JP5667843B2 - 複合型センサ - Google Patents

Description

本発明は、画像センサと空間内の人体を検知する人体センサとを備え、監視空間における侵入者の有無を監視する画像監視センサに関する。

監視空間への侵入者を監視するセンサの一種として、監視空間を撮影するカメラと受動型の赤外線（ＰＩＲ：Passive Infrared Ray）センサとを併用した複合型センサが知られている（下記特許文献１）。この複合型センサは、異なる検知原理の２つのセンサがそれぞれ監視空間にて人を検知し、それらの検知結果を統合判定することで高精度に異常判定を行うことができる。すなわち、当該複合型センサでは２つのセンサの検知範囲は基本的に同じに設定される。

一方、複合型センサにおいて２つのセンサの検知範囲を異ならせる場合もある。例えば、カメラの画角はＰＩＲセンサの視野角に比べて大きくしやすいので、ＰＩＲセンサが侵入者を検知したときにカメラの画像で監視空間の状況を確認する際の効率を考えて、カメラの画角をＰＩＲセンサの視野角より広く設定することができる。監視空間の一部分を重点的に監視したい場合には、当該部分だけをＰＩＲセンサの検知範囲とすることもある。また、監視空間内に例えば、温度が変化する背景物のようなＰＩＲセンサの誤報要因が存在する場合、ＰＩＲセンサの視野角を狭くせざるを得ない。

このようにＰＩＲセンサの検知範囲がカメラの撮影範囲の一部に設定される場合、異常判定を行うために、カメラで撮影した画像上に設定されるＰＩＲセンサの検知エリアを把握する必要がある。しかし、装置の設置場所の状況などに応じてカメラの画角とＰＩＲセンサの検知範囲の向きとの関係は変わり得るので、画像上での検知エリアを設置場所毎に特定し装置に設定する必要が生じる。この作業を容易に行う手法としてウォークテストがある（下記特許文献２）。ウォークテストでは例えば、設置作業者が監視空間内を歩き回り、ＰＩＲセンサが発報したときの画像上の人像の位置を記録する。そして、当該人像の集合がＰＩＲセンサの検知エリアと特定される。

特開２０００−３３１２５２号公報 特開２００６−１７８５１５号公報

人体検知に目的としたＰＩＲセンサは一般に焦電素子を用いて構成される。焦電型ＰＩＲセンサは、焦電素子の前に配置したレンズによって複数のゾーンからの赤外線を焦電素子に入射させる。複数のゾーンの集合が焦電型ＰＩＲセンサの検知範囲を規定する。

焦電素子は入射する赤外線量の変化に応じて検知信号を出力する。この原理上、赤外線量の変化を検出するために遅延時間が生じるため、人体が通過した検知エリア内のゾーン位置と、ＰＩＲセンサが人体を検知したタイミングでの人体が存在する位置（画像上に現れる人の位置）とは必ずしも一致しない。つまり、カメラで撮影した画像上に設定されるＰＩＲセンサの検知エリアが正確に特定されないことがあるという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、画像センサの検知エリアに相当するカメラの画像と、当該画像上での人体センサの検知エリアとの関係が好適に特定され、適切な異常判定が可能となる複合型センサを提供することを目的とする。

本発明に係る複合型センサは、監視空間を撮影した画像から人体を検知する機能と、前記監視空間内の一部分に設定された検知空間から得られる検知信号の信号レベルに応じて当該検知空間にて人体を検知する機能とを有し、これら人体検知機能の検知結果に基づいて前記監視空間における侵入者の有無を判定するものにおいて、前記画像から人像を抽出する人像抽出部と、前記監視空間内を移動する人体の複数の位置に関し前記画像上での前記人像の位置と前記人体センサによる前記信号レベルとを対応付けた、前記検知信号の画像内強度特性を記録する記録部と、前記画像内強度特性に基づいて、前記検知信号が人体検知の基準レベル以上である人像位置を包含する検知位置分布範囲を抽出し、当該検知位置分布範囲に基づいて前記画像上での前記検知空間に対応する複合検知エリアを特定するエリア特定部と、前記画像から抽出された人像が前記複合検知エリアとそれ以外の領域である単独検知エリアとのいずれに存在するかに応じて異なる異常判定処理を実行する異常判定部と、を有する。異なる異常判定処理とは、例えば、複合検知エリア以外では画像センサのみで異常判定し、複合検知エリア内では人体センサのみ又は人体センサと画像センサとの統合評価によって異常判定する。また、複合検知エリアの内外で画像センサの評価基準を変えることも好適である。

他の本発明に係る複合型センサにおいては、前記エリア特定部は、前記基準レベルより低い前記人体検知の許容レベルを設定され、前記基準レベルに対応した前記検知位置分布範囲から所定の拡張限度距離内に存在し前記信号レベルが前記許容レベル以上である人像位置を包含するように、前記検知位置分布範囲を拡張補正する。

別の本発明に係る複合型センサにおいては、前記エリア特定部は、前記検知位置分布範囲と中心が共通で、前記検知空間に対応する所定大きさの領域を前記検知エリアと定める。

本発明によれば、画像センサと人体センサとを備えた複合型センサにおいて、画像センサの検知エリアと、人体センサの検知エリアとの関係が好適に特定され、適切な異常判定が可能となり、ひいては適切な異常判定が可能となる。

本発明の実施形態である複合型センサを用いて構成される警備システムの概略の構成を示すブロック図である。 撮像部のカメラにより撮影される監視空間とセンサ部のＰＩＲセンサの検知空間との位置関係の一例を示す模式図である。 警戒モードの動作を説明する概略の処理フロー図である。 登録モードの動作を説明する概略の処理フロー図である。 画像内強度特性に基づいて画像内での複合検知エリアを特定する処理を説明する模式図である。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）である複合型センサ２について、図面に基づいて説明する。図１は、複合型センサ２を用いて構成される警備システムの概略の構成を示すブロック図である。当該警備システムは、複合型センサ２、警備装置４、操作表示器６、通信網８及び監視センタ１０を含んで構成され、複合型センサ２が監視エリアへ侵入した不審者を検出すると、異常通報信号と共に監視エリアの画像が監視センタ１０へ送られる。異常通報を受けた監視センタ１０では、送られた画像に基づいて監視員が状況を把握し警備員を派遣する等の適切な対処をとることができる。

複合型センサ２は監視対象の物件に設置される。例えば、複合型センサ２は監視対象の家屋の庭や建物の外周をその監視エリアとして設置される。また、複合型センサ２は屋内監視に用いることもできる。複合型センサ２は監視エリア内にて画像センサや人体センサによって不審者を検知すると、その検知結果に基づいて異常判定を行った上で異常通報信号及びその前後所定期間の画像を警備装置４へ出力する。

警備装置４は基本的に監視対象の物件毎に設置される。警備装置４は複合型センサ２及び操作表示器６と無線／有線を介して相互に通信可能に接続され、また、通信網８を介して遠隔の監視センタ１０と接続される。警備装置４は監視モードと監視解除モードとに設定可能であり、監視モードでは複合型センサ２からの異常通報信号及び画像を監視センタ１０へ中継する。一方、監視解除モードでは複合型センサ２から異常通報信号を受けても、監視センタ１０への中継は行わない。

警備装置４には、監視対象の物件に設置される複数の複合型センサ２を接続することができ、また、その他のセンサを接続することもできる。警備装置４は複数のセンサからの信号を統合判定して最終的な異常判定を行い、その結果に基づいて監視センタ１０への通報などの処理を行っても良い。例えば、入構許可者が携帯すべきＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグを検知するためのリーダを監視エリアに設置し、当該リーダがタグを検知していない状態で複合型センサ２が発報した場合に警備装置４は侵入異常と判定する。

操作表示器６は監視画像を表示するモニタを備える。例えば、監視対象家屋の居住者等、本警備システムのユーザは操作表示器６にて随時、監視エリアを画像により確認することができる。また、操作表示器６には警備装置４に対する各種操作を行うためのボタン、スイッチ、テンキーなどの入力手段、及び音声ガイドや異常検知時の警報を出力するスピーカ等を設けることができる。

通信網８は警備装置４と監視センタ１０との間の通信を担う。通信網８は公衆回線網の他、移動体通信などを用いて構成される。

引き続き図１を参照して複合型センサ２の構成を説明する。複合型センサ２は、撮像部２０、空間センサ部２２、監視処理部２４、記憶部２６、表示部２８、操作部３０及び通信部３２を含んで構成される。

撮像部２０は監視空間を撮影して画像を取得するカメラであり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子等を用いて監視領域の画像信号を生成する。撮像部２０は監視処理部２４と共に、監視空間を撮影した画像から人体を検知する画像センサを構成する。

空間センサ部２２は監視空間の一部分に設定された検知空間から得られる赤外線の変化を検出する赤外線センサを人体センサとして備え、その検知信号の信号レベルに応じて検知空間にて人体を検知する。空間センサ部２２は本実施形態では赤外線センサとして、焦電素子を用いたＰＩＲセンサを備える。ＰＩＲセンサは赤外線をミラーやレンズなどの光学系により集光して焦電素子で受光する。例えば、焦電素子の前方に、それぞれ焦電素子を臨むように配置された複数のフレネルレンズからなる光学系が設けられる。光学系は複数のゾーンからの赤外線を焦電素子に入射させる構成とされ、これら複数のゾーンが一体となって焦電型ＰＩＲセンサの検知範囲を形成する。検知範囲はＰＩＲセンサを中心として水平方向、垂直方向にそれぞれ扇形の検知空間を形成する。検知範囲の角度は撮像部２０のカメラの画角より狭く設定される。例えば、水平方向に関する検出指向性をビーム状に絞った検知範囲を建物の外壁に沿って設定することで、建物に近づいた人体だけを検知可能となり、建物へ侵入しようとしている不審者を効率よく検知できる。

空間センサ部２２はＰＩＲセンサが出力する検知信号（受光信号）の振幅に応じた量を検知信号の信号レベルとして抽出し、当該信号レベルに基づき閾値判定して検知空間における人体の有無を判定する。空間センサ部２２は、人体の有無を示す信号を監視処理部２４へ出力すると共に、人体が存在すると判定した場合にはその際の検知信号の信号レベルも監視処理部２４へ出力する。なお、空間センサ部２２に設定される閾値Ｚ３は、ＰＩＲセンサの受光信号が人体に起因したものでないことが明らかな場合が排除される程度に設定される。すなわち、空間センサ部２２では、確実に人体であると判断できる場合だけでなく、人体であると疑わしき場合も監視処理部２４へ出力する。

図２は撮像部２０のカメラにより撮影される監視空間５０と空間センサ部２２のＰＩＲセンサの検知空間５２との位置関係の一例を示す模式図である。図２（ａ）は複合型センサ２の位置を含み、カメラの撮影方向に沿った垂直面での複合型センサ２、監視空間５０及び検知空間５２の位置関係を示しており、図２（ｂ）は水平面での位置関係を示している。また図２（ｃ）は、図２（ａ），（ｂ）の配置におけるカメラの画像５４上でのＰＩＲセンサの検知エリア５６を示している。

撮像部２０と空間センサ部２２とは必ずしも同じ位置でなくてもよいが、本実施形態ではそれらは比較的小型の複合型センサ２として一個所に配置され、撮像部２０のカメラの視軸６０の原点と空間センサ部２２のＰＩＲセンサの検知範囲の中心軸６２の原点とは実質的に一致している。一方、カメラの視軸６０とＰＩＲセンサの中心軸６２との間の角度は変更可能である。例えば、両者間のパン方向の角度θが変更可能とされ、この場合、画像５４内での検知エリア５６の位置はチルト方向（Ｙ軸方向とする）には固定であり、パン方向（Ｘ軸方向）には変わり得る。また、複合型センサ２の本体（筐体）に対するカメラやＰＩＲセンサの向きを変更可能としてもよい。このように角度を変更可能とすることで、様々に異なり得る監視対象や設置位置に対して監視空間５０及び検知空間５２を好適に設定することができる。なお、カメラ、ＰＩＲセンサのチルト方向の角度も変更可能としてもよい。

監視処理部２４は、マイクロプロセッサ等を用いて構成され、実行されるプログラムに応じて、撮像部２０が撮影した監視画像及び空間センサ部２２からの信号についての処理を行う。監視処理部２４は異常監視手段４０及びエリア登録手段４２として機能する。異常監視手段４０は複合型センサ２を警戒モードで動作させる。具体的には、異常監視手段４０としての監視処理部２４は、撮像部２０で取得した画像を解析し、その解析結果及び空間センサ部２２からの信号に基づいて侵入異常を判定して通報、警報する監視処理を行う。一方、エリア登録手段４２は複合型センサ２を登録モードで動作させる。具体的には、エリア登録手段４２としての監視処理部２４は、ウォークテストに伴う空間センサ部２２からの信号、及び撮像部２０からの信号に基づいて画像上での各センサの検知エリアの位置関係を特定し、検知エリアの位置に関する情報を記憶部２６に登録するエリア登録処理を実行する。本実施形態では上述のように監視空間５０内での検知空間５２のパン方向の位置が変更可能である一方、チルト方向は固定される。このような点や構成の本質を理解容易とする観点から、本実施形態では、検知エリアのＹ軸方向の位置関係は予め設定される状態に固定し、エリア登録手段４２は、検知エリアの位置関係の情報として画像５４内でのＰＩＲセンサの検知エリア５６のＸ軸方向の位置だけを求めるものとする。なお、上述のようにチルト方向にも位置が変更される構成では、監視処理部２４はＸ軸方向の位置と同様にして、Ｙ軸方向の位置を特定するように構成される。

記憶部２６は、監視処理部２４にて実行される各種プログラムやそれに必要なデータを格納される。特に、記憶部２６は、エリア登録手段４２による処理において、監視空間内での人体の位置毎に撮像部２０の画像内での人像の位置と空間センサ部２２による検知信号の信号レベルとを対応付けた、検知信号の画像内強度特性を格納される。また、上述したように記憶部２６は、エリア登録手段４２によって特定された検知エリアの位置関係の情報を記憶する。

表示部２８は液晶ディスプレイ等の画像表示手段であり、登録モードにて作業員が撮像部２０の画像を確認するために利用される。

操作部３０は、作業員がモード切替操作を行ったり、登録モードにて各種の設定、情報、指示等を監視処理部２４に入力したりする手段であり、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ボタンなどである。

表示部２８及び操作部３０は、携帯情報端末などにより構成し、複合型センサ２から分離して登録モードにてウォークテストを行う作業員が携帯できるようにしてもよい。分離中は表示部２８及び操作部３０と複合型センサ２本体とは無線接続される。また、表示部２８及び操作部３０は複合型センサ２とは別構成とし、作業員がエリア登録作業を行う際に、表示部２８及び操作部３０として使用する端末を携行し、これを複合型センサ２に無線接続してもよい。

通信部３２は警備装置４との通信インターフェースである。

次に警戒モード及び登録モードでの監視処理部２４の処理を説明する。図３は警戒モードの動作を説明する概略の処理フロー図である。監視処理部２４は警戒モードでは画像センサ又は人体センサの検知結果に基づいて監視空間における侵入者の有無を判定する異常判定部としての処理を実行する。監視処理部２４は撮像部２０から画像を入力されると、当該画像と記憶部２６に格納されている背景画像との差分領域を抽出し、一定の大きさを形成する有意な変化が生じているか監視する（Ｓ７０）。画像変化が検出されない場合は次の画像の入力を待つ（Ｓ７０にて「Ｎｏ」の場合）。なお、画像変化の検出は背景差分処理に代えてフレーム間差分処理で行ってもよい。

一方、画像変化が検出された場合（Ｓ７０にて「Ｙｅｓ」の場合）は、その変化領域が人である確からしさを示す評価値Ｅを算出する（Ｓ７２）。評価値Ｅは例えば、変化領域の面積、幅、高さなどに基づいて算出される。また、評価値Ｅの算出には、移動軌跡、移動の速さなどの他の情報を使ってもよい。

監視処理部２４は、処理Ｓ７０にて抽出された変化領域を人像と仮定し、その画像内での位置がＰＩＲセンサの検知エリア内であるか、それ以外の領域であるかを判定する（Ｓ７４）。ここで、画像は画像センサの検知エリアに当たるので、当該画像内でのＰＩＲセンサの検知エリアは、画像センサと人体センサとの複合検知エリアであり、一方、それ以外の画像領域は画像センサだけの単独検知エリアである。

監視処理部２４は、画像から抽出された人像が複合検知エリアと単独検知エリアとのいずれに存在するかに応じて異なる異常判定処理を実行する。人像の位置がＰＩＲセンサの検知エリア、つまり複合検知エリアである場合、監視処理部２４は、空間センサ部２２から入力されるＰＩＲセンサの検知信号の信号レベル（Ｐ値）と、処理Ｓ７２で算出した評価値（Ｅ値）とに基づいて異常判定を行う。具体的には、Ｐ値が人体の存在可能性を肯定する一定基準値Ｔｈ以上の場合には（Ｓ７６にて「Ｙｅｓ」の場合）、Ｅ値が基準値Ｅ０以上であれば（Ｓ７８にて「Ｙｅｓ」の場合）侵入異常と判定する（Ｓ８０）。一方、Ｐ値が閾値Ｔｈ未満の場合には（Ｓ７６にて「Ｎｏ」の場合）、Ｅ値が基準値Ｅ１以上であれば（Ｓ８２にて「Ｙｅｓ」の場合）侵入異常と判定する（Ｓ８０）。

また、人像の位置が画像単独で検知される単独検知エリアである場合、監視処理部２４は、Ｅ値のみに基づいて異常判定を行う。具体的には、Ｅ値が基準値Ｅ２以上であれば（Ｓ８４にて「Ｙｅｓ」の場合）侵入異常と判定する（Ｓ８０）。

監視処理部２４は侵入異常と判定すると、侵入異常を知らせる信号と、異常検知タイミングでの所定期間の画像とを警備装置４を介して監視センタ１０へ送信する（Ｓ８６）。この場合、例えば、監視処理部２４は撮像部２０が撮影した画像にＰＩＲセンサの検知エリアを合成した画像を生成して送信することができる。図２（ｃ）を用いて具体的に述べると、監視処理部２４は、記憶部２６に登録されている検知エリアの位置情報に基づき、画像５４において検知エリア５６を識別可能に表示した合成画像を生成する。例えば、合成画像は、検知エリア５６を示す枠を重畳した画像とすることができる。これにより、監視センタ１０では画像上で検知エリアを視認することができ、発報要因の判断を容易に行える。なお、合成画像の生成は監視センタ１０で実行させる構成としてもよい。この場合、複合型センサ２からは画像と共に検知エリアの位置情報を送信する。

また、警備装置４は複合型センサ２からの異常通報を操作表示器６にも転送し、操作表示器６に画像表示させてもよい。複合型センサ２は異常通報時だけでなく、監視センタ１０や操作表示器６からの要求に応じて現画像を送信してもよい。

なお、侵入異常が検知されない場合は（Ｓ７８，Ｓ８２，Ｓ８４にて「Ｎｏ」の場合）監視処理部２４は自動的に警戒モードでの動作を続行する。

上述の処理にて、評価値Ｅに関する基準値Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２は例えば、Ｅ０＜Ｅ２＜Ｅ１に設定される。画像及びＰＩＲセンサによる検知結果を統合判定して侵入異常を判定する本実施形態の構成にて、空間センサ部２２が人体を検知している場合（Ｓ７６にて「Ｙｅｓ」の場合）には、画像センサの評価値が低くても侵入異常と判定する妥当性が存在し、逆に複合検知エリアであるにも拘わらず空間センサ部２２が人体を検知していない場合（Ｓ７６にて「Ｎｏ」の場合）に侵入異常と判定するには、空間センサ部２２が人体を検知している場合よりも高い画像センサの評価値を要求する妥当性が存在する。そこで、本実施形態では、３つの基準値のうちＥ０，Ｅ１をＥ０＜Ｅ１という関係に設定している。

また、人像が単独検知エリアにある場合（Ｓ７４）は、空間センサ部２２の検知信号は侵入異常判定に利用できず、上述のように画像センサの評価値Ｅのみで判定を行う。この場合の基準値Ｅ２は、空間センサ部２２が人体の存在を肯定も否定もしていないという観点から、空間センサ部２２が人体の存在を肯定している場合の基準値Ｅ０よりは高く、一方、空間センサ部２２が人体の存在を否定している場合の基準値Ｅ１よりは低く設定した方が、誤報・失報が好適に抑制されることを期待できる。そこで、本実施形態では、Ｅ２をＥ０，Ｅ１の中間の値に設定している。

また、上述の処理にて、人像の位置が複合検知エリアと単独検知エリアとのいずれに属するかを判定する際、人像の全部又は大部分（例えば７〜８割以上の領域）が複合検知エリアに含まれる場合に複合検知エリアに属すると判定する。このことは、ＰＩＲセンサの検知エリアに人体の一部が入っただけでは人体の可能性を肯定するだけの信号レベル（Ｐ値）得られないことによる。ＰＩＲセンサが高感度である場合には、人像の過半領域が含まれることを以て、属するエリアを判定してもよい。

上述の警戒モードのように、複合検知エリアと単独検知エリアとで異常判定のロジックを異ならせることで、誤報・失報が抑制された高精度の異常判定を好適に実現できる。当該異常判定のロジックは上述の構成に限定されず、監視用途・目的などに応じて様々に構成することができる。

１つの例は、複合検知エリアのみを侵入監視する構成である。この場合、画像センサは複合検知エリア以外では人像を検知する処理自体を行わない構成や、複合検知エリア以外にて人像を検知しても評価値Ｅに基づく判定（上記処理Ｓ８４に相当）は行わない構成とされる。すなわち、複合検知エリアの外側の画像領域に対応する異常判定は行われず、当該領域の画像は基本的に異常検知時に監視センタ１０等での確認に用いられる。

他の例は、複合検知エリアを重点監視し、単独検知エリアの監視はさほど重要でないとされる場合の構成である。この場合、基準値Ｅ２を基準値Ｅ０及びＥ１より大きく設定し、単独検知エリアでは失報よりも誤報抑制を優先する一方、複合検知エリアでは誤報よりも失報抑制を優先することができる。

さらに他の例は、複合検知エリアと単独検知エリアとで画像センサと人体センサとが人の検知を分担する構成である。この場合、上述の判定処理Ｓ７８，Ｓ８２は省略され、複合検知エリアではＰ値のみに基づいて侵入異常が判定される。一方、単独検知エリアではＥ値のみに基づいて侵入異常が判定される。

上述の警戒モードにより実現される好適な異常判定には、監視画像における複合検知エリア及び単独検知エリアの把握が必要である。これら検知エリアは登録モードにて設定され記憶部２６に登録される。図４は登録モードの動作を説明する概略の処理フロー図である。作業員は監視処理部２４を登録モードに切り替え、監視空間内を動き回って空間センサ部２２に検知されるか否かを調べるウォークテストを行う。監視処理部２４はウォークテスト中のＰＩＲセンサの検知信号の信号レベル（Ｐ値）を監視し、監視空間内にてＰ値が所定の閾値Ｚ２以上となる作業員の位置毎に（Ｓ１００にて「Ｙｅｓ」の場合）、そのときの撮影画像における作業員の人像の位置とＰ値とを対応付けた測定データを記憶部２６に記録する（Ｓ１０２）。

処理Ｓ１０２にて監視処理部２４は人像抽出部として機能する。画像からの人像の抽出は、例えば、背景差分により作業者に起因する画像変化領域を求めることにより行われる。また、人像の位置は、例えば、画像内にて人像を示す領域の重心とする。

ウォークテストは作業員が終了の操作を行うまで継続することもできるし、開始時にタイマーをセットし所定時間経過後に自動的に終了するように監視処理部２４を構成することもできる。Ｐ値の監視（Ｓ１００）及び測定データの記録（Ｓ１０２）はウォークテストが終了するまで継続される（Ｓ１０４にて「Ｎｏ」の場合）。

ウォークテストが終了すると（Ｓ１０４にて「Ｙｅｓ」の場合）、記憶部２６には測定データが蓄積される。当該測定データの集合は画像内での検知信号の信号レベルの変化特性（画像内強度特性）を表現する。当該画像内強度特性は、画像内での位置に応じた検知信号の信号レベルの変化を表し、基本的には画像のＸＹ平面上で定義されるが、本実施形態では、画像内での検知エリアのＸ軸方向の位置のみが変更可能であることに対応して、Ｘ軸上に投影した一次元の画像内強度特性Ｐ(Ｘ)を取り扱う。

図５は画像内強度特性Ｐ(Ｘ)に基づいて画像内での複合検知エリアを特定する処理を説明する模式図である。同図において横軸がＸ軸であり、縦軸がＰ値であり、特性曲線１５０の実線部分が画像内強度特性Ｐ(Ｘ)を表している。ウォークテストで得た測定データはＸ軸に対して必ずしも連続的にならないため、画像内強度特性Ｐ(Ｘ)は各測定データの近似曲線として表される。また、Ｘ軸上の同位置に対応して複数の測定データが得られている場合は、Ｐ値が最大の測定データを当該位置の代表測定データとして採用する。

監視処理部２４は画像内強度特性Ｐ(Ｘ)に基づいて複合検知エリアを特定するエリア特定部としての処理を実行する。まず、監視処理部２４は、特性Ｐ(Ｘ)に基づいて、Ｐ値が閾値Ｚ１以上である人像位置Ｘを包含する検知位置分布範囲Ｒoを抽出する（Ｓ１０６）。閾値Ｚ１は人体検知の基準レベルとして適当である値である。つまり、Ｚ１は人体と判断するのが妥当であるＰ値のレベルであり、発報基準の閾値Ｔｈとし得る値のうち最小の値、すなわちＺ１≦Ｔｈである。具体的には誤報率が例えば数％未満となることなどに基づいて設定される。

１つの空間センサ部２２に対応する検知エリアに関しても、Ｐ(Ｘ)≧Ｚ１となるＸの集合は必ずしも１つの連続した範囲とならず、複数の範囲に分かれる場合もある。例えば、ウォークテストにて或るＸの位置に作業者が立たなかったためにＰ(Ｘ)＜Ｚ１となるＸが生じることが考えられる。この点に関し、１つの空間センサ部２２に対する検知エリアは本来的に１つの範囲であるはずであること、及び閾値Ｚ１を上述のように確実に人体であるといえる程度に設定していることから、Ｐ(Ｘ)≧Ｚ１となるＸのうち最小値Ｘmin1と最大値Ｘmax1とで規定される区間Ｒ（≡［Ｘmin1，Ｘmax1］）は、その内部にＰ(Ｘ)＜Ｚ１となる区間が存在しても、区間Ｒ全体がＰＩＲセンサの検知エリアに包含されるとすることには妥当性がある。そこで、監視処理部２４は、ＰＩＲセンサの検知エリアの核となる検知位置分布範囲Ｒoを、Ｐ(Ｘ)≧Ｚ１となるＸを包含する区間Ｒにより定義する。

続いて、監視処理部２４は、基準レベルであるＺ１より低い閾値Ｚ２を設定され、基準レベルに対応した検知位置分布範囲Ｒoから所定の拡張限度距離Ｂ内に存在しＰ(Ｘ)≧Ｚ２となる人像位置Ｘを包含するように、検知位置分布範囲を拡張補正する（Ｓ１０８）。ここでは、拡張補正した検知位置分布範囲を補正分布範囲Ｒeと表す。監視処理部２４は検知位置分布範囲Ｒoの両外側に拡張補正を試みる。具体的には、範囲Ｒoの下限より外側へは、範囲［Ｘmin1−Ｂ，Ｘmin1］にてＰ(Ｘ)≧Ｚ２を満たす位置Ｘの最小値Ｘmin2まで拡張され、範囲Ｒoの上限より外側へは、範囲［Ｘmax1，Ｘmax1＋Ｂ］にてＰ(Ｘ)≧Ｚ２を満たす位置Ｘの最大値Ｘmax2まで拡張され、範囲［Ｘmin2，Ｘmax2］が補正分布範囲Ｒeとされる。閾値Ｚ２は人体である可能性が否定できないＰ値のレベルであり、人体と高い確度で判定可能なレベルである閾値Ｚ１に比べて若干低く設定される。また、誤報要因を多分に含むレベルである閾値Ｚ３より高く設定される。なお、本実施形態では、拡張補正処理で用いる閾値を画像内強度特性Ｐ(Ｘ)を取得する際の処理Ｓ１００における閾値と同じＺ２としたが、当該閾値は異ならせてもよい。

複合検知エリアはウォークテストにて空間センサ部２２が発報した範囲をできるだけよく含むように設定されることが好適であり、よって、複合検知エリア内での画像内強度特性Ｐ(Ｘ)の積分値が最大化されることが複合検知エリア設定の指針となり得る。ここで、人体が確実に存在し得る検知位置分布範囲Ｒoは複合検知エリアの核として好適であるが、画像内強度特性Ｐ(Ｘ)は必ずしもＸ軸方向に対称ではないので、範囲Ｒoは画像内強度特性Ｐ(Ｘ)の中で片寄った位置に存在し得る。そのため、範囲Ｒoに基づいて複合検知エリア全体の位置を推定すると上記指針を好適に満たさない可能性があり、特に範囲Ｒoが複合検知エリアの大きさＷに比べて小さいほど複合検知エリアの位置の精度・信頼性が低くなり得る。これに対し、補正分布範囲Ｒeは特性Ｐ(Ｘ)の値が大きな範囲をより好適に捉えるので、当該範囲Ｒeに基づいて複合検知エリアの位置をより好適に推定可能である。

さて上述の観点からすれば、距離Ｂが大きいほど範囲Ｒeが特性Ｐ(Ｘ)の主要部分を好適に捉えることが可能となる。その一方で、距離Ｂを不必要に大きくすると範囲Ｒeが実際の複合検知エリアを越えた外側まで拡張され、推定される複合検知エリアの位置の精度・信頼性は却って低下し得る。よって、範囲Ｒeが実際の複合検知エリアの外側に達しにくいように距離Ｂを設定することが好適である。具体的には、画像上における実際の複合検知エリアの大きさＷは撮像部２０のカメラの画角と空間センサ部２２のＰＩＲセンサの検知範囲の角度とによって与えられるので、拡張限度距離Ｂは、複合検知エリアの大きさＷと検知位置分布範囲Ｒoの大きさ（ここではＲoと表す）との差（Ｗ−Ｒo）が大きいほど大きく、また差が小さいほど小さく設定することができる。例えば、Ｂは差（Ｗ−Ｒo）の半分に設定するとよい。このように検知位置分布範囲Ｒoの大きさに応じて距離Ｂを可変的に制限して拡張補正を行うことで、検知エリアから外れた位置で何らかの理由で閾値以上のＰ値が得られた場合でも、当該位置を除外して複合検知エリアを適切に設定することができる。

監視処理部２４は補正分布範囲Ｒeの中心位置Ｘcを算出する（Ｓ１１０）。そして、当該位置Ｘcを中心とし幅がＷの範囲を複合検知エリアと定める（Ｓ１１２）。複合検知エリアが定まると、画像における複合検知エリア以外の領域が単独検知エリアと定まる。この画像内での複合検知エリア及び単独検知エリアのＸ軸上の範囲が各センサの検知エリアの位置関係を示す情報として記憶部２６に登録される（Ｓ１１４）。この登録モードで登録された両検知エリアは、上述したように警戒モードにて利用される。

上述の実施形態では、拡張補正した検知位置分布範囲である補正分布範囲Ｒeが中心に配置されるように複合検知エリアを設定した。しかし、拡張補正しない検知位置分布範囲Ｒoを中心として複合検知エリアを設定してもよい。この設定でも、範囲Ｒoが大きいほど範囲Ｒeを中心とする複合検知エリアとの相違は小さくなり、好適に複合検知エリアが設定される。また、範囲Ｒe，Ｒoに基づく複合検知エリアの配置は、それらの中心を一致させる構成には限られない。例えば、範囲Ｒe，ＲoにおけるＰ(Ｘ)の重心を複合検知エリアの中心としてもよい。

また、処理Ｓ１０６の前に、ウォークテストで得られた測定データに対し、作業員の移動速度による位置ずれを補正する処理を行い、当該補正後の画像内強度特性Ｐ(Ｘ)に対して上述の複合検知エリアの設定処理を行ってもよい。

この補正処理にて監視処理部２４はまず、各測定データについて、画像に基づいて監視空間内での人体の移動速度を推定する処理、及び画像に基づいて人体の移動方向を推定する処理を行う。例えば、測定時刻に撮影された画像とその１つ前の画像との間で人像の位置の変化量及び変化方向を求め、当該変化量及び画像の撮影時刻の差から移動速度の推定値を算出し、また、当該変化方向を移動方向と推定する。

次に監視処理部２４は、測定データを構成する人像位置に対し、推定した移動方向と逆の方向に移動速度に比例した距離の位置補正を行い、補正測定データを生成する。この補正測定データで与えられる特性Ｐ(Ｘ)に基づいて、上述の検知エリアの設定処理Ｓ１０６〜Ｓ１１４を行う。このような補正を行うことにより、ウォークテスト時の作業員の移動速度による位置ずれを吸収することができ、移動速度が大きい場合であっても画像上の検知エリアの位置を適切に設定することができる。

上述の補正処理での移動距離の算出に際して、移動速度に乗じられる比例係数は経験的に得られている値を用いることができる。なお、空間センサ部２２に用いるＰＩＲセンサの応答時間が既知である場合には、当該応答時間を比例係数として用いることが好適である。また、応答時間を推定するためのウォークテストを行ってもよい。例えば、空間センサ部２２の検知範囲を横切る１本の直線を設定し、作業員は当該直線上を等速で移動して検知範囲を横切る。この動作を同じ直線上にて移動方向を変えて行い、その際の画像内強度特性Ｐ(Ｘ)を求める。例えば、当該動作を１又は複数往復行い、往路の画像内強度特性Ｐ(Ｘ)と復路の画像内強度特性Ｐ(Ｘ)とのＸ軸方向の位置ずれを検出し、その位置の差と作業者の移動速度とからＰＩＲセンサの応答時間を求めることができる。

なお、上述した移動速度、移動方向の求め方は一例であり、それ以外の方法で求めてもよい。例えば、移動速度は、ＰＩＲセンサから出力される検知信号波形の変動周期から推定することも可能である。具体的には、変動周期が短いほど移動速度が大きいと推定される。また、ウォークテストにて作業員がＸ軸の正の向き又は負の向きのいずれか特定の方向に移動しているときにだけ測定データを取得すれば、監視処理部２４は移動方向を推定する必要はなくなり、移動速度だけ推定する構成とすることができる。上述の応答時間が分かる場合には、移動速度、移動方向を求める際の人像位置は、空間センサ部２２の検知時刻である測定時刻よりも当該応答時間遡及した時刻に撮影された画像に基づいて定めてもよい。

なお、空間センサ部２２は空間に存在する人体による状態変化を検知可能な他のセンサを用いて構成することも可能であり、例えば、超音波センサやマイクロ波センサなどを用いることもできる。

２ 複合型センサ、４ 警備装置、６ 操作表示器、８ 通信網、１０ 監視センタ、２０ 撮像部、２２ 空間センサ部、２４ 監視処理部、２６ 記憶部、２８ 表示部、３０ 操作部、３２ 通信部、４０ 異常監視手段、４２ エリア登録手段、５０ 監視空間、５２ 検知空間、５４ 画像、５６ 検知エリア、６０ 視軸、６２ 中心軸。

Claims (4)

1. 監視空間を撮影した画像から人体を検知する機能と、前記監視空間内の一部分に設定された検知空間を監視する人体センサが出力する検知信号の信号レベルに応じて人体を検知する機能とを有し、これら人体検知機能の検知結果に基づいて前記監視空間における侵入者の有無を判定する複合型センサにおいて、
   前記画像から人像を抽出する人像抽出部と、
   前記監視空間内を移動する人体の複数の位置に関し、前記画像上での前記人像の位置と当該位置に前記人像があるときの前記検知信号の信号レベルとを対応付けた、前記検知信号の画像内強度特性を記録する記録部と、
   前記画像内強度特性に基づいて、前記信号レベルが人体検知の基準レベル以上である人像位置と、複数の当該人像位置の間にある前記信号レベルが前記基準レベル未満の位置とを包含するように連続した１つの検知位置分布範囲を抽出し、当該検知位置分布範囲に基づいて前記画像上での前記検知空間に対応する複合検知エリアを特定するエリア特定部と、
   前記画像から抽出された人像が前記複合検知エリアとそれ以外の領域である単独検知エリアとのいずれに存在するかに応じて異なる異常判定処理を実行する異常判定部と、
   を有することを特徴とする複合型センサ。
2. 請求項１に記載の複合型センサにおいて、
   前記エリア特定部は、前記基準レベルより低い前記人体検知の許容レベルを設定され、前記基準レベルに対応した前記検知位置分布範囲から所定の拡張限度距離内に存在し前記信号レベルが前記許容レベル以上である人像位置を包含するように、前記検知位置分布範囲を拡張補正すること、を特徴とする複合型センサ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の複合型センサにおいて、
   前記エリア特定部は、前記検知位置分布範囲と中心が共通で、前記検知空間に対応する所定大きさの領域を前記複合検知エリアと定めること、を特徴とする複合型センサ。
4. 監視空間を撮影した画像から人体を検知する機能と、前記監視空間内の一部分に設定された検知空間を監視する人体センサが出力する検知信号の信号レベルに応じて人体を検知する機能とを有し、これら人体検知機能の検知結果に基づいて前記監視空間における侵入者の有無を判定する複合型センサにおいて、
   前記画像から人像を抽出する人像抽出部と、
   前記監視空間内を移動する人体の複数の位置に関し前記画像上での前記人像の位置と前記人体センサによる前記信号レベルとを対応付けた、前記検知信号の画像内強度特性を記録する記録部と、
   前記画像内強度特性に基づいて、前記信号レベルが人体検知の基準レベル以上である人像位置を包含する検知位置分布範囲を抽出し、当該検知位置分布範囲に基づいて前記画像上での前記検知空間に対応する検知エリアを特定するエリア特定部と、
   前記画像から抽出された人像が前記複合検知エリアとそれ以外の領域である単独検知エリアとのいずれに存在するかに応じて異なる異常判定処理を実行する異常判定部と、を有し、
   前記エリア特定部は、前記基準レベルより低い前記人体検知の許容レベルを設定され、前記基準レベルに対応した前記検知位置分布範囲から所定の拡張限度距離内に存在し前記信号レベルが前記許容レベル以上である人像位置を包含するように、前記検知位置分布範囲を拡張補正すること、
   を特徴とする複合型センサ。

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