JP5161045B2 - 監視システム及び監視方法 - Google Patents
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Description
また、センサと連動し、侵入者若しくは侵入物(以降、侵入物体と総称する)についてセンサが検知した検知位置の二次元座標に基づいて、カメラと侵入物体間の距離と方向を演算し、演算結果に基づいて、カメラの旋回制御及びズーム制御を行うシステムもまた従来から存在する。
また、監視平面に傾斜が存在する場合、あるいは、カメラが監視平面に対して水平でなく傾きが存在する場合に、侵入物体を検知した時に、カメラと侵入物体間の距離と方向を演算してカメラを侵入物体に向けて自動旋回させると、侵入物体の足元しか撮像できなかったり、あるいは、侵入物体の頭しか撮像できなかったり、更には、侵入物体が全く撮像できなかったりしてしまう可能性がある。
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、監視平面の環境条件にかかわらず、侵入物体の顔や特徴部分を撮像することが可能な監視カメラシステムを提供することにある。
また上記発明の監視システムは、好ましくは、監視平面の傾斜が一定な環境である場合など、補正値が複数の分割されたエリアに対してほぼ同じ値または隣接エリアと相関性が高い値が期待できるとき、あるエリアにおける補正を行った後は、そのエリアに隣接されたエリアは補正済みエリアと同じ補正値とするか、両サイドの隣接エリアの補正値の平均値を設定するなどして、設定作業の効率化を図るものである。
また、センサの検知時に、侵入物体に対してカメラを旋回して被写体を捉え、捉えた被写体を撮像するシステムであるが、カメラの旋回やズームに一定の時間を要するため、即座に侵入物体を捉えることは困難である。
被写体を侵入物体として捉えた後、その侵入物体に対して自動追尾を行うシステムが従来から存在する。しかし、その自動追尾は、侵入物体として捉えた被写体の形状を画像処理により解析して、被写体の移動に伴いカメラを旋回させて追尾していた。この追尾は、侵入物体1つに対してカメラが1台というように、1対1で割り当てられるため、侵入物体がカメラに対して後ろを向くと、侵入物体が人物である場合には、その人物の顔がカメラで捉えられなくなることもあった。
また、本発明の監視カメラシステムは、一度に複数のターゲットを検知可能なセンサ検知システムを用いて、検知されたターゲットの数で撮像範囲を自動的に制御する。即ち、検知されるターゲットが1つの場合には小さなエリアを撮像し、複数のターゲットが存在する場合にはすべてのターゲットが監視画面内に収まる程度のエリアを撮像するようにした。
また更に、本発明は、二次元座標内である一定の範囲を持つゾーンを設定し、一日の中のある時間や季節などを条件として、センサの発報があっても、カメラを旋回せず監視を行わない(若しくは、カメラの割り当てを行わない)といったマスク設定を行うものである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明の重複を避け、できるだけ説明を省略する。
図1のように、レーザセンサ12〜17をジグザグ状若しくは千鳥状に配置することで、1台あたりの検知エリアを交互に重ね合わせることができ、検知精度を高めている。
なお、レーザセンサではなく、超音波センサ等、他のセンサを用いても、それらを混合して用いても良い。
なお、システム制御装置207には、予め、図示しないメモリとCPU( Central Processing Unit )が少なくとも内蔵され、メモリ内にシステムを動作させるための処理プログラムが登録されており、システム制御装置207のCPUが、その処理プログラムに従って、システム制御を実行する。
マトリックススイッチャ203は、複数の旋回台付きカメラ201から入力された画像を切替えて、WEBエンコーダ207に出力する。マトリックススイッチャ203は、通常、入力された画像を予め定められた順番で、旋回台付きカメラ201の入力画像を切替えて出力するが、システム制御装置207から制御される制御信号があれば、入力された制御信号に従って出力する画像を切替える。
WEBエンコーダ206は、入力された画像を符号化した映像データに変換して、IPネットワーク208を介してWEBデコーダ209と操作装置211に伝送する。
WEBデコーダ209は、受信した映像データを復号してモニタ210に出力する。WEBエンコーダ209は、IPネットワーク208を介して、操作装置211から制御される。
センサ202がターゲット18を検知すると、センサ202は、検知情報をセンサ制御装置205に伝送する。検知情報を受信したセンサ制御装置205は、受信したセンサ202を特定してターゲット18の位置情報をシステム制御装置207に通知する。
システム制御装置207は、複数台ある旋回台付きカメラ201の中からターゲット18に最も近い旋回台付きカメラを自動的に選別して、本発報に対するカメラを自動的に割り当てる。システム制御装置207は、カメラ制御装置203を介して、旋回台付きカメラ201側に、パン操作及びチルト操作をするための雲台制御コマンドを送信し、ターゲット18に対して旋回台付きカメラ201を旋回動作(パン動作若しくはチルト動作)又はズーム倍率の変更を行う。以降、旋回動作及びズーム倍率の変更を含めて、視野角変更動作と称する。
同時に、システム制御装置207は、IPネットワーク208を介して、操作装置211に発報情報(発報の有無、ターゲット18位置、等の情報)を通知する。
ターゲット18が移動するため、センサ制御装置202は、所定の時間間隔で検知情報(位置情報)をシステム制御装置207に通知する。システム制御装置207は、検知時と同様に、ターゲット18の現在位置に対して該当する旋回台付きカメラ201の視野角変更動作をするように、旋回台付きカメラ201をリモート制御する。これを繰り返すことで、ターゲット18を自動追尾可能としている。
図3において、旋回台付きカメラ31の設置面と監視平面32は、共に水平であり、補正を行う必要が無い場合の監視環境である。即ち、図3において、例えば、監視平面32が、すべてのエリアにて水平であり、かつ、旋回台付きカメラ31の設置面も水平である。この場合、旋回台付きカメラ31は原点位置にある時(パン角及びチルト角がそれぞれ∠0[°])に、撮像される画面の水平走査線若しくは水平ラインと、撮像された監視平面32とが平行となっている。
図4において、設置された旋回台付きカメラ41には、傾きが無い。即ち、旋回台付きカメラ41の設置面が水平面である。しかし、監視平面42には、水平面に対して、傾斜している箇所が複数存在する。このため、監視平面42を、傾斜毎に複数のエリアに分割して各々のエリアに対して補正を行う必要がある。
図5において、図3の監視平面32と同様に、監視平面(レーザセンサ検知平面)52がすべてのエリアにおいて水平である。しかし、旋回台付きカメラの設置面に傾斜がある。
図4では監視平面に傾斜している箇所がある場合を示したが、図5では、監視平面52は図3と同様に水平で、旋回台付きカメラ51が傾いて設置されている場合を示している。
また、カメラが左側若しくは右側に傾き持って設置されている場合には、演算して得られたパン旋回角度に対して上方向若しくは下方向に補正する必要がある。この場合には、監視平面を少なくても2つ、カメラの左エリア、右エリアに分割して各々のエリアに対して補正を行う必要がある。
図7の操作装置211としてのパソコンは、図示しないマウスやキーボード等の入力装置をユーザがGUI( Graphical User Interface )操作することによって実行される。
図7において、ユーザが、図示しない入力装置のマウスを用いて、監視平面表示部71上でカーソル図形74を移動し、適当な位置でクリックする。この操作によって、監視平面表示部71内でのカーソル図形76の表示位置のX座標がX座標表示欄図形76に表示され、Y座標がY座標表示欄図形77に表示される。
次にユーザは、旋回させたいカメラを、カメラ選択プルダウンメニューから選択する。そして先ほどクリックしてX座標表示欄図形76とY座標表示欄図形77に表示させた位置に、選択したカメラを旋回させ、その位置近傍を撮像させようとした場合には、旋回ボタン図形78を押下げる(クリックする)。
その結果後述の図7に示すような補正用操作画面が表示され、表示された補正用操作画面での操作の結果、補正がなされる。その後、補正した情報をパソコン内の記憶装置に保存する。
これらの操作によって、所望の旋回台付きカメラの補正が完了し、所望の位置の近傍を撮像し、侵入物体を捉え、監視することが可能となる。
なお、平面図が複数の矩形エリアに分割されているが、この1つ1つが個別に補正値を設定可能なエリアである。
図8において、ユーザは、選択した旋回台付きカメラ201(図2参照)が撮像した画像をモニタ210(図2参照)で確認して、旋回時の画角に問題ない場合はOKボタン図形82を押す。この場合、補正はされない。
旋回時の画角に問題がある場合には、ユーザは、カメラ雲台制御ボタン図形85若しくはレンズ制御ボタン図形86の少なくともいずれか1つを操作することより、選択した旋回台付きカメラの制御を行い、適当な位置に画角を合わせる。画角が決定した後、補正ボタン図形83を押すと自動的に旋回台付きカメラから現在位置のポジション情報を読み込み、自動補正を行う。
当該エリアが、監視平面の端で隣接エリアが1つしかない場合、当該エリアの補正値は1つの隣接エリアと同じ値とする。
なお、ユーザが隣接エリア平均ボタン図形84を押す操作をせず、所定時間(例えば、10[s])経過した場合、あるいは、ポップアップ表示した補正用操作画面を消した場合にも、ユーザが隣接エリア平均ボタン図形84を押したと見做しても良い。
レーザセンサ202によって、侵入物体が検知されると、後述する自動旋回制御処理により、侵入物体と旋回台付きカメラ201との距離と方向から、パン角の値、チルト角の値、焦点距離の値を演算して、侵入物体が検知されたエリア近傍に旋回台付きカメラ201が旋回する。
このときのパン角をθP1、チルト角をθT1、焦点距離をf1とする。自動旋回を行った直後の、旋回台付きカメラ201が撮像した画像は、監視平面の傾斜やカメラの傾きなどで、侵入者を捉えていない場合がある。このため、ユーザの手動により、カメラ雲台、レンズ制御を行い、侵入物体が画面中心になるよう旋回制御やズーム制御を行い画角を決定する。
補正ボタン図形83がクリックされると、システム制御装置207は、カメラ制御装置204に対して旋回台付きカメラ201のパン角、チルト角、及び焦点距離のポジション情報を読み込む指示を与る。カメラ制御装置204は、当該旋回台付きカメラ201に対して、ポジション情報読み込みコマンド(ステータスコマンド)を送信し、当該旋回台付きカメラ201からポジション情報を取得し、システム制御装置207へ本情報を送信する。
パン角の補正値をθP3、チルト角の補正値をθT3、焦点距離の補正値をf3とすると、
システム制御装置207は、式(1)〜式(3)によって自動的に差分を計算して、それぞれの補正値を求める。
例えば、図9(b)に示すエリアA311をプリセット登録エリアAとして登録する場合には、エリアA311を旋回台付きカメラ201が視野角内に入っているような撮像条件(パン角位置、チルト角位置、ズーム倍率、焦点位置、等)がプリセット登録エリアAとして旋回台付きカメラ201の図示しないメモリに登録されると共に、システム制御装置207に登録される。このプリセット登録を、監視平面10の平面図310の碁盤の目状に区切ったすべてのエリアについて行って、登録しておく。
ターゲット18が移動すると、移動した位置に応じて該当するプリセット登録エリアに旋回台付きカメラ201の視野角変更を行う。例えば、エリアA311からエリアB312にターゲット18が移動しても、元々、エリアA311のプリセット登録エリアとエリアB312のプリセット登録エリアが同じであるので、旋回台付きカメラ201は旋回しない。しかし、エリアB312からエリアC313に移動した時には、エリアA311とエリアB312のプリセット登録エリアと、エリアC313のプリセット登録エリアとが異なるので、カメラ201を該当するプリセット登録エリアを撮像できるように視野角変更動作が実行される。
図9(c)において、太線で示すエリアにターゲット18が存在する場合、太線331内のエリアの中から外に出たときに初めてプリセット旋回する(視野角変更動作が実行される)。即ち、太線331内の点線312を越えても、次のプリセットエリアに旋回しない。
旋回台付きカメラ201は、例えば、株式会社日立国際電気製の一体型雲台カメラHC-258F-H1である。
カメラ画角は、水平が43.48[°]〜3.1[°]、垂直が32.92[°]〜2.4[°]である。
この時、ターゲット18までの距離は、式(8)で算出できる。
尚、L=135.3[m]以上の範囲では、レンズは望遠最大となり、ターゲット18の高さのモニタ画面に対する割合が30[%]から縮小していく。
ターゲット18の座標位置(xt、yt)が検知された後、以下の式(9)、式(10)の手順で焦点距離を算出する。
チルト角をθt、カメラ201から被写体(ターゲット18)までの距離をL、Lの水平距離をLx、カメラの高さをHとすると、以下の式(12)と式(13)で−θtを算出する。
旋回台付きカメラ101は撮像範囲105の範囲を、旋回台付きカメラ102は撮像範囲106の範囲を、旋回台付きカメラ103は撮像範囲107の範囲を、旋回台付きカメラ104は撮像範囲108の範囲を受け持っている。
監視対象のターゲット18を人間と想定している場合には、侵入物体の顔を旋回台付きカメラで捉えることが望ましい。エリアD1201でターゲット18が検知された場合、従来の方式ではエリアD1201に最も近い旋回台付きカメラ103が割り当てられるが、旋回台付きカメラ103では、ターゲット18の背後を撮像してしまう。そこで、ターゲット18の移動方向(この場合、エリアD1201からエリアE1202へ移動)からターゲット18の顔の向きを割り出して、自動追尾するカメラを旋回台付きカメラ103から旋回台付きカメラ101へ切り替える。次に、エリアE1202からエリアF1203へ移動すると、自動追尾するカメラを旋回台付き旋回台付きカメラ101からカメラ104へ切り替える。
また、ターゲット18の移動距離から算出された移動速度と移動方向により、次に移動する位置座標を予測し、ターゲット18が移動する前に選択したカメラを自動旋回させることでターゲット18が走った場合でも、ターゲット18が画面から消えることなく旋回台付きカメラにより追尾可能とする。
平面座標系の中でエリアD1201からエリアE1202に移動した場合、ターゲット18の移動距離、移動速度から次に移動するターゲット18の位置を算出する。この場合、次に移動する位置がエリアGの位置になることが予測される。旋回台付きカメラは、ターゲット18がエリアE1202の位置にいる時点で、前もってエリアG1204の位置にカメラの視野角変更を行うことで、ターゲット18の移動に対してスムーズに追尾を行うことが可能になる。
例えば、予測しない場合(図18の場合)には、ターゲット18の移動速度によっては追随しきれず画面の端にターゲット18が写るか画面から消えてしまうことが予測される。この場合、上記の予測処理を加えることで、ターゲット18を常に画面中央位置に捉えることが可能になる。
図21において、マスキングエリアZ1501が設定され、その場所でセンサが起動しても検知情報が発報されないエリアが存在する。これは、例えば、保守点検などで、マスキングエリアZ1501に作業員が入って作業する場合などに適用するものである。
しかし、図19で説明したように、ターゲット18の移動予測範囲がこの図21で示したマスキングエリアZ1501内にある時には、カメラは、ターゲット18がエリアE1202の位置にいる時点で、マスキングエリアZ1501の設定を一時的に解除し、エリアG1204の位置にカメラの視野角変更を行うことで、ターゲット18の移動に対してスムーズに追尾を行うことが可能になる。
また、この場合、通報手段をもうけ、ターゲット18が近付いていることを、作業員に通報するようにしても良い。
また上述の実施例では、発報前の発報待機時のカメラポジションを旋回及びズームの駆動範囲の中間位置に設定することで、ターゲット検出位置に依存せずカメラの駆動範囲を最小限に抑えることができる。
また上述の実施例では、監視エリア内の平面座標全体を複数のプリセットエリアに分割し、予めカメラに対してプリセット登録することで、プリセット画像と座標情報を関連付けさせることで、センサ検知時にターゲットにカメラの視野角を変更することができる。
また上述の実施例では、ターゲットの位置を絶対座標として抽出可能なシステムにおいて、カメラ位置とターゲット位置からターゲットまでの距離を算出し、旋回およびズームするための雲台角度、ズーム比を自動的に算出し、カメラに対して絶対位置制御用のリモートコマンドを送ることでターゲットに自動的に画角を合わせることができる。
また上述の実施例のシステムは、操作装置の監視エリア選択画面上で発報ポイントを表示すると共に、検知後、ターゲットの移動に連動して、一定周期(所定の時間間隔)でセンサ処理装置側から位置座標を取り込み、カメラをターゲットに対して自動追尾させるCCTV( Closed Circuit Tele Vision )システムである。
また上述の実施例のシステムは、時間的なターゲットの位置座標の変化から、ターゲットの移動方向、移動速度を算出し、次に移動すると予測されるターゲット位置にカメラを前もって旋回させることで遅れなくスムーズ(連続的)に追尾が可能なCCTVシステムである。
また上述の実施例のシステムは、複数台のカメラが検知時にターゲットに対して旋回を行い、ターゲットの移動方向からターゲットの顔の向きを算出し、顔を撮像可能なカメラを自動的に選択してターゲットを追尾するCCTVシステムである。
また上述の実施例では、一度に複数のターゲットを検知可能なセンサ検知システムにおいて、検知されたターゲットの数で撮像範囲を自動的に制御することができる。そして一つの場合は、小さなエリアを撮像し、複数の場合はすべてのターゲットが監視画面内に収まる程度のエリアを撮像することができる。
また上述のように、本発明では、複数台のカメラで監視する監視システムにおいて、故障したカメラは監視システムから自動的に除外し、次にターゲットに近い別のカメラを自動的に割り当てて監視を行うことができる。
また上述の実施例では、二次元座標内である一定の範囲を持つゾーンを設定し、一日の中のある時間や季節などを条件として、発報があがっても、カメラを旋回せず監視を行わない(カメラの割り当てを行わない)といったマスク設定が可能であり、かつ、ターゲットの移動予測に応じて、マスク設定を解除して自動追尾することができる。
また、全方位監視カメラと併用することで、検知時にカメラ旋回中は検知エリアの画像をデジタルズームで表示させて、旋回終了後に侵入物体をズームアップした画像を提供することが可能となる。
また更に、侵入物体の現在位置を定期的に座標情報として取り込むため、従来システムのように画像処理を行うことなく常に侵入物体にカメラを向けて自動追尾すると同時に座標情報から侵入物体の移動方向を解析して侵入物体の顔を捉えられるカメラに自動的に切替ることも可能となる。
また上述した実施例によれば、可動式カメラは有限個であるため、一度に発生する侵入物体の数によってはカメラが不足される場合もありうるが、特定の侵入物体に対して監視解除を行うことで、開放されたカメラを新たに生じた侵入物体に対して割り当てることが可能である。
また、同一の監視空間内に複数台のカメラを配置することで、侵入物体に最も近いカメラかつ侵入物体の顔を捉えられるカメラを常に自動的に選択して追尾することも可能である。また、座標系内にゾーンを設けて、ゾーン単位で監視対象外エリアを選択することが可能である。
以上により、監視空間内に配置された複数台の可動式カメラを効率的に利用することが可能となる。
なお、カメラ台数が多くなっても、操作パソコンの自動補正機能、隣接エリア平均機能を使用することで簡便に補正値の設定が可能である。
Claims (2)
- 監視平面内に配置され、該監視平面内に侵入した人物の位置を検知する複数のセンサと、該センサによって検知された侵入した人物の位置に対して、制御部の制御に基づいて視野角を変更する複数のカメラと、複数のプリセット位置を予め登録し上記複数のセンサから出力された位置座標に基づいて上記侵入した人物の移動予測を行い、かつ上記侵入した人物の移動方向から上記侵入した人物の顔の向きを算出し、上記複数のカメラの中から上記人物の顔を撮像可能なカメラに切り替え、該切り替えたカメラの視野角を上記人物の方向へ変更させて追尾させる上記制御部とを備え、
上記制御部は、上記監視平面を複数エリアに分割し、上記分割したエリア毎に上記カメラのパン角及びチルト角及び焦点距離の補正値を設け、上記分割したエリア毎に上記パン角及び上記チルト角及び上記焦点距離の補正を行うこと特徴とする監視システム。 - 監視平面内に配置された複数のセンサによって、該監視平面内に侵入した人物の位置を検知し、複数のプリセット位置を予め登録し上記複数のセンサから出力された位置座標に基づいて上記侵入した人物の移動予測を行い、かつ上記侵入した人物の移動方向から上記侵入した人物の顔の向きを算出し、複数のカメラの中から上記人物の顔を撮像可能なカメラに切り替え、該切り替えたカメラの視野角を上記人物の方向へ変更して追尾する監視方法であって、
上記監視平面を複数エリアに分割し、上記分割したエリア毎に上記カメラのパン角及びチルト角及び焦点距離の補正値を設け、上記分割したエリア毎に上記パン角及び上記チルト角及び上記焦点距離の補正を行うこと特徴とする監視方法。
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