JP4993281B2

JP4993281B2 - 監視領域設定装置

Info

Publication number: JP4993281B2
Application number: JP2007062646A
Authority: JP
Inventors: 諒子豊田
Original assignee: サクサ株式会社
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-03-12
Also published as: JP2008225803A

Description

本発明は、監視システムにおける監視領域を設定するための監視領域設定装置及び同監視領域設定方法に関する。

防犯や、安全等の目的で特定の領域における対象者の行動を監視するための監視システムが普及してきている。
例えば、被介護者の離床を監視するシステムでは、センサ付きマットを用い、これをベッド脇やベッド上に敷いて被介護者の動作を感知したり、或いは被検知者にクリップを付けて、被検知者がベッドを離れるとクリップが外れて、離床を検知するものも知られている。
しかし、ベッド脇やベッド上に設置するマットセンサによる場合は誤検出が多く、また、クリップを被検知者に付ける方法では被検知者が勝手にクリップを外すと監視出来ないという問題がある。

そこで、被検知者や介護者に負担を掛けることなく離床を検知するため、被検知者の赤外線による体動のパターンモデルを保存しておき、臥床する被検知者から放出される赤外線を検知する焦電センサを被検出者から離して配置しておき、焦電センサで検知した赤外線のパターンを上記パターンモデルと照合して被検知者の体動を検知するようにしたものが提案されている（特許文献１）。
しかしながら、この焦電センサを用いた検知を行うためには、予め被検知者の体動のパターンモデルを記憶しておくなどの準備作業がいるだけではなく、被検知者からの赤外線パターンを解析するなどの作業も複雑である。

また、監視カメラを用いた検知装置又はシステムも知られているが、被検知者の離床を監視する場合を例に採ると、その監視領域をベッド領域とベッド外領域を区別して監視領域を設定する必要がある。
この場合、簡便な方法として、例えば、ベッドやベッド外領域に予め決められた色や模様のシートを置いて領域を設定する方法が考えられるが、カメラの撮影画像は周囲の環境によって大きく変化するため、確実な領域設定方法とはいえず、また、設定のためのシート等の備品を用意する必要がある。

また、監視領域を監視カメラの画像から形成して設定するものも知られている（特許文献２参照）。この装置においては、監視対象となる水平面上に複数個のマーカーを置き、これを画像中で検出して、これらの画像中の座標及びカメラ高さとマーカー間隔の情報から、水平面上でマーカーが構成する直線と平行な一定の間隔を隔てた直線を決定して、これらに囲まれた監視エリア（領域）を計算して得る領域設定装置が知られている。
しかし、この方法による場合も、監視領域を設定する際に、マーカーが必須であることに加え、例えばベッドの周りのようにある領域とそれを囲む監視領域を設定する場合は、各辺毎に監視領域設定作業を繰り返すことになり煩雑である。

特開２００６−１３６６６６号公報特開２００１−２０４００７号公報

本発明の目的は、監視領域設定に関する上記従来の問題を解決することであって、監視カメラで撮像した画像から簡易な方法でかつ確実に監視領域を設定することである。

請求項１の発明は、非監視領域の周りに要監視領域を設定するために移動する移動体の撮影画像に基づき要監視領域及び非監視領域を設定する監視領域設定装置であって、監視カメラと、非監視領域と前記移動体を含む撮影画像と、前記撮影画像と同じ領域において前記移動体を含まない基準画像を複数の任意のエリアに分割する任意エリア分割部と、前記移動体を含む撮影画像と基準画像との輝度の差分画像の各画素を変化画素として抽出する変化画素抽出部と、前記分割したエリア毎の変化画素を各分割エリア毎に計数し、計数した画素数と予め定めた閾値を各エリア毎に比較して、計数した画素数が前記閾値を越えたエリアを要監視領域に、また、越えないエリアを非監視領域にそれぞれ設定する監視領域設定部と、を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、非監視領域の周りに要監視領域を設定するために移動する移動体の撮影画像に基づき要監視領域及び非監視領域を設定する監視領域設定方法であって、監視カメラで非監視領域と前記移動体を含む撮影画像と、前記撮影画像と同じ領域において前記移動体を含まない基準画像を撮影する工程と、非監視領域と前記移動体を含む撮影画像と、前記撮影画像と同じ領域において前記移動体を含まない基準画像を複数の任意のエリアに分割する任意エリア分割工程と、前記移動体を含む撮影画像と基準画像との輝度の差分画像の各画素を変化画素として抽出する変化画素抽出工程と、前記分割したエリア毎の変化画素を各分割エリア毎に計数し、計数した画素数と予め定めた閾値を各エリア毎に比較して、計数した画素数が前記閾値を越えたエリアを要監視領域に、また、越えないエリアを非監視領域にそれぞれ設定する監視領域設定工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、監視領域の外縁に沿って例えば人が移動するだけで監視領域が設定でき、極めて容易かつ確実に監視領域を設定することができる。

本発明の監視領域設定装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る監視領域設定装置を含む監視領域設定システムを概略的に示すブロック図である。
監視領域設定システムは、監視領域設定装置１と、カメラ２と、警報発報部５とからなっている。
監視領域設定装置１は、画像処理部３と、基準画像等を保存するメモリ４と、監視領域での監視動作、例えば離床が発生した場合に警報を発する警報発報部５と、制御部６とからなっている。

画像処理部３は、図示のように監視領域設定部３０を備えている。監視領域設定部３０は上記監視カメラ２で撮影された画像を任意の複数のエリアに分割するエリア分割部３２、後述するエリア内変化画素抽出部３４、各エリア内の階調（本実施形態では輝度）の分散（又は標準偏差）を算出する算出部３６、変化エリアを検出する変化エリア検出部３８からなっている。
メモリ４は、監視カメラ２で撮像した監視画像や、後述する基準画像を格納する基準画像保存部となるメモリである。
警報発報部５は、監視領域設定後の監視領域に被検知体の特定の動作（例えば離床）を検知したとき、可視又は可聴警報を発生するか、或いは警報信号の発信機であってもよい。

制御部６は、ＣＰＵ６１と、ＲＯＭ６２と、ＲＡＭ６３とからなり、監視カメラ２に撮像を指示したり、画像処理部３に撮像した画像の処理（ここでは監視領域設定）を指示するなど監視領域設定のためのシステム全体の制御を行う。

上記任意エリア分割部３２は、監視カメラ２で撮影した画像を例えば縦線で等間隔に複数のエリアに分割する処理を行う。なお、画面全体の分割は縦ライン以外に、横ライン、ブロックなどでもよく分割の仕方は任意である。

上記エリア内変化画素抽出部３４は、監視カメラ２の撮影領域に移動体が存在しない状態で撮影した背景画像（基準画像）と移動体が存在する撮影画像との差分画像を形成し、差分画像の各画素を変化画素として抽出する。エリア内分散算出部３６は、上記縦線で区画した各エリア毎の輝度の分散値を求め、その分散値を基に各エリア内の輝度の分散（又は標準偏差）値を算出する。算出した分散（標準偏差）値はＲＡＭ６３内に保存する。
変化エリア検出部３８は、上記エリア内分散算出部３６で算出した分散値が所定の値（閾値）を越えたエリアを検出する。

次に、以上で説明した監視領域設定装置による監視領域の設定手順について説明する。
図２は、上記監視領域設定装置による監視領域設定のための各動作又は処理を説明するフロー図である。
監視領域の設定に当たっては、まず、人がベッドの周りを歩き、それをベッド上部に設置した監視カメラ２で撮像し（Ｓ１０１）、撮影画像を画像処理部３に送ると、そのエリア分割部３２は、撮影画面全体を任意の数の縦ラインで複数のエリアに当分割する（Ｓ１０２）。次に、上記撮影画像と、メモリ４に格納されている基準画像（ベッドの周りに歩く人（移動体）がない画像）を読み出して、各画素毎にその輝度の差分を求め（Ｓ１０３）、その差分画像を移動体（画像）として抽出する（Ｓ１０４）。

次に、移動体（画像）が通過したエリアの画素を各分割領域毎に計数してその値を記憶していく（Ｓ１０５）。
移動体の移動が停止したのち（つまり人の歩行終了後）、監視領域設定部３０は、上記計数した画素数と予め定めた閾値（ＴＨ）を各エリア毎に比較して（Ｓ１０６）、閾値（ＴＨ）以上の移動物体画素を含むエリア（Ｓ１０６，ＹＥＳ）をベッド外エリアに設定する（Ｓ１０７）。また、上記計数した画素数が予め定めた閾値（ＴＨ）を越えないエリア（Ｓ１０６，ＮＯ）は、ベッドエリアとして設定する（Ｓ１０８）。

以上のようにして、移動体が通過したエリアをベッド外領域（要監視領域）とし、その他の領域をベッド領域（非監視領域）として設定し、これを例えばメモリ４に格納する。

なお、この場合、移動体が通過したエリアをベッド外領域候補としてこれをベッド外領域に確定する手順を付加してもよい。即ち、以上の監視領域設定手順において、あるベッド外領域候補エリアに注目したときに、そのエリアの左側エリア及び右側エリアもベッド外エリアであるときは（Ｓ１０９、ＹＥＳ）、そのエリアはベッド外エリアとして設定する（Ｓ１０７）。左側エリア、右側エリアともベッド外エリア候補でなかった場合は（Ｓ１０９，ＮＯ）、そのエリアはベッドエリアとする（Ｓ１０８）。

次に、以上で説明した監視領域設定手順を図３を参照してより具体的に説明する。
図３Ａは、ベッド及びその周囲を上から撮影したカメラ画像である。
このカメラ画像をラインでブロック状にエリア分割する。
ここで、各エリア（ブロック）毎に、標準画像との差分量を抽出して移動物体が生じたかどうかを各エリアで判断する。

図３Ｂは、上記エリア内を人が移動の状況を説明する図である。
図３Ｃは、基準画像と撮影画像との差分画像を示す。即ち、人が図３Ｂに示すように各エリア内を歩行したときに表れる画素毎の輝度の差分を示している。
即ち、人がベッドの周りを移動すると、各画素の輝度の差分は図３に示すようにまだら模様となって表れる。そのため、その画素をそのままベッド外領域に設定すると、まだらな領域になってしまうため、各縦ライン内のエリアで何画素の差分が現れたかを求め、その値が閾値以上であればその縦ライン内のエリアを、ベッド外領域候補とする。
図３Ｄはベッド外歩行が完了した時点における、差分が生じた画素を示す。
図３Ｅは、これをベッド外領域とベッド領域に分けたときの画像を示す。ここで、横線領域はベッド領域、斜線領域はベッド外領域を示す。

以上背景画像を用いた差分抽出でエリア変化の有無を判断する実施形態について説明したが、上述の背景を用いた差分抽出では差分が抽出されにくい環境（例えば、白い床に白い服を着た人が動き回る場合などが考えられる）においては、エリア変化を確実に判断することが出来ない場合がある。
その場合は背景による差分抽出をせずに、各エリアの輝度差分値の分散をエリア毎に求め、分散が予め定めた所定の値（閾値）より大きいエリアをベッド外領域とする方法を採用する。

図４は、この方法を適用した監視エリア設定のための処理手順を説明したフロー図である。
この方法による場合も、まず、人がベッドの周りを歩き、それをベッド上部に設置した監視カメラ２で撮像し（Ｓ２０１）、撮影画像を画像処理部３に送ると、その任意エリア分割部３２は、撮影画面全体を任意の数の縦ラインで複数のエリアに当分割する（Ｓ２０２）。ここまでの手順は、既に説明した第１の実施形態に係るものと同様である。

ここで、第２の実施形態では基準画像は使用しない。即ち、撮像された画像について、エリア内分散算出部３６は、各エリア毎に当該エリア内の各画素の輝度の分散値を算出し（Ｓ２０３）、変化エリア検出部３８は、これを例えば、制御部６のＲＡＭ６３に格納されている上記閾値と比較して（Ｓ２０４）、上記分散値が上記閾値を越えている場合は（Ｓ２０４，ＹＥＳ）、変化エリアとして検出する（Ｓ２０５）。
監視領域設定部３０は、変化エリア検出部３８で検出した上記変化エリアをベッド外領域として設定する（Ｓ２０６）。

この場合、第１の実施形態と同様に、上記変化エリアをベッド外領域候補としてこれをベッド外領域に確定する手順を付加してもよい。即ち、あるベッド外候補エリアに注目したときに、そのエリアの左側エリア及び右側エリアもベッド外領域候補であるときは（Ｓ２０８、ＹＥＳ）、そのエリアはベッド外エリアとして設定する（Ｓ２０６）。左側エリア又は右側エリアがベッド外領域候補でなかった場合は（Ｓ２０８，ＮＯ）、そのエリアはベッド領域とする（Ｓ２０７）。
設定されたベッド外エリアは、メモリ４に格納され、その後の監視活動の際の監視領域となる。

なお、何れの場合も、ベッドの片側が壁に接している場合は、壁側への離床は起きないので、ベッド外領域の検知は不要である。

以上の説明は、ベッドの周りを監視領域に設定する場合を例に採ったものであるが、ベッド外エリアを判断して設定する代わりに、ベッド内に入った後、寝返りをうったり、布団を動かすことによって変化が起きたエリアをベッド領域とし、画像中のその他の領域をベッド外エリアとすることもできる。
この場合は、ベッド外領域には動く人を置かず、ベッドに臥床する人の撮影画像と基準画像との画素毎の輝度の差分画像を求めるか、又はエリア毎の輝度の分散を求めることで、上記第１及び第２の実施形態と同様に、監視領域を設定することができる。

本発明の実施形態に係る監視領域設定装置を概略的に示すブロック図である。上記監視領域設定装置による監視領域設定のための処理手順を示すフロー図である。監視エリア設定装置の具体的な設定態様についての説明である。第２の実施形態における監視領域設定のための処理手順を示すフロー図である。

符号の説明

１・・・監視領域設定装置、２・・・監視カメラ、３・・・画像処理部、４・・・メモリ、５・・・警報発報部、６・・・制御部、３０・・・監視領域設定部、３２・・・エリア分割部、３４・・・エリア内変化画素抽出部、３６・・・エリア内分散算出部、３８・・・変化エリア検出部、６１・・・ＣＰＵ、６２・・・ＲＯＭ、６３・・・ＲＡＭ。

Claims

非監視領域の周りに要監視領域を設定するために移動する移動体の撮影画像に基づき要監視領域及び非監視領域を設定する監視領域設定装置であって、
監視カメラと、
非監視領域と前記移動体を含む撮影画像と、前記撮影画像と同じ領域において前記移動体を含まない基準画像を複数の任意のエリアに分割する任意エリア分割部と、
前記移動体を含む撮影画像と基準画像との輝度の差分画像の各画素を変化画素として抽出する変化画素抽出部と、
前記分割したエリア毎の変化画素を各分割エリア毎に計数し、計数した画素数と予め定めた閾値を各エリア毎に比較して、計数した画素数が前記閾値を越えたエリアを要監視領域に、また、越えないエリアを非監視領域にそれぞれ設定する監視領域設定部と、
を有することを特徴とする監視領域設定装置。
非監視領域の周りに要監視領域を設定するために移動する移動体の撮影画像に基づき要監視領域及び非監視領域を設定する監視領域設定方法であって、
監視カメラで非監視領域と前記移動体を含む撮影画像と、前記撮影画像と同じ領域において前記移動体を含まない基準画像を撮影する工程と、
非監視領域と前記移動体を含む撮影画像と、前記撮影画像と同じ領域において前記移動体を含まない基準画像を複数の任意のエリアに分割する任意エリア分割工程と、
前記移動体を含む撮影画像と基準画像との輝度の差分画像の各画素を変化画素として抽出する変化画素抽出工程と、
前記分割したエリア毎の変化画素を各分割エリア毎に計数し、計数した画素数と予め定めた閾値を各エリア毎に比較して、計数した画素数が前記閾値を越えたエリアを要監視領域に、また、越えないエリアを非監視領域にそれぞれ設定する監視領域設定工程と、
を有することを特徴とする監視領域設定方法。