JP5245185B2 - 歩きたばこ監視装置 - Google Patents
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ところで、喫煙マナーを守ることに対する社会的な要請の高まりもあって、喫煙マナーの違反を監視するためのシステムの提案が従来からなされている。監視カメラは、このようなシステムにおいても採用されており、例えば、下記特許文献2を挙げることができる。この例では、禁煙エリアにたばこのけむりを検出するセンサを設け、センサによる喫煙の検出時に監視カメラでマナー違反者を特定し、このとき得られるカメラの映像をマナー違反の管理に用いている。
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、屋内外を問わずに歩きたばこというマナー違反を有効に監視できるようにすることにある。
歩きたばこは、屋内、屋外を問わず、公共の場で起きるマナー違反であり、歩きたばこの監視には、例えば、上記[背景技術]で述べたたばこのけむりを検出する方法のように、屋内で人が止まって喫煙する状態で適用した検出方法は、不向きである。
そこで、この実施形態の歩きたばこ監視装置では、屋外にも適用でき、歩きたばこを行っている現場で喫煙者を特定することが可能な方法によって歩きたばこを検出する。
この検出方法には、喫煙中のたばこの存在を動的に捉えるための手段として赤外線カメラを用い、喫煙者の存在を動的に捉えるための手段としてPTZカメラを用いる。赤外線カメラは所定の監視領域を撮り、PTZカメラも同じ監視領域を撮る。
また、監視結果として、歩きたばこを行っている喫煙者を特定する、即ち歩きたばこと喫煙者を関係付けるための各カメラからの画像等を処理する手段と、監視結果を知らせることで該当する喫煙者に注意を喚起するための手段としてディスプレイを用いる。なお、後記で詳述するが、PTZカメラは、歩きたばこを追尾するために操作され、また、PTZカメラによって追尾された歩きたばこの画像等を監視結果として、現場に設けたディスプレイの画面に表示する。
図1は、歩きたばこ監視装置における赤外線カメラ、PTZカメラ、ディスプレイの各コンポーネントの1実装例を示す概念図である。同図に示す構成は、人が行き来する通路のような場所に設置された円筒状の広告塔50に設けたディスプレイ51と組み合わせて赤外線カメラ30及びPTZカメラ20を実装する例を示している。
ここでは、実装状態で赤外線カメラ30とPTZカメラ20の撮影範囲(監視領域)が一致するように、これらの設置条件等を定める。なお、PTZカメラ20は、初期設定でホームポジションにセットされる。つまり、ホームポジションでは、PTZカメラ20のパン(Pan:水平回転)、チルト(Tilt:垂直回転)、ズーム(Zoom:連続変倍)それぞれは、監視領域を赤外線カメラ30の監視領域に合わすように設定される。
さらに、赤外線カメラ30、PTZカメラ20のセットとディスプレイ51との関係は、両方のカメラ30,20の監視領域とディスプレイ51の視野角により定まる有効可視範囲を合わせるように両方のカメラ30,20とディスプレイ51を配置する。これは、後記で詳述するが、監視結果として、歩きたばこの存在場所を指す矢印をディスプレイ51の画面に表示する際、方向の基準をディスプレイ51に置くからである。
歩きたばこの判定は、既に検出されている移動体が歩行者であることを確認し、確認された歩行者と高温度部分(喫煙中のたばこの炎部)の距離が近いことを条件に歩きたばこを判定する(以下「歩きたばこ判定(1)」という)。つまり、歩行者に近接する高温度部分は当該歩行者が喫煙するたばこの炎であると推定し、当該歩行者と高温度部分を1対1で関係付ける。
この後、歩行者と確認された移動体と高温度部分の距離をそれぞれのカメラの入力画像の画像面上の両者の座標値を比較することにより求め、求めた距離が判定基準として予め定めた値の範囲内にある場合に、歩きたばこが存在すると判定する。歩きたばこ判定(1)の判定結果は、歩きたばこが存在することと、歩きたばこに関係する移動体(喫煙者)を存在する位置(座標値)によって特定する。
この判定の誤りが起きる状況は、歩行者が混雑した状況で起きる可能性が高いと考えられる。そこで、混雑度によって上記歩きたばこ判定(1)を適用し、この判定方法が適用できない混雑時には、次に示す歩きたばこ判定(2)によって、より誤りの少ない判定を行えるようにする。
なお、混雑度を判定する移動体の占有度は、先に説明したように、移動体の存在をPTZカメラ20からの入力画像をもとに検出するが、その検出結果を受けて行う。
このような場合でもアングルを変えれば、死角を無くすことができる。具体的には、死角を作らないように複数台のカメラを配置する方法によって、解決することができる。
図2は、監視領域を重ならせた複数の歩きたばこ監視装置の配置例を示す概念図である。同図において、人が行き来する通路60に円筒状の広告塔501,502,503を配置した例を示している。各広告塔501,502,503には、それぞれディスプレイと組み合わせて赤外線カメラ及びPTZカメラを実装し、図1に示したと同様に歩きたばこ監視装置を構成する。
図2に示すように、各広告塔501,502,503にそれぞれ設けた歩きたばこ監視装置は、撮影範囲(監視領域)を重なり合うようにして、互いに死角を無くすように、様々なアングルからカメラで撮影できる配置をとり、歩きタバコを検出できるようにしている。なお、それぞれのカメラの撮影範囲を重なり合うように配置し制御を行うと、より広い範囲でのトラッキングを行うことも可能になる。
警告表示を行う趣旨は、基本的に歩きたばこをしている喫煙者に歩きたばこを止めてもらうために、その旨を知らせることにある。この実施形態では、当該喫煙者に注意を喚起するための手段として誰もが目に付きやすい広告塔のディスプレイを用いているので、通常、ディスプレイに表示している広告画面に割り込んで、歩きたばこの警告表示を行う。
図3は、歩きたばこの警告表示を広告塔のディスプレイの画面に割り込んで行う実施形態を説明する図である。なお、この実施形態では、移動体(歩行者)の混雑度によって歩きたばこ判定(1)と歩きたばこ判定(2)を使い分ける例を示したので、この例に沿って、警告の表示方法を説明する。
この警告表示は、非混雑時(PTZカメラ20の画面における移動体の占有度が限界値以下)には、同図中に矢印(A)で示すように警告画面1となる。警告画面1には、「No Smoking!!」の文言515、歩きたばこをしている喫煙者のカメラ画像517及び歩きたばこが存在する方向を示す矢印511が割り込み表示される。一定時間経過後又は歩きたばこが赤外線カメラ30の撮影範囲より外れた場合、図3中に矢印(B)で示すようにディスプレイ51には初期画面である広告画面を表示する。
他方、混雑時(PTZカメラ20の画面における移動体の占有度が限界値を超える)には、同図中に矢印(a)で示すように警告画面2となる。警告画面2には、「No Smoking!!」の文言515、歩きたばこが存在する方向を示す矢印512及び矢印512の意味を示す「こちらで歩きたばこ」のコメントが表示される。一定時間経過後、または、歩きタバコが赤外線カメラの撮影範囲より外れた場合、図3中に矢印(b)で示すようにディスプレイ51には初期画面である広告画面を表示する。
なお、警告表示画面を作成する過程の詳細は、後記する歩きたばこ監視装置の制御フロー(図8〜14)の説明にて、図4及び5を参照して述べる。
以下に示す制御部は、上記した歩きたばこの検出方法を採用して行う歩きたばこの監視動作を制御するコンポーネントである。この制御部は、歩きたばこの監視に必要なデータをカメラから取得し、取得したデータをもとに歩きたばこを検出するためのデータ処理やカメラを制御し、またディスプレイを制御して歩きたばこに対する警告表示を行わせる。
本実施形態では、広告塔のディスプレイ51のサーバ端末を歩きたばこ監視装置の制御部として機能させることによって実施する例を示す。
図6は、本実施形態の歩きたばこ監視装置のデータ処理システムの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、このシステムは、歩きたばこ監視装置の制御部として機能するサーバ端末10にPTZカメラ20、赤外線カメラ30及び広告塔50のディスプレイ51を接続し、データの交換を行うように構成する。
図7に示すように、サーバ端末10は、PTZカメラ画像処理部120、赤外線カメラ画像処理部130、歩きタバコ判定処理部110、警告画面表示部150、外部インターフェース部(1)103及び外部インターフェース部(2)105を有する。なお、図7に示すサーバ端末10の内部の構成要素は、歩きたばこ監視装置のデータ処理に必要な要素のみを示している。
外部インターフェース部(1)103及び外部インターフェース部(2)105は、サーバ端末10に接続されるPTZカメラ20、赤外線カメラ30及びディスプレイ51とのインターフェースである。外部インターフェース部(1)103は、PTZカメラ20と赤外線カメラ30とデータを交換して、各カメラの動作を制御し、カメラで撮った画像を内部で利用可能なデータとして入力する。また、外部インターフェース部(2)105は、ディスプレイ51とデータを交換して、ディスプレイ51の動作を制御し、後述する警告表示を行わせるためのデータを出力する。
トラッキング部123は、移動体のトラッキング処理を行い、移動体が歩行者であるか否かを判定する。この処理は、混雑度が一定以下の場合に上記の歩きたばこ判定(1)の処理過程の一部として行い、トラッキング処理で求めた移動体の移動距離が所定値以上の場合、歩行者であると判定する。
トラッキング部133は、高温度部分のトラッキング処理を行い、高温度部分が歩きたばこの炎であるか否かを判定する。この処理は、上記の歩きたばこ判定(2)の処理過程の一部として行い、トラッキング処理で求めた高温度部分の移動距離は、歩きたばこの炎を判定するために用いる。
具体的には、混雑度が所定値以下で歩きたばこ判定(1)を適用する場合、移動体のトラッキング処理を行うトラッキング部123で移動体が歩行者であるか否かを判定し、判定された歩行者と高温度検出部131で検出した高温度部分の距離を求め、求めた距離が判定基準として予め定めた値の範囲内にある場合に、歩きたばこが存在すると判定する。なお、判定された歩行者が複数ある場合は、高温度部との距離が一番近い歩行者を1対1で対応する歩きたばこの喫煙者とする。
ズーム値は、特定した移動体(歩行者)と高温度部の距離(両者の重心の座標値から求められる)が小さいほど大きくズームされるようにする。また、ズーム値は、倍率により制御値を指定するか、又は画角により制御値を指定するようにする。
パン値及びチルト値は、特定した移動体(歩行者)の重心をPTZカメラ20が撮る画像の中心になるようにそれぞれの値を求める。制御値として求めるパン値及びチルト値は、PTZカメラ20がホームポジションにある時の画面の中心と移動体の重心の位置関係によって表す。なお、特定した歩行者の顔の位置を検出して、顔が画像の中心になるようにパン値及びチルト値を求めてもよい。
この実施形態では、混雑度により表示方法が異なる。非混雑時には、歩きたばこ判定処理部110よりPTZ値を受け取り、PTZカメラ20を制御して歩きたばこ(喫煙者)を追尾するので、この操作によってPTZカメラ20で撮った画像をもとに歩きたばこ警告画面を生成し、ディスプレイ51に歩きたばこ警告画面(図3の警告画面1、参照)を表示する。
また、混雑時と非混雑時混で警告画面の表示を変えても、歩きたばこ警告画面の表示を開始してから所定時間が経過した後、或いは歩きたばこが赤外線カメラの撮影範囲より外れた場合、ディスプレイ51には初期画面である広告画面の表示に切り替える。
図8は、歩きたばこ監視機能によって実行される監視動作の制御フローの1例を示す図である。また、歩きたばこ監視動作に係る各カメラからの入力画像の処理過程は監視動作を行う際の要点であり、画像処理の手順を説明する図4及び図5を参照する。図4は、非混雑時に警告表示画面を作成する画像処理過程を説明する図であり、図5は、混雑時に警告表示画面を作成する画像処理過程を説明する図である。なお、図4、図5のいずれも、処理の流れを→にて示す。
歩きたばこ監視機能による動作を開始すると、先ず、ディスプレイ51に初期画面(図3、参照)を表示する(ステップS101)。
この後、PTZカメラ20に対し、パン値、チルト値、ズーム値それぞれがホームポジションとして予め決められた所定値になるように、初期設定を行い、初期化動作を行う(ステップS102)。なお、初期化動作でホームポジションにPTZカメラ20をセットすると、PTZカメラ20の撮像面上に定めた座標と赤外線カメラ30のサーモグラフィ上に定めた座標とが対応付けられ(図4、図5におけるPTZカメラ20の画像21のたばこ21tと赤外線カメラ30のサーモグラフィ31の高温度部分(たばこの炎)31hの画像面上の位置が対応する)、同じ監視エリアにおいて起きる変化として各カメラによって撮られた画像の関係を把握することができる。
次に、ホームポジションでPTZカメラ20の撮影が開始されているので、外部インターフェース部(1)103を介してPTZカメラ20が撮った動画像を入力し(ステップS103)、入力した動画像(図4、図5における画像21)から画像に現れる移動体を検出する(ステップS104)。ステップS104の移動体を検出する処理は、移動体検出部121(図7)が行う。
他方、移動体が検出された場合(ステップS202-YES)、個別に移動体の重心を算出し(図4、図5の移動体23m中の×を重心として示す)、画像面上に定めた座標系の座標値で表す(ステップS203)。
また、検出した移動体の画像面上に占める占有度として、全画面に対する移動体の面積比を算出し、この値により混雑度を表す(ステップS204)。
移動体に関するこれらの値を算出した後、このサブシーケンスを抜けて、図8のメインフローに戻る。
ステップS106のサブシーケンスを示す図10を参照して、高温度部分の検出に係る処理を説明すると、サーモグラフィの画像に対し、たばこの炎が含まれる高温度範囲の画像部分を抽出するために予め定められたしきい値以上であるか否かを判断し、しきい値以上の画像部分を高温度部分(図4、図5におけるサーモグラフィ31の画像部分31h)として抽出する(ステップS301-YES)。この処理で、サーモグラフィの画像がしきい値未満であれば、高温度部分が検出できなかったので(ステップS301-NO)、このサブシーケンスを抜けて、図8のメインフローに戻る。
他方、高温度部分が検出できた場合(ステップS301-YES)、個別に高温度部分の重心を算出し、サーモグラフィの画像面上に定めた座標系の座標値で表す(ステップS302)。
高温度部分を検出した後、このサブシーケンスを抜けて、図8のメインフローに戻る。
ここで、この実施条件が満たさなければ(ステップS107-NO)、初期化動作から始まるこの制御フローの始めに戻す。
他方、移動体が検出され、かつステップ高温度部が検出されたことを条件に(ステップS107-YES)、判定処理の次のステップに進む。
判定処理の次のステップは、歩きたばこ判定(1)と歩きたばこ判定(2)のどちらを適用するかを決める(上記した歩きタバコ判定処理部110に関する記載、参照)ために、混雑度が所定値以下であるか否かを確認する(ステップS108)。
ここで、混雑度が所定値以下である場合(図4における移動体23mの面積比は所定値以下)、歩きたばこ判定(1)を適用し、混雑度が所定値を超えた場合(図5における移動体23mの面積比は所定値を超える)、歩きたばこ判定(2)を適用する。
このため、検出した各移動体を数秒間といった予め定めた時間トラッキングしながら(図4に画像面23’における移動体の動きを「23m’→23m」にて示す)その移動距離を求め(ステップS109)、求めた移動距離が歩行者であることを判断するために予め定めた所定距離以上であるか否かを判定する(ステップS110)。
ここで、移動体の移動距離が所定距離に満たない場合(ステップS110-NO)、歩行者の動きではないと判断して、初期化動作から始まるこの制御フローの始めに戻す。
他方、移動体の移動距離が所定距離以上である場合(ステップS110-YES)、歩行者であると判定して(図4の画像面23’における移動体の動き「23m’→23m」を歩行者と判定)、さらに歩きたばこ判定(1)の次のステップS111に進める。
この判定処理の手順としては、先ず、歩行者と判定された画像部分とサーモグラフィをもとに検出した高温度部分の距離を求める(ステップS401)。
次いで、求めた距離が判定基準として予め定めた値の範囲内にあるか否かを確認し(ステップS402)、範囲内になければ(ステップS402-NO)、このサブシーケンスを抜け、図8の制御フローに戻る。
他方、求めた移動距離が所定の範囲内にあれば(ステップS402-YES)、歩きたばこの存在が確認できるので、後段で警告画面表示の対象となる歩行者として特定する。
次に、警告画面表示を行う際に特定した歩行者をPTZカメラ20によって追尾して撮るので、PTZカメラ20の画像面上における当該歩行者の位置(座標値)を取得し、取得した位置(座標値)をもとにズーム値(倍率又は画角で表す)を算出し(ステップS403)、さらに、パン値、チルト値(いずれも角度で表す)をそれぞれ算出する(ステップS404)。
これらのPTZカメラ20の操作に必要な数値を算出した後、このサブシーケンスを抜け、図8の制御フローに戻る。
歩きたばこが存在しなければ(ステップS112-NO)、初期化動作から始まるこの制御フローの始めに戻す。
他方、歩きたばこが存在すれば(ステップS112-YES)、次の警告画面表示(1)を行うステップS113に進める。
ステップS113のサブシーケンスを示す図13を参照して、警告画面表示(1)に係る処理を説明する。この処理は、ステップS111(図11)で歩きたばこが存在すると判定したときに取得したズーム値、パン値、チルト値それぞれの値をもとにPTZカメラ20を操作し、歩きたばこを画面の中心にして撮影し、得られる画像等を用いてディスプレイ51に警告画面(図4の警告画面表示1には、ディスプレイ51の画像中に、歩きたばこをする喫煙者517、マナー違反を警告する文言515及び歩きたばこが存在する方向を示す矢印511を表示する画面を示す)を表示する処理で、ここでは、歩きたばこをする喫煙者を追尾して撮影した画像を所定の時間にわたって表示する。
次いで、ステップS601の操作によって喫煙者を捉えたPTZカメラ20からの画像とディスプレイ51の画面に対し当該歩きたばこが存在する方向を示す矢印511(図4のディスプレイ画面51、参照)等を表す警告画面を作成し(ステップS602)、作成した警告画面をディスプレイ51に表示する(ステップS603)。
この後、この警告画面表示は、予め定めた所定時間行うので、表示を開始してからの所定時間が経過したか否かを確認し(ステップS604)、経過すれば(ステップS604-YES)、このサブシーケンスを抜け、図8の制御フローに戻る。
他方、所定時間が経過しない場合には(ステップS604-NO)、歩きたばこをする喫煙者をトラッキングし続けて、トラッキングの結果より得られるパン値、チルト値を更新して(ステップS605)、このサブシーケンスの開始時のステップS601に戻し、更新した値でPTZカメラ20を操作し、自動追尾を行う。
このように、監視領域の混雑度が所定値以下であれば、図4に示す監視動作を継続して行う。
ステップS115のサブシーケンスを示す図12を参照して、歩きたばこ判定(2)に係る処理を説明する。ここで行う判定は、混雑時において歩きたばこが存在するか否かを判定する処理であり、移動体の存在が判定の実施条件となるが、歩きたばこの存在は、ステップS106でサーモグラフィの画像をもとに検出された高温度部分に着目し、高温度部分のトラッキングのみによって、即ち、検出した各高温度部分を数秒間といった予め定めた時間トラッキングしながら(図5にサーモグラフィの画像面31’における高温度部分の動きを「31h’→31h」にて示す)その移動距離を求め、求めた距離が判定基準として予め定めた値の範囲内にある場合に、歩きたばこを判定する。なお、この移動距離を確認する意味は、喫煙場所での喫煙を区別することにある。
ここで、高温度部分の移動距離が所定距離未満であれば(ステップS502-NO)、このサブシーケンスを抜け、図8の制御フローに戻る。
他方、求めた高温度部分の移動距離が所定距離以上であれば(ステップS502-YES)、歩きたばこの存在が確認できるが、そのとき、当該高温度部分のサーモグラフィの画像面上の位置をもとに、高温度部分が生じた位置が画像面の中心に対してどの方向にあるかを算出し、算出結果を警告画面表示に用いる例えば4方向のデータで表す(ステップS503)。このようにして警告画面表示に必要な方向を求めた後、このサブシーケンスを抜け、図8の制御フローに戻る。
歩きたばこが存在しなければ(ステップS116-NO)、初期化動作から始まるこの制御フローの始めに戻す。
他方、歩きたばこが存在すれば(ステップS116-YES)、次の警告画面表示(2)を行うステップS117に進める。
ステップS117のサブシーケンスを示す図14を参照して、警告画面表示(2)に係る処理を説明する。この処理は、ステップS115(図12)で歩きたばこが存在すると判定したときに算出した歩きたばこが存在する方向を示すデータ等を用いてディスプレイ51に警告画面(図5の警告画面表示2には、ディスプレイ51の画像中に、マナー違反を警告する文言515及び歩きたばこが存在する方向を示す矢印512を表示する画面を示す)を表示する処理で、ここでは、この警告画面表示を所定の時間にわたって表示する。なお、先に述べたように、大まかに歩きたばこが存在する場所をPTZカメラ20で追尾して撮った画像を警告画面表示1と同様に画面に表示してもよい。
この後、この警告画面表示は、予め定めた所定時間行うので、表示を開始してからの所定時間が経過したか否かを確認し(ステップS703)、経過すれば(ステップS703-YES)、このサブシーケンスを抜け、図8の制御フローに戻る。
他方、所定時間が経過しない場合には(ステップS703-NO)、高温度部分(歩きたばこ)をトラッキングし続けて、トラッキングの結果より得られる方向を示すデータの変化に警告画面表示を追随させるように、このサブシーケンスの開始時のステップS701に戻し、処理を繰返す。
このように、監視領域の混雑度が所定値を超える場合にも、図5に示す監視動作を継続して行うことができる。
Claims (2)
- 所定の監視領域の動画を撮る赤外線カメラと、
前記監視領域の動画を撮るPTZカメラと、
PTZカメラによって撮られた画像が表示可能なディスプレイと、
赤外線カメラが撮った画像における高温度部分を撮像面上に定めた座標で検出するとともに、高温度部分のトラッキングを行う第1画像処理手段と、
PTZカメラが撮った画像における移動体を撮像面上に定めた座標で検出するとともに、移動体のトラッキングを行う第2画像処理手段と、
第1画像処理手段によって高温度部分が検出され、かつ第2画像処理手段によって移動体を検出したことを歩きたばこ判定の実施条件として判断する実施判断手段と、
実施判断手段によって実施が判断されたとき、第2画像処理手段の移動体のトラッキングによって得られる所定時間における移動量が予め定めた値を超えた移動体を特定し、特定した移動体と第1画像処理手段によって得られる高温度部分との距離が予め定めた値以下であることを条件に、歩きたばこが存在することを、特定の移動体と関係付けて判定する第1歩きたばこ判定手段と、
第1歩きたばこ判定手段によって歩きたばこの存在が特定の移動体と関係付けて判定されたとき、該当する特定の移動体を撮像面の中心で捉えるようにPTZカメラを制御する追尾制御手段と、
ディスプレイの画像面に追尾制御されるPTZカメラによって撮られた画像を表示するとともに、歩きたばこに対する警告表示を行う表示手段と、
歩きたばこと関係付けられた特定の移動体が存在する方向を、前記追尾制御手段によって作動されるPTZカメラのホームポジションに対する移動量をもとに検出する方向検出手段と、を有し、
前記表示手段は、ディスプレイの画像面に歩きたばこに対する警告表示とともに前記方向検出手段によって検出された特定の移動体が存在する方向を示す表示を行うことを特徴とする歩きたばこ監視装置。 - 請求項1に記載された歩きたばこ監視装置において、
前記赤外線カメラの監視領域と前記ディスプレイの視野角により定まる有効可視範囲を合わせるように前記赤外線カメラと前記ディスプレイを配置することを特徴とする歩きたばこ監視装置。
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