって、本発明の目的は、従来のセキュリティ監視システムに内在する誤ったアラームの数を減らすセキュリティ監視システムを提供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、アラーム信号の妥当性を確実にするために中央監視サイトの依存を減らしつつ、上記目的を実現するセキュリティ監視システムを提供することである。
【０００６】
こうして、セキュリティ監視システムが提供される。このセキュリティ監視システムは、構造物の内側及び／又は外側の個人の進路を監視する少なくとも１つのカメラと、上記個人の監視を記録するレコーダと、上記記録された監視から上記個人の進路の軌道を計算する軌道分析手段と、上記軌道を既知軌道と比較する比較手段と、上記比較に基づいてアラーム信号を送信するアラーム・システムと、を有する。上記少なくとも１つのカメラは、上記構造物の入口、出口、及び１以上の部屋のそれぞれ用のカメラを有することが好ましい。また、上記少なくとも１つのカメラはビデオ・カメラであり、上記レコーダは上記構造物の内側及び／又は外側の個人の進路のビデオ・セグメントを記録することが好ましい。上記アラーム・システムは、上記軌道が上記既知軌道のいずれとも一致しない場合に上記アラーム信号を送信し、上記軌道が上記既知軌道のいずれかと一致した場合に上記アラーム信号を送信しないことがより好ましい。
【０００７】
本発明に係るセキュリティ監視システムの好ましい実施例において、本システムは、更に、上記構造物について権限ある各個人について画像データを記録するデータベースと、上記少なくとも１つのカメラからの上記個人の画像を上記データベースの記録画像データと比較し、該個人が権限ある人物の１人であるかを判断する認識システムと、を有する。上記データベースの記録画像データは顔画像であることが好ましく、その場合、上記認識システムは顔認識システムである。この好ましい実施例において、上記アラーム・システムは、上記軌道が上記既知軌道のいずれとも一致せず、且つ上記個人が権限ある人物のうちの１人でないと判断された場合に、上記アラーム信号を送信し、上記軌道が上記既知軌道のいずれかと一致するか、或いは上記個人が権限ある人物のうちの１人であると判断された場合に、上記アラーム信号を送信しない。
【０００８】
構造物を監視する方法も提供される。この方法は、上記構造物の内側及び／又は外側の個人の進路を監視する工程と、上記個人の監視を記録する工程と、上記記録された監視から前記個人の進路の軌道を計算する工程と、上記軌道を既知軌道と比較する工程と、上記比較に基づいてアラーム信号を送信するか否かを判断する工程と、を有する。上記計算工程は、上記監視から求められた空間的情報及び／又はタイミング情報に基づいて、上記個人の軌道を計算することが好ましい。上記判断工程は、上記軌道が上記既知軌道のいずれとも一致しない場合に上記アラーム信号を送信し、上記軌道が上記既知軌道のいずれかと一致した場合に上記アラーム信号を送信しないことがより好ましい。
【０００９】
本発明に係る方法の好ましい実施例において、この方法は、更に、上記構造物について権限ある各個人について画像データを記録する工程と、上記少なくとも１つのカメラからの上記個人の画像を上記データベースの記録画像データと比較し、該個人が権限ある人物の１人であるかを判断する工程と、を有する。この好ましい実施例において、上記判断工程は、上記軌道が上記既知軌道のいずれとも一致せず、且つ上記個人が権限ある人物のうちの１人でないと判断された場合に、上記アラーム信号を送信し、上記軌道が上記既知軌道のいずれかと一致するか、或いは上記個人が権限ある人物のうちの１人であると判断された場合に、上記アラーム信号を送信しない。
【００１０】
本発明に係る方法の別のより好ましい実施例において、上記判断工程が、上記軌道が上記既知軌道のいずれとも一致しないが、上記個人が権限ある人物のうちの１人であると判断した場合、本方法は、上記軌道を上記既知軌道に加える工程を更に有する。
【００１１】
（発明の詳細な説明）
本発明の装置及び方法の上記及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、付属の請求項、及び添付図面について、より明らかにされる。
【００１２】
本発明は、様々な種類の数多くのセキュリティ監視システムに適用可能であるが、特に住居用セキュリティ監視システムの環境において便利であることがわかっている。よって、本発明の適用可能性を住居用セキュリティ監視システムに限定することなく、本発明は上記環境について説明される。
【００１３】
本発明は、異常な行動を明らかにするのに軌道を用い、構造物の入口、出口、及び／又は他の部屋を監視し、キー・ビデオ・セグメントを記録し、該構造物での個々人をトラッキングして軌道を生成し、更に軌道分析を実行することによって適切なアラームをトリガする、セキュリティ監視システム及びその方法である。異常な軌道が見つかった場合、本システムは、アラーム信号をトリガすることもでき、或いは、アラーム信号をトリガする前にその人物がその構造物について権限を有するものであるかをチェックすることもできる。本発明において用いられる「軌道」は、構造物の１又は複数の部屋内の人物及び／又はことによると該構造物の外側にいる人物の進路を表す。これは、空間的情報（その人物が通ったところ）のみならず、タイミング情報（動きの速度、その人物がある点で止まったか、それはどのくらいの長さか、など）をも含み得る。本発明に係るシステムは、個々人は構造物内で活動するとき何らかの特性を示すという考えに基づいている。これは、特に居住世帯員について当てはまる。例えば、ある人物が家に入ったとき、彼又は彼女は、最初にメールをチェックするかもしれない。或いは、冷蔵庫を開けるかもしれない。或いは、テレビを付けるかもしれない。これらは、不法侵入者が実行する可能性が低い活動である。
【００１４】
軌道が、その構造物について権限を有する各個人について許容し得る軌道のデータベースに含まれる既知軌道と一致しない場合に、「異常」であると言われる。このようなデータベースは、本システムの使用に先立って組み立てられているものとする。しかし、以下に述べるように、本発明に係るシステムは、顔認識などの認識システムと共に用いられるとき、既知軌道のデータベースを組み立てることもできる。
【００１５】
ここで図１を参照する。図１は、本発明に係るセキュリティ監視システム１００の好ましい実施形態を示す。このセキュリティ監視システム１００は、構造物１０２の内側及び外側で個々人の進路を監視する少なくとも１つのカメラを有する。セキュリティ監視システム１００は、出口カメラ１０４、入口カメラ１０６、及び部屋カメラ１０８を含む複数のカメラを有することが好ましい。図１は、単一の部屋カメラ１０８のみを示すが、これは本発明に係るシステム及び方法を概略的に描写するものとして示されている。部屋カメラ１０８は、複数の部屋のそれぞれに設けられることが好ましく、構造物１０２の各部屋に設けられるとより好ましい。出口カメラ、入口カメラ、及び部屋カメラは、カラー・ビデオ・カメラであることが好ましい。さらに、出口カメラ１０４、入口カメラ１０６、及び／又は部屋カメラ１０８は、固定式でもよく、パン・チルト・ズーム（ＰＴＺ）タイプでもよい。出入口カメラ１０４、１０６は、ドア１０６のそばにマウントされ、それぞれ出口１０２ａ及び入口１０４ａの方を向いているように図示されている。しかし、この構成は、簡素化のために示されている。出入口カメラ１０２、１０４は、ここに参考文献として組み込まれる同時係属米国特許出願第０９／７３４７８０号（Ｄｏｃｋｅｔ Ｎｏ．７０１６６２，１３９３５）に記載されているように、ドア１０６にマウントされることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るシステム１００は、更に、個々人の監視を記録する画像記録システム１１０（レコーダとも呼ばれる）を有する。レコーダ１１０は、監視された進路を記録する。その人物がカメラの視野にいる限り、ビデオ・シーケンス全体が記録されることが好ましい。画像記録システム１１０は、ハードドライブなどのストレージ装置と画像取込カードとを有するコンピュータ又は他のあらゆるプロセッサであることが好ましい。しかし、当業者には明らかなように、画像記録システム１１０は、本発明の範囲及び意図を逸脱することなく、本分野で既知のあらゆる種類のものでよい。
【００１７】
コンピュータ・ビジョン・システム１１２などの軌道分析手段は、記録された監視から個人の進路の軌道を計算する。次いで、この計算された軌道は、データベース１１４の既知軌道と比較される。データベース１１４の既知軌道は、その構造物について権限を有する各個人に関連付けられていることが好ましい。計算された軌道とデータベース１１４の既知軌道との間に一致がみられなければ、アラーム・システム１１６はアラーム信号をトリガする。このアラーム信号は、電話線（ＰＯＴＳ）などのデータ・リンク１１９を通じて、中央監視サイト１１８へ送信されることが好ましい。このようなコンピュータ・ビジョン・システム１１２は、本分野では良く知られており、例えば、Ｇｒｉｍｓｏｎらによる「Ｕｓｉｎｇ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｔｏ Ｃｌａｓｓｉｆｙ ａｎｄ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ａ Ｓｉｔｅ」，ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ，ＣＡ，１９９８年６月２３〜２５日、に記載されている。しかし、当業者には明らかなように、コンピュータ・ビジョン・システム１１２は、本発明の範囲及び意図を逸脱しない本分野において既知のあらゆる装置であってよく、例えば、Ｓｔａｕｆｆｅｒによる「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ−ｂａｓｅｄ ｃｏ−ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｓ」，ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．２，３３３〜３３９頁，Ｆｏｒｔ Ｃｏｌｌｉｎｓ，ＣＯ，１９９９年６月２３〜２５日、に記載されたものでもよい。
【００１８】
アラーム・システム１１６は、追加的にコンピュータ・ビジョン・システム１１２からの情報を受信し処理することが可能な磁気ドア接触センサ１２０又は赤外線センサ（図示せず）を有する本分野で既知の典型的なアラーム・システムであってもよい。このセキュリティ監視システムはアラーム・システム１１０も含む。しかし、当業者には明らかなように、このアラーム・システムは、上記のような従来通りの検知器を含む必要はなく、単にアラーム信号をトリガするか否かを判断する際にコンピュータ・ビジョン・システム１１２によって実行される軌道分析に基づけばよい。
【００１９】
別の方法として、セキュリティ監視システム１００は、更に、その構造物について権限を有する各人物の例えば顔画像データなどの画像データを記録するデータベースをも含む。住居用家屋の場合、その家に住む人々の顔が、好ましくは出口カメラ１０４及び／又は入口カメラ１０４によって記録され、データベース１１４に格納される。既知軌道と顔画像データとで別々のデータベースを用いることも可能であるが、図１では両者を単一のデータベース１１４に格納する場合を示す。コンピュータ・ビジョン・システム１１２が軌道がデータベース１１４の既知軌道のうちの１つではないと判断した場合、アラームをトリガする代わりに、セキュリティ監視システム１００は、代替的に、カメラ１０４、１０６、１２０のうちの一からの個人の画像をデータベース１１４の記録画像データ（例えば、顔）と比較し、その人物が権限ある個人の１人かを判断する認識システム１２２を利用することができる。記録画像とデータベース１１４の記録画像データとの間に一致が見られなければ、システム１００は、上述のように処理を進め、アラーム信号を中央監視サイト１１８へトリガする。顔認識アルゴリズム及びシステムは、本分野では良く知られており、例えば、Ｓ．Ｇｕｔｔａらによる「Ｆａｃｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ」，Ｓｉｘｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ，ｐｇｓ．６４６〜６５１，ＩＥＥＥ，１９９８年１月４〜７日，インド、ボンベイ、に記載されている。
【００２０】
コンピュータ・ビジョン・システム１１２からの計算された軌道と既知軌道との比較、又は、記録画像とデータベース１１４の記録画像データとの比較、のいずれかが一致した場合、アラーム信号はトリガされない。計算された軌道がデータベース１１４の既知軌道のいずれとも一致しないが、その人物の顔が権限を有する人物の顔のうちの１人と一致した場合、この計算された軌道は、その人物についての既知軌道として加えられる。
【００２１】
本発明を実行するのに好ましい方法２００を図２のフローチャートを参照して説明する。工程２０２において、構造物１０２の内側及び／又は外側の個人の進路を監視するために、画像データ（一般的には、カラー・ビデオ画像データの形式）が、内部カメラ及び／又は外部カメラ１０４、１０６、１０８によって取り込まれる。工程２０４において、監視された個人の進路は、画像記録システム１１０に記録される。工程２０６において、コンピュータ・ビジョン・システム１１２は、記録画像を分析し、その人物の進路の軌道を計算する。工程２０８において、計算された軌道がデータベース１１４の既知軌道と比較される。
【００２２】
工程２１０において、計算された軌道が既知軌道のいずれかと一致するか否かが判断される。計算された軌道と既知軌道のいずれかとの間に一致が見られれば、本システムはパス２１０ａに沿って工程２１２へ進み、アラーム・システム１６がアラームをトリガしない。換言すれば、この人物の検知がアラームをトリガしない。なぜなら、彼の軌道が既知軌道の一と一致したため、彼はその構造物について権限を有する可能性が高いからである。計算された軌道と既知軌道のいずれとも一致しない場合、本方法はパス２１０ｂに沿って（破線で示す）工程２１４へ進み、アラーム・システムがアラームをトリガし、好ましくはそのアラーム信号がデータ・リンク１１９に沿って中央監視サイト１１８へ送信される。別の方法として、計算された軌道と既知軌道のいずれとも一致しない場合、本方法はパス２１０ｃに沿って工程２１６へ進むことが好ましい。工程２１６において、一カメラからの個人の画像とデータベース１１４の記録画像データ（好ましくは、その構造物について権限を有する個人の顔データ）との比較が為される。
【００２３】
工程２１８において、その人物が権限ある個人のうちの１人であるかが判断される。換言すれば、取り込まれた人物の画像と権限を有する人物の記録画像との間に一致が見られるかが判断される。一致が見られなければ、本方法は、パス２１８ａに沿って工程２１４に進み、アラーム・システム１１６によってアラーム信号がトリガされる。しかし、その人物と権限を有する個人の画像データとの間が一致が見られると、この人物の軌道が既知軌道のいずれとも一致していなくても、本方法はパス２１８ｂに沿って工程２１２へ進み、アラーム信号をトリガしないと判断される。この状況において、本方法は、工程２２０において、その計算された軌道をその認識された人物についての既知軌道に加えることが好ましい。このようにして、本システムは、作動中に既知軌道の許容できるデータベースを組み立てることができ、権限ある個人のいずれかによる慣習又は状況の変化をも考慮することができる。例えば、家具を移動させることにより、冷蔵庫への進路が異なる場合がある。或いは、権限を有する個人が永久に又は一時的に身体に障害を負い、彼又は彼女の進路がより効率的なものとなるかもしれない。
【００２４】
以上、本発明の好ましい実施形態と考えられるものについて図示し、説明したが、当然、本発明の意図を逸脱することなく、形又は詳細について様々な修正及び変更が容易に可能であることは明らかである。よって、本発明は、ここに説明され、図示されたちょうどその形に限定されることが意図されたものではなく、付属の請求項の範囲内に収まり得るすべての修正をカバーするものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のセキュリティ監視システムを有する構造物の概略図である。
【図２】 図１の構造物監視方法の好ましい実施列のフローチャートである。

Claims (15)

1. 構造物の内側及び／又は外側の個人の進路を監視すると共に、当該個人の画像を撮像する、少なくとも１つのカメラと、
   前記個人の監視を記録するレコーダと、
   前記記録された監視から前記個人の進路の軌道を計算する軌道分析手段と、
   前記軌道を既知軌道と比較し、前記軌道が該既知軌道でないときには、更に、前記個人の画像を予め格納された前記構造物について権限ある人物の画像と比較する比較手段と、
   前記比較手段による比較結果に基づいてアラーム信号を送信するアラーム・システムと、を有することを特徴とするセキュリティ監視システム。
2. 請求項１記載のセキュリティ監視システムであって、
   前記少なくとも１つのカメラは、前記構造物の入口、出口、及び１以上の部屋のそれぞれ用のカメラを有する、ことを特徴とするセキュリティ監視システム。
3. 請求項１記載のセキュリティ監視システムであって、
   前記少なくとも１つのカメラはビデオ・カメラであり、
   前記レコーダは前記構造物の内側及び／又は外側の個人の進路のビデオ・セグメントを記録する、ことを特徴とするセキュリティ監視システム。
4. 請求項１記載のセキュリティ監視システムであって、
   前記軌道分析手段は、コンピュータ・ビジョン・システムである、ことを特徴とするセキュリティ監視システム。
5. 請求項１記載のセキュリティ監視システムであって、
   前記軌道分析手段は、前記監視から求められた空間的情報及び／又はタイミング情報に基づいて、前記個人の軌道を計算する、ことを特徴とするセキュリティ監視システム。
6. 請求項１記載のセキュリティ監視システムであって、
   前記アラーム・システムは、前記軌道が前記既知軌道のいずれとも一致せず、且つ、前記個人の画像が前記権限ある人物の画像と一致しない場合に、前記アラーム信号を送信する、ことを特徴とするセキュリティ監視システム。
7. 請求項１記載のセキュリティ監視システムであって、
   前記アラーム・システムは、前記軌道が前記既知軌道のいずれかと一致した場合、又は、前記個人の画像が前記権限ある人物の画像と一致した場合、前記アラーム信号を送信しない、ことを特徴とするセキュリティ監視システム。
8. 請求項１記載のセキュリティ監視システムであって、
   前記権限ある人物の画像を予め格納するデータベースと、
   前記少なくとも１つのカメラからの前記個人の画像を前記データベースに予め格納された前記権限ある人物の画像と比較し、該個人が前記権限ある人物のうちの１人であるかを判断する認識システムと、を更に有することを特徴とするセキュリティ監視システム。
9. 請求項８記載のセキュリティ監視システムであって、
   前記データベースに予め格納された前記権限ある人物の画像は顔画像であり、
   前記認識システムは顔認識システムである、ことを特徴とするセキュリティ監視システム。
10. 構造物を監視する方法であって、
    前記構造物の内側及び／又は外側の個人の進路を監視すると共に、当該個人の画像を撮像する工程と、
    前記個人の監視を記録する工程と、
    前記記録された監視から前記個人の進路の軌道を計算する工程と、
    前記軌道を既知軌道と比較し、前記軌道が該既知軌道でないときには、更に、前記個人の画像を予め格納された前記構造物について権限ある人物の画像と比較する工程と、
    前記比較工程における比較結果に基づいてアラーム信号を送信するか否かを判断する工程と、を有することを特徴とする方法。
11. 請求項１０記載の方法であって、
    前記計算工程は、前記監視から求められた空間的情報及び／又はタイミング情報に基づいて、前記個人の軌道を計算する、ことを特徴とする方法。
12. 請求項１０記載の方法であって、
    前記判断工程は、前記軌道が前記既知軌道のいずれとも一致せず、且つ、前記個人の画像が前記権限ある人物の画像と一致しない場合に、前記アラーム信号を送信する、ことを特徴とする方法。
13. 請求項１０記載の方法であって、
    前記判断工程は、前記軌道が前記既知軌道のいずれかと一致した場合、又は、前記個人の画像が前記権限ある人物の画像と一致した場合、前記アラーム信号を送信しない、ことを特徴とする方法。
14. 請求項１０記載の方法であって、
    前記権限ある人物の画像を格納する工程と、
    前記少なくとも１つのカメラからの前記個人の画像を前記権限ある人物の画像と比較し、該個人が前記権限ある人物のうちの１人であるかを判断する工程と、を有することを特徴とする方法。
15. 請求項１０記載の方法であって、
    前記判断工程が、前記軌道は前記既知軌道のいずれとも一致しないが、前記個人は前記権限ある人物のうちの１人であると判断した場合、
    前記軌道を前記既知軌道に加える工程を更に有する、ことを特徴とする方法。

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