JP5539092B2 - 監視用センサ - Google Patents
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Description
そのような監視用センサの一例は、光距離計の光を2次元スキャンさせるスキャン角度によって監視領域を設定し、監視領域内の侵入者を検知したとき、侵入者までの距離データ及び角度データを求め、その距離データ及び角度データにより侵入者の位置を算出する(例えば、特許文献1を参照)。
例えば、不審人物が監視用センサを物理的に回転させて向きを変えるといった妨害行為を行うと、監視領域の少なくとも一部へ探査信号が照射されなくなるので、その探査信号が照射されなくなった範囲は警備上の死角となってしまう。
また、例え監視用センサが監視領域内へ侵入した不審物体を検出していなくても、監視用センサに対する妨害行為が行われたという事象そのものが、検出すべき異常事態である。しかし、特許文献1に開示されたような従来の監視用センサは、上記のような妨害行為を検知する手立てを持たないので、その監視用センサの用途は、そのような妨害行為の検出を要しない限定的な監視機能が求められるものに限定されていた。
さらに、監視用センサの設置状態によっては、監視用センサは、どのような方向にも向きを変えられるおそれがある。例えば、監視用センサは、探査信号で走査される探査面に平行な方向だけでなく、その探査面に対して垂直な方向に沿って向きが変えられるおそれもある。
警備装置3は、公衆通信回線5を介して監視センタ内に配置された監視センタ装置6と通信可能となっている。そして警備装置3は、何れかの監視用センサ2から侵入異常信号または向き変化異常信号を受信すると、その侵入異常信号または向き変化異常信号を、警備装置3の識別番号または警備装置3が設置された建物の識別番号とともに、監視センタ装置6へ送信する。
走査鏡212は、例えば、ガルバノミラーまたはポリゴンミラーであり、駆動部213により駆動されてその反射面の向きを変えることにより、一定周期(例えば、30msec)ごとにパルスレーザで監視領域全体を走査する。
なお、レーザ発振部211及び走査鏡212は、探査信号であるパルスレーザが、水平面に対して所定の俯角を持ち、監視用センサ2から離れるほどパルスレーザが地面に近づくように配置されてもよい。
また、監視領域の走査は、監視領域の一方の端部から他方の端部まで同一方向に繰り返しパルスレーザを走査することによって行ってもよく、あるいは、1回の走査ごとにパルスレーザを走査する向きを反転させて行ってもよい。
また駆動部213は、現時点でパルスレーザが照射されている方向を表す角度情報を測距データ生成部215へ通知する。
検知部21は、1回の走査が終了する度に、その走査について生成した測距データを制御部24へ出力する。
監視領域情報は、例えば、監視用センサ2の設置時、監視領域の画定時あるいは変更時などに、例えば通信部22を介して接続される設定用端末(図示せず)または操作部(図示せず)を介して入力される。
基準データは、監視用センサ2の現在の向きと設置時の向きとの角度差である変位角度を検出するために用いられる、監視用センサ2の向きが設置時から変化していないときに生成された測距データである。基準データは、例えば、監視用センサ2の起動時、あるいは操作部または設定用端末を介して指示されたタイミングにおいて生成された測距データとすることができる。なお、上記の背景データを基準データとして用いてもよい。
現状態情報は、制御部24が何れかの異常を検知したとき、あるいは、それ以前に検知されていた何れかの異常状態が解消したことを検知したとき、もしくは警備員などが設定端末あるいは操作部を介して異常状態が解消したことを示す操作を行ったときに、制御部24により書き換えられる。
図3は、侵入判定部241により実行される侵入判定処理の動作フローチャートである。侵入判定部241は、最新の測距データを受け取る度に、すなわち、検知部21による監視領域の1回の走査が終わる度に以下の侵入判定処理を実行する。
侵入判定部241は、走査角度ごとに、測距データに含まれる距離値と、背景データに含まれる距離値との差を算出する(ステップS101)。そして侵入判定部241は、背景データに示された距離値よりも最新の測距データに示された距離値が所定距離以上監視用センサ2に近く、かつ監視領域内となる走査角度を侵入物体候補点として抽出する(ステップS102)。なお、所定距離は、例えば、検知対象となる物体の厚さの最小値、例えば、15cmに設定される。
一方、侵入物体候補点が存在する場合、侵入判定部241は、隣接する侵入物体候補点についての距離値の差が所定値以内であれば、その隣接する侵入物体候補点を一つのグループにまとめるよう、ラベリング処理を行う(ステップS104)。なお、この所定値は、例えば10cmに設定される。
そして侵入判定部241は、グループごとの幅を求める(ステップS105)。例えば、グループの幅Wgは、余弦定理に従って、次式で算出される。
侵入判定部241は、侵入物体候補グループの中心の侵入物体候補点に相当する走査角度及びその侵入物体候補点における距離値を、監視用センサ2を原点とするその侵入物体候補グループの位置とし、その侵入物体候補グループの位置及び対応する測距データの取得時間を記憶部23に記憶する。
侵入判定部241は、その移動距離が所定値以上か否か判定する(ステップS111)。移動距離が所定値以上であれば、侵入判定部241は、着目する侵入物体候補グループは、監視領域に侵入した不審物体によるものであり、侵入異常が生じたと判定する(ステップS112)。そして侵入判定部241は、侵入異常信号を生成し、その侵入異常信号を制御部24へ通知する。そして侵入判定部241は、侵入判定処理を終了する。
ステップS113の後、あるいはステップS111において移動距離が所定値未満である場合、侵入判定部241は、未着目の侵入物体候補グループが存在するか否か判定する(ステップS114)。未着目の侵入物体候補グループが存在する場合(ステップS114−Yes)、侵入判定部241は、ステップS107以降の処理を繰り返す。
一方、全ての侵入物体候補グループが既に着目する侵入物体候補グループに設定されている場合(ステップS114−No)、侵入判定部241は、侵入異常は発生していないと判定する。そして侵入判定部241は、侵入異常が無いことを制御部24へ通知し、侵入判定処理を終了する。
そのために、横向き変化判定部242は、探査面における、現在の監視用センサ2の向きと設置時の監視用センサ2の向きとがずれている角度量を表す変位角度を求める。
横向き変化判定部242は記憶部23から基準データを読み込む(ステップS201)。横向き変化判定部242は、最新の測距データと基準データとの間で、距離値の差を求める走査角度の組を設定するための角度ずれ量を、変位角度の探索範囲の最小値である-Thrに設定する(ステップS202)。なおThrは、例えば、走査範囲全体の一端から他端までの走査方位の差に相当する角度よりも若干小さい値、例えば、走査範囲が監視用センサ2を中心として中心角度180°を持つ扇状であれば、170°に設定される。この場合、探索範囲は-170°〜170°となる。また角度ずれ量が正であれば、基準データの着目する走査角度と、その着目する走査角度よりも角度ずれ量だけ大きい最新の測距データの走査角度(例えば、基準方位に対して右廻り方向が正となるように走査角度が設定されていれば、右廻り方向にその角度ずれ量だけずれた走査角度)との間で距離値の差が求められることになる。なお、この角度ずれ量が0°に設定されているときには、最新の測距データと基準データとで同じ走査角度同士が組となって距離値の差が求められることになる。
さらに、本実施形態では、値が高いほどデータ間で相違している度合いが高い指標を相違度として用いているが、これに限らず、値が高いほどデータ間で相違している度合いが低い指標(一致度)を相違度として用いてもよい。この場合、本実施形態における相違度の逆数をとった値を一致度(ただし、本実施形態における相違度が0のとき、一致度は、相違度の取り得る、予め定めた最大値)とすることができる。
一方、最小の相違度が所定の閾値Thd以下であれば、監視領域内の同一物体に対応する(すなわち、その同一物体までの距離を表す)、最新の測距データにおける走査角度と基準データにおける走査角度とが、その最小の相違度に対応する角度分だけずれていると考えられる。そこで横向き変化判定部242は、記憶部23に記憶された複数の相違度のうちの最小の相違度に相当する角度ずれ量を変位角度とする(ステップS207)。そして横向き変化判定部242は、最新の測距データの取得時刻とともに変位角度を記憶部23に書き込む。
なお、ステップS207において、横向き変化判定部242は、監視用センサ2の変位角度に基づいて、監視領域情報及び背景データに含まれる走査角度を補正してもよい。例えば、変位角度が+30°、すなわち、監視用センサ2が反時計廻り(左廻り)に30°回転している場合、回転前に設定された監視領域情報及び背景データに含まれる各距離値は、回転後における走査角度で考えると、これら距離値と関連付けられた走査角度よりも30°大きい走査角度における距離値を表すことになる。そこでこの場合、横向き変化判定部242は、監視領域情報及び背景データに含まれる走査角度を一律に30°加算する。したがって、例えば、補正前(回転前)の-60°の走査角度の距離値は、補正後(回転後)における-30°の走査角度の距離値となる。また補正前の90°の走査角度の距離値は、補正後における120°の走査角度の距離値となる。この場合は、監視用センサ2の走査範囲が90°までであるので、120°ではなく、90°と補正する。このように監視領域情報及び背景データを補正することにより、制御部24は、監視領域情報及び背景データを再取得することなく、侵入異常判定などに利用できる。
また、監視用センサ2が下方へ向けて回転させられると、探査信号もまた監視用センサ2から下方へ向けて照射されることになる。この場合、例えば、図5(b)において点線の矢印で示される探査信号は、円弧220で示される位置で地面に突き当たる。そして監視用センサ2から円弧220までの距離は、監視用センサ2から各物体211〜218までの距離よりも近い。そのため、この場合に生成された測距データでは、各走査角度における距離値は、基準データに記録された距離値よりも小さい値となる。
そこで、縦向き変化判定部243は、走査方位ごとに、現在の走査で作成された測距データに含まれる距離値と基準データに含まれる距離値との差を求め、距離値に差があると認められる走査方位数が一定数以上となる状態が所定期間継続したことを検出することで、探査面と垂直な方向に監視用センサ2の向きが変化したことを検出する。
ステップS304の後、またはステップS303にて距離値の差の絶対値が所定の閾値未満であれば、基準データ及び測距データにおいて距離値が求められている全ての走査方位が既に着目する走査方位に設定されたか否か判定する(ステップS305)。何れか一つの走査方位でも着目する走査方位に設定されていない場合、縦向き変化判定部243は、ステップS301以降の処理を繰り返す。
変化フラグの総数に対する'ON'に設定された変化フラグの数の割合が所定割合以上である場合、すなわち、測距データに含まれる走査方位の総数に対する距離値が変化したことが検知された走査方位の数の割合が所定割合以上である場合、縦向き変化判定部243は、探査面に対して垂直な方向に監視用センサ2の向きが変わったと判定する。そして縦向き変化判定部243は、探査面に対して垂直な方向に監視用センサ2の向きが変わったと最初に判定されてからの継続時間を計時中か否か判定する(ステップS308)。継続時間を計時中でなければ、縦向き変化判定部243は、タイマを起動し、探査面に対して垂直な方向に監視用センサ2の向きが変わったと最初に判定されてからの継続時間の計時を開始する(ステップS309)。また縦向き変化判定部243は、記憶部23に記憶されている縦向き変化判定フラグの値を、探査面に対して垂直な方向に監視用センサ2の向きが変化したことを表す値(以下では、便宜上'ON'と表記する)に書き換える。
ステップS311の後、あるいはステップS310にて、継続時間が所定時間に達していない場合、縦向き変化判定部243は縦向き変化判定処理を終了する。
その後、縦向き変化判定部243は縦向き変化判定処理を終了する。
制御部24は、検知部21から測距データを受け取る(ステップS401)。そして制御部24は、測距データを記憶部23に記憶する。また制御部24は、測距データを侵入判定部241及び横向き変化判定部242へ渡す。
侵入判定部241は、侵入判定処理を実行する(ステップS402)。そして侵入判定部241は、監視領域内に侵入した不審物体を検出すると、侵入異常信号を生成し、制御部24へ渡す。制御部24は、侵入異常信号を受け取ったことを示すフラグを記憶部23に記憶する。また侵入判定部241は、侵入異常が生じていないと判定すると、侵入異常が無いことを制御部24へ通知する。そして制御部24は、その通知を受けた時刻を、侵入異常に関する正常復帰時刻として記憶部23に記憶する。なお、侵入判定処理の詳細は、図3とともに上述したとおりである。
一方、横向き変化異常が検出されていない場合、制御部24は、横向き変化判定部242からこの旨の通知を受けた時刻を横向き変化異常に関する正常復帰時刻として記憶部23に記憶するとともに、最新の測距データを縦向き変化判定部243へ渡す。そして縦向き変化判定部243は、縦向き変化判定処理を実行する(ステップS406)。縦向き変化判定部243は、縦向き変化異常が生じたと判定すると、縦向き変化異常信号を生成し、制御部24へ渡す。制御部24は、縦向き変化異常信号を受け取ったことを示すフラグを記憶部23に記憶する。なお、縦向き変化判定処理の詳細は、図6とともに上述したとおりである。また、縦向き変化判定部243にて、監視用センサ2が探査面に対して垂直な方向には変化していないと判定された場合、制御部24は、縦向き変化判定部243からこの旨の通知を受けた時刻を縦向き変化異常に関する正常復帰時刻として記憶部23に記憶する。
未出力の異常信号がある場合、制御部24は、その未出力の異常信号を通信部22を介して警備装置3へ出力する(ステップS408)。そして制御部24は、その出力時刻を、出力した異常信号に対応する前回送信時刻として記憶部23に記憶する。
ステップS408の後、あるいはステップS407にて未出力の異常信号がない場合、制御部24は、物体検知処理を終了する。
なお、ステップS402とS403〜S406の処理の実行順序は上記に限定されず、ステップS402よりも先にS403〜S406の処理が実行されてもよい。
また警備装置3は、センサインターフェース部32を介して、監視対象建物またはその周囲に設置された他のセンサ、例えば、建物の出入口に設置される開閉センサ、建物内に設置される人感センサと接続されていてもよい。この場合、センサインターフェース部32は、他のセンサからの異常信号を受信して、制御部34へ渡してもよい。
さらにセンサインターフェース部32は、監視用センサ2または他のセンサから、そのセンサが正常動作中か故障中かを表すセンサ状態情報を含むセンサ状態信号を、定期的あるいは不定期的に受信し、そのセンサ状態情報を記憶部33に記憶させてもよい。
例えば、記憶部33は、現在設定されている警備モードを表す警備モード情報、警備装置3の識別番号または警備装置3が設置された監視対象建物の識別番号、利用者の識別番号及び暗証番号を記憶する。また記憶部33は、何れかの監視用センサ2から受信した各種異常信号及びその異常信号の受信時刻と、異常信号を発した監視用センサ2の識別番号とを関連付けた異常検知ログを記憶してもよい。さらに記憶部33は、警備装置3に接続された各監視用センサ2の現状態を表す現状態情報を記憶してもよい。この現状態情報は、例えば、監視用センサ2が侵入異常または横向き変化異常若しくは縦向き変化異常が検出された状態となっているか、または何の異常も検知されていない正常状態となっているかを表す。さらに記憶部33は、センサ状態情報を記憶してもよい。
本実施形態では、警備モードには、警備セットモードと警備解除モードが含まれる。
警備セットモードは、例えば、夜間、休日など、警備システム1が設置された建物及びその周囲に設定された監視領域を含む監視区域が無人となるときに設定される。
異常処理部341は、記憶部33に記憶されている警備モード情報が警備セットモードであることを示している場合、何れかの監視用センサ2または他のセンサから何らかの異常信号を受信したとき、受信した異常信号と、警備装置3または警備装置3が設置された建物の識別コードとを含む異常通報信号を生成する。そして異常処理部341は、センタ通信部35を介して監視センタ装置6へ異常通報信号を送信する。また異常処理部341は、記憶部33に記憶されている異常検知ログに、受信した異常信号に関する情報を書き込む。また異常処理部341は、記憶部33に記憶されている現状態情報を、受信した異常信号に応じて修正する。あるいは、異常処理部341は、操作部31を介して何れかの監視用センサ2の異常が解消されたことを示す操作信号を受信した場合、その監視用センサ2に対応する現状態情報を、正常状態であることを示すように修正してもよい。
例えば、横向き変化判定部は、横向き変化異常が生じたか否かを判定するために、検出された変位角度において、監視領域全体の面積Sに占める、監視領域内で探査信号が照射される領域である監視可能領域の面積Spの割合を調べてもよい。この場合、監視可能領域の面積Spは、例えば、次式によって算出される。
この場合、横向き変化判定部は、例えば、監視領域全体の面積Sに占める監視可能領域の面積Spの割合が所定割合(例えば、50%)以下となったとき、あるいは監視領域全体の面積Sに占める監視可能領域の面積Spの割合が所定割合以下となった状態が所定期間継続すると、横向き変化異常が生じたと判定する。
また、縦向き変化判定部は、連続して取得される複数の測距データの同一方位において距離値が連続的に増加(または減少)する走査方位の数を検出し、この検出した走査方位の数が走査範囲における全走査方位数の少なくとも過半数以上である閾値を超えると、探査面に対して垂直に監視用センサの向きが変化したことを検出してもよい。
また検知部は、近赤外光線以外の探査信号、例えば、可視光線、超音波、またはミリ波などを探査信号として照射するものでもよい。
このように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
2 監視用センサ
3 警備装置
4 通信回線
5 公衆通信回線
6 監視センタ装置
21 検知部
22 通信部
23 記憶部
24 制御部
25 筺体
26 監視窓
211 レーザ発振部
212 走査鏡
213 駆動部
214 受光部
215 測距データ生成部
241 侵入判定部
242 横向き変化判定部(第1の向き変化判定部)
243 縦向き変化判定部(第2の向き変化判定部)
31 操作部
32 センサインターフェース部
33 記憶部
34 制御部
35 センタ通信部
341 異常処理部
342 モード設定部
Claims (4)
- 監視領域を監視する監視用センサであって、
前記監視領域の一端から他端までを含む走査範囲を探査信号で走査して、前記走査範囲内に存在する物体により反射された探査信号を受信することにより、複数の走査方位と該複数の走査方位のそれぞれに対応する前記物体までの距離とを対応付けた測距データを生成する検知部と、
過去の測距データを基準データとして記憶する記憶部と、
現在の測距データと前記基準データとを走査方位の角度方向に沿ってずらしながら比較して、当該現在の測距データと前記基準データとの間で、前記監視領域内の同一物体に対応する走査方位がずれていることを検出すると、前記探査信号が走査される探査面に平行な方向において前記監視用センサの向きが変化したと判定する第1の向き変化判定部と、
前記現在の測距データと前記基準データにおける同一走査方位間で距離値を比較して、距離値が変化した走査方位の数が所定閾値を超えると、前記探査面に平行な方向とは異なる方向において前記監視用センサの向きが変化したと判定する第2の向き変化判定部と、
を有することを特徴とする監視用センサ。 - 前記検知部は、一定周期で前記測距データを生成し、
前記第2の向き変化判定部は、前記測距データが生成される度に前記距離値が変化した走査方位の数を求め、当該走査方位の数が全走査方位数の少なくとも過半数以上である前記所定閾値を超える期間が所定期間にわたって継続すると、前記探査面に平行な方向とは異なる方向において前記監視用センサの向きが変化したと判定する、請求項1に記載の監視用センサ。 - 前記第2の向き変化判定部は、前記第1の向き変化判定部が前記監視用センサの向きが変化したと判定しない場合に、前記探査面に平行な方向とは異なる方向において前記監視用センサの向きが変化したか否かを判定する、請求項1または2に記載の監視用センサ。
- 前記第1の向き変化判定部は、前記現在の測距データと前記基準データとの間で比較する距離値を角度方向に相対的に所定角度ずつずらしながら比較する距離値の差の統計量を前記現在の測距データと前記基準データとの相違度として算出し、当該相違度が最小となる角度ずれ量を前記監視用センサの変位角度として検出し、前記相違度の最小値が前記現在の測距データと前記基準データとが一致することに相当する値となり、かつ、前記変位角度が前記探査面に平行な方向における前記監視用センサの向き変化として検出しない変位角度の最大値よりも大きい場合、前記探査信号が走査される探査面に平行な方向において前記監視用センサの向きが変化したと判定し、
前記第2の向き変化判定部は、前記相違度の最小値が前記現在の測距データと前記基準データとが一致しないことに相当する値となる場合、または前記変位角度が前記探査面に平行な方向における前記監視用センサの向き変化として検出しない変位角度の最大値以下となる場合に限り、前記探査面に平行な方向とは異なる方向において前記監視用センサの向きが変化したか否かを判定する、請求項1〜3の何れか一項に記載の監視用センサ。
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