JP5037279B2 - 監視装置 - Google Patents

Description

この発明は、監視エリアへの移動物体の侵入を監視する監視装置に関する。

従来、ホテルやオフィスビル、コンビニエンスストア、金融機関等の商業施設をはじめ、ダムや鉄道、道路、学校等の公共施設には、犯罪抑止や事故防止等の目的で監視装置が設置されている。監視装置は、例えば監視エリアをカメラにより撮像してその映像信号を管理事務所や警備室等の監視センタに伝送し、この映像信号をモニタ装置に表示させることにより監視者が侵入者の有無を目視監視できるように構成されている。また、上記映像信号を録画する設備も設けられ、必要に応じて監視エリアの映像を確認し直すことが可能になっている。

ところで、監視エリアは、一部の限定された範囲ばかりでなく全方位（３６０度）にわたる場合がある。全方位監視を可能にする装置としては、例えば１台のカメラを旋回装置により回転させて一定角度ごとに監視画像を撮像するものがある（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平７−７７２９号公報

ところが、前記従来の装置は、時間によりカメラの視野から外れる領域が発生するため、見逃しが発生する心配がある。一方、見逃しを防ぐことが可能な装置としては、複数台のカメラを異なる方向に向けて配置することにより監視エリアを領域分割して撮像するものや、１台のカメラに全方位レンズを取り付けることにより監視エリアの全域を撮像するものが考えられる。

しかしながら、複数台のカメラを用いる装置では、カメラは勿論のこと映像記録装置も複数台設ける必要があり、装置が大掛かりで高価になるという問題点がある。また、全方位レンズを用いる方式では、撮像された映像が歪むため補正が必要であり、さらに補正された映像をもとに高精度の監視を行うには高解像度のカメラが必要になるという問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、カメラを複数台設置することなく、また全方位レンズとその歪み補正処理を必要とすることなく全方位にわたる常時監視を可能にした、安価で信頼性の高い監視装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の１つの観点は、監視エリアへの移動物体の侵入を監視する監視システムにおいて、上記監視エリアより小さい視野により上記監視エリアを部分的に撮像してその映像信号を出力する監視カメラと、この監視カメラの撮像方向及び倍率を変化させるカメラ駆動部と、上記監視エリアの全域に向けてミリ波からなる電波を送信してその反射波を受信する送受信機と、上記監視カメラ、カメラ駆動部及び送受信機に接続される制御装置と、表示手段とを具備する。
上記送受信機は、上記監視エリアの全域に向けその領域を分けて周波数の異なるミリ波からなる電波を同時に送信し、その反射波を受信する複数のミリ波センサと、これら複数のミリ波センサにより受信された各反射波の各々について、上記送信に用いた周波数の反射波のみを抽出する複数のフィルタとを備える。
上記制御装置は、上記送受信機により受信された反射波をもとに上記監視エリアにおける移動物体の有無及び位置を検出し、その検出結果に基づいて上記カメラ駆動部により上記監視カメラの撮像方向及び倍率を変化させることにより上記監視カメラの視野が上記移動物体を含むように制御し、この状態で監視カメラにより撮像された映像信号と上記移動物体の有無及び位置の検出結果を監視情報として出力する。
上記表示手段は、上記送出手段から出力された上記移動物体の有無及び位置を表す情報を表示する。

したがってこの発明の１つの観点によれば、電波を用いて監視エリア全域における移動物体の有無とその位置が常時監視され、移動物体が検出されるとその位置情報に基づいて監視カメラの撮像方向と倍率が制御されて上記移動物体が監視カメラの視野内に入るように設定される。このため、監視カメラが１台しかなくても移動物体を確実に撮像することが可能となる。また、電波、特にミリ波のような波長が短い電波を用いて移動物体の有無とその位置を検出することで、日照状態や温度、降雨等の環境条件の影響を受けることなく、また新聞紙等の飛来物の影響を受けることなく移動物体の有無とその位置を検出することが可能となる。

すなわち、この発明によれば、カメラを複数台設置することなくまた全方位レンズとその歪み補正処理を必要とすることなく全方位にわたる常時監視を可能にした、安価で信頼性の高い監視装置を提供することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
図１は、この発明に係わる監視装置の一実施形態を示す概略構成図である。この監視装置は、監視エリアを撮像するためのテレビジョンカメラ１と、このテレビジョンカメラ１を支持するカメラ駆動ユニット２と、センサユニット３と、制御ユニット４とを備え、さらに表示ユニット５と、記憶ユニット６と、警報機７を備えている。

テレビジョンカメラ１は倍率を可変するズーム機構を備える。このズーム機構は制御ユニット４から出力されるズーム制御信号により制御される。カメラ駆動ユニット２は回動機構とチルト機構を備え、制御ユニット４から出力される制御信号により、上記テレビジョンカメラ１の撮像方向（パン方向及びチルト方向）を可変制御し、これによりテレビジョンカメラ１の視野を監視エリアの全方位に向けることを可能にする。

センサユニット３は、ミリ波を用いて監視エリア内における移動物体の有無及び位置を検出するもので、例えば次のように構成される。図２はその構成を示すものである。すなわち、センサユニット３は１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌを備え、これらのミリ波センサ３ａ〜３ｌを監視エリアの全方位に向けて円形状に配置している。各ミリ波センサ３ａ〜３ｌは、図３に示すように一対の送信機３１と受信機３２とを備える。送信機３１は、制御ユニット４から出力される送信タイミング信号に同期して、指向性が制限されたミリ波からなる送信パルスを送信する。受信機３２は、上記送信機３１から送信された送信パルスの移動物体による反射波を受信し、当該反射波の受信パルスを制御ユニット４へ出力する。

制御ユニット４は、監視装置の動作を統括的に制御するもので、例えば次のように構成される。図３はその構成を示すブロック図である。すなわち、制御ユニット４は、主制御部４１と、タイミング発生回路４２と、解析部４３と、撮像方向・倍率制御部４４と、画像処理部４５とを備えている。これらの機能は、タイミング発生回路４２を除き、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）とＤＳＰ（Digital Signal Processor）により実現される。

タイミング発生回路４２は、主制御部４１の指示に従い一定の時間間隔で送信タイミング信号を発生し、これらの送信タイミング信号を先に述べた１２個のミリ波センタ３ａ〜３ｌの送信機３１に順に供給する。解析部４３は、上記各ミリ波センタ３ａ〜３ｌの受信機３２から出力される受信パルスをそれぞれ取り込み、この受信パルスの有無から移動物体の有無を検出する。またそれと共に解析部４３は、反射波が受信されたミリ波センサの配置位置から移動物体が存在する方向を検出し、さらに当該ミリ波センサに対する上記送信タイミング信号の供給タイミングと上記受信パルスの入力タイミングとの差から上記移動物体までの距離を算出する。

撮像方向・倍率制御部４４は、上記解析部４３により監視エリア内に移動物体が存在することが検出された場合に、その存在方向を表す情報をもとにカメラ駆動ユニット２を駆動制御し、テレビジョンカメラ１の撮像方向（パン方向及びチルト方向）が上記移動物体の方向に向くように設定する。またそれと共に撮像方向・倍率制御部４４は、上記解析部４３により検出された移動物体の方向を表す情報をもとにテレビジョンカメラ１のズーム機構を制御し、撮像倍率がテレビジョンカメラ１の視野内に適当な大きさで収まるように調整する。

画像処理部４５は、上記撮像方向・倍率制御部４４による撮像方向及び倍率の設定後にテレビジョンカメラ１により撮像された移動物体の映像を含む映像信号を取り込み、この映像信号に対し輝度補正やノイズ成分の除去等の移動物体の映像をより際立たせるための画像処理を施す。また画像処理部４５は、上記移動物体の映像を含む映像信号と予め記憶された不審物のパターン画像とを比較し、その結果を主制御部４１に出力する。

主制御部４１は、上記画像処理部４５により画像処理が施された撮像画像を、表示ユニット５に表示させると共に記憶ユニット６に記憶させる。また同時に主制御部４１は、前記解析部４３から出力される移動物体の有無を表す情報、移動物体が存在する方向と距離、つまり移動物体の位置を表す情報を、上記映像信号と共に表示ユニット５に表示させると共に、当該映像信号に対応付けて記憶ユニット６に記憶させる。さらに主制御部４１は、上記画像処理部４５から上記移動物体の映像を含む映像信号と不審物のパターン画像との類似度を表す情報を取り込み、類似度がしきい値以上の場合には警報器７からアラームを発生させる。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。図４は、制御ユニット４の動作を示すタイミング図である。
監視動作が開始されると、主制御部４１からタイミング発生回路４２に対し起動パルスが与えられる。そうするとタイミング発生回路４２から、図４に示すように一定の時間間隔ＴＣで１２個の送信タイミング信号ＴＳａ〜ＴＳｌが発生され、これらの送信タイミング信号ＴＳａ〜ＴＳｌが１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌに順に与えられる。この結果、ミリ波センサ３ａ〜３ｌの送信機３１から、図２に示すように順次ミリ波からなる送信パルスＴＸが監視エリアの全域に向けて送信される。そして、監視エリア内に移動物体が存在すれば、上記送信パルスＴＸがこの移動物体により反射されて、送信元のミリ波センサの受信機３２で受信される。

例えば、いま監視エリア内の、ミリ波センサ３ｂの送信パルス照射エリアに移動物体が侵入したとする。そうすると、上記ミリ波センサ３ｂの送信機３１から送信された送信パルスが上記移動物体により反射されてミリ波センサ３ｂの受信機３２で図４のＲＸｂに示すように受信される。なお、移動物体が複数のミリ波センサの送信パルス照射エリアを跨ぐ位置に存在する場合には、これら複数のミリ波センサの受信機３２でそれぞれ反射波が受信される。

解析部４３では、上記１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌの受信機３２から出力される受信パルスをもとに、監視エリアにおける移動物体の有無とその位置を検出するための処理が行われる。例えば、いま先に述べたようにミリ波センサ３ｂの受信機から受信パルスＲＸｂが出力されれば、監視エリアに移動物体が存在すると判定される。また、上記受信パルスＲＸｂが受信されたミリ波センサ３ｂの配置位置から移動物体が存在する方向が検出され、さらに当該ミリ波センサ３ｂへの送信タイミング信号ＴＳｂの供給タイミングと上記ミリ波センサ３ｂから出力される受信パルスＲＸｂの解析部４３における入力タイミングとの差から上記移動物体までの距離が算出される。

撮像方向・倍率制御部４４では、上記解析部４３から移動物体が検出された旨の情報とその存在方向及び距離を表す情報を受け取ると、カメラ駆動ユニット２の回動機構及びチルト機構を制御してテレビジョンカメラ１を旋回及び上下させる制御が行われる。この結果、テレビジョンカメラ１の撮像方向が移動物体の存在する方向と一致するように設定される。またそれと共に、解析部４３から受け取った移動物体の距離を表す情報をもとにテレビジョンカメラ１のズーム機構が制御される。この結果、テレビジョンカメラ１の撮像倍率が、テレビジョンカメラ１の視野内に移動物体が適当な大きさで収まるように設定される。

そうしてテレビジョンカメラ１の撮像方向及び倍率の設定が終了し、撮像方向・倍率制御部４４から設定終了信号が出力されると、テレビジョンカメラ１から出力された映像信号ＶＤが画像処理部４５に取り込まれ、この映像信号ＶＤに対し輝度補正やノイズ成分の除去等の移動物体の映像をより際立たせるための画像処理が施される。またそれと共に、上記移動物体の映像を含む映像信号と予め記憶された不審物のパターン画像との類似度を検出するためのパターンマッチング処理が行われる。

上記解析部４３において移動物体が検出されると、上記画像処理部４５により画像処理された映像信号が主制御部４１の制御の下で表示ユニット５に表示させる。またそれと共に、解析部４３による移動物体の有無の検出結果、及び当該移動物体の存在方向と距離の検出結果をもとに、主制御部４１で移動物体が検出された旨のメッセージと、移動物体の検出方向と距離を表す情報、つまり検出位置を表す情報が生成され、これらのメッセージ及び検出位置を表す情報が、上記映像信号と共に表示ユニット５に表示される。

かくして監視オペレータは、表示ユニット５に表示された映像により侵入した移動物体を確認することが可能となり、さらに移動物体の検出メッセージ及び検出位置情報により移動物体の侵入の有無とその位置を認識することができる。すなわち、日照や降雨等の環境条件の影響により映像だけでは移動物体を確認しにくい場合でも、メッセージ及び検出位置情報により移動物体の侵入の有無とその位置を認識することができる。

なお、映像信号に含まれる移動物体と不審物のパターン画像との類似度がしきい値以上の場合には警報器７からアラームを発生される。したがって、仮に監視オペレータが席を離れていた場合でも、監視オペレータに不審者などの侵入を確実に報知することが可能となる。また、上記画像処理部４５から出力された映像信号は主制御部４１により記憶ユニット６に記憶される。このため、管理オペレータがリアルタイム映像を見損なった場合でも、記憶ユニット６から過去の映像信号を読み出して表示ユニット５で確認することが可能となる。

なお、いずれのミリ波センサ３ａ〜３ｌにおいても送信パルスの反射波が受信されない場合には、テレビジョンカメラ１の撮像方向・倍率の制御は行われず、またテレビジョンカメラ１による撮像動作も行われない。
また、上記１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌとテレビジョンカメラ１を併用した１回の監視動作が終了すると、主制御部４１から次の起動信号が出力されて２回目の監視動作が行われる。以後同様に、一定のサイクルで上記１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌとテレビジョンカメラ１を併用した監視動作が繰り返される。なお、上記１回の監視動作に要する時間は、移動物体が検出された場合にはテレビジョンカメラ１の撮像方向及び倍率を設定する時間と映像信号の画像処理時間により決定されるので例えば数秒〜１０秒と長くなるが、移動物体が検出されない場合にはミリ波センサ３ａ〜３ｌによる監視動作だけであるため、１秒以下に設定できる。

以上詳述したようにこの実施形態では、１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌを用いて監視エリアの全方位にわたりミリ波の送受信による移動物体の監視動作を常時行っている。そして、このミリ波センサ３ａ〜３ｌを用いた監視動作により移動物体が検出された場合に、当該移動物体の方向と距離の検出情報をもとにテレビジョンカメラ１の撮像方向と倍率を制御して移動物体がテレビジョンカメラ１の視野に収まるように設定し、この状態でテレビジョンカメラ１により上記移動物体を撮像してその映像信号を表示ユニット５に表示すると共に、上記ミリ波センサ３ａ〜３ｌの監視結果をもとに移動物体が検出された旨のメッセージと移動物体の方向及び距離を表す情報を生成して、これらの情報を併せて表示ユニット５に表示するようにしている。

したがって、１台のテレビジョンカメラ１を備えるだけで、監視エリアの全方位にわたりリアルタイムの監視を行うことができ、これにより複数台のカメラ或いは全方位レンズとその歪み補正処理を不要にすることができ、これにより装置の小型化及び低価格化を図ることができる。

また、ミリ波を用いて移動物体の有無とその位置を検出することで、日照状態や温度、降雨等の環境条件の影響を受けることなく、また新聞紙等の飛来物の影響を受けることなく移動物体の有無とその位置を検出することが可能となる。すなわち、このようなミリ波を用いた監視動作とテレビジョンカメラ１を用いた映像による監視動作を組み合わせることにより、双方の欠点を補い合って高精度の監視を可能にすることができる。

さらに上記実施形態では、ミリ波を用いた全方位監視のために１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌを円形状に配置し、これらのセンサ３ａ〜３ｌを時分割に駆動してミリ波の送受信動作を行うようにしている。したがって、センサ３ａ〜３ｌ間で電波干渉等を起こすことなく移動物体の有無及び位置を検出することが可能となる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌを円形状に配置してこれらを時分割に駆動したが、これら複数のミリ波センサ３ａ〜３ｌを同時に駆動してもよい。この場合、センサ間で送信波どうし或いは反射波どうしの干渉が発生する可能性があるが、各センサから送信されるミリ波の指向性を高めることでその影響を低く抑えることができる。また、各センサから送信されるミリ波の周波数を異ならせ、かつ各センサが受信した反射波をフィルタ回路に通すことにより該当する周波数の反射波のみを抽出するようにしてもよい。

また、前記実施形態では全方位監視のために１２個のミリ波センサ３ａ〜３ｌを円形状に配置したが、１台のミリ波センサを回転機構により一定角度ずつ回転させるごとにミリ波の送受信動作を行わせるように構成することにより全方位監視を実現してもよい。このように構成すると、ミリ波センサの数を１台にすることができ、その分装置の小型化及び低価格化が可能となる。
さらに、ミリ波センサから同一の照射エリアへ一定の時間差をおいてミリ波の送信パルスを複数回送信し、そのそれぞれの反射波間のレベルまたは位相などの変化を検出して、その検出結果をもとに移動物体の移動量や移動方向等を算出するようにしてもよい。

その他、ミリ波センサの台数や電波の周波数、カメラの種類とその駆動機構の構成、カメラにより得られた映像信号に対する画像処理の種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明に係わる監視装置の一実施形態を示す全体構成図である。 図１に示した監視装置のセンサユニットの構成を示す図である。 図１に示した監視装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。 図３に示した制御ユニットの動作説明に使用するタイミング図である。

符号の説明

１…テレビジョンカメラ、２…カメラ駆動ユニット、３…センサユニット、３ａ〜３ｌ…ミリ波センサ、４…制御ユニット、５…表示ユニット、６…記憶ユニット、７…警報器、３１…送信機、３２…受信機、４１…主制御部、４２…タイミング発生回路、４３…解析部、４４…撮像方向・倍率制御部、４５…画像処理部。

Claims (1)

1. 監視エリアへの移動物体の侵入を監視する監視システムであって、
   前記監視エリアより小さい視野により前記監視エリアを部分的に撮像してその映像信号を出力する監視カメラと、
   前記監視カメラの撮像方向及び倍率を変化させるカメラ駆動部と、
   前記監視エリアの全域に向けてミリ波からなる電波を送信し、その反射波を受信する送受信機と、
   前記監視カメラ、カメラ駆動部及び送受信機に接続される制御装置と、
   表示手段と
   を具備し、
   前記送受信機は、
   前記監視エリアの全域に向けその領域を分けて周波数の異なるミリ波からなる電波を同時に送信し、その反射波を受信する複数のミリ波センサと、
   前記複数のミリ波センサにより受信された各反射波の各々について、前記送信に用いた周波数の反射波のみを抽出する複数のフィルタと
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記送受信機により受信された反射波をもとに、前記監視エリアにおける移動物体の有無及び位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段による移動物体の有無及び位置の検出結果に基づいて前記カメラ駆動部により前記監視カメラの撮像方向及び倍率を変化させることにより、前記監視カメラの視野が前記移動物体を含むように制御する視野制御手段と、
   前記視野が前記移動物体を含むように制御された状態で前記監視カメラにより撮像された映像信号と、前記検出手段による前記移動物体の有無及び位置の検出結果とを監視に使用する情報として出力する送出手段と
   を備え、
   前記表示手段は、前記送出手段から出力された前記移動物体の有無及び位置を表す情報を表示する
   ことを特徴とする監視装置。

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