JP5217106B2 - 映像監視システム、監視映像の異常検出方法及び監視映像の異常検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は映像監視システム、監視映像の異常検出方法及び監視映像の異常検出プログラムに関し、例えば、カメラ映像をデジタル録画した映像結果より映像対象物の異常な動きや映像自体の急激な変化を検知しアラーム処理を行う異常検知機能を具備した映像監視システムに適用し得るものである。

異常時の原因究明や類似状況の検索、分析のために、撮影された監視映像を蓄積することが行われるが、このような映像蓄積を、ＭＰＥＧ−４（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ−４）に変換して行うことにより、映像を圧縮するため、少ない容量でより多くの映像を蓄積することができる（非特許文献１参照）。
図２は、ＭＰＥＧ−４を利用した従来の異常検知を行う映像監視システムの構成を示すブロック図である。従来の映像監視システムは、カメラ２の撮影映像をＭＰＥＧ−４など規格化された符号化方式に従ってデジタル映像データに変換して蓄積するデジタルビデオレコーダ（ＤＶＲ）１、カメラ２、デジタルビデオレコーダ１に蓄積された映像データを定期的に収集して蓄積する映像蓄積装置１０、カメラ映像の画像を分析し、不審な動きなどを検知する映像解析装置１１、映像解析装置１１が特定のイベントを検知した場合に動作する警報装置１４などを有する。なお、デジタルビデオレコーダ１及び映像蓄積装置１０間は、例えば、ＬＡＮ回線１２によって接続されており、デジタルビデオレコーダ１及び映像解析装置１１間は、ＮＴＳＣ信号などの一般的なアナログ映像信号１３によって信号が授受される。

図３は、上記映像解析装置１１の内部構成を示すブロック図である。映像解析装置１１は、装置全体を制御するプロセッサ（ＣＰＵ）２０、ソフトウェア及び各種情報を一時的に格納する記憶装置（ＭＥＭ）２１、ソフトウェア及び各種情報を保存するハードディスク（ＤＩＳＫ）２２、外部アナログ信号１３とインタフェースを行うキャプチャボード２３、映像などを表示するディスプレイ２４、マンマシンインタフェースを行うキーボード２５などを有する。

防犯用の従来の映像監視システムにおいては、不審な動きをする人物などを検知して通報を行うために、映像録画装置としてのデジタルビデオレコーダ１や、録画された映像を蓄積する映像蓄積装置１０以外に、映像を解析して不審な動きなどを分析する専用の映像解析装置１１が用いられている。

映像解析装置１１においては、プロセッサ２０によるソフトウェア処理によって、キャプチャボード２３から得られた画像（映像）を複数のエリアに分割し、エリア毎に光学的な変化（例えば、動き検出）をとらえ、この変化量が特定の閾値を超えた場合には特定の事象ととらえ、警報装置１４を介してアラーム通知などを行う。

図４は、キャプチャボード２３から得られた画像の一例を表している。この画像は、複数のエリアＡＲ１〜ＡＲ１６に分割され、エリアＡＲ１〜ＡＲ１６毎に上記映像解析が行われる。映像解析は、図３のＣＰＵ２０上で専用のソフトウェアにより処理をされる。処理した結果、特定の事象と判断された場合には、ディスプレイ２４にアラームを表示し、また、警報装置１４を動作させる。

映像蓄積装置１０は、図５に示す通り、デジタルビデオレコーダ１に対して、定期的にアクセスを行い（Ｓ１）、デジタルビデオレコーダ１内に新しい映像データで収集していないファイルが存在する場合はＬＡＮ回線１２を介して映像データを収集して自装置１０内に蓄積する（Ｓ２、Ｓ３）。収集済みかどうかは自装置１０内の収集済みファイル名とデジタルビデオレコーダ１内に格納されている映像データのファイル名を比較して判断する。
藤原洋、安田浩監修、「ポイント図解式 ブロードバンド＋モバイル標準ＭＰＥＧ教科書」、株式会社アスキー発行、２００３年２月初版発行、３３９頁

従来の映像監視システムでは、デジタルビデオレコーダや映像蓄積装置といった映像を撮影、蓄積する装置以外に、専用の映像解析装置が必要である。このような映像解析装置は、複雑な解析処理を高速に処理するため、しかも、高性能が要求されており、高価な装置であった。

また、デジタルビデオレコーダは、映像解析装置に対して、録画映像信号を出力する際には、デジタル映像データをアナログ映像信号に再変換して出力しなければならず、そのような再変換構成をデジタルビデオレコーダは備えなければならない。

そのため、監視映像の異常を簡易な構成によって検出することができる映像監視システム、監視映像の異常検出方法及び監視映像の異常検出プログラムが望まれている。

かかる課題を解決するため、第１の本発明は、監視映像信号を可変長符号化した符号化監視映像データを、時間帯毎に、ファイル化して当該時間帯の情報、容量と共に録画データとして一時的に蓄積するデジタルビデオレコーダと、デジタルビデオレコーダ内の時間帯毎の録画データを収集して蓄積して管理する映像蓄積装置とを有する映像監視システムにおいて、直近の時間帯の録画データの容量と、比較基準の容量との差が、閾値以上か否かを判断し、閾値以上であるときに、その時間帯に監視領域について異常が発生しているとしてアラーム処理する異常判断手段を、上記映像蓄積装置又は上記デジタルビデオレコーダに設けたことを特徴とする。

第２の本発明は、監視映像信号を可変長符号化した符号化監視映像データを、時間帯毎に、ファイル化して当該時間帯の情報、容量と共に録画データとして一時的に蓄積して管理するデジタルビデオレコーダと、デジタルビデオレコーダ内の時間帯毎の録画データを収集して蓄積する映像蓄積装置とを有する映像監視システムに適用される、監視映像の異常を検出する監視映像の異常検出方法であって、上記映像蓄積装置又は上記デジタルビデオレコーダに設けられた異常判断手段が、直近の時間帯の録画データの容量と、比較基準の容量との差が、閾値以上か否かを判断し、閾値以上であるときに、その時間帯に監視領域について異常が発生しているとしてアラーム処理することを特徴とする。

第３の本発明の監視映像の異常検出プログラムは、監視映像信号を可変長符号化した符号化監視映像データを、時間帯毎に、ファイル化して当該時間帯の情報、容量と共に録画データとして一時的に蓄積して管理するデジタルビデオレコーダにおけるＣＰＵ、又は、デジタルビデオレコーダ内の時間帯毎の録画データを収集して蓄積する映像蓄積装置におけるＣＰＵを、直近の時間帯の録画データの容量と、比較基準の容量との差が、閾値以上か否かを判断し、閾値以上であるときに、その時間帯に監視領域について異常が発生しているとしてアラーム処理する異常判断手段として、機能させるように記述されていることを特徴とする。

本発明の映像監視システム、監視映像の異常検出方法及び監視映像の異常検出プログラムによれば、監視映像の異常を簡易な構成によって検出することができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による映像監視システム、監視映像の異常検出方法及び監視映像の異常検出プログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、監視映像の異常検出機能を有する、第１の実施形態の映像監視システムの全体構成を示すブロック図である。

図１において、第１の実施形態の映像監視システム１００は、デジタルビデオレコーダ（ＤＶＲ）１０１、ビデオカメラ１０２、映像蓄積・解析装置１０３及び警報装置１１４を有し、デジタルビデオレコーダ１０１及び映像蓄積・解析装置１０３は、ＬＡＮ回線１１２によって接続されている。

ビデオカメラ１０２は、監視区域を撮影するものである。ビデオカメラ１０２は、アナログ映像信号を出力するものであっても良く、デジタル映像データを出力するものであっても良いが、以下では、アナログ映像信号を出力するものとして説明する。

デジタルビデオレコーダ１０１は、ビデオカメラ１０２から与えられたアナログ映像信号（監視映像）をデジタル映像データに変換し、映像蓄積・解析装置１０３によって収集されるまで、監視映像をバッファリングしておくものである。なお、１台のデジタルビデオレコーダ１０１が、複数台のビデオカメラ１０２を収容しているものであっても良い。

デジタルビデオレコーダ１０１は、例えば、図６に示すような内部構成を有する。デジタルビデオレコーダ１０１は、ＣＰＵ２００、主記憶メモリ２０１、ワーキングメモリ２０２、監視映像データメモリ２０３、カメラインタフェース部２０４、タイマ部２０５、ＬＡＮインタフェース部２０６等を有する。ワーキングメモリ２０２及び監視映像データメモリ２０３は、物理的には同一のメモリであっても良い。

ビデオカメラ１０２からのアナログ映像信号（監視映像）は、ＣＰＵ２００の制御下で、カメラインタフェース部２０４においてＡ／Ｄ変換され、ワーキングメモリ２０２に格納される。ＣＰＵ２００は、主記憶メモリ２０１に記憶されているエンコードプログラム２０１Ｐに従って、デジタル信号に変換された監視映像信号を符号化し（例えば、ＭＰＥＧ−４に従う符号化監視映像データに変換する）、符号化監視映像データを監視映像データメモリ２０３に格納する。ＣＰＵ２００は、タイマ部２０５の計時に基づき、例えば、１０分毎の符号化監視映像データをファイルとして、監視映像データメモリ２０３の監視映像データ部２０３Ｄに格納すると共に、ファイル名などを管理メモリ部２０３Ｐに格納する。ＬＡＮインタフェース部２０６は、ＬＡＮ回線１１２とのインタフェースを行う部分である。

図７は、デジタルビデオレコーダ１０１又は映像蓄積・解析装置１０３の中に蓄積されている録画データ（符号化監視映像データ）のファイル構成を示している。

録画データは、カメラ毎に、一定時間（図７は１０分間の例）の映像ファイルとしてデジタル化されたものである。さらに、このファイルは日付毎に識別される。図７の￥￥０１０１０１￥０１−１０１５−１０２５というファイル名のファイルは、２００１年１月１日のカメラ０１の１０時１５分から１０時２５分前の監視映像デー夕を表している。ここで、各ファイルの容量は、デジタル化される符号化方式に依存する。一般に、ＭＰＥＧ−４のように、相前後する時刻映像の差分を検出して符号化する方式では、暗く光量の変化の少ない画像より明るく光量の変化の多い画像の方がデータ量は多く、また、動きの少ない画像より動きの多い画像の方がデータ量は多いと、一般に言われている。

なお、１０分間という間隔はこれに限られるものではなく、監視を行う対象に応じて、映像に動きが発生したことを検知し得る間隔であれば良い。例えば、１時間に１回程度人間が通る程度の監視対象であれば１０分間隔で十分である。これに対し、１０分間に１回程度の頻度で人間が通るような監視対象であれば、１０分間隔だと全てのファイルに動きが発生してしまうので、１分程度の間隔とすることが望ましい。

このように、監視対象の映像データを長時間に渡り一つのファイルとするのではなく、監視対象の映像に動きが発生する頻度に合わせて、それよりも短い間隔で監視対象の映像データのファイルを作成することにより、動きが発生した映像ファイルはデータ量が増えるのでファイル容量が大きくなる。これにより、ファイル容量の監視のみで動きの発生を検出することが可能となる。

映像蓄積・解析装置１０３は、デジタルビデオレコーダ１０１に蓄積された符号化監視映像データを定期的に収集して蓄積すると共に、収集した符号化監視映像データに基づいて、異常を解析するものである。なお、１台の映像蓄積・解析装置１０３が、複数台のデジタルビデオレコーダ１０１を配下にしているものであっても良い。

映像蓄積・解析装置１０３は、例えば、図８に示すような内部構成を有する。映像蓄積・解析装置１０３は、ＣＰＵ３００、主記憶メモリ３０１、ワーキングメモリ３０２、監視映像データベース部３０３、ＬＡＮインタフェース部３０４、警報装置インタフェース部３０５等を有する。

この第１の実施形態の場合、主記憶メモリ３０１には、ＤＶＲインタフェースプログラム３３０と、映像蓄積・解析プログラム３３１とが搭載されている。

ＤＶＲインタフェースプログラム３３０は、デジタルビデオレコーダ１０１とインタフェースを行うプログラムである。なお、ＬＡＮインタフェース部３０４がハードウェア的なインタフェースを担っており、ＤＶＲインタフェースプログラム３３０がソフトウェア的なインタフェースを担っている。

映像蓄積・解析プログラム３３１は、収集すべき録画データ（符号化監視映像データ）がデジタルビデオレコーダ１０１に存在した場合に、そのデータを収集して監視映像データベース部３０３に蓄積するためのものである。この第１の実施形態の場合、映像蓄積・解析プログラム３３１に、従来では、映像解析装置１１が担当していた異常検出（解析）と同様な効果が期待できる処理が追加されているものである。この追加機能については、動作説明の項で明らかにする。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の映像監視システムにおける特徴処理を説明する。以下では、映像蓄積・解析装置１０３が映像蓄積・解析プログラム３３１に従って行う映像収集処理を、図９のフローチャートを参照しながら説明する。

映像蓄積・解析装置１０３は、定期的に、デジタルビデオレコーダ１０１内の映像データの収集処理を起動する。

映像蓄積・解析装置１０３は、デジタルビデオレコーダ１０１に対して、定期的にアクセスを行い（Ｓ１００）、デジタルビデオレコーダ１０１内に新しい映像データで収集していないファイルが存在する場合にはＬＡＮ回線１１２を介して映像データを収集し、監視映像データベース部３０３に蓄積させる（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。なお、デジタルビデオレコーダ１０１内に、収集していないファイルがない場合には、今回の定期処理を直ちに終了する。

映像蓄積・解析装置１０３は、監視映像データベース部３０３に蓄積させると、今回収集したファイルと、直前の収集済みファイルとのデータ容量を比較し、一定以上の差分が発生しているかどうかを判断する（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。

そして、映像蓄積・解析装置１０３は、一定以上の差分が発生していれば、警報装置１１４を駆動するなどの決められたアラーム処理を実行する（Ｓ１０５）。なお、アラーム処理として、映像蓄積・解析装置１０３におけるブザーの鳴動やＬＥＤの点灯などがあっても良い。

映像蓄積・解析装置１０３が定期的に収集した映像データは、図１０に示すように、１０分毎のファイルとして、順次、映像蓄積・解析装置１０３内に格納されていく。ここで、１ファイルの収集完了後、直前の収集済みファイルのデータ容量を比較する。

図１０の例では、ファイル「￥０１−１０３５−１０４５」を収集した後、直前に収集したファイル「￥０１−１０２５−１０３５」の容量と比較する。このときには、両ファイルの容量がともに３．０Ｍバイトであって差がないため、図９に示す映像収集処理を直ちに終了する。

その後、ファイル「￥０１−１０４５−１０５５」を収集したときに、同様に、直前に収集したファイル「￥０１−１０３５−１０４５」の容量と比較すると、０．３Ｍバイトの差があり、例えば、閾値が０．２Ｍバイトであれば、この閾値を超えているため、アラーム処理を行う。アラーム処理が実行されることは、この時間帯に動きの激しい映像又は光の変化の激しい映像が映っていることを表し、監視者に注意を促し、直接画像を確認するなどの行動が可能である。

閾値は、該当のビデオカメラ１０２で通常の運用の範囲内の映像を撮影し、ばらつき等を考慮し決定すれば良い。また、長期間収集した結果に伴い、閾値を調整し、特定値に近付けるようにしても良い。

なお、ファイル容量の比較自体の処理は、他の処理に比べて特段困難な処理ではなく、該当の処理を追加しても、他の処理に影響を与えることはなく、また、ＣＰＵ３００等の能力アップも必要としない。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、映像を収集して蓄積する装置の処理に、わずかな処理を追加することにより、監視対象エリアでの異常を検出することができる。

従来のような映像解析装置を必要とする場合と比較すると、リアルタイム性やどのような動きが発生しているかなどの正確性は劣るが、高価な専用装置を必要とせず何かしらの変化が起こっているなどの状況が把握でき、監視者に注意を促すことができる。街中や緊急性を必要としない建物の監視などには有効である。また、デジタルビデオレコーダがアナログ映像信号の出力機能を備えていなくても良いという効果をも奏する。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による映像監視システム、監視映像の異常検出方法及び監視映像の異常検出プログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

第２の実施形態の映像監視システムも、全体構成は、第１の実施形態に係る図１で表すことができる。

第２の実施形態は、映像蓄積・解析装置１０３における映像蓄積・解析プログラム３３１（図８参照）が、第１の実施形態のものと異なっている。また、第２の実施形態の場合、監視映像データベース部３０３に、各ビデオカメラ１０２毎の、各時間帯毎の標準的な容量が格納されている。

以下では、第２の実施形態の映像蓄積・解析装置１０３が映像蓄積・解析プログラム３３１に従って行う映像収集処理を、図１１のフローチャートを参照しながら、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、図１１において、第１の実施形態に係る図９との同一、対応ステップには、同一、対応符号を付して示している。

第２の実施形態の映像蓄積・解析装置１０３も、第１の実施形態と同様に、定期的に、デジタルビデオレコーダ１０１から映像データを収集して自装置内に格納する。

第２の実施形態の場合、映像データを収集すると、データベース部３０３内に格納されている同時刻帯の標準容量と比較し（Ｓ１０３Ａ）、閾値以上の差が発生している場合には、アラーム処理を行う。

例えば、図１２に示すように、各時間帯のファイル容量が同一であれば、第１の実施形態では、異常と判断されない。しかし、第２の実施形態の場合では、各時間帯において、標準容量は３．０Ｍバイトであるが、収集した結果は２．０Ｍバイトであり、閾値以上の差があるということで異常と判断する。第１の実施形態では、直前のファイルと比較しているため、映像の撮りはじめから異常のような場合（例えば、夜間にカメラにシールが張られた状態での翌朝の撮影開始時）でも、正常と判断されるが、第２の実施形態では標準容量との比較であるため、このような異常状態も異常と判断する。

標準容量としては、例えば、監視日直前の所定期間（例えば、１週間や１ヶ月）の同一時間帯における異常でない複数のファイル容量の平均値を適用できる。

同様に、図１３の場合は、標準容量の２．０Ｍバイトに対して、映像データは２．８Ｍバイトと同じ容量が連続するが、異常と判断できる。このような場合としては、例えば、夜間照明の消し忘れなどが想定される。

以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏すると共に、監視映像ファイルの容量変化がない異常をも検出できるという効果をも奏する。

（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態においては、映像蓄積・解析装置１０３が監視映像の異常判断機能を有するものを示したが、デジタルビデオレコーダ１０１に監視映像の異常判断機能を設けるようにしても良い。第１の実施形態に対し、このような変形例を適用する場合であれば、デジタルビデオレコーダ１０１はファイルが収集されても、そのファイル容量の情報だけを保持しておくようにすれば良い。

上記各実施形態では、ファイル容量で監視映像の異常判断を行うものを示したが、ファイルにおけるデータ部分の容量（ファイル容量からヘッダ部分の容量を除外した容量）に基づいて、異常判断を行うようにしても良い。

第１の実施形態の映像監視システムの全体構成を示すブロック図である。 従来の映像監視システムの全体構成を示すブロック図である。 従来の映像監視システムにおける映像解析装置の内部構成を示すブロック図である。 従来の映像監視システムにおける映像解析装置の動作の説明図である。 従来の映像監視システムにおける映像蓄積装置の映像収集処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態の映像監視システムにおけるデジタルビデオレコーダの内部構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の映像監視システムにおけるファイルの蓄積管理の説明図である。 第１の実施形態の映像監視システムにおける映像蓄積・解析装置の内部構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の映像監視システムにおける映像蓄積・解析装置の映像収集処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態の映像監視システムにおけるファイルの容量変化を示す説明図である。 第２の実施形態の映像監視システムにおける映像蓄積・解析装置の映像収集処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態の映像監視システムにおけるファイル容量と標準容量との関係例（１）を示す説明図である。 第２の実施形態の映像監視システムにおけるファイル容量と標準容量との関係例（２）を示す説明図である。

符号の説明

１００…映像監視システム、１０１…デジタルビデオレコーダ（ＤＶＲ）、１０２…ビデオカメラ、１０３…映像蓄積・解析装置、１１４…警報装置、３３１…映像蓄積・解析プログラム。

Claims (5)

1. 監視映像信号を可変長符号化した符号化監視映像データを、時間帯毎に、ファイル化して当該時間帯の情報、容量と共に録画データとして一時的に蓄積して管理するデジタルビデオレコーダと、デジタルビデオレコーダ内の時間帯毎の録画データを収集して蓄積する映像蓄積装置とを有する映像監視システムにおいて、
   直近の時間帯の録画データの容量と、比較基準の容量との差が、閾値以上か否かを判断し、閾値以上であるときに、その時間帯に監視領域について異常が発生しているとしてアラーム処理する異常判断手段を、上記映像蓄積装置又は上記デジタルビデオレコーダに設けたことを特徴とする映像監視システム。
2. 上記異常判断手段は、判断対象の時間帯の直前の時間帯の録画データの容量を、比較基準の容量として用いることを特徴とする請求項１に記載の映像監視システム。
3. 上記異常判断手段は、判断対象の時間帯における標準的な録画データの容量を、比較基準の容量として用いることを特徴とする請求項１に記載の映像監視システム。
4. 監視映像信号を可変長符号化した符号化監視映像データを、時間帯毎に、ファイル化して当該時間帯の情報、容量と共に録画データとして一時的に蓄積して管理するデジタルビデオレコーダと、デジタルビデオレコーダ内の時間帯毎の録画データを収集して蓄積する映像蓄積装置とを有する映像監視システムに適用される、監視映像の異常を検出する監視映像の異常検出方法であって、
   上記映像蓄積装置又は上記デジタルビデオレコーダに設けられた異常判断手段が、直近の時間帯の録画データの容量と、比較基準の容量との差が、閾値以上か否かを判断し、閾値以上であるときに、その時間帯に監視領域について異常が発生しているとしてアラーム処理することを特徴とする監視映像の異常検出方法。
5. 監視映像信号を可変長符号化した符号化監視映像データを、時間帯毎に、ファイル化して当該時間帯の情報、容量と共に録画データとして一時的に蓄積して管理するデジタルビデオレコーダにおけるＣＰＵ、又は、デジタルビデオレコーダ内の時間帯毎の録画データを収集して蓄積する映像蓄積装置におけるＣＰＵを、
   直近の時間帯の録画データの容量と、比較基準の容量との差が、閾値以上か否かを判断し、閾値以上であるときに、その時間帯に監視領域について異常が発生しているとしてアラーム処理する異常判断手段として、
   機能させるように記述されていることを特徴とする監視映像の異常検出プログラム。

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