JP5845858B2 - Object detection apparatus and object detection method - Google Patents

Object detection apparatus and object detection method Download PDF

Info

Publication number
JP5845858B2
JP5845858B2 JP2011262623A JP2011262623A JP5845858B2 JP 5845858 B2 JP5845858 B2 JP 5845858B2 JP 2011262623 A JP2011262623 A JP 2011262623A JP 2011262623 A JP2011262623 A JP 2011262623A JP 5845858 B2 JP5845858 B2 JP 5845858B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
light
unit
target
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011262623A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013113803A (en
Inventor
高岸 成典
成典 高岸
幹 草尾
幹 草尾
亨 村瀬
亨 村瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2011262623A priority Critical patent/JP5845858B2/en
Publication of JP2013113803A publication Critical patent/JP2013113803A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5845858B2 publication Critical patent/JP5845858B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、対象検出装置および対象検出方法に関し、特に、2次元画像を用いて対象を検出する対象検出装置および対象検出方法に関する。   The present invention relates to an object detection apparatus and an object detection method, and more particularly to an object detection apparatus and an object detection method for detecting an object using a two-dimensional image.

“イメージング分光器”、[online]、[平成23年4月27日検索]、インターネット〈URL:http://www.ryoden.co.jp/fa/system/fa28_4.html〉(非特許文献1)には、工業および研究の分光分析の分野で用いられる機器が開示されている。すなわち、イメージング分光器では、特殊なプリズム、およびグレーティング構造により、ライン状のエリアにおける各点の光を分光する。そして、通常のレンズおよび白黒の2次元カメラとイメージング分光器とを組み合わせることにより、ライン状のエリアの波長分布を検知できるイメージング方式の分光計を実現する。ライン状のエリアの各点において、256個〜1024個の波長について光の強度データが得られる。   “Imaging spectrometer”, [online], [searched April 27, 2011], Internet <URL: http://www.ryoden.co.jp/fa/system/fa28_4.html> (Non-patent document 1 ) Discloses instruments used in the fields of industrial and research spectroscopic analysis. That is, in the imaging spectrometer, the light at each point in the line-shaped area is dispersed by a special prism and a grating structure. Then, by combining an ordinary lens, a black and white two-dimensional camera, and an imaging spectrometer, an imaging spectrometer capable of detecting the wavelength distribution of the line area is realized. Light intensity data is obtained for 256 to 1024 wavelengths at each point in the line area.

“イメージング分光器”、[online]、[平成23年4月27日検索]、インターネット〈URL:http://www.ryoden.co.jp/fa/system/fa28_4.html〉“Imaging Spectrometer”, [online], [Search April 27, 2011], Internet <URL: http://www.ryoden.co.jp/fa/system/fa28_4.html>

非特許文献1に記載のイメージング分光器を用いて面状のエリアを解析しようとした場合には、解析対象またはイメージング分光器を移動させ、測定対象となるライン状のエリアの位置を変えて繰り返し分光スペクトルを取得する。このため、非特許文献1に記載のイメージング分光器は、広いエリアを解析する用途、および面状のエリアの解析を高速に行なう必要がある用途には適していない。   When trying to analyze a planar area using the imaging spectrometer described in Non-Patent Document 1, the analysis object or imaging spectrometer is moved, and the position of the line area to be measured is changed repeatedly. Acquire a spectrum. For this reason, the imaging spectroscope described in Non-Patent Document 1 is not suitable for an application for analyzing a wide area and an application for which an analysis of a planar area needs to be performed at high speed.

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、より広範囲かつ高速に対象を検出することが可能な対象検出装置および対象検出方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an object detection apparatus and an object detection method capable of detecting an object in a wider range and at a higher speed.

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる対象検出装置は、検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、2次元画像を撮像するための撮像部と、上記2次元画像の各画素における物質を検出するための検出部とを備え、上記撮像部は、受けた光の強度を示す電気信号を出力するための複数の撮像素子を有する撮像素子部と、受けた光のうち、上記複数の波長帯の光をそれぞれ透過して上記撮像素子部へ照射するための複数の波長選択フィルタを有する波長フィルタ部と、受けた光を反射して上記波長フィルタ部に照射し、かつ反射光の光路を変更することにより上記反射光の照射先の上記波長選択フィルタを切り替え可能な反射部とを含む。   In order to solve the above-described problem, an object detection apparatus according to an aspect of the present invention includes an imaging unit for imaging a two-dimensional image with respect to a plurality of wavelength bands selected in advance according to physical properties of a detection target, A detection unit for detecting a substance in each pixel of the two-dimensional image, and the imaging unit includes an imaging element unit having a plurality of imaging elements for outputting an electric signal indicating the intensity of received light, and a receiving unit. Wavelength light having a plurality of wavelength selection filters for transmitting the light in the plurality of wavelength bands and irradiating the image sensor part, and reflecting the received light to the wavelength filter part. And a reflection unit that can switch the wavelength selection filter to which the reflected light is irradiated by changing the optical path of the reflected light.

人のような検出対象をその形状で認識する場合、その形状を表現するのに例えば数十画素のデータが必要になる。2次元画像の各画素における物質を検出する場合、その検出に用いる波長帯を適切に選択することによって、1画素または数画素程度の物質の検出結果があれば、2次元画像の背景から検出対象およびその位置を抽出し得ることを本願発明者らは見出した。言い換えると、撮像範囲が広くても、検出対象およびその位置の特定精度を確保することができる。形状によらないため、対象の全部を検出できない場合でも、当該対象を特定することも可能である。検出対象を認識するのに利用する画素数を多くするために焦点距離を変更する必要も少なく、検出対象の移動を追跡することも容易となる。しかも、検出対象の物性に応じて波長帯を選択することで、多数の波長帯それぞれの画像を解析する必要がなくなるため、面状のエリアを高速に解析することができる。また、透過波長帯に対応した2次元画像を得ることができ、波長フィルタ部における透過波長帯を適宜選択することにより、種々の物質を検出することが可能となる。   When a detection target such as a person is recognized by its shape, for example, data of several tens of pixels is required to express the shape. When detecting a substance in each pixel of a two-dimensional image, if there is a detection result of the substance of about one pixel or several pixels by appropriately selecting the wavelength band used for the detection, the detection target from the background of the two-dimensional image The inventors of the present application have found that and the position can be extracted. In other words, even if the imaging range is wide, it is possible to ensure the accuracy of specifying the detection target and its position. Since it does not depend on the shape, it is possible to specify the target even when the entire target cannot be detected. There is little need to change the focal length in order to increase the number of pixels used for recognizing the detection target, and the movement of the detection target can be easily tracked. In addition, by selecting the wavelength band according to the physical property of the detection target, it becomes unnecessary to analyze the images of each of the many wavelength bands, so that the planar area can be analyzed at high speed. In addition, a two-dimensional image corresponding to the transmission wavelength band can be obtained, and various substances can be detected by appropriately selecting the transmission wavelength band in the wavelength filter unit.

好ましくは、上記検出部は、一つの画素における上記複数の波長帯についての強度値の一部または全部を組み合わせて算出した評価値に基づいて、当該画素における物質の検出を行なう。   Preferably, the detection unit detects a substance in the pixel based on an evaluation value calculated by combining a part or all of the intensity values for the plurality of wavelength bands in one pixel.

このような構成により、多数の波長帯の画像を得なくても、検出対象等について、波長に対する特性を適切に評価することができ、対象検出処理をより正確に行なうことができる。注目画素における物質の検出には、注目画素自体の評価値に加えて、周辺画素の強度値、評価値、物質判別結果も用いることができる。   With such a configuration, it is possible to appropriately evaluate the characteristics of the detection target and the like with respect to the wavelength without obtaining images in a large number of wavelength bands, and the target detection process can be performed more accurately. In addition to the evaluation value of the target pixel itself, the intensity value, the evaluation value, and the substance discrimination result of the surrounding pixels can be used for detecting the substance in the target pixel.

好ましくは、上記複数の波長帯の少なくとも一部は赤外域に含まれる。   Preferably, at least some of the plurality of wavelength bands are included in the infrared region.

このような構成により、検出対象またはその背景に含まれる物質の評価をより適切に行なうことができる。   With such a configuration, it is possible to more appropriately evaluate the substance contained in the detection target or its background.

好ましくは、上記撮像素子部は、上記複数の波長帯の光をそれぞれ受けるための複数の領域に分割され、上記波長選択フィルタは、対応の上記波長帯の光を透過して対応の上記領域へ照射する。   Preferably, the imaging element unit is divided into a plurality of regions for receiving light of the plurality of wavelength bands, and the wavelength selection filter transmits light of the corresponding wavelength band to the corresponding region. Irradiate.

このような構成により、たとえば波長フィルタ部において撮像素子別の波長選択フィルタを設ける構成と比べて、波長フィルタ部の構成の簡易化を図ることができる。   With such a configuration, the configuration of the wavelength filter unit can be simplified as compared with a configuration in which, for example, a wavelength selection filter for each imaging element is provided in the wavelength filter unit.

一実施態様として、上記画素は、上記複数の波長帯にそれぞれ対応する複数のサブ画素を含み、各上記サブ画素は、対応の波長帯を選択するための波長選択フィルタと、上記波長選択フィルタからの透過光を受光するための撮像素子とを有することができる。   As one embodiment, the pixel includes a plurality of subpixels corresponding to the plurality of wavelength bands, and each of the subpixels includes a wavelength selection filter for selecting a corresponding wavelength band, and the wavelength selection filter. And an imaging device for receiving the transmitted light.

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる対象検出方法は、検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、2次元画像を撮像するステップと、上記2次元画像の各画素における物質を検出するステップとを含み、上記2次元画像を撮像するステップにおいては、受けた光を反射し、かつ反射光の光路を変更することにより上記反射光の照射先の波長選択フィルタを切り替え、上記複数の波長帯の光を上記波長選択フィルタにおいてそれぞれ透過して複数の撮像素子へ照射する。   In order to solve the above-described problem, an object detection method according to an aspect of the present invention includes a step of capturing a two-dimensional image with respect to a plurality of wavelength bands selected in advance according to a physical property of a detection target; Detecting the substance in each pixel of the pixel, and in the step of capturing the two-dimensional image, the wavelength selection of the irradiation destination of the reflected light by reflecting the received light and changing the optical path of the reflected light The filters are switched, and the light of the plurality of wavelength bands is transmitted through the wavelength selection filter and irradiated to the plurality of imaging elements.

本発明によれば、より広範囲かつ高速に対象を検出することができる。   According to the present invention, it is possible to detect an object in a wider range and at a higher speed.

本発明の実施の形態に係る対象検出装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the object detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る対象検出装置による検出対象の撮影を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the imaging | photography of the detection target by the target detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light-receiving part in the target detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部による画像処理を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the image processing by the light-receiving part in the target detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 対象検出装置の受光部における波長フィルタ部の透過波長帯の参考例を示す図である。It is a figure which shows the reference example of the permeation | transmission wavelength band of the wavelength filter part in the light-receiving part of a target detection apparatus. 本発明の実施の形態に係る対象検出装置による対象検出動作を示す図である。It is a figure which shows the object detection operation | movement by the object detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る対象検出装置による対象検出動作を示す図である。It is a figure which shows the object detection operation | movement by the object detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部の構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a structure of the light-receiving part in the target detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 対象検出装置の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a target detection apparatus. 他の構成例に係る対象検出装置が対象検出処理を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。It is the flowchart which determined the operation | movement procedure at the time of the target detection apparatus which concerns on another structural example performing a target detection process. 他の構成例に係る対象検出装置における検出部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the detection part in the object detection apparatus which concerns on another structural example. 他の構成例に係る対象検出装置の検出部における判定部が物質判定処理を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。It is the flowchart which defined an example of the operation | movement procedure at the time of the determination part in the detection part of the target detection apparatus which concerns on another structural example performing a substance determination process.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置の機能ブロック図である。この対象検出装置101は、監視装置、さらには監視エリアにおける侵入者を検知し、当該侵入者の画像を撮影する用途に用いることができる。   FIG. 1 is a functional block diagram of an object detection apparatus according to an embodiment of the present invention. The target detection device 101 can be used for a monitoring device, and further for detecting an intruder in a monitoring area and capturing an image of the intruder.

図1を参照して、対象検出装置101は、撮像部11と、検出部12とを備える。撮像部11は、光学系21と、受光部22とを含む。   With reference to FIG. 1, the target detection apparatus 101 includes an imaging unit 11 and a detection unit 12. The imaging unit 11 includes an optical system 21 and a light receiving unit 22.

撮像部11は、検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、2次元画像を撮像する。この撮像にはハイパースペクトル(HS)カメラを用いることができる。本実施の形態において、HSカメラは、少なくとも近赤外域を含む対象波長域における電磁波を撮影する。対象波長域は、たとえば、900nm〜1800nmであり、予め選択される上述の複数の波長帯を含む。これらの波長帯は、たとえば、最大10波長帯選択される。   The imaging unit 11 captures a two-dimensional image for a plurality of wavelength bands selected in advance according to the physical property of the detection target. A hyperspectral (HS) camera can be used for this imaging. In the present embodiment, the HS camera captures electromagnetic waves in a target wavelength range including at least the near infrared range. The target wavelength range is, for example, 900 nm to 1800 nm, and includes the plurality of wavelength bands selected in advance. These wavelength bands are selected, for example, up to 10 wavelength bands.

ここで、選択する波長帯の数を10以下にするのは、それより大きくすると、一定の解像度で高速(ほぼリアルタイム)に物質を判別することが難しくなり、特に監視用途には適さなくなるためであり、また、選択する波長帯の数が10以下であっても、物質の識別数および精度を十分に確保できるためである。監視装置等の実用性を考慮すると、2〜6波長帯を選択するのが好ましく、3〜5波長帯を選択するのがより好ましい。   Here, the reason why the number of wavelength bands to be selected is 10 or less is that if it is larger than that, it becomes difficult to discriminate substances at a high speed (almost real time) with a constant resolution, which is not suitable for monitoring applications. In addition, even if the number of wavelength bands to be selected is 10 or less, the number of substances to be identified and the accuracy can be sufficiently secured. In consideration of practicality of a monitoring device or the like, it is preferable to select the 2-6 wavelength band, and it is more preferable to select the 3-5 wavelength band.

HSカメラは、対象エリアを撮影可能な場所、たとえば対象エリア付近の柱の頭頂部に下斜め方向に向けて設置される。対象エリアが監視エリア全体をカバーできないときまたは死角が生じるときには、HSカメラを複数設置することができる。   The HS camera is installed in a diagonally downward direction at a place where the target area can be photographed, for example, at the top of a pillar near the target area. When the target area cannot cover the entire monitoring area or when a blind spot occurs, a plurality of HS cameras can be installed.

撮像部11において、受光部22は、複数の画素Pを含む。これら複数の画素Pは、各選択波長帯の電磁波の受信強度を示す電気信号をそれぞれ出力する。   In the imaging unit 11, the light receiving unit 22 includes a plurality of pixels P. The plurality of pixels P each output an electric signal indicating the reception intensity of the electromagnetic wave in each selected wavelength band.

受光部22は、複数の画素Pが出力する電気信号により対象エリアの2次元画像を撮像する。   The light receiving unit 22 captures a two-dimensional image of the target area using an electrical signal output from the plurality of pixels P.

検出部12は、本実施の形態において、受光部22によって撮像された2次元画像に基づいて画素Pごとに物質を判別する。検出部12は、対象検出装置101の検出対象に応じた物質を判別できればよく、対象検出装置101を監視装置として用いる場合、たとえば人肌とそれ以外の物質を判別できればよい。物質の判別は、画素Pごとに限らず、画素群ごとに行なってもよく、さらに一部領域で画素ごとに、残りの領域で画素群ごとに行なってもよい。   In the present embodiment, the detection unit 12 determines a substance for each pixel P based on the two-dimensional image captured by the light receiving unit 22. The detection unit 12 only needs to be able to determine a substance according to the detection target of the target detection apparatus 101. When the target detection apparatus 101 is used as a monitoring apparatus, it is only necessary to be able to determine, for example, human skin and other substances. The substance determination is not limited to each pixel P but may be performed for each pixel group, and may be performed for each pixel group in a partial region and for each pixel group in the remaining region.

図2は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置による検出対象の撮影を概念的に示す図である。   FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating imaging of a detection target by the target detection device according to the embodiment of the present invention.

図2を参照して、光学系21は、監視エリアからの光を受光し、受光部22へ照射する。   Referring to FIG. 2, the optical system 21 receives light from the monitoring area and irradiates the light receiving unit 22.

受光部22は、光学系21から受けた光(ここでは赤外線)に基づいて2次元画像を作成する。この2次元画像に基づいて対象TG、ここでは人が検出され、監視エリアにおける対象TGの画像が撮影される。   The light receiving unit 22 creates a two-dimensional image based on the light (infrared rays here) received from the optical system 21. A target TG, here a person, is detected based on the two-dimensional image, and an image of the target TG in the monitoring area is taken.

図3は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部の構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the light receiving unit in the target detection device according to the embodiment of the present invention.

図3を参照して、受光部22は、波長フィルタ部31と、撮像素子部32とを含む。   With reference to FIG. 3, the light receiving unit 22 includes a wavelength filter unit 31 and an imaging element unit 32.

撮像素子部32は、行列状に配置された複数の撮像素子Rを含む。撮像素子Rは、たとえばInGaAsを用いた受光素子である。撮像素子Rは、受けた光の強度を示す電気信号を出力する。   The image sensor section 32 includes a plurality of image sensors R arranged in a matrix. The imaging element R is a light receiving element using, for example, InGaAs. The image sensor R outputs an electrical signal indicating the intensity of the received light.

波長フィルタ部31は、格子状に配置された複数の波長選択フィルタFを含む。波長選択フィルタFは、撮像素子Rに対応して設けられ、物質判別用の複数の波長帯のうち、対応の波長帯の光を透過して対応の撮像素子Rへ照射する。   The wavelength filter unit 31 includes a plurality of wavelength selection filters F arranged in a lattice shape. The wavelength selection filter F is provided corresponding to the image sensor R, and transmits light in the corresponding wavelength band among the plurality of wavelength bands for substance discrimination and irradiates the corresponding image sensor R.

具体的には、撮像素子部32における各撮像素子Rに位置を合わせた波長フィルタ部31を撮像素子部32の直上に配置する。波長フィルタ部31は、たとえば撮像素子部32と一体化される。波長フィルタ部31の受光面の縦横サイズは、撮像素子部32の受光面と略一致する。各撮像素子Rは、対応の波長選択フィルタFが透過する波長帯の光の強度を示す電気信号を出力する。   Specifically, the wavelength filter unit 31 that is aligned with each image sensor R in the image sensor unit 32 is disposed immediately above the image sensor unit 32. The wavelength filter unit 31 is integrated with the image sensor unit 32, for example. The vertical and horizontal sizes of the light receiving surface of the wavelength filter unit 31 substantially coincide with the light receiving surface of the imaging element unit 32. Each image sensor R outputs an electrical signal indicating the intensity of light in the wavelength band transmitted by the corresponding wavelength selection filter F.

図4は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部による画像処理を概念的に示す図である。   FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating image processing by the light receiving unit in the target detection device according to the embodiment of the present invention.

図5は、対象検出装置の受光部における波長フィルタ部の透過波長帯の参考例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a reference example of the transmission wavelength band of the wavelength filter unit in the light receiving unit of the target detection device.

図5を参照して、波長フィルタ部31において、物質判別用の複数の波長帯の光をそれぞれ透過し、互いに隣接する複数の波長選択フィルタFが設けられている。本実施の形態においては、これら6つの波長選択フィルタの1セットによって、一つの画素に対する波長選択フィルタ部が構成される。各波長選択フィルタは、一つのサブ画素に対する波長選択フィルタ部を構成する。   Referring to FIG. 5, wavelength filter unit 31 is provided with a plurality of wavelength selection filters F that transmit light in a plurality of wavelength bands for substance discrimination and are adjacent to each other. In the present embodiment, a set of these six wavelength selection filters constitutes a wavelength selection filter unit for one pixel. Each wavelength selection filter constitutes a wavelength selection filter unit for one subpixel.

複数の波長帯の少なくとも一部は赤外域、さらには近赤外域に含まれるのが好ましい。より詳細には、波長フィルタ部31は、たとえば940nm帯、1100nm帯、1200nm帯、1300nm帯、1500nm帯および1600nm帯の波長を有する光をそれぞれ透過する波長選択フィルタのセットを複数有する。各波長帯は、たとえば中心波長に対して±数10nmの幅を有することができる。   It is preferable that at least some of the plurality of wavelength bands are included in the infrared region, and further in the near infrared region. More specifically, the wavelength filter unit 31 includes a plurality of sets of wavelength selection filters that respectively transmit light having wavelengths of 940 nm band, 1100 nm band, 1200 nm band, 1300 nm band, 1500 nm band, and 1600 nm band, for example. Each wavelength band may have a width of ± several tens of nm with respect to the center wavelength, for example.

ここで、モザイク状に透過特性が異なる波長フィルタ部31は、たとえばフォトニック結晶を応用することにより作成可能である。このフィルタ板を撮像素子に合わせて配置する。また、撮像素子Rごとに波長選択フィルタFを設ける方法としては、たとえばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)またはCCD(Charge Coupled Device)用のRGBフィルタと同様の方法が考えられる。   Here, the wavelength filter unit 31 having different transmission characteristics in a mosaic shape can be created by applying, for example, a photonic crystal. This filter plate is arranged according to the image sensor. As a method of providing the wavelength selection filter F for each image sensor R, for example, a method similar to an RGB filter for CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or CCD (Charge Coupled Device) can be considered.

画素Pは、複数の波長にそれぞれ対応する複数のサブ画素SPを含む。図4および図5に示す例では、上述のように6つのサブ画素SPで1つの画素Pを構成し、画素Pごとに演算を行なって当該画素Pにおける像の物質判別を行なう。そして、人肌であると判断された画素Pを他の画素Pと区別して表示することにより、たとえば人型のスペクトル画像を得ることができる。   The pixel P includes a plurality of subpixels SP respectively corresponding to a plurality of wavelengths. In the example shown in FIGS. 4 and 5, as described above, one pixel P is constituted by the six sub-pixels SP, and calculation is performed for each pixel P to determine the substance of the image in the pixel P. Then, by displaying the pixels P determined to be human skin separately from the other pixels P, for example, a human-type spectrum image can be obtained.

検出部12は、一つの画素Pにおける複数の波長帯についての強度値の一部または全部を組み合わせて算出した評価値に基づいて、当該画素Pにおける物質の検出を行なう。より詳細には、検出部12は、2次元画像において画素Pにおける複数の選択光の強度を比較し、比較結果に基づいて当該画素Pにおける物質を判別する。検出部12は、画素Pに対応する複数の受光素子Rが出力する電気信号に基づいて、画素Pごとに物質を判別する。   The detection unit 12 detects a substance in the pixel P based on an evaluation value calculated by combining some or all of intensity values for a plurality of wavelength bands in one pixel P. More specifically, the detection unit 12 compares the intensities of the plurality of selection lights in the pixel P in the two-dimensional image, and determines the substance in the pixel P based on the comparison result. The detection unit 12 determines the substance for each pixel P based on the electrical signals output from the plurality of light receiving elements R corresponding to the pixel P.

図6および図7は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置による対象検出動作を示す図である。   6 and 7 are diagrams illustrating an object detection operation by the object detection device according to the embodiment of the present invention.

図6および図7を参照して、パターンマッチング等、形状から人間であるとの判定を行なうためには、その形状を画像上で表現するために少なくとも数十画素が必要であり、カメラのある方向への移動も判別するとなると、さらに多くの画素が必要となる。これは、カメラに侵入者が近づく場合、対象がかなり移動しないと、形状の差となって画像に表れないためである。図6において、ARは、可視画像の一般的な認識処理で人間を検出するために必要となる画素の領域である。図6の可視画像の例では、人間の画像上のサイズが領域ARと同等であるため、画像処理によって人間であると認識できる。一方、図7の可視画像の例では、人間の画像上のサイズが領域ARより小さくなっているため、形状から人間であると認識するのが難しく、その認識精度は低下する。この距離で人間を精度よく認識しようとすると、対象候補へのズームを行なって、当該候補の画像上のサイズを大きくする必要がある。   Referring to FIGS. 6 and 7, in order to determine that a person is a person from a shape, such as pattern matching, at least several tens of pixels are required to represent the shape on an image, and there is a camera. If movement in the direction is also determined, more pixels are required. This is because when an intruder approaches the camera, the object will not appear in the image due to a difference in shape unless the object moves considerably. In FIG. 6, AR is a pixel area required for detecting a human in a general recognition process of a visible image. In the example of the visible image in FIG. 6, since the size on the human image is equivalent to the area AR, it can be recognized as a human by image processing. On the other hand, in the example of the visible image in FIG. 7, since the size on the human image is smaller than the area AR, it is difficult to recognize the human being from the shape, and the recognition accuracy is lowered. In order to accurately recognize a human at this distance, it is necessary to zoom in on the target candidate and increase the size of the candidate image.

これに対して、対象検出装置101では、2次元スペクトル画像を用いる。このスペクトル画像では、人を認識するのに形状による必要がない。このため、図7に示すように、光学系21と監視エリアとの距離が100mの場合においても、1画素から数画素の対象の像IMGがあれば、その対象を背景から選択的に抽出することができる。形状によらないため、対象全体が画像含まれる必要もなく、対象の一部に対する判別結果から、当該対象の存在を特定することができる。このため、可視画像と同等の解像度であれば、より遠くの対象の存在を検出することができ、対象認識のためにズームアップする必要性が低くなる。   On the other hand, the object detection apparatus 101 uses a two-dimensional spectrum image. In this spectral image, there is no need for shape to recognize a person. For this reason, as shown in FIG. 7, even when the distance between the optical system 21 and the monitoring area is 100 m, if there is an image IMG of one to several pixels, the target is selectively extracted from the background. be able to. Since it does not depend on the shape, the entire object need not be included in the image, and the presence of the object can be specified from the determination result for a part of the object. For this reason, if the resolution is equivalent to that of the visible image, the presence of a farther object can be detected, and the need for zooming up for object recognition is reduced.

このように、対象検出装置101では、少数の画素における検出結果から対象の存在を認識することが可能であることから、広範囲にわたってより正確に対象検出を行なうことができる。   As described above, the target detection apparatus 101 can recognize the presence of a target from the detection results of a small number of pixels, and thus can perform target detection more accurately over a wide range.

さらにカメラ方向への移動も、その移動に伴う画素数の僅かな増大で検出できる。図6では、簡単のため像IMGは3画素で例示されているが、実際にはより多くの画素で構成されており、100mから25mに人が近づくよりも前に、その移動を検出することができる。対象のカメラ方向への移動に伴い、数画素程度、像IMGに対応する画素が増えれば、その移動を検出し、対象を追跡することが可能である。   Further, movement in the camera direction can be detected by a slight increase in the number of pixels accompanying the movement. In FIG. 6, the image IMG is illustrated with three pixels for simplicity, but in reality, the image IMG is configured with more pixels, and the movement is detected before a person approaches 100 m to 25 m. Can do. If the number of pixels corresponding to the image IMG increases by about several pixels as the object moves in the camera direction, the movement can be detected and the object can be tracked.

可視画像に対する一般的な認識処理では、検出対象の移動量を検知するために、前後のフレーム間での差分を算出する。このとき、フレーム間で検出対象の大きさの相違を認識するためには、同一の形状物が大きくなったと認識できる程度の情報量が必要であり、可視画像では、相違部分としてたとえば数十画素以上の相違が必要である。このため、通常の広角カメラを用いる構成では、検出対象が徐々に近づいてくる場合、当該検出対象の移動量を検知することが困難である。   In a general recognition process for a visible image, a difference between the previous and subsequent frames is calculated in order to detect the amount of movement of the detection target. At this time, in order to recognize the difference in the size of the detection target between the frames, an amount of information that can be recognized that the same shape object has become large is necessary. The above differences are necessary. For this reason, in the configuration using a normal wide-angle camera, when the detection target gradually approaches, it is difficult to detect the amount of movement of the detection target.

これに対して、対象検出装置101では、形状によらないため、少数の画素の増減でフレーム間における検出対象の大きさの相違を認識することができる。これにより、検出対象が徐々に近づいてくる場合でも、検出対象を正確に検出することができる。   On the other hand, since the target detection apparatus 101 does not depend on the shape, it is possible to recognize a difference in the size of the detection target between frames by increasing or decreasing a small number of pixels. Thereby, even when the detection target approaches gradually, the detection target can be accurately detected.

また、通常の画像処理において、検出対象の移動量を検知するための情報量を確保するためにズームカメラを用いると、視野が狭くなるため、侵入者を追跡することが困難となる。   In addition, when a zoom camera is used to secure an amount of information for detecting the amount of movement of a detection target in normal image processing, it becomes difficult to track an intruder because the field of view is narrowed.

これに対して、対象検出装置101では、少数の画素でフレーム間における検出対象の大きさの相違を認識することができるため、広角撮影を行なうことができる。これにより、カメラのレンズを動かすことなく、侵入者を容易に追跡することができる。   In contrast, the object detection apparatus 101 can recognize a difference in the size of the detection object between frames with a small number of pixels, and thus can perform wide-angle imaging. This makes it possible to easily track an intruder without moving the camera lens.

さらに、本発明の実施の形態に係る対象検出装置では、撮像部11は、上述のように、検出対象の物性に応じて予め選択された複数帯の波長について、2次元画像を撮像する。多数の波長の2次元画像それぞれに対して解析処理を行なう必要がないため、広範囲にわたってより高速に対象検出を行なうことができる。   Furthermore, in the target detection device according to the embodiment of the present invention, the imaging unit 11 captures a two-dimensional image for a plurality of bands of wavelengths selected in advance according to the physical property of the detection target, as described above. Since it is not necessary to perform analysis processing on each of the two-dimensional images having a large number of wavelengths, it is possible to detect an object at a higher speed over a wide range.

さらに、本発明の実施の形態に係る対象検出装置では、検出部12は、一つの画素Pにおける複数の波長についての強度値の一部または全部を組み合わせて算出した評価値に基づいて、当該画素Pにおける物質の検出を行なう。   Furthermore, in the target detection device according to the embodiment of the present invention, the detection unit 12 uses the pixel based on the evaluation value calculated by combining some or all of the intensity values for a plurality of wavelengths in one pixel P. The substance in P is detected.

このような構成により、検出対象およびその背景に含まれる物質の評価をより適切に行なうことができる。一つの画素における物質の検出には、当該画素自体の評価値に加えて、周辺画素の強度値、評価値、および物質判別結果も用いることができる。たとえば複数画素の強度値を平均し、その平均値から評価値を計算するようにしてもよい。   With such a configuration, it is possible to more appropriately evaluate the detection target and the substances contained in the background. In addition to the evaluation value of the pixel itself, the intensity value, the evaluation value, and the substance discrimination result of the surrounding pixels can be used for detecting the substance in one pixel. For example, the intensity values of a plurality of pixels may be averaged, and the evaluation value may be calculated from the average value.

また、本発明の実施の形態に係る対象検出装置では、上記複数の波長帯の少なくとも一部は赤外域に含まれる。   In the target detection device according to the embodiment of the present invention, at least a part of the plurality of wavelength bands is included in the infrared region.

このような構成により、選択光として適切な波長帯を選択し、物質判別をより正確に行なうことができる。   With such a configuration, an appropriate wavelength band can be selected as the selection light, and substance discrimination can be performed more accurately.

対象検出装置では、上述のように、画素Pは、複数の波長帯にそれぞれ対応する複数のサブ画素SPを含むことができる。しかしながら、本発明の実施の形態に係る対象検出装置では、異なるフィルタ構成を採用する。   In the target detection device, as described above, the pixel P can include a plurality of sub-pixels SP respectively corresponding to a plurality of wavelength bands. However, the object detection apparatus according to the embodiment of the present invention employs different filter configurations.

図8は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部の構成の例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of the light receiving unit in the target detection device according to the embodiment of the present invention.

図8を参照して、受光部22は、波長フィルタ部31と、撮像素子部32と、反射部33とを含む。波長フィルタ部31および撮像素子部32は、たとえば一体化されている。   Referring to FIG. 8, the light receiving unit 22 includes a wavelength filter unit 31, an image sensor unit 32, and a reflection unit 33. The wavelength filter unit 31 and the imaging element unit 32 are integrated, for example.

撮像素子部32は、受けた光の強度を示す電気信号を出力するための複数の撮像素子を有する。   The image sensor unit 32 includes a plurality of image sensors for outputting an electrical signal indicating the intensity of received light.

波長フィルタ部31は、光学系21から受けた光のうち、物質判別用の複数の波長帯λ1〜λ4の光をそれぞれ透過して撮像素子部32へ照射するための複数の波長選択フィルタFL1〜FL4を有する。   The wavelength filter unit 31 transmits a plurality of wavelength bands λ1 to λ4 for substance discrimination among the light received from the optical system 21, and irradiates the image sensor unit 32 with a plurality of wavelength selection filters FL1 to FL1. Has FL4.

反射部33は、監視エリアから受けた光を反射して波長フィルタ部31に照射する。反射部33は、反射光の光路を変更することにより反射光の照射先の波長選択フィルタFを切り替え可能である。具体的には、反射部33は、光路変更機構を備えた反射板である。この光路変更機構は、たとえばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いて実現される。   The reflection unit 33 reflects the light received from the monitoring area and irradiates the wavelength filter unit 31. The reflection unit 33 can switch the wavelength selection filter F to which the reflected light is irradiated by changing the optical path of the reflected light. Specifically, the reflecting unit 33 is a reflecting plate provided with an optical path changing mechanism. This optical path changing mechanism is realized using, for example, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).

より詳細には、撮像素子部32は、物質判別用の複数の波長帯の光をそれぞれ受けるための複数の領域に分割されている。撮像素子部32は、たとえば4分割されており、分割された領域ごとに異なる波長帯の光を透過する。   More specifically, the image sensor section 32 is divided into a plurality of regions for receiving light in a plurality of wavelength bands for substance discrimination. The imaging element unit 32 is divided into, for example, four parts, and transmits light in different wavelength bands for each divided region.

波長選択フィルタFL1〜FL4は、対応の波長帯の光を透過して撮像素子部32における対応の領域へ照射する。   The wavelength selection filters FL <b> 1 to FL <b> 4 transmit light in the corresponding wavelength band and irradiate the corresponding region in the imaging element unit 32.

このような構成により、撮像素子部32における上記領域ごとに、透過波長帯に対応した2次元画像を得ることができる。波長フィルタ部31における透過波長帯を適宜選択することにより、種々の物質を検出することが可能となる。   With such a configuration, a two-dimensional image corresponding to the transmission wavelength band can be obtained for each of the regions in the imaging element unit 32. By appropriately selecting the transmission wavelength band in the wavelength filter unit 31, various substances can be detected.

また、光の反射先を変更可能な反射板に光学系21からの光を照射し、撮像素子部32における分割された各波長領域へ順番に反射光を照射する構成により、撮像素子部32における波長領域ごとに、透過波長帯に対応した2次元画像を得ることができる。また、たとえば波長フィルタ部において撮像素子別の波長選択フィルタを設ける構成と比べて、波長フィルタ部の構成の簡易化を図ることができる。   In addition, in the imaging element unit 32, the light from the optical system 21 is irradiated onto a reflection plate that can change the reflection destination of the light, and the reflected light is sequentially irradiated to each divided wavelength region in the imaging element unit 32. A two-dimensional image corresponding to the transmission wavelength band can be obtained for each wavelength region. Further, for example, the configuration of the wavelength filter unit can be simplified as compared with a configuration in which the wavelength selection filter for each imaging element is provided in the wavelength filter unit.

なお、図8では、撮像素子部32が各波長領域に分割される構成であるとしたが、これに限定するものではない。撮像素子部を複数設け、各撮像素子部にそれぞれ異なる波長帯の光を反射部33から照射する構成であってもよい。   In FIG. 8, the imaging element unit 32 is configured to be divided into each wavelength region, but is not limited thereto. There may be a configuration in which a plurality of imaging element units are provided, and each imaging element unit is irradiated with light of a different wavelength band from the reflection unit 33.

上述の実施の形態では、対象検出装置を監視装置として単独で用いたが、これに限られるものではなく、たとえば可視の望遠カメラと組み合わせることも可能である。   In the above-described embodiment, the target detection device is used alone as a monitoring device, but the present invention is not limited to this, and for example, it can be combined with a visible telephoto camera.

図9は、対象検出装置の他の構成例を示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration example of the target detection apparatus.

図9を参照して、本実施の形態に係る対象検出装置101は、HSカメラ51と、望遠カメラ52と、制御装置53とを備える。   Referring to FIG. 9, target detection apparatus 101 according to the present embodiment includes HS camera 51, telephoto camera 52, and control apparatus 53.

制御装置53は、HSカメラ51によって撮影されたスペクトル画像に基づいて侵入者を検知して利用者に自動的に通知したり、望遠カメラ52を制御し当該侵入者の拡大可視画像を撮影したりすることができる。   The control device 53 detects an intruder based on the spectrum image captured by the HS camera 51 and automatically notifies the user, or controls the telephoto camera 52 to capture an enlarged visible image of the intruder. can do.

より詳細には、望遠カメラ52は、たとえば、パンチルト機能およびズーム機能を搭載したPTZカメラである。HSカメラ51および望遠カメラ52は、監視エリアからの太陽光の反射光を受光することにより撮影を行なう。   More specifically, the telephoto camera 52 is, for example, a PTZ camera equipped with a pan / tilt function and a zoom function. The HS camera 51 and the telephoto camera 52 perform shooting by receiving reflected sunlight from the monitoring area.

この例において、望遠カメラ52は、利用者が即時にまたは事後に侵入者を視覚的に確認するために設けられており、侵入者を検知するという目的には必要ない。また、望遠カメラ52によって侵入者を自動追跡することは必須ではなく、利用者が手動で望遠カメラ52を操作するようにしてもよい。   In this example, the telephoto camera 52 is provided for the user to visually confirm the intruder immediately or after the fact, and is not necessary for the purpose of detecting the intruder. Further, it is not essential to automatically track the intruder by the telephoto camera 52, and the user may manually operate the telephoto camera 52.

なお、対象検出装置101は、夜間における撮影を可能とするために、ハロゲン光または赤外光を監視エリアに向けて照射する光照射器をさらに備える構成であってもよい。   In addition, the object detection apparatus 101 may be configured to further include a light irradiator that irradiates halogen light or infrared light toward the monitoring area in order to enable photographing at night.

図10は、図9の例に係る対象検出装置が対象検出処理を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。以下では、5つの波長帯を用いる例を説明する。   FIG. 10 is a flowchart defining an operation procedure when the target detection apparatus according to the example of FIG. 9 performs the target detection process. Hereinafter, an example using five wavelength bands will be described.

図10を参照して、まず、HSカメラ51は、監視エリア全体を撮影する。この撮影は、連続または間欠的に行われる(ステップS1)。   Referring to FIG. 10, first, the HS camera 51 captures the entire monitoring area. This photographing is performed continuously or intermittently (step S1).

次に、受光部22は、1100nm帯、1200nm帯、1300nm帯、1500nm帯、および1600nm帯の各波長帯の2次元画像を作成する。たとえば、受光部22は、監視エリアから受けた光を反射し、かつ反射光の光路を変更することにより反射光の照射先の波長選択フィルタを切り替える。そして、複数の波長帯の光を波長選択フィルタにおいてそれぞれ透過して複数の撮像素子へ照射する(ステップS2)。   Next, the light receiving unit 22 creates a two-dimensional image of each wavelength band of 1100 nm band, 1200 nm band, 1300 nm band, 1500 nm band, and 1600 nm band. For example, the light receiving unit 22 reflects the light received from the monitoring area and changes the wavelength selection filter to which the reflected light is irradiated by changing the optical path of the reflected light. Then, light in a plurality of wavelength bands is transmitted through the wavelength selection filter and irradiated to the plurality of image sensors (step S2).

次に、検出部12は、受光部22によって撮像された2次元画像に基づいて、2次元画像の各画素Pにおける物質を判別する(ステップS3)。   Next, the detection unit 12 determines a substance in each pixel P of the two-dimensional image based on the two-dimensional image captured by the light receiving unit 22 (step S3).

自動的に対象検出を利用者に通知する場合、次に、検出部12は、判別結果に基づいて、監視エリアにおける検出対象、ここでは侵入者およびその位置を特定する(ステップS4)。この特定は、各画素における物質の判別結果に、たとえば「人肌」が含まれているか否かによって行なうことができる。ある画素に対する物質の判別結果に「人肌」が含まれていれば、その画素位置を侵入者の位置として特定してもよいし、複数の画素に対する物質の判別結果の組合せから、侵入者を特定してもよい。たとえば物質の判別結果が「人肌」の画素と「繊維」の画素とが隣接している場合には、その画素群の位置を侵入者の位置と特定してもよい。画素群の位置は構成画素の重心によって定めることができる。侵入者の体全体が検出されていなくても、「人肌」の1画素または数画素あれば、それによって侵入者が存在すると判定してもよい。   When notifying a user of target detection automatically, next, the detection part 12 specifies the detection target in an monitoring area, here an intruder, and its position based on a discrimination | determination result (step S4). This specification can be performed based on whether or not “human skin” is included in the discrimination result of the substance in each pixel, for example. If “human skin” is included in the substance discrimination result for a certain pixel, the pixel position may be specified as the position of the intruder, or the intruder may be determined from a combination of substance discrimination results for a plurality of pixels. You may specify. For example, when a pixel discrimination result of “human skin” and a “fiber” pixel are adjacent, the position of the pixel group may be specified as the position of the intruder. The position of the pixel group can be determined by the center of gravity of the constituent pixels. Even if the entire body of the intruder is not detected, it may be determined that there is an intruder if there is one pixel or several pixels of “human skin”.

また、検出部12は、監視エリアにおける検出対象を個々に特定することもできる。たとえば、侵入者Aが覆面を着用しており、侵入者Bが覆面を着用していない場合には、侵入者Aの顔部分の物質は繊維となる一方、侵入者Bの顔部分の物質は人肌となる。また、侵入者Aと侵入者Bとで着用している衣服の材質が異なる場合には、侵入者A,Bの体部分の物質が互いに異なる。検出部12は、物質の相違に基づいて、侵入者A,Bを個々に区別することもできる。   The detection unit 12 can also individually specify detection targets in the monitoring area. For example, when the intruder A is wearing a covering surface and the intruder B is not wearing a covering surface, the substance of the intruder A's face is a fiber, while the substance of the intruder B's face is It becomes human skin. Moreover, when the materials of the clothes worn by the intruder A and the intruder B are different, the substances of the body parts of the intruders A and B are different from each other. The detection unit 12 can also distinguish the intruders A and B individually based on the difference in substances.

検出部12によって侵入者が検出された場合には(ステップS4でYES)、望遠カメラ52を制御することにより、当該侵入者の拡大画像を撮影する(ステップS5)。   If an intruder is detected by the detection unit 12 (YES in step S4), the telephoto camera 52 is controlled to capture an enlarged image of the intruder (step S5).

より詳細には、検出部12によって特定された侵入者の位置、すなわち侵入者の検出された画素Pを視野の中心として、望遠カメラ12による撮影を行なう。HSカメラの取付け角度を定めていれば、対象物までの大凡の距離を推定することができ、それに応じて焦点距離を調整することができる。撮影された拡大画像は、たとえば、対象検出装置101において記録され、また、遠隔地の監視センタ内に設置された液晶ディスプレイ等の表示部に表示される。また、対象検出装置101は、望遠カメラ12による侵入者の撮影と並行して、侵入者に対して音または光等による警告を行なうことも可能である。   More specifically, photographing by the telephoto camera 12 is performed with the position of the intruder specified by the detection unit 12, that is, the pixel P detected by the intruder as the center of the field of view. If the attachment angle of the HS camera is determined, the approximate distance to the object can be estimated, and the focal length can be adjusted accordingly. The photographed enlarged image is recorded in, for example, the target detection device 101 and displayed on a display unit such as a liquid crystal display installed in a remote monitoring center. The object detection device 101 can also warn the intruder by sound or light in parallel with the intruder's photographing by the telephoto camera 12.

一方、検出部12によって侵入者が検出されなかった場合には(ステップS4でNO)、監視エリアの撮影、スペクトル画像の作成、物質判別および侵入者の検出処理が再び行われ、監視が継続される(ステップS1〜S4)。   On the other hand, when the intruder is not detected by the detection unit 12 (NO in step S4), the monitoring area is shot, the spectrum image is created, the substance is determined, and the intruder is detected again, and the monitoring is continued. (Steps S1 to S4).

図11は、図9の例に係る対象検出装置における検出部の機能ブロック図である。   FIG. 11 is a functional block diagram of a detection unit in the target detection apparatus according to the example of FIG.

図11を参照して、この例において、検出部12は、反射率算出部91と、正規化指標算出部92と、二次微分値算出部93と、判定部94とを含む。   Referring to FIG. 11, in this example, detection unit 12 includes a reflectance calculation unit 91, a normalization index calculation unit 92, a secondary differential value calculation unit 93, and a determination unit 94.

検出部12は、2次元画像の画素Pにおける複数の選択光の反射率をそれぞれ算出し、算出した複数の選択光の反射率に基づいて2次元画像の画素Pにおける物質を判別することができる。   The detection unit 12 can calculate the reflectance of the plurality of selection lights in the pixel P of the two-dimensional image, and can determine the substance in the pixel P of the two-dimensional image based on the calculated reflectance of the plurality of selection lights. .

より詳細には、反射率算出部91は、受光部22から受けた2次元画像に基づいて、2次元画像の画素Pにおける1100nm帯,1200nm帯,1300nm帯,1500nm帯,1600nm帯の波長成分の反射率R1100,R1200,R1300,R1500,R1600をそれぞれ算出する。反射率は、赤外光を照射する場合、当該赤外光の光源の発光輝度と、各画素の強度値とから計算することができる。自然光を利用する場合、別途、その照度を測定し反射率を計算するようにしてもよい。   More specifically, the reflectance calculation unit 91 is based on the two-dimensional image received from the light-receiving unit 22 and uses the wavelength components of the 1100 nm band, 1200 nm band, 1300 nm band, 1500 nm band, and 1600 nm band in the pixel P of the two-dimensional image. The reflectances R1100, R1200, R1300, R1500, and R1600 are calculated. When irradiating infrared light, the reflectance can be calculated from the emission luminance of the infrared light source and the intensity value of each pixel. When using natural light, the reflectance may be calculated separately by measuring the illuminance.

正規化指標算出部92は、反射率算出部91によって算出された反射率R1100,R1200,R1300,R1500,R1600を用いて、以下に示す式により定義される正規化指標ND1〜ND5を算出する。
ND1=(R1500−R1200)/(R1500+R1200)
ND2=(R1300−R1200)/(R1300+R1200)
ND3=(R1600−R1300)/(R1600+R1300)
ND4=(R1300−R1100)/(R1300+R1100)
ND5=(R1500−R1300)/(R1500+R1300)
The normalization index calculation unit 92 uses the reflectances R1100, R1200, R1300, R1500, and R1600 calculated by the reflectance calculation unit 91 to calculate normalization indexes ND1 to ND5 defined by the following expressions.
ND1 = (R1500-R1200) / (R1500 + R1200)
ND2 = (R1300-R1200) / (R1300 + R1200)
ND3 = (R1600-R1300) / (R1600 + R1300)
ND4 = (R1300-R1100) / (R1300 + R1100)
ND5 = (R1500-R1300) / (R1500 + R1300)

二次微分値算出部93は、上記反射率および波長の関数の二次微分値を算出する。具体的には、二次微分値算出部93は、反射率算出部91によって算出された反射率R1100,R1200,R1300,R1500,R1600を用いて、以下に示す式により定義される近似的な二次微分値der1,der2を算出する。der1は、R1200,R1300,R1500による二次差分である。また、der2は、R1100,R1200,R1500による二次差分である。der1およびder2は、以下の式で表される。
der1=[{(R1500−R1300)/(R1500+R1300)}/200]−[{(R1300−R1200)/(R1300+R1200)}/100]
der2=[{(R1500−R1200)/(R1500+R1200)}/300]−[{(R1200−R1100)/(R1200+R1100)}/100]
The secondary differential value calculation unit 93 calculates the secondary differential value of the function of the reflectance and wavelength. Specifically, the secondary differential value calculation unit 93 uses the reflectances R1100, R1200, R1300, R1500, and R1600 calculated by the reflectance calculation unit 91, and uses the approximate two defined by the following formula. Next derivative values der1 and der2 are calculated. der1 is a secondary difference by R1200, R1300, and R1500. Also, der2 is a secondary difference by R1100, R1200, R1500. der1 and der2 are represented by the following equations.
der1 = [{(R1500-R1300) / (R1500 + R1300)} / 200]-[{(R1300-R1200) / (R1300 + R1200)} / 100]
der2 = [{(R1500-R1200) / (R1500 + R1200)} / 300]-[{(R1200-R1100) / (R1200 + R1100)} / 100]

判定部94は、反射率R1100,R1200,R1300,R1500,R1600、正規化指標ND1〜ND4、および二次微分値der1,der2に基づき、2次元画像の画素Pにおける物質を判定する。   The determination unit 94 determines a substance in the pixel P of the two-dimensional image based on the reflectances R1100, R1200, R1300, R1500, R1600, the normalization indices ND1 to ND4, and the second derivative values der1 and der2.

図12は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置の検出部における判定部が物質判定処理を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart that defines an example of an operation procedure when the determination unit in the detection unit of the target detection device according to the embodiment of the present invention performs the substance determination process.

図12を参照して、まず、判定部94は、反射率R1100,R1200,R1300,R1500,R1600の値が近似的に0であるか否かを判定する。たとえば、反射率の値が所定値(例えば0.02)未満である場合には、当該反射率は近似的に0であると判定し、また、反射率の値が当該所定値以上である場合には、当該反射率は近似的に0でないと判定する。判定部94は、反射率R1100,R1200,R1300,R1500,R1600の値がすべて近似的に0である場合には(ステップS11でNO)、ガラスが存在すると判定する。   Referring to FIG. 12, first, determination unit 94 determines whether or not the values of reflectances R1100, R1200, R1300, R1500, and R1600 are approximately zero. For example, when the reflectance value is less than a predetermined value (for example, 0.02), it is determined that the reflectance is approximately 0, and the reflectance value is greater than or equal to the predetermined value. Is determined not to be approximately zero. Determination unit 94 determines that glass is present when the values of reflectances R1100, R1200, R1300, R1500, and R1600 are all approximately 0 (NO in step S11).

一方、判定部94は、反射率R1100,R1200,R1300,R1500,R1600のいずれかが近似的に0でない場合には(ステップS11でYES)、二次微分値der1に正規化指標ND5,ND3の和を乗じた値「der1×(ND5+ND3)」が0より大きいか否かを判定する(ステップS12)。   On the other hand, when any one of the reflectances R1100, R1200, R1300, R1500, and R1600 is not approximately 0 (YES in step S11), the determination unit 94 adds the normalized indices ND5 and ND3 to the secondary differential value der1. It is determined whether the value “der1 × (ND5 + ND3)” multiplied by the sum is greater than 0 (step S12).

判定部94は、「der1×(ND5+ND3)」が0より大きい場合には(ステップS12でYES)、正規化指標ND1の値が0より大きいか否かを判定する(ステップS13)。   If “der1 × (ND5 + ND3)” is greater than 0 (YES in step S12), the determination unit 94 determines whether the value of the normalized index ND1 is greater than 0 (step S13).

判定部94は、正規化指標ND1の値が0より大きい場合には(ステップS13でYES)、動物または布地が存在すると判定する。   When the value of the normalization index ND1 is greater than 0 (YES in step S13), the determination unit 94 determines that there is an animal or fabric.

一方、判定部94は、正規化指標ND1の値が0以下である場合には(ステップS13でNO)、二次微分値der2の値が0より大きいか否かを判定する(ステップS14)。   On the other hand, when the value of the normalization index ND1 is 0 or less (NO in step S13), the determination unit 94 determines whether the value of the secondary differential value der2 is greater than 0 (step S14).

判定部94は、二次微分値der2の値が0より大きい場合には(ステップS14でYES)、人肌が存在すると判定する。   The determination unit 94 determines that human skin exists when the value of the secondary differential value der2 is greater than 0 (YES in step S14).

一方、判定部94は、二次微分値der2の値が0以下である場合には(ステップS14でNO)、植物が存在すると判定する。   On the other hand, the determination part 94 determines with a plant existing, when the value of the secondary differential value der2 is 0 or less (it is NO at step S14).

また、判定部94は、「der1×(ND5+ND3)」の値が0以下である場合には(ステップS12でNO)、正規化指標ND3の値が0より大きいか否かを判定する(ステップS15)。   If the value of “der1 × (ND5 + ND3)” is 0 or less (NO in step S12), the determination unit 94 determines whether the value of the normalization index ND3 is greater than 0 (step S15). ).

判定部94は、正規化指標ND3の値が0より大きい場合には(ステップS15でYES)、正規化指標ND2の値が0より大きいか否かを判定する(ステップS16)。   If the value of the normalized index ND3 is greater than 0 (YES in step S15), the determination unit 94 determines whether the value of the normalized index ND2 is greater than 0 (step S16).

判定部94は、正規化指標ND2の値が0以下である場合には(ステップS16でNO)、アスファルトが存在すると判定する。   The determination unit 94 determines that asphalt exists when the value of the normalization index ND2 is 0 or less (NO in step S16).

一方、判定部94は、正規化指標ND2の値が0より大きい場合には(ステップS16でYES)、コンクリートが存在すると判定する。   On the other hand, when the value of the normalization index ND2 is greater than 0 (YES in step S16), the determination unit 94 determines that concrete is present.

また、判定部94は、正規化指標ND3の値が0以下である場合には(ステップS15でNO)、正規化指標ND4の値が0より大きいか否かを判定する(ステップS17)。   Further, when the value of the normalization index ND3 is 0 or less (NO in step S15), the determination unit 94 determines whether the value of the normalization index ND4 is greater than 0 (step S17).

判定部94は、正規化指標ND4の値が0より大きい場合には(ステップS17でYES)、コンクリートが存在すると判定する。   The determination unit 94 determines that concrete is present when the value of the normalization index ND4 is greater than 0 (YES in step S17).

一方、判定部94は、正規化指標ND4の値が0以下である場合には(ステップS17でNO)、ガラスが存在すると判定する。   On the other hand, when the value of the normalization index ND4 is 0 or less (NO in step S17), the determination unit 94 determines that glass is present.

なお、0より大きいか否かを判断する上記各ステップにおいては、判定対象物質の物性に応じて0以外の閾値を設定してもよい。   In each of the above steps for determining whether or not it is greater than 0, a threshold value other than 0 may be set according to the physical properties of the determination target substance.

そして、検出部12は、判定部94によって人肌が存在すると判定された場合には、監視エリアにおいて侵入者が存在すると判断することができる。また、検出部12は、たとえば、判定部94によってガラスが存在すると判定された場合には、監視エリアにおいて自動車が存在すると判断することができる。   When the determination unit 94 determines that human skin is present, the detection unit 12 can determine that an intruder exists in the monitoring area. For example, when the determination unit 94 determines that glass is present, the detection unit 12 can determine that a vehicle is present in the monitoring area.

なお、監視エリアへの侵入者が覆面および手袋等を着用しているために人肌が露出していない状況も想定される。このような場合を想定して、たとえば、対象検出装置101において、人間のみが着用する化学繊維等の物質を検出可能となるように閾値および波長を設定する。これにより、判定部94によって当該化学繊維が存在すると判定された場合に、検出部12が、監視エリアにおいて侵入者が存在すると判断することができる。   In addition, the situation where the human skin is not exposed because the intruder into the monitoring area wears a covering surface and gloves is also assumed. Assuming such a case, for example, in the target detection device 101, the threshold value and the wavelength are set so that a substance such as a chemical fiber worn only by a human can be detected. Thereby, when the determination unit 94 determines that the chemical fiber is present, the detection unit 12 can determine that an intruder exists in the monitoring area.

また、ウール、綿、ナイロン(登録商標)およびポリエステル等の繊維の種別を検出可能な閾値および波長を設定することにより、人間が着用している衣服の材質を検出することも可能である。   It is also possible to detect the material of clothing worn by humans by setting a threshold and wavelength that can detect the type of fiber such as wool, cotton, nylon (registered trademark), and polyester.

なお、対象検出装置101が人間を検出することのみを想定すれば、人に関係する物質の分別だけを行なう構成であってもよい。   Assuming that the object detection device 101 only detects humans, it may be configured to perform only the separation of substances related to humans.

なお、本発明の実施の形態に係る対象検出装置は、監視エリアにおける侵入者を検知する目的で用いられるとしたが、このような目的に限定されるものではなく、何らかの対象を検出する目的で広く応用可能である。   Although the object detection device according to the embodiment of the present invention is used for the purpose of detecting an intruder in the monitoring area, the object detection apparatus is not limited to such an object, but for the purpose of detecting some object. Widely applicable.

たとえば、検出対象としては、一般道および高速道路を走行する自転車、ならびに杖を持った盲人等も考えられる。また、一定地域における農作物の育成状態を検出する用途にも適用可能である。   For example, the detection target may be a bicycle traveling on a general road or a highway, a blind person with a cane, or the like. Moreover, it is applicable also to the use which detects the growing state of the crop in a fixed area.

また、本発明の実施の形態に係る対象検出装置は、侵入検知の目的に加えて、侵入検知以外の目的で人または物を監視する監視装置としても使用可能である。たとえば、交差点の交通状況を監視する監視装置、または自動車のナンバープレートを検出して撮影する監視装置として使用することが考えられる。   In addition to the purpose of intrusion detection, the object detection device according to the embodiment of the present invention can also be used as a monitoring device that monitors a person or an object for purposes other than intrusion detection. For example, it can be considered to be used as a monitoring device for monitoring traffic conditions at intersections or a monitoring device for detecting and photographing a car license plate.

また、本発明の実施の形態に係る対象検出装置において、前述のようにハロゲン光または赤外光を照射する光照射器を設ける構成により、暗闇および夜間において、人に気づかれずに対象検出を行なう目的で使用することも可能となる。   Further, in the object detection device according to the embodiment of the present invention, the object detection is performed without being noticed by a person in the dark and at night by providing the light irradiator that irradiates halogen light or infrared light as described above. It can also be used for the purpose.

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

11 撮像部
12 検出部
13 対象画像取得部
21 光学系
22 受光部
31 波長フィルタ部
32 撮像素子部
33 反射部
51 HSカメラ
52 望遠カメラ
53 制御装置
91 反射率算出部
92 正規化指標算出部
93 二次微分値算出部
94 判定部
101 対象検出装置
P 画素
SP サブ画素
R 撮像素子
F,FL1〜FL4 波長選択フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Image pick-up part 12 Detection part 13 Target image acquisition part 21 Optical system 22 Light receiving part 31 Wavelength filter part 32 Image pick-up element part 33 Reflection part 51 HS camera 52 Telephoto camera 53 Control apparatus 91 Reflectance calculation part 92 Normalization parameter | index calculation part 93 Two Next derivative calculation unit 94 Judgment unit 101 Target detection device P pixel SP sub pixel R Image sensor F, FL1 to FL4 Wavelength selection filter

Claims (4)

検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、2次元画像を撮像するための撮像部と、
前記2次元画像の各画素における物質を検出するための検出部とを備え、
前記撮像部は、
受けた光の強度を示す電気信号を出力するための複数の撮像素子を有する撮像素子部と、
受けた光のうち、前記複数の波長帯の光をそれぞれ透過して前記撮像素子部へ照射するための複数の波長選択フィルタを有する波長フィルタ部と、
受けた光を反射して前記波長フィルタ部に照射し、かつ反射光の光路を変更することにより前記反射光の照射先の前記波長選択フィルタを切り替え可能な反射部とを含み、
前記撮像素子部は、前記複数の波長帯の光をそれぞれ受けるための複数の領域に分割され、
前記波長選択フィルタは、対応の前記波長帯の光を透過して対応の前記領域へ照射する、対象検出装置。
An imaging unit for imaging a two-dimensional image for a plurality of wavelength bands selected in advance according to the physical property of the detection target;
A detection unit for detecting a substance in each pixel of the two-dimensional image,
The imaging unit
An image sensor section having a plurality of image sensors for outputting an electrical signal indicating the intensity of received light;
Of the received light, a wavelength filter unit having a plurality of wavelength selection filters for transmitting the light in the plurality of wavelength bands and irradiating the image sensor unit, respectively,
Receiving reflected light is irradiated to the wavelength filter unit was, and saw including a reflective portion capable of switching the irradiation target of the wavelength selective filter of said reflected light by changing the optical path of the reflected light,
The image sensor unit is divided into a plurality of regions for receiving light in the plurality of wavelength bands,
The said wavelength selection filter is a target detection apparatus which permeate | transmits the light of the said corresponding wavelength band, and irradiates to the said corresponding | compatible area | region .
前記検出部は、一つの画素における前記複数の波長帯についての強度値の一部または全部を組み合わせて算出した評価値に基づいて、当該画素における物質の検出を行なう、請求項1に記載の対象検出装置。   The target according to claim 1, wherein the detection unit detects a substance in the pixel based on an evaluation value calculated by combining a part or all of the intensity values for the plurality of wavelength bands in one pixel. Detection device. 前記複数の波長帯の少なくとも一部は赤外域に含まれる、請求項1または請求項2に記載の対象検出装置。   The target detection apparatus according to claim 1, wherein at least a part of the plurality of wavelength bands is included in an infrared region. 検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、2次元画像を撮像するステップと、
前記2次元画像の各画素における物質を検出するステップとを含み、
前記2次元画像を撮像するステップにおいては、受けた光を反射し、かつ反射光の光路を変更することにより前記反射光の照射先の波長選択フィルタを切り替え、前記複数の波長帯の光を前記波長選択フィルタにおいてそれぞれ透過して複数の撮像素子を有する撮像素子部へ照射し、
前記撮像素子部は、前記複数の波長帯の光をそれぞれ受けるための複数の領域に分割され、
前記2次元画像を撮像するステップにおいては、前記波長選択フィルタにおいて対応の前記波長帯の光を透過して対応の前記領域へ照射する、対象検出方法。
Imaging a two-dimensional image for a plurality of wavelength bands preselected according to the physical properties of the detection target;
Detecting a substance in each pixel of the two-dimensional image,
In the step of capturing the two-dimensional image, the received light is reflected, and a wavelength selection filter to which the reflected light is irradiated is changed by changing an optical path of the reflected light, and the light of the plurality of wavelength bands is Irradiate each of the wavelength selective filters and irradiate an image sensor unit having a plurality of image sensors ,
The image sensor unit is divided into a plurality of regions for receiving light in the plurality of wavelength bands,
In the step of capturing the two-dimensional image , a target detection method in which the wavelength selection filter transmits light in the corresponding wavelength band and irradiates the corresponding region .
JP2011262623A 2011-11-30 2011-11-30 Object detection apparatus and object detection method Expired - Fee Related JP5845858B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011262623A JP5845858B2 (en) 2011-11-30 2011-11-30 Object detection apparatus and object detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011262623A JP5845858B2 (en) 2011-11-30 2011-11-30 Object detection apparatus and object detection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013113803A JP2013113803A (en) 2013-06-10
JP5845858B2 true JP5845858B2 (en) 2016-01-20

Family

ID=48709451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011262623A Expired - Fee Related JP5845858B2 (en) 2011-11-30 2011-11-30 Object detection apparatus and object detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5845858B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110681057A (en) * 2019-09-17 2020-01-14 天津大学 Real-time tracking irradiation device and method for experimental mouse

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013113802A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Object detection device, and object detection method
JP7095640B2 (en) * 2019-03-28 2022-07-05 株式会社デンソー Object detector
CN111783522B (en) * 2020-05-19 2022-06-21 阿里巴巴集团控股有限公司 Object detection system, method, device and equipment

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4442472B2 (en) * 2005-03-07 2010-03-31 株式会社豊田中央研究所 Device part identification device
US8415624B2 (en) * 2005-10-06 2013-04-09 Polestar Technologies, Inc. Differential wavelength imaging method and system for detection and identification of concealed materials
JP5026854B2 (en) * 2007-04-27 2012-09-19 国立大学法人東京工業大学 Region extraction apparatus and region extraction method
JP5073579B2 (en) * 2007-07-18 2012-11-14 富士フイルム株式会社 Imaging device
JP5430880B2 (en) * 2008-06-04 2014-03-05 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル Memory module, method of using the same, and memory system
JP2010117149A (en) * 2008-11-11 2010-05-27 Konica Minolta Sensing Inc Two-dimensional colorimeter
JP5273667B2 (en) * 2009-03-19 2013-08-28 国立大学法人東京工業大学 Object identification device
JP2011089895A (en) * 2009-10-22 2011-05-06 Arata Satori Device and method of hyperspectral imaging

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110681057A (en) * 2019-09-17 2020-01-14 天津大学 Real-time tracking irradiation device and method for experimental mouse

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013113803A (en) 2013-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6260006B2 (en) IMAGING DEVICE, IMAGING SYSTEM USING THE SAME, ELECTRONIC MIRROR SYSTEM, AND RANGING DEVICE
JP5664161B2 (en) Monitoring system and monitoring device
US20220272270A1 (en) Image pickup device and electronic apparatus with an image plane phase differenc detection pixel
US9407819B2 (en) System and method for multidirectional imaging
JP2021015984A (en) Solid-state image pickup device and electronic equipment
US20170041534A1 (en) Biomimetic Integrated Optical Sensor (BIOS) System
US20110080577A1 (en) System and Method for Combined Raman, SWIR and LIBS Detection
US9196056B2 (en) Electro-optical system and method for analyzing images of a scene to identify the presence of a target color
JP5845858B2 (en) Object detection apparatus and object detection method
JP2001349829A (en) Gas monitoring device
CN107924045A (en) With providing the photomoduel of the different effectively filters of entrance pupil sizes based on light type
US20140268104A1 (en) System and method for safer detection of unknown materials using dual polarized hyperspectral imaging and raman spectroscopy
CN108603997A (en) control device, control method and control program
JP2006030214A (en) Gas-monitoring device
JPWO2020080045A1 (en) Object recognition method, vehicle control method, information display method, and object recognition device
US20080188758A1 (en) Automated passive skin detection system through spectral measurement
JP5605565B2 (en) Object identification device and object identification method
JP5862244B2 (en) Object detection apparatus and object detection method
US20200128188A1 (en) Image pickup device and image pickup system
JP2013032920A (en) Object detection device, and object detection method
JP5771955B2 (en) Object identification device and object identification method
JP2013113802A (en) Object detection device, and object detection method
Kriesel et al. True-color night vision (TCNV) fusion system using a VNIR EMCCD and a LWIR microbolometer camera
JP5699557B2 (en) Object identification device and object identification method
JP2013137225A (en) Object detection device and object detection method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140627

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150527

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151027

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5845858

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees