JP5027273B2 - 物体検出センサおよび警備システム - Google Patents

Description

本発明は、光線の投受光により監視領域内の被検出物までの距離を検出する物体検出センサに関し、特に、監視性能に影響を及ぼす変化を検出する物体検出センサに関する。

従来、屋外などの広域な監視範囲を監視するために、レーザ光線や可視光線、超音波、赤外線などの各種探査信号を監視範囲内に照射して、対象物からの反射回帰信号を受信することで監視範囲における物体を検出する物体検知センサが知られている。

例えば、特許文献１には、所定角度範囲を回転走査しながらレーザ光を投光し、反射光の受光時に算出される距離値より侵入者の存在を判定するレーザセンサを用いた警備システムが開示されている。

特開平１０−２４１０６２号公報

特許文献１のレーザセンサは、監視エリアをレーザ光で走査して、距離データおよび角度データから算出された同一領域のデータが複数回連続して変化することを条件に侵入者を検出している。

しかしながら、屋外環境は逐次変化し得るために、特許文献１のように単純に複数回連続して距離データが変化することを条件とするだけでは、屋外環境において頻繁に生じ得る変化の中から植栽の成長や芽吹き、新規設置物の出現など誤検出要因を排除して不審者を検出することは困難である。
このため、特許文献１のレーザセンサは、不審者である可能性が低いものについての誤検出が多発する可能性があり、延いては真に検出すべき不審者が判定し難くなるという問題がある。

一方で、誤検出要因となるような植栽の成長や芽吹き、新規設置物の出現など不審者の可能性が高くない変化であっても、これが監視性能に大きな影響を及ぼす場合には検知し警報する必要がある。

そこで、本発明では、屋外など逐次変化する環境であっても監視領域の変化に起因した誤検出を防止するとともに、監視性能に影響を及ぼす変化が検出できる物体検知センサの提案を目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による物体検出センサは、警戒領域内を監視して該警戒領域内の物体を検出する物体検出センサであって、前記警戒領域を予め記憶する記憶部と、周期的に前記警戒領域内を走査して該警戒領域における各方向ごとに被測定物までの距離を示す測距データを生成する検知部と、現在の前記測距データと前記警戒領域とを比較して視野妨害の発生有無を判定する妨害判定部と、前記周期的な走査開始後所定時点の測距データに基づき前記警戒領域内における方向ごとの基準データを生成する基準データ生成部と、現在の前記測距データと前記基準データとを比較して侵入物体の存在有無を判定する侵入判定部と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成において、物体検出センサは、警戒領域内を走査して得た現在の測距データを予め記憶した警戒領域と比較して視野妨害を判定し、また、現在の測距データを所定時点の測距データより生成した基準データと比較して侵入物体の存在を判定し、検出対象の異常に応じて異なる比較情報を用いるよう作用する。

かかる構成によれば、物の位置や動きなどが日々変化し得る屋外環境であっても、センサの特性や検知範囲などから警備のプランニング上警戒すべき範囲として予め設定される警戒領域と現在の測定結果との相対的なずれを検出することで、セキュリティ性の維持確保を図ることが可能となり、また、所定時点の測距データから生成した基準データと現在の測定結果とを比較することで日々変化し得る環境に動的に対応した基準データを用いてそこに侵入する侵入物体を検出することが可能となる。

また、本発明の物体検出センサにおいて、さらに、前記警戒領域を含む監視区域を監視する警備装置と接続される通信部を備え、前記検知部は、前記警備装置から警備開始信号の入力を受けると前記走査を開始し、前記警備装置から警備解除信号の入力を受けると前記走査を終了し、前記基準データ生成部は、前記警備装置から警備開始信号の入力を受けたときの測距データに基づき前記警戒領域内における方向ごとの基準データを生成してもよい。

これにより、警備装置の警備中に走査部を駆動することで連続稼働による駆動部品の破損を防止することが可能となり、また、警備装置による警備開始時点の測距データを基準データとして警備開始以降に侵入した物体を検出することが可能となる。

また、本発明の物体検出センサにおいて、前記記憶部は、前記警戒領域を前記検知部からの距離と方向からなる２次元情報として記憶してもよい。

これにより、検知部が走査して取得する測距データとの比較が容易となり処理の高速化が可能となる。

また、本発明の物体検出センサにおいて、前記妨害判定部は、各方向ごとに前記警戒領域として記憶している距離と現在の測距データから得られた被測定物までの距離との距離差を求め、各方向ごとの距離差から前記警戒領域において前記被測定物により遮られている遮り面積を算出し、該遮り面積が前記警戒領域の面積に対し所定割合以上であれば視野妨害が発生と判定してもよい。

これにより、警備のプランニング上警戒すべき範囲として予め設定される警戒領域に対し現在の測定結果にて測定できない範囲に基づき物体検出センサに対する妨害行為の発生を判定でき、監視視野の有効性を監視してセキュリティ性の維持確保を図ることが可能となる。

また、本発明の物体検出センサにおいて、前記妨害判定部は、現在の測距データから得られた各方向ごとの被測定物までの距離から現在の検出範囲を求め、前記警戒領域の面積と前記現在の検出範囲との面積差に基づき視野妨害が発生と判定してもよい。

これにより、警備のプランニング上警戒すべき範囲として予め設定される警戒領域に対し現在の測定結果にて測定できている範囲に基づき物体検出センサに対する妨害行為の発生を判定でき、監視視野の有効性を監視してセキュリティ性の維持確保を図ることが可能となる。

また、本発明による警備システムは、警戒領域内を監視して該警戒領域内の物体を検出する物体検出センサと、前記警戒領域を含む区域を監視する警備装置とを備えた警備システムであって、前記物体検出センサは、前記警戒領域を予め記憶する記憶部と、周期的に前記警戒領域内を走査して該警戒領域における各方向ごとに被測定物までの距離を示す測距データを生成する検知部と、現在の前記測距データと前記警戒領域とを比較して視野妨害の発生有無を判定する妨害判定部と、警備装置と接続される第１の通信部と、前記周期的な走査開始後前記警備装置から警備開始信号の入力を受けたときの測距データに基づき前記警戒領域内における方向ごとの基準データを生成する基準データ生成部と、現在の前記測距データと前記基準データとを比較して侵入物体の存在有無を判定する侵入判定部と、を備え、前記警備装置は、前記区域の異常を遠隔の監視センタに通報する警備セットモードと前記区域の異常を前記監視センタに通報しない警備解除モードとを設定するモード設定部と、前記警備セットモードが設定されたときに前記物体検出センサに警備開始信号を送信する第２の通信部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、検出対象の異常に応じて異なる比較情報を用いることにより、物の位置や動きなどが日々変化し得る屋外環境であっても、センサの特性や検知範囲などから警備のプランニング上警戒すべき範囲として予め設定される警戒領域と現在の測定結果との相対的なずれを検出することで、セキュリティ性の維持確保を図ることが可能となり、また、所定時点の測距データから生成した基準データと現在の測定結果とを比較することで日々変化し得る環境に動的に対応した基準データを用いてそこに侵入する侵入物体を検出することが可能となる。

本発明の警備システムの全体構成を示す概略図である。 本発明の物体検出センサの構成を示すブロック図である。 本発明の警備装置の構成を示すブロック図である。 本発明の物体検出センサによる遮り領域の検出方法および侵入物体の検出方法の概要を示す図である。 本発明の物体検出センサによる侵入物判定処理を示す図である。 本発明の物体検出センサの動作を示すフローチャートである。 本発明の物体検出センサによる視野妨害判定処理を示すフローチャートである。 本発明の物体検出センサによる侵入物判定処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
本実施形態では、監視建物において物体検出センサを用いて屋外監視する警備システムを例示するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の物体検出センサ２を用いた警備システム１を示す構成図である。
図１は、監視建物３の屋外壁面に設置される物体検出センサ２と、この物体検出センサ２の警戒領域４と、監視建物３内に設置される警備装置５との関係を模式的に平面図上に示している。図１の例では、監視建物３の周囲に３つの物体検出センサ２が設置されている。物体検出センサ２は、それぞれ警備装置５と通信線にて接続されており、警備装置５は、遠隔の監視センタ６と通信回線網７を介して接続されている。なお、特に図示はしていないが、監視建物３の内部にも熱線センサや開閉センサなどの警備センサが設置されており、警備装置５に接続されている。

物体検出センサ２は、予め設定された警戒領域４内にレーザ光を照射しながら所定周期で空間走査を行い、光路上にある物体にて反射した反射光を受光することで、領域内に存在する被測定物としての物体の位置を検出する。このようにして、物体検出センサ２は、警戒領域４内に出現する物体を監視し、異常発生と判定すると発生した異常種別と自己のアドレス情報を示す検知信号を警備装置５に出力する。

ここで、物体検出センサ２が検出する異常種別としては、遮り物体による視野妨害異常と、不審者など警戒領域４への侵入物体による侵入異常とがある。視野妨害異常とは、本来確保されるべき物体検出センサ２の視野、すなわち警戒領域４の全域にレーザ光の照射が行える状態が警戒領域４内に存在する物体（人物を含む）により損なわれ、物体によるレーザ光の遮りにより警戒領域４内に一定以上の死角が発生した場合に判定される異常である。また、侵入異常とは、警戒領域４内に移動物体が侵入して監視建物３を含む監視区域の保全が損なわれ得る場合に判定される異常である。

警備装置５は、監視区域となる監視建物３の内外を監視している。そして、警備装置５は、物体検出センサ２の検知信号などに基づき監視区域の異常を確定し、監視センタ６に異常信号を出力する。

監視センタ６は、警備会社などが運営するセンタ装置６１を備えた施設である。センタ装置６１は、１又は複数のコンピュータで構成されており、本発明に関連する監視センタ６の機能を実現する。監視センタ６では、センタ装置６１により各種機器が制御され、警備装置５から受信した異常信号を記録するとともに、異常の情報をディスプレイ６２に表示し、監視員が監視対象となる複数の監視区域を監視している。

＜物体検出センサ＞
次に、図２を用いて物体検出センサ２の構成について説明する。図２は、物体検出センサ２の構成を示すブロック図である。
物体検出センサ２は、監視建物３の屋外壁面に水平または一定の俯角を設定されて設置され、警備装置５より電源供給を受けて作動する。

物体検出センサ２は、警備装置５と接続され通信を行う通信部２１と、レーザ光を照射及び受光する検知部２２と、ＨＤＤやメモリなどで構成され各種設定情報やプログラムなどを記憶する記憶部２３と、ＭＰＵやマイコンなどで構成され各部の制御を行う制御部２４とを有して概略構成される。

通信部２１は、警備装置５と接続され、警備装置５から出力される警備開始信号および警備解除信号を受信して制御部２４に当該信号を出力する。また、通信部２１は、制御部２４にて警戒領域４の異常が判定されると、かかる異常の情報と自己のアドレス情報を示す検知信号を警備装置５に送信する。

検知部２２は、レーザ光により警戒領域４を走査して、レーザ光を反射した被測定物としての物体の位置を検出する。検知部２２は、例えば波長８９０ｎｍ程度の近赤外線を発射するレーザ発振部２２１と、レーザ光を反射して物体検出センサ２より照射させる走査鏡２２２と、走査鏡２２２を等速に回転駆動させる走査制御部２２３と、受光素子を備えてレーザ発振部２２１の近傍に設けられる反射光検出部２２４と、レーザ光の照射結果として測距データを生成する測距データ生成部２２５とを備えている。

レーザ発振部２２１より発射されるレーザ光は、走査鏡２２２と走査制御部２２３とにより照射方向を制御されて、少なくとも警戒領域４の全体を走査する。この走査は、物体検出センサ２の設置角に応じて水平な平面について行うか、あるいは、俯角を以て遠距離となるほど地面に近づくような平面について行うことができる。走査は、所定の周期間隔（例えば３０ｍｓｅｃ）で行われ、例えば、同方向について繰り返し行ってもよく、また、往方向の走査を行った後に復方向の走査を行ってもよい。

測距データ生成部２２５は、レーザ光の照射から反射光の検出までに要する時間から算出される物体検出センサ２とレーザ光を反射した物体（測定点）との距離と、走査制御部２２３により回転駆動される走査鏡２２２の角度（警戒領域４における方向）とにより、レーザ光を反射した物体、即ちレーザ光を反射した測定点の相対位置を算出する。相対位置は、物体検出センサ２を基準とした測定点の位置であり、具体的には物体においてレーザ光を反射した面の位置である。また、測距データ生成部２２５は、所定時間内に反射光が返ってこない場合には、レーザ光の照射可能な距離内に物体がないと判断して、所定の擬似データを相対位置として記録する。擬似データは所定の値でよく、例えば物体検出センサ２が監視すべき警戒領域４の外周となる距離値や、レーザ光による有効測定距離以上の適当な値でよい。

測距データ生成部２２５により得られる測定データを本実施形態では測距データと呼ぶ。測距データは、具体的には検知部２２による１回の走査で警戒領域４を所定の角度間隔（例えば０．２５°）で測定した結果である。例えば、１８０°の範囲について０．２５°間隔で測距データを取得すると７２１個の距離値が得られる。これら７２１個の距離値のセットが一つの測距データになる。測距データは、角度（方向）と距離のテーブルとして記憶されてよい。
測距データ生成部２２５は、所定の周期間隔（例えば３０ｍｓｅｃ）にて検知部２２の１回の走査が終了する毎に測距データを生成して制御部２４に出力する。

記憶部２３は、ＲＯＭやＲＡＭ、又はＨＤＤにて構成され自己を特定するためのアドレス情報と各種プログラムなどを記憶しており、更に物体検出センサ２を動作させるための各種情報を記憶する。具体的に、記憶部２３は、設定された警戒領域４を示す警戒領域情報と、制御部２４にて生成された基準データと、検知部２２にて検出された物体のトラッキング情報と、現在の警戒領域４の状態を示す現状態情報とを記憶している。また、記憶部２３には、検知部２２から出力された過去所定周期分の測距データが記憶されている。

警戒領域情報は、例えば物体検出センサ２にて監視すべき範囲として警備会社などによる監視区域の警備プランニングに応じ設定される警戒領域４を示す情報である。
この警戒領域情報は、物体検出センサ２の設置時や監視区域の警備プランニング変更時などに、設定端末や図示しない操作部などから検知部２２による走査面上の範囲を指定されて入力される。そして、入力された警戒領域４の範囲は、検知部２２で走査を行う所定の角度間隔（例えば０．２５°）ごとに、検知部２２からの角度（方向）と距離値が対応付けられて角度（方向）と距離のテーブルとして記憶部２３に記憶される。本実施形態では、図１に示すように、物体検出センサ２を中心とした半円状に警戒領域４が設定される例について説明する。
なお、警戒領域情報は、これに限らず警戒領域４の範囲を示す情報と物体検出センサ２との位置関係が識別可能に記憶されていればよく、例えば、物体検出センサ２を原点として相対的な位置関係を示す二次元座標にて設定され記憶していてもよい。

基準データは、後述する侵入判定処理にて現在の測距データと比較して警戒領域４に新規に出現した侵入物体を抽出するために用いられる比較基準情報であり、検知部２２による走査開始後から現在までの何れかの過去時点で取得された測距データより生成される。基準データは、角度（方向）と距離のテーブルとして記憶されてよい。また、基準データは、何れの過去時点で生成されてもよく、また随時に取得される測距データを用いて更新されてもよい。本実施形態では、検知部２２による走査が開始された後初回の走査で取得される測距データから基準データが生成され記憶される例について説明する。

トラッキング情報は、後述する侵入判定処理にて警戒領域４に新規に出現した侵入物体を複数周期に渡り追跡するために用いられる情報である。トラッキング情報には、現在周期における侵入物体の位置と大きさ、及び当該侵入物体が警戒領域４に始めて出現した位置と大きさとが対応づけられて記憶されている。

現状態情報には、制御部２４による判定結果として現在の警戒領域が正常であるか、それとも遮り物体による視野妨害異常や、不審者など警戒領域への侵入物体による侵入異常が発生しているかが記憶される。制御部２４によりかかる異常発生と判定されると、各々の異常の状態が記憶され、異常が消失したと判定されると正常であることが記憶される。

制御部２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ及びその周辺回路で構成され、上述した各部を制御する。そのために、制御部２４は、このマイクロコンピュータ及びマイクロコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムによって実現される機能モジュールとして、検知部２２の駆動を制御する駆動制御部２４１と、視野妨害異常の有無を判定する妨害判定部２４２と、検知部２２より取得された測距データから基準データを生成する基準データ生成部２４３と、侵入異常の有無を判定する侵入判定部２４４とを備えている。

駆動制御部２４１は、通信部２１を介して警備装置５から警備開始信号が入力されると検知部２２に駆動信号を出力し、検知部２２の駆動を開始させて、走査制御部２２３による走査鏡２２２の駆動およびレーザ発振部２２１によるレーザ光の照射などを開始させる。また、駆動制御部２４１は、警備装置５から警備解除信号が入力されると検知部２２に駆動停止信号を出力し、その時点の走査終了を以て検知部２２の駆動を停止させて、走査鏡２２２の駆動およびレーザ光の照射などを停止させる。
このように、警備装置５の警備開始にあわせて検知部２２を駆動させることで連続稼働による駆動部品の破損を防止することが可能となる。

妨害判定部２４２は、検知部２２にて取得される現在の測距データと記憶部２３に記憶された警戒領域情報とを比較して視野妨害異常の発生有無を判定する。上述したように警戒領域４は物体検出センサ２にて監視すべき範囲として設定された領域であり、セキュリティ性を担保するためには物体検出センサ２がこの警戒領域４の全域にレーザ光の照射が行える状態でなければならない。しかし、屋外環境では、植栽の成長や芽吹き、風による飛来物、監視区域の利用者が設置する柵などの設置物が監視区域内に出現する可能性があり、屋内と比較して警戒領域４の状態を一定の状態に保つことは困難となる。このため、本実施形態において、妨害判定部２４２は、物体検出センサ２にて監視する範囲として予め設定された警戒領域４と、物体検出センサ２からの方向ごとの見通し距離となる現在の測距データとを比較することで警戒領域４内に一定以上の死角が発生しているか否かを判定し、有効な監視視野が確保されているかを監視している。

具体的には、妨害判定部２４２は、測距データから得られる走査角度ごとの距離値と、警戒領域４の範囲を示す角度と距離値とを、対応する角度ごとに比較して、警戒領域４において物体に遮られて測定できない範囲（以下、遮り領域と云う）を算出し、この遮り領域の面積が警戒領域４の面積に対し所定の割合（例えば１／２）以上になると物体検出センサ２の監視視野が妨害されているとして視野妨害異常の発生を判定する。
視野妨害異常の発生が判定されると記憶部２３の現状態情報に視野妨害異常が記憶され、視野妨害異常が発生していないことが判定されると現状態情報から当該異常の情報が削除される。

図４を用いて更に詳細に説明する。図４の左側部分に妨害判定部２４２による遮り領域の面積算出方法を示した。図の例では、ある走査角度における物体検出センサ２から測定点（物体による反射点）までの距離がｄｎであり、警戒領域情報に記憶される警戒領域４の外周までの距離がｄである。従って、図のように警戒領域４の外周が円弧として設定されている場合、走査角度の間隔が０．２５°であれば、一つの走査角度単位における遮り領域の面積は、π（ｄ^２−ｄｎ^２）０．２５／３６０として求められる。このとき、測定点が警戒領域４の外に得られた場合、即ち警戒領域４をレーザ光が通過していれば、測定点までの距離ｄｎを擬似的に警戒領域４の外周までの距離ｄと置き換えて面積を算出する（ｄｎ＞ｄであればｄｎ＝ｄとする）。
妨害判定部２４２は、このように、各走査角度ごとに距離値ｄｎと警戒領域４の外周までの距離ｄとを用いて遮り領域の面積を算出し、検知部２２の走査範囲全域（例えば１８０°）について加算することで警戒領域４における遮り領域の面積を算出する。そして、遮り領域の面積と警戒領域４の面積とを比較して視野妨害異常の発生有無を判定する。

基準データ生成部２４３は、検知部２２より取得される測距データを用いて基準データを生成する。上述したように、本実施形態では、検知部２２による走査が開始された後初回の走査で取得される測距データから基準データが生成され記憶される例について説明する。即ち、基準データ生成部２４３は、駆動制御部２４１より駆動信号が出力され検知部２２の走査が開始されると、この初回の走査で出力された測距データを基準データとして記憶部２３に記憶する。測距データにおける測定点の位置として或る角度に対応する距離値が警戒領域４内でない場合、当該角度に対応する警戒領域４の外周までの距離を基準データとして記憶してよい。この基準データには、当該走査による測定点までの距離が記憶されるため、この走査時点で警戒領域４に存在する植栽や外壁などの既設物が基準データとして取り込まれることになる。
なお、これに限らず、基準データ生成部２４３は、検知部２２による走査が開始された後、所定回数（例えば５分間の間に行われる走査）の測距データにおいて走査角度ごとに距離値の頻度を求め、最も頻度が高い距離値を当該走査角度の基準値として採用し、基準データを生成してもよい。

侵入判定部２４４は、現在の測距データと基準データとを比較して警戒領域４に出現した侵入物体の存在有無を判定し、この侵入物体の移動に基づき侵入異常の発生を判定する。上述したように、屋外環境では屋内と比較して小動物などの移動物体が多く、また植栽などの揺れや風による飛来物などが存在し得るため、警戒領域４に新規な物体（侵入物体）が出現しただけで即座に監視区域の保全が損なわれ得る侵入異常と判定することは誤判定を招きかねない。このため、本実施形態において、侵入判定部２４４は、警戒領域４に出現した侵入物体を検出すると、この侵入物体を複数周期に渡り評価して不審人物や不審車両などによる侵入異常が発生しているか否かを判定する。

具体的には、侵入判定部２４４は、測距データから得られる走査角度ごとの距離値と、基準データに記憶された角度ごとの距離値との差分を対応する角度ごとに算出して、基準データよりも近距離となった測定点に基づき侵入物体の存在を判定する。そして、トラッキング情報を参照して前回周期の検出結果にこの侵入物体と対応する物体が存在するか否かを判定し、該当物体がある場合に、この侵入物体が警戒領域４に初めて出現した位置から現在位置までの移動距離が所定距離（例えば１ｍ）以上であれば当該侵入物体による侵入異常の発生を判定する。また、トラッキング情報には現在周期で検出された物体の位置と大きさが記憶される。
侵入異常の発生が判定されると記憶部２３の現状態情報に侵入異常が記憶され、侵入異常が発生していないことが判定されると現状態情報から当該異常の情報が削除される。

図４及び図５を用いて更に詳細に説明する。図４の右側部分に侵入判定部２４４による侵入物体の検出方法を示した。図に示すように、ある走査角度において基準データに記憶された測定点（物体による反射点）までの距離ｄｂに対し、現在の測定点までの距離ｄｎが短い場合に物体Ｑが侵入物体として検出される。

図５は、測距データの比較による侵入物判定処理の概念を示している。図５において横軸は角度であり、縦軸は角度成分に対応する距離値である。侵入判定部２４４は、現在の測距データと基準データとにおいて各々の角度成分ごとに距離値の差分を算出し、現在の測距データが基準データよりも所定距離以上近くなっている変化点の有無を調べる。変化点は、図５下段の図において距離差が負の値であって−Δ以下の点（距離差が−側にΔ以上の点）である。侵入判定部２４４は、変化点があればその連続区間を調べ、連続する区間をラベリングする。このとき、連続していない変化点（孤立点）はノイズとして除去してよく、また膨張収縮処理による統合やノイズ除去を行ってもよい。侵入判定部２４４は、ラベリングした物体の大きさが不審人物や不審車両の一部と判定できる所定サイズ（例えば１５ｃｍ）以上であれば当該物体を侵入物体として検出する。
そして、侵入判定部２４４は、検出した侵入物体について前回周期の検出物体との対応付けを調べ、警戒領域に始めて出現した位置からの移動距離に基づき侵入異常が発生しているか否かを判定する。

＜警備装置＞
次に、図３を用いて警備装置５の構成について説明する。図３は、警備装置５の構成を示すブロック図である。警備装置５は、監視建物３内に設置されて監視区域を警戒監視し、異常の所在を遠隔の監視センタ６へと通報する。

警備装置５は、物体検出センサ２及びその他の警備センサ（不図示）と接続されるセンサＩ／Ｆ（インターフェース）５１と、通信網７を介して遠隔の監視センタ６と接続される通信部５２と、監視区域の利用者により操作される操作部５３と、ＨＤＤやメモリなどで構成される記憶部５４と、ＭＰＵやマイコンなどで構成され各部の制御を行う制御部５５とを有して概略構成される。制御部５５は、機能モジュールとして、監視区域の警備モードを設定／変更するモード設定部５５１と、監視区域に異常が発生したことを確定する異常処理部５５２とを備えている。また、記憶部５４には、警備モード情報や現状態情報などの管理情報や、各種の処理プログラムやパラメータや警備装置５の識別情報などが記憶されている。

モード設定部５５１は、利用者が警備モードを設定する際に操作部５３から入力する情報を照合し、照合ＯＫと判定できれば、操作部５３の入力に基づいて警備モードを警備セットモードまたは警備解除モードに設定する。モード設定部５５１にて設定された警備モードは、記憶部５４の警備モード情報に記憶される。

ここで、警備セットモードは、夜間や休日など、監視建物３を含む監視区域が無人となるときに設定され、各種センサが事象の変化を検知したときに通信部を介して遠隔の監視センタ６に異常通報を行うモードである。また、警備解除モードは、監視区域が有人のときに設定され、各種センサの検知による異常通報を行わないモードである。
モード設定部５５１は、警備セットモードに設定されるとセンサＩ／Ｆ５１を介して物体検出センサ２に警備開始信号を出力し、また、警備解除モードに設定されるとセンサＩ／Ｆ５１を介して物体検出センサ２に警備解除信号を出力する。

異常処理部５５２は、記憶部５４に記憶された現在の警備モードが警備セットモードであるときに各種センサから検知信号の入力を受けると、監視区域に異常が発生したと確定し、現状態情報に各種センサから入力された検知信号に対応する異常種別と検知したセンサの情報を記憶する。また、異常処理部５５２は、異常の発生を確定すると、異常種別と検知したセンサ及び警備装置５の識別情報を含む異常信号を、遠隔の監視センタ６に通信部５２を介して送信する。

＜動作の説明＞
以上のように構成された警備システム１について、図面を参照してその動作を説明する。ここでは、主として物体検出センサ２に関する動作について説明する。図６は、物体検出センサ２にて実行される監視プログラムの動作を示すフローチャートである。

駆動制御部２４１は、警備装置５から警備開始信号を受信すると（ステップＳＴ１−Ｙｅｓ）、検知部２２に駆動信号を出力し、検知部２２の駆動を開始させる（ステップＳＴ２）。駆動信号の入力を受け検知部２２が警戒領域４の走査を開始して測距データが出力されると（ステップＳＴ３−Ｙｅｓ）、基準データ生成部２４３は、この初回の走査による測距データに基づき基準データを生成して記憶部２３に記憶する（ステップＳＴ４）。

そして、基準データを生成した後に測距データが取得されると（ステップＳＴ５−Ｙｅｓ）、妨害判定部２４２により現在の測距データと予め設定された警戒領域情報とを比較して視野妨害判定処理が行われる（ステップＳＴ６）。視野妨害判定処理については後述する。なお、視野妨害判定処理は基準データの生成に用いた測距データであっても実行できるため、初回または基準データが生成されるまでの間はステップＳＴ５をスキップして処理を進めて視野妨害判定処理を実行してよい。

ステップＳＴ７において、侵入判定部２４４により現在の測距データと基準データとを比較して侵入判定処理が行われる。侵入判定処理については後述する。そして、視野妨害判定処理及び侵入判定処理の結果に基づき記憶部２３の現状態情報に警備装置５に出力していない異常情報が記憶されていれば（ステップＳＴ８−Ｙｅｓ）、通信部２１よりかかる異常の情報と自己のアドレス情報を示す検知信号が警備装置５に送信される（ステップＳＴ９）。

物体検出センサ２は、警備装置５から警備解除信号を受信していなければ（ステップＳＴ１０−Ｎｏ）、かかるステップＳＴ５からＳＴ９の処理を繰り返し警戒領域４の監視を行う。他方、警備装置５から警備解除信号を受信すると（ステップＳＴ１０−Ｙｅｓ）、駆動制御部２４１が検知部２２に駆動停止信号を出力して検知部２２の駆動を停止させ（ステップＳＴ１１）、記憶部２３の現状態情報に記憶された異常の情報が削除され状態が正常となって（ステップＳＴ１２）、一連の処理を終了する。なお、ステップＳＴ３及びＳＴ５において、走査周期（例えば３０ｍｓｅｃ）を所定以上越えても測距データが取得されなければ、機器の異常として処理を終了してよい。

以上に、物体検出センサ２の基本的な動作について説明した。
次に、図６のステップＳＴ６における視野妨害判定処理について図７を参照して説明する。図７は視野妨害判定処理のフローチャートである。

図７において、妨害判定部２４２は、現在周期にて取得された測距データと警戒領域情報を読み出し（ステップＳＴ２１）、各角度成分（方向）ごとに警戒領域情報として記憶した距離値ｄと現在の測距データで検出された距離値ｄｎとを比較し、測定点として検出された遮り物体による遮り面積を算出する（ステップＳＴ２２）。例えば、図４左側に示すように、走査角度間隔が０．２５°であり、警戒領域４の外周が円弧として設定されている場合、一つの角度成分についての遮り領域の面積は、π（ｄ^２−ｄｎ^２）０．２５／３６０として求められる（ただしｄｎ＞ｄであればｄｎ＝ｄとする）。

そして、妨害判定部２４２は、各角度成分（方向）ごとに算出された遮り面積を全て加算して走査範囲全域（例えば１８０°）の遮り面積を算出する（ステップＳＴ２３）。妨害判定部２４２は、ステップＳＴ２４において、算出された遮り面積が警戒領域４の面積に対し所定割合（例えば１／２）以上であるか否かを判定し、これを満たしていれば（ステップＳＴ２４−Ｙｅｓ）、警戒領域４において視野妨害異常が発生したと判定して記憶部２３の現状態情報に視野妨害異常を記憶する（ステップＳＴ２５）。この結果、図６のステップＳＴ９において警備装置５に検知信号が出力され、警備装置５にて異常が確定されると遠隔の監視センタ６に異常通報がなされる。
他方、算出された遮り面積が警戒領域の面積に対し所定割合に達していなければ（ステップＳＴ２４−Ｎｏ）、視野妨害なしと判定されて処理を終了する。このとき、現状態情報に視野妨害異常が記憶されていれば当該異常の情報が削除される。

なお、妨害判定部２４２は、ステップＳＴ２４において遮り面積が警戒領域４の面積に対し所定割合（例えば１／２）以上であると判定された場合に、これを現在周期情報として記憶部２３に記憶して、所定時間または複数周期に渡り連続して遮り面積が警戒領域４の面積に対し所定割合以上と判定される場合に、ステップＳＴ２５の視野妨害異常が発生したと判定する処理を行うようにしてもよい。

このように、妨害判定部２４２は、物体検出センサ２にて監視する範囲として予め設定された警戒領域４と、物体検出センサ２からの方向ごとの見通し距離となる現在の測距データとを比較することで警戒領域４内に一定以上の死角が発生しているか否かを判定し、有効な監視視野が確保されているかを監視する。そして、警戒領域４内で監視できない死角が一定（例えば面積比１／２）以上になると、監視視野が妨害されているとして異常判定する。
これにより、植栽の成長や新規設置物などの影響により警戒領域４の状態を一定の状態に保つことが困難となる屋外環境であっても、警備のプランニング上警戒すべき範囲として設定される警戒領域４に対して現在の測定結果にて測定できない相対的な範囲に基づき物体検出センサ２による監視範囲を評価することが可能となり、監視能力が損なわれるような状況を検出してセキュリティ性の維持確保を図ることが可能となる。

次に、図６のステップＳＴ７における侵入判定処理について図８を参照して説明する。図８は侵入判定処理のフローチャートである。

図８において、侵入判定部２４４は、現在周期にて取得された測距データと基準データを読み出し（ステップＳＴ３１）、各角度成分（方向）ごとに、現在の測距データで検出された距離値ｄｎと基準データに記憶された距離値ｄｂとの差分計算を行う（ステップＳＴ３２）。

そして、侵入判定部２４４は、現在の測距データと基準データとの差分結果から、現在の測距データが基準データよりも所定距離以上近くなっている変化点が存在するかを調べる（ステップＳＴ３３）。変化点は、図５下段の図において距離差が負の値であって−Δ以下の点（距離差が−側にΔ以上の点）である。侵入判定部２４４は、変化点があれば（ステップＳＴ３３−Ｙｅｓ）、その連続区間を調べ、連続する変化点で距離が近いものをラベリングして侵入物体として検出する（ステップＳＴ３４）。ここでは、検知部２２が走査する際の角度間隔が検出対象物体（人や車両など）と比較して十分に密であるので、連続していない変化点（孤立点）や、ラベリングした大きさが検出対象物体（人や車両など）の一部と判定できる所定サイズ（例えば１５ｃｍ）に満たない物体をノイズとして除去してよい。

侵入判定部２４４は、侵入物体として検出されたラベルに含まれる測定点の位置（角度と距離値）を記憶部２３のトラッキング情報に現在周期の情報として記憶する（ステップＳＴ３５）。そして、侵入判定部２４４は、トラッキング情報を参照して前回周期と現在周期の処理結果の比較を行い、ラベルごとにトラッキング対象が存在するかどうかを判定する（ステップＳＴ３６）。トラッキング処理では、前回周期と現在周期の間で、所定の角度、距離範囲内にほぼ同一サイズの物体があるか否かでトラッキング対象の有無を判断する。該当物体があれば、その物体がトラッキング対象になる。トラッキング対象がなければ（ステップＳＴ３６−Ｎｏ）、現在周期のラベルを新規に出現したラベルとして現在周期のトラッキング情報に記憶し、侵入判定処理は終了する。

トラッキング対象が存在する場合（ステップＳＴ３６−Ｙｅｓ）、侵入判定部２４４は、対応する前回周期のラベルについて警戒領域４に新規に出現したときの位置と大きさをトラッキング情報から読み出し、警戒領域４に新規に出現した位置から現在位置までの移動距離を算出する（ステップＳＴ３７）。移動距離は、新規に出現した位置から現在位置までの直線距離より算出する。

そして、算出された移動距離が所定距離（例えば１ｍ）に満たなければ（ステップＳＴ３８−Ｎｏ）、前回周期のラベルと現在周期の該当ラベルとを紐付けて現在周期のトラッキング情報に記憶して、警戒領域４に新規に出現したときの位置と大きさ及び現在の位置と大きさの対応付けを行い、侵入判定処理を終了する。他方、算出された移動距離が所定距離（例えば１ｍ）以上であれば（ステップＳＴ３８−Ｙｅｓ）、該当ラベル（侵入物体）による侵入異常が発生したと判定して記憶部２３の現状態情報に侵入異常を記憶する（ステップＳＴ３９）。この結果、図６のステップＳＴ９において警備装置５に検知信号が出力され、警備装置５にて異常が確定されると遠隔の監視センタ６に異常通報がなされる。

このように、侵入判定部２４４は、過去の測距データとして取得された基準データと、現在の測距データとを比較することで、警戒領域４に出現した侵入物体の存在有無を判定する。
これにより、新規設置物や植栽の成長など日々環境が変化し得る屋外を監視する場合であっても、環境変化に動的に対応した基準データを用いてそこに侵入する侵入物体を検出することが可能となる。
また、侵入物体の移動に基づき侵入異常の発生を判定することにより、小動物や植栽、風などの影響により警戒領域４に一時的に出現した物体による誤判定を防止しつつ、監視区域の保全を損なうおそれのある不審人物や不審車両などによる侵入行為を検出することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

例えば、上述の実施形態では、警戒領域４内で監視できない遮り領域の面積から視野妨害異常を判定する例について説明したが、これに限らず警戒領域４内で監視できている現在の測定可能範囲に基づき物体検出センサ２に対する視野妨害行為の有無を判定するようにしてもよい。この場合、妨害判定部２４２は、現在の測距データから得られる走査角度ごとの距離値ｄｎより測定した面積（反射物体がなくレーザ光が通過した面積）を算出して、これを走査範囲全域（例えば１８０°）について加算して、現在の測定可能範囲の面積を算出する（ただしｄｎ＞ｄであればｄｎ＝ｄとする）。そして、算出された測定可能範囲の面積と警戒領域４の面積とを比較し、現在の測定可能範囲の面積が警戒領域４の面積に対し所定割合（例えば１／２）以下であれば視野妨害異常が発生と判定する。
これによっても、警備のプランニング上警戒すべき範囲として設定される警戒領域４に対する現在の測定結果の相対的な範囲に基づき物体検出センサ２による監視範囲を評価することが可能となり、監視能力が損なわれるような状況を検出してセキュリティ性の維持確保を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、警備装置５から警備開始信号および警備解除信号を受信して、警備装置５が警備セットモードに設定されている間に検知部２２を駆動する例について説明したが、これに限定されない。すなわち、検知部２２は常時駆動していてもよく、この場合、図６のステップＳＴ１を省略し、ステップＳＴ１０の判断を、所定の駆動終了信号が入力されたか否かの判断とすればよい。

また、記憶部２３に、検知部２２の走査角度（警戒領域における方向）ごとに重み情報を記憶し、妨害判定部２４２は、この重み情報を用いて遮り面積を算出するようにすることも可能である。即ち、妨害判定部２４２は、現在の測距データから得られた各走査角度ごとの距離から算出される遮り面積に、当該走査角度に応じた重み付けを行う。
これにより、物体検出センサ２が監視する方向に存在する重要物や重要な区画に応じ、重要な方向について算出された遮り面積については重みとして１以上の計数を掛けるなどして、重要な監視方向について相対的に重みを大きくし、重要な監視対象が監視できないといった事態の検出を容易にし、セキュリティ性を向上させることができる。

また、本実施形態では、図８に示した侵入判定処理において、１周期前（現在周期に対する前回周期）の測距データとの間でトラッキング処理を行う例について説明したが、これに限らず、所定時間内の測距データ（例えば１秒間の間に取得されるデータ）との間でトラッキング処理を行う構成としてよい。この場合、トラッキング処理において所定時間内に取得された測距データ全てについて対応付けの可否を判定し、対応するラベルが存在すればトラッキング対象ありと判定する。これにより、瞬時的なノイズにより検出が欠落した場合であっても誤判定することなくトラッキング対象を検出することができる。

１ 警備システム
２ 物体検出センサ
２１ 通信部
２２ 検知部
２２１レーザ発振部
２２２走査鏡
２２３走査制御部
２２４反射光検出部
２２５測距データ生成部
２３ 記憶部
２４ 制御部
２４１駆動制御部
２４２妨害判定部
２４３基準データ生成部
２４４侵入判定部
３ 監視建物
４ 警戒領域
５ 警備装置
５１ センサＩ／Ｆ
５２ 通信部
５３ 操作部
５４ 記憶部
５５ 制御部
５５１モード設定部
５５２異常処理部
６ 監視センタ
７ 通信網

Claims (5)

1. 警戒領域内を監視して該警戒領域内の物体を検出する物体検出センサであって、
   前記警戒領域を予め記憶する記憶部と、
   前記警戒領域を含む監視区域を監視する警備装置と接続される通信部と、
   前記警備装置から警備開始信号の入力を受けると走査を開始して、前記警備装置から警備解除信号の入力を受けると前記走査を終了し、周期的に前記警戒領域内を走査して該警戒領域における各方向ごとに被測定物までの距離を示す測距データを生成する検知部と、
   現在の前記測距データと前記警戒領域とを比較して視野妨害の発生有無を判定する妨害判定部と、
   前記警備装置から警備開始信号の入力を受けたときの測距データに基づき前記警戒領域内における方向ごとの基準データを生成する基準データ生成部と、
   現在の前記測距データと前記基準データとを比較して侵入物体の存在有無を判定する侵入判定部と、を備え、
   前記妨害判定部は、
   現在の測距データの示す被測定物までの距離が前記警戒領域を通過していれば、当該現在の測距データの距離を警戒領域外周までの距離に置き換えて、前記現在の測距データと前記警戒領域とを比較することを特徴とした物体検出センサ。
   
2. 前記記憶部は、
   前記警戒領域を、前記検知部からの距離と方向からなる２次元情報として記憶する請求項１に記載の物体検出センサ。
   
3. 前記妨害判定部は、
   各方向ごとに前記警戒領域として記憶している距離と現在の測距データから得られた被測定物までの距離との距離差を求め、各方向ごとの距離差から前記警戒領域において前記被測定物により遮られている遮り面積を算出し、該遮り面積が前記警戒領域の面積に対し所定割合以上であれば視野妨害が発生と判定する請求項１または２に記載した物体検出センサ。
   
4. 前記妨害判定部は、
   現在の測距データから得られた各方向ごとの被測定物までの距離から現在の検出範囲を求め、前記警戒領域の面積と前記現在の検出範囲との面積差に基づき視野妨害が発生と判定する請求項１または２に記載した物体検出センサ。
   
5. 警戒領域内を監視して該警戒領域内の物体を検出する物体検出センサと、前記警戒領域を含む区域を監視する警備装置とを備えた警備システムであって、
   前記物体検出センサは、
   前記警戒領域を予め記憶する記憶部と、
   周期的に前記警戒領域内を走査して該警戒領域における各方向ごとに被測定物までの距離を示す測距データを生成する検知部と、
   現在の前記測距データと前記警戒領域とを比較して視野妨害の発生有無を判定する妨害判定部と、
   警備装置と接続される第１の通信部と、
   前記周期的な走査開始後前記警備装置から警備開始信号の入力を受けたときの測距データに基づき前記警戒領域内における方向ごとの基準データを生成する基準データ生成部と、
   現在の前記測距データと前記基準データとを比較して侵入物体の存在有無を判定する侵入判定部と、を備え、
   前記警備装置は、
   前記区域の異常を遠隔の監視センタに通報する警備セットモードと前記区域の異常を前記監視センタに通報しない警備解除モードとを設定するモード設定部と、
   前記警備セットモードが設定されたときに前記物体検出センサに警備開始信号を送信する第２の通信部と、を備え、
   前記妨害判定部は、
   現在の測距データの示す被測定物までの距離が前記警戒領域を通過していれば、当該現在の測距データの距離を警戒領域外周までの距離に置き換えて、前記現在の測距データと前記警戒領域とを比較することを特徴とした警備システム。
   
   

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