JP4051151B2

JP4051151B2 - 画像センサ、これを含む監視システム

Info

Publication number: JP4051151B2
Application number: JP37306398A
Authority: JP
Inventors: 靖文桑原
Original assignee: Secom Co Ltd
Current assignee: Secom Co Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000194866A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視領域内に設置され、入力される現画像と基準画像とを比較して侵入者などの移動物体を検出する画像センサに関する。また、監視領域のモ−ド設定器による操作信号を受信した後、所定時間は異常発生の判断を厳しくすることで、誤報をなくした画像監視システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の画像センサでは、建物の出入口およびその他の監視領域の画像を継続して撮影する画像センサが実用化されている。また、これら従来の画像センサでは、侵入者等の移動物体がない画像を基準画像として記憶しておき、この基準画像と現画像を比較して移動物体の有無を検出するようにしている。そして、例えばエアコンによるゆっくりとしたカ−テンの揺れや、太陽光が監視領域に差し込む等の徐々に変化する環境変動による現画像の変化を移動物体として誤検出することを防止するため所定の条件において基準画像を順次更新している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
画像センサの前に画像センサの視野を遮る障害物が置かれた場合には、正常な監視動作を行うことができないため、このような画策行為を検出する必要がある。しかしながら、このような画像センサは、画策行為による現画像の変化なのか環境変動による現画像の変化なのかを有意に判別することが困難であった。また、残業等を行ない建物から最終退出する時に監視領域を警戒セットするための操作を行う際、警戒セット操作を行った後に蛍光燈を消灯すると、画像センサが警戒中に照明が急激に変化する為、画像センサが異常と判断する。このように日常の行為が、画像監視システムにおける誤報を多発させるという問題点があった。
【０００４】
本発明の目的は、環境変化等により徐々に変化するものと、画策行為による現画像の変化とを判別できる信頼性の高い画像センサの提供にある。また、日常、最終退出者が、監視領域を警戒セットするための操作手順の違いによる誤報をなくし信頼性の高い画像監視システムの提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。すなわち、本発明は、監視領域の画像を撮影する撮像手段と、基準画像を記憶する記憶手段と、前記撮像手段が撮影する現画像と前記基準画像とを比較照合して異常か正常かを判断する判断手段とを備えた画像センサであって、前記判断手段は、画像を所定の判定ブロックに区分し前記判定ブロックごとに現画像と前記基準画像との類似度を判定すると共に、類似度の小さい判定ブロック数が所定数以上であれば異常と判定することを特徴とする。
【０００６】
また、前記判断手段は、前記判定ブロックごとに設けられたカウンタと、現画像と前記基準画像とを前記判定ブロックごとに照合し類似度の割合にて前記カウンタを加算または減算する算出手段とを備え、前記算出手段にて算出されたカウンタ値がしきい値以上の場合か否かを判定すると共に、しきい値以上のカウンタを有する判定ブロック数を算出することを特徴とする。
【０００７】
さらに、前記判断手段は、正規化相関値と分散値とから類似度を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、監視領域を撮影し、得られた画像から異常の発生の有無を判定する画像センサと、前記画像センサと接続されるとともに前記監視領域の監視状態を警戒セットまたは警戒解除状態に設定するモ−ド設定器と接続されるコントロ−ラとを具備する画像監視システムであって、前記画像センサは、監視領域の画像を撮影する撮像手段と、基準画像を記憶する記憶手段と、画像を所定の判定ブロックに区分し前記判定ブロック毎に現画像と前記基準画像とを照合し類似度を算出する算出手段と、前記コントロ−ラからのモ−ド操作信号を受信する受信手段と、前記受信手段がモ−ド操作信号を受信したとき起動する計時手段と、前記計時手段が起動中は非類似の判断を厳しくして異常か否かを判定する判定手段とを具備しすることを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記モ−ド操作信号は、監視領域の警戒セット信号であることを特徴とする。
【００１０】
また、前記計時手段は、前記受信手段が警戒セット信号を受信したとき停止することを特徴とする。
【００１１】
【本発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した監視システムの全体構成を示す。監視対象となる建物にコントロ−ラ１が設置され、このコントロ−ラ１に、複数の画像センサ２、火災センサ３、非常ボタン４、モ−ド設定器５が接続される。コントロ−ラ１は、通信回線としての電話回線６を介して、遠隔地の監視センタに設置された警備センタ−装置７と接続される。画像センサ２とコントロ−ラ１との接続は、アナログ信号線８とディジタル信号線９とで行われる。アナログ信号線８は、同軸ケ−ブルで構成され、映像信号（NTSC方式）を伝達し、ディジタル信号線９は、ツイストペア線で構成され、ディジタル信号線による制御信号を伝達する。
【００１２】
ここで、図１の監視システムの全体の動作について簡単に説明する。モ−ド設定器５は、監視システムを警戒解除モ−ドまたは警戒セットモ−ドに設定する。警戒セットモ−ド時にいずれかのセンサが異常を検出すると、コントロ−ラ１は、異常の種類、異常発生場所を示す情報を電話回線６を通じて警備センタ装置７に送信する。なお、これらの異常信号の検出方法、伝達方法などは当該技術分野において良く知られたものであるので、詳細な説明は省略する。
【００１３】
図２は、本発明を適用した画像センサ２の構成を示す。画像センサ２には、ＣＰＵ等により構成される制御手段２０１と電源２０２が設けられる。画像センサ２の内部の各部分は、制御手段２０１により制御され、電源２０２から電力の供給を受ける。なお、制御手段２０１は、現画像を取り込むタイミングを制御するためのカウンタと、警戒セット操作信号を受信したとき起動する計時手段がある。このカウンタは、例えば０．５秒ごとにカウントする。計時手段は、少なくとも５分を計時する。なお、電源２０２を画像センサ２内に設ける代わりに、コントロ−ラ１から電力供給をさせても良い。
【００１４】
図３は、制御手段２０１に接続される記憶手段２２０の内容を示す。記憶手段２２０には、画像センサ２に所定の動作を実行させるためのプログラムを記憶したプログラム領域２２１、画像センサの設置高さ・俯角、監視ポイント、感度設定などを記憶したパラメ−タ領域２２２、ワ−クエリア２２３、監視領域の状態、即ち、現在の状態が正常であるか異常であるかを記憶する状態記憶領域２２４、監視領域の警備モ−ド、即ち、警戒セットモ−ド、警戒解除モ−ドなどを記憶するモ−ド記憶領域２２５、判定ブロックごとに設けられる判定ブロックカウンタのカウント値が記憶される判定カウンタ記憶領域２２９が設けられる。記憶手段２２０は、更に撮像手段２０３が撮影した画像を記憶する領域として、基準画像記憶領域２２６、現画像記憶領域２２７、異常画像記憶領域２２８を備えている。現画像記憶領域２２７には、撮像手段２０３が撮影した最新の画像とその９フレ−ム前までの画像が記憶される。
【００１５】
図２に戻り、監視領域を撮影する撮像手段２０３は、ＣＣＤカメラにより構成され、可視領域から赤外領域までの感度を有する。赤外線投光手段２０４が設けられ、夜間など暗くなった時に、監視領域に赤外線が投光される。画像処理手段２０５は、記憶手段２２０に記憶された現画像と基準画像とを比較照合して差分をとり２値化する。表示手段２０６は、ＬＥＤにより構成され、異常検出時に点灯し、非検出時には消灯して、異常検出の有無を画像センサ２の外部に表示する。なお、異常検出時には外部への表示をせずに、容認された対処者がこの画像センサ２に対処したときに、初めて異常表示を行うようにすることもできる。通信手段２０７は、コントロ−ラ１と信号の送受信を行うインタ−フェ−スで、ディジタル信号線９によりコントロ−ラ１と接続され、映像信号以外の信号の送受信が行われる。画像出力手段２０８は、異常発生時の画像を出力するためのインタ−フェ−スである。映像信号としてはアナログ信号線が使用され、画像出力手段２０８は、切換手段２０９を介してアナログ信号線８と接続される。アナログ信号線８は、図１に示すようにコントロ−ラ１に対して各画像センサ２を直列に接続する。切換手段２０９は、画像センサ２が正常状態の時はアナログ信号線８の入力側と出力側を接続する。なお、図２では、入力側を「他の画像センサから」、出力側を「コントロ−ラへ」と表示してある。
【００１６】
正常状態の画像センサ２は、アナログ信号線から切り離されている。異常状態を検出した時は、入力側のアナログ信号線を切り離して、画像出力手段２０８を出力側のアナログ信号線８に接続させる。したがって、異常状態を検知した画像センサ２の画像出力手段２０８は、コントロ−ラ１に接続されることになる。
アドレス設定部２１０は、ディップスイッチにより構成され、コントロ−ラ１が画像センサ２を特定するためのアドレスがここで設定される。操作手段２１１は、電源をオン・オフするための手段である。また、操作手段２１１をオフすると切換手段２０９は、アナログ信号線８の入力側と出力側を接続させて、当該画像センサ２をアナログ信号線８からバイパスさせる。
【００１７】
図４は、コントロ−ラ１の構成を示す。コントロ−ラ１には、ＭＰＵなどにより構成される制御部１０１と電源回路１０２が設けられる。コントロ−ラ１内の各部分は、制御部１０１により制御され、電源回路１０２から電力の供給を受ける。電源回路１０２は、外部からのAC電圧をDC電圧に変換する変換回路とバッテリを有する。また、モ−ド設定器５は、制御部１０１へ接続される。
【００１８】
コントロ−ラ１には、更に以下の部分が設けられる。センサ監視回路１０３は、火災センサ３、非常ボタン４とのインタフェ−スである。モデム１０４が電話回線６との間に設けられる。画像センサ通信制御部１０５は、画像センサ２とディジタル信号線９で接続される。映像入出力制御部１０６は、画像センサ２とアナログ信号線８で接続される。この映像入出力制御部１０６は、画像センサ２から送られてきた画像信号をモデム１０４と外部に接続されたモニタ装置１０に分配する。表示部１０７は、通常は、監視領域の監視状態を画面上に表示し、異常が検出されたときは、ブザ−を鳴動させ、画面上に異常の種類、異常発生箇所などを表示する。また、表示部１０７は、画像センサ２の設定作業時にも使用される。設定手段１０８は、画像センサ２の初期設定時（立ち上げ時）又は設定変更時に、例えば画像センサ２の設置高さ・俯角、監視ポイント、感度設定などのパラメ−タの入力に使用される。記憶部１０９には、コントロ−ラ１に所定の動作を動作を実行させるためのプログラム、パラメ−タ、基準画像を記憶する領域を備える。この基準画像は、複数の画像センサ２ごとに記憶され、各画像センサ２の設定時に画像センサ２から送られたものを記憶しておく。
【００１９】
図５及び図６のフロ−チャ−トを用いて、本発明の画像センサの具体的動作を説明する。まず、基準画像は、記憶手段２２０の基準画像記憶領域２２６に記憶され、例えば４８の判定ブロック数に区分されている。したがって、判定ブロックに対応する４８個のカウンタがカウンタ記憶領域２２９に設けられている。このカウンタの初期値はゼロである。画像センサ２は、撮像手段２０３で撮影した現画像をカウンタのカウントごと（０．５秒）に取り込み、現画像記憶領域２２７に記憶される（ステップＳ１）。
【００２０】
現画像と基準画像とを、４８の判定ブロックに区分する（ステップＳ２）。現画像と基準画像とを４８の判定ブロックごとに比較照合し、各判定ブロックごとの輝度画像の正規化相関値と分散値とを算出する（ステップＳ３）。この正規化相関値と分散値とから各判定ブロックごとに類似度を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ５で、各判定ブロックごとの類似度が小さいと各判定ブロックごとのカウンタ（判定ブロックカウンタ）のカウント値をアップし、類似度が大きいと判定ブロックカウンタのカウント値をダウンする。なお、この判定ブロックカウンタは、記憶手段２２０のカウンタ記憶領域２２９を使用している。ここで、カウント値が、例えば１２０を超えると、それ以上はカウントアップせずに、また、例えば５回連続してカウントダウンする場合には、カウント値を０になるように設定されている。
【００２１】
ステップＳ６で、各判定ブロックカウンタのカウント値が、所定のしきい値以上の判定ブロックの数を算出する。また、しきい値以上の判定ブロック数ごとにその継続時間を算出する。ここで、判定ブロックカウンタのカウント値に対して予めしきい値が設定されており、カウント値からしきい値を減算する。すなわち、減算値が「正」の場合、しきい値を超えていることになる。そして、この「正」の減算値を有する判定ブロック数を数える。
【００２２】
図６を用いて継続時間について説明する。時点ｔｎは、現画像を現画像記憶領域２２７に取り込む間隔の0.5秒で経過する。いま、時点ｔｎでしきい値以上となった判定ブロック数が１０であるとすると、しきい値以上の判定ブロック数１０の継続時間は、０．５秒である。この状態が次の時点ｔ_ｎ＋１まで継続すると、しきい値以上の判定ブロック数１０の継続時間は１．０秒となる。時点ｔ_ｎ＋２で、しきい値以上となった判定ブロック数が１１となると、判定ブロック数１０の継続時間は、１．５秒、判定ブロック数１１の継続状態は０．５秒となる。以後、同様にして、しきい値以上となった判定ブロック数ごとに継続時間が算出される。
ステップＳ７で最初の現画像取り込みを開始してから所定時間例えば３０分経過したか否かが判断され、所定時間経過していない場合にはＳ１にもどりＳ１からＳ７の処理を繰り返す。
【００２３】
ステップＳ７で、所定時間経過した場合には、ステップＳ１０でしきい値を超える判定ブロック数が所定値（ブロック所定値）以上か否かを判断する。ここで、ブロック所定値以上であればステップ１０へ進み、未満であればステップＳ８へ進む。ステップＳ７にてブロック所定値未満と判断されると、すなわち、一時的な環境変動であるので、ステップＳ８において現画像を基準画像記憶領域２２６へ基準画像として記憶する。そして、各判定ブロックの判定カウンタ記憶領域２２９のカウント値をクリアすると共に、各判定ブロックのブロック所定値ごとの継続時間もクリアして（ステップＳ９）、ステップＳ１へ戻る。
【００２４】
ステップＳ７でブロック所定値以上であった場合、ステップＳ１０で、しきい値を超える判定ブロック数ごとの継続時間が、所定のしきい値（継続しきい値）を超えているか否かを判断する。なお、継続しきい値は複数用意され、しきい値を超えた判定ブロック数が大きければ継続しきい値が小さく設定される。これは、例えば判定ブロック数が多い場合には画像の変化した領域が大きい場合であるので、侵入者の監視に対する影響が大きいため短時間の継続時間にて画策異常と判定する必要があり、また判定ブロック数が少ない場合には、画像の変化した領域が小さい場合であるので、侵入者の監視に対する影響が小さいため比較的長い継続時間をもって画策異常と判断するものである。
【００２５】
しきい値を超える判定ブロック数ごとの継続時間が、継続しきい値を超えている場合、制御手段２０１は、画策行為があったと判断する（ステップＳ１１）。そして、現画像を異常画像記憶領域２２８に記憶する（ステップＳ１２）と共に、状態記憶領域２２４に異常を記憶（ステップＳ１３）して、処理を終了する。ステップＳ１０で、継続しきい値未満の場合は、画策行為ではなく、一時的な環境変化として画策異常とはせずにステップＳ１に戻る。
【００２６】
次に、図７のフロ−チャ−トを用いて、本発明の監視システムの具体的な動作を説明する。監視システムが導入されている建物の最終退出者は、退出の際、モ−ド設定器５にて、監視領域の警備状態を警戒にするために、警戒セットの操作を行う。この操作に基づき、警戒セット操作信号が、コントロ−ラ１からデジタル信号線９を通じて画像センサ２へ送信され、通信手段２０７にて受信される（ステップＳ３１）。制御手段２０１は、この警戒セット操作信号を受信すると、図示しない計時手段を起動する（ステップＳ３２）。この計時手段は、例えば５分を計時する。そして、制御手段２０１は、記憶手段２２０の状態記憶領域２２４の状態信号を読み出して、通信手段２０７を通じて状態信号をコントロ−ラ１へ送信する。このとき、状態信号が異常信号である場合、コントロ−ラ１は、この画像センサ２が警戒セットモ−ド状態に移行できないと判断する。そして、最終退出者に対し、表示部１０７に画像センサ２の異常状態を解消するよう指示する文章を表示する。
【００２７】
また、コントロ−ラ１は、接続されている全ての画像センサ２が正常状態で、且つ接続されている火災センサ３が正常状態であるときに、警戒セットモ−ドに移行して、警戒セットモ−ドが設定された旨各画像センサ２に送信する。制御手段２０１は、計時手段が起動すると、判定ブロックカウンタのカウント値と比較するしきい値を高くする（ステップＳ３３）。これにより、しきい値を超える判定ブロックカウンタが今までより少なくな＋る。制御手段２０１は、計時手段が指定時間すなわち５分を経過したか否かを判断する（ステップＳ３４）。所定時間が経過している場合には、ステップＳ３６に進み、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、警戒セットモ−ドが設定された旨の警戒セット設定信号が受信されたか否かを判断する。まだ、警戒セット設定信号が受信されていないときには、ステップＳ３１に戻る。警戒セット設定信号が受信されると、ステップＳ３６で計時手段をリセットする。ステップＳ３７で高くしたしきい値をリセットし、元のしきい値に戻し、ステップＳ３１に戻る。こうして、警戒セット操作時、例えば蛍光燈の点灯状態から消灯状態に移る際の照明状態の変化における誤発報をなくすことができる。
【００２８】
本発明の実施態様によれば、しきい値を高くしたが、これは判定ブロックカウンタのブロック所定値を高くするようにしても良い。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、画像を区分して、区分されたブロックごとに基準画像との類似度を算出して、正常または異常を判断しているので、徐々の環境変動による誤発報をなくし、信頼性が向上する。
【００３０】
また、本発明によれば、警戒セット操作時、異常判断となるしきい値やブロック所定値を高く設定することで、照明変化による誤発報をなくし、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の監視システムの全体構成を示す図。
【図２】本発明の画像センサの構成を示す図。
【図３】画像センサの記憶手段の１例を示した図。
【図４】図１のコントロ−ラの構成を示す図。
【図５】画像センサの動作を示すフロ−チャ−ト図。
【図６】図５における継続時間を説明するための図。
【図７】警戒セット操作時の画像センサの動作を示すフロ−チャ−ト図。
【符号の説明】
１…画像センサ
１１…制御手段
１２…電源
１３…撮像手段
１４…赤外線投光手段
１５…画像処理手段
１６…表示手段
１７…通信手段
１８…画像出力手段
１９…切替手段
２０…アドレス設定部
２２０…記憶手段

Claims

監視領域の画像を撮影する撮像手段と、基準画像を記憶する記憶手段とを備え、前記撮像手段が撮影する現画像と前記基準画像とを比較照合して移動物体を検出する画像センサであって、
画像を所定の判定ブロックに区分した前記判定ブロックごとに設けたカウンタと、
前記判定ブロックごとに現画像と前記基準画像とを所定時間にわたって照合し、類似度が小さいと当該判定ブロックのカウンタを加算、前記類似度が大きいと当該判定ブロックのカウンタを減算して、前記算出したカウンタ値がしきい値以上となる判定ブロック数が所定数以上であれば前記移動物体の検出に影響を与える画策異常と判定する判断手段とを備えることを特徴とする画像センサ。
前記判断手段は、正規化相関値と分散値とから類似度を算出することを特徴とする請求項１記載の画像センサ。
請求項１又は２に記載の画像センサと、前記画像センサと接続されるとともに前記監視領域の監視状態を警戒セットまたは警戒解除状態に設定するモ−ド設定器と接続されるコントロ−ラとを具備する画像監視システムであって、
前記画像センサは、更に、
前記コントロ−ラからのモ−ド操作信号を受信する受信手段と、
前記受信手段がモ−ド操作信号を受信したとき起動する計時手段とを有し、
前記計時手段が起動中は前記判断手段での前記類似度に基づく非類似の判断を厳しくすることを特徴とする画像監視システム。
前記モ−ド操作信号は、監視領域を警戒セットに設定する操作に基づく警戒セット操作信号であることを特徴とする請求項３記載の画像監視システム。
前記計時手段は、前記受信手段が警戒セットに設定された旨の警戒セット設定信号を受信したとき停止することを特徴とする請求項３または４記載のいずれかである画像監視システム。