JP6166119B2 - 通行監視システム - Google Patents

Description

本発明は、監視領域を通行する人体のような物体が荷物を有している場合に、物体のうち人体の数を監視する通行監視システムに関するものである。

近年では、企業内部の情報流出を阻止するためのセキュリティ技術として、企業の建物における重要な出入口に認証装置を設置し、ＩＤカード、指紋などにより、認証済みの人物であると識別されたときのみ、出入口に設けたドアを開放可能に制御することが知られている。

前記セキュリティ技術では、認証を受けた人物が正規のＩＤカードをＩＤカード識別装置に挿入して通行許可を受けたのちに、その人物に他の認証を受けていない人物（侵入者）がくっつくように接近した配列状態で出入口を通行しようとするのを阻止する必要がある。そこで、従来では、閉領域毎における三次元画像データの最高点の位置を基準として、複数のスライス画像内の通行者を示す判断対象画像の面積をそれぞれ判断することにより、互いに接近した通行者の数を計測する通行者計数装置を設けていた（例えば、特許文献１）。この場合、荷物を有する通行者については、人体と荷物とがくっついた一体の物体として検知することで、誤検出を防止するようにしていた。

特開２０１０−２６２５２７号公報

しかし、特許文献１のように、荷物を有する人体の通行を許可するような設定にした場合、荷物の中にしゃがんで入ったり、ダンボールをかぶって荷物に見せかけたりする侵入者と、荷物とを区別することが困難となったり、または大型のスーツケースやトロリーの荷物形状によっては人体の形状に近づいたりして、荷物と人体との区別がやはり困難となる場合があった。

また、上記の場合に、人体から放射される赤外線に基づいてその存在を検知する焦電型赤外線センサを使用して、荷物と人体を区別することが想定されるが、荷物の中で侵入者がじっとして静止状態を維持するとき、侵入者を正確に検知することが困難となり、荷物の中は無人であると誤検知する場合もあった。

本発明は前記の課題に鑑みてなされたもので、監視領域を通行する人体のような物体が荷物を有している場合に、荷物に人体が含まれているかを正確に判別して監視できる通行監視システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る通行監視システムは、画像を使用して監視領域を通行する物体の数を判別して監視する通行監視部と、監視領域内の一部であって、荷物を当該物体とは別の位置に置くための荷物置場に相当する領域をマスクするマスク領域と、マスク領域内で荷物置場に置かれた静止状態の荷物が、人体を含むか否かを検知する静止状態検知センサとを備え、前記通行監視部は、マスク領域内の検知結果を含めて監視領域を通行する物体を監視する。

この構成によれば、通行監視部により、監視領域を通行する物体の数が判別されるとともに、静止状態検知センサにより、監視領域内のマスク領域における静止状態の荷物が、人体を含むか否かを検知する。これにより、監視領域を通行する人体のような物体が荷物を有している場合に、荷物と人体を正確に区別できるから、荷物に人体が含まれているかを正確に判別して監視することが可能となる。

本発明では、前記通行監視部は、距離画像を用いて監視領域に存在する物体に関する３次元の物体情報を取得し、この物体情報に基づいて、監視領域を通行する物体の数を判別することが好ましい。この場合、通行監視部により、取得された監視領域に存在する物体に関する３次元の物体情報に基づいて物体の数が判別されるので、監視領域を通行する物体の数をより正確に判別することができる。

また、前記静止状態検知センサは、電磁波の反射波を使用して荷物が微動しているかを検知するセンサまたは荷物の重心移動を重量変化に基づいて検知するセンサであることが好ましい。この場合、人体の微動または重心移動の検知により荷物に人体が含まれるかを正確に判別できるので、荷物に人体が含まれているかをより正確に判別して監視することが可能となる。

本発明は、監視領域を通行する人体のような物体が荷物を有している場合に、荷物と人体を正確に区別できるから、荷物に人体が含まれているかを正確に判別して監視することができる。

本発明の一実施形態に係る通行監視システムの設置状態を示す斜視図である。 同上の通行監視システムを示すブロック図である。 同上の通行監視システムが取得した３次元の物体情報を模式的に示した図であり、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ物体が単数および複数の場合である。 同上の通行監視システムが取得した体積情報を示す特性図であり、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ物体が単数および複数の場合である。 同上の通行監視装置が設定するしきい値の身長に対する体積の相対関係を示す特性図である。 同上の通行監視システムの動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態に係る通行監視システムの設置状態を示す斜視図である。本システムは、例えば、部屋Ｒのドアを設置した出入口から監視領域Ｅを通行する人体Ｈのような物体が荷物Ｎを有している場合に、物体のうち人体Ｈの数を監視するもので、通行監視部１と静止状態検知センサ２とを備えている。通行監視部１および静止状態検知センサ２は、例えば部屋Ｒの上面に設けられている。通行監視部１は周知のステレオビジョンセンサ７を有しており、このステレオビジョンセンサ７によって細い破線で示す監視領域Ｅが設定されている。

部屋Ｒには、片開きでロック付きの入口ドア４および出口ドア５と、人体Ｈが有する荷物Ｎを別に置くための荷物置場Ｒ１とが設けられている。全ての人体Ｈは、荷物Ｎを有する状態で部屋Ｒに入るとき、所定の荷物置場Ｒ１に荷物Ｎを置くように予め指示を受けており、人体Ｈと離して荷物置場Ｒ１に荷物Ｎを別に置くことが義務付けられている。また、入口ドア４の近傍壁部にＩＤカードを識別するＩＤカード識別装置９が設けられている。すなわち、この実施形態では、ＩＤカードで認証された人体Ｈが、荷物Ｎを有する状態で、入口ドア４から部屋Ｒの中を矢印Ｐで示す方向へ通行する人体Ｈの数を監視する用途に適用した場合を例示している。

マスク領域Ｅ１は太い破線で示しており、監視領域Ｅ（細い破線）の一部である、荷物置場Ｒ１に相当する領域をマスクしてなる。静止状態検知センサ２は、マスク領域Ｅ１内で荷物置場Ｒ１に置かれた静止状態の荷物Ｎが、人体Ｈを含むか否かを検知するもので、例えば、周知の送信器と受信器をもつマイクロウエーブ（ＭＷ）センサからなり、２４ＧＨｚのＭＷをマスク領域Ｅ１に向けて投射し、物体からの反射波を受信する。反射波はドップラー効果によって変調したＭＷである。この場合、荷物Ｎは置かれた状態のままで微動しないのに対して、人体Ｈは静止状態であっても、呼吸心拍などの微細な動き（微動）をし、ＭＷセンサは、その微動に反応できるので、荷物と人体Ｈを区別して、高感度に人体Ｈを検知できる。

図２は、図１の通行監視システムを示すブロック図である。前記通行監視部１は、距離画像を用いて監視領域Ｅに存在する物体に関する３次元の物体情報を取得し、この物体情報に基づいて、監視領域Ｅを通行する物体の数を判別するとともに、マスク領域Ｅ１内の検出結果を含めて監視領域Ｅを通行する物体のうち人体Ｈの数を監視するものであり、以下の構成を有する。

すなわち、通行監視部１は、監視領域Ｅに存在する物体に関する３次元の物体情報を取得する物体情報取得手段１Ａと、その物体情報から物体の高さと体積とに基づいて物体の数を判別する判別手段１Ｂと、この判別手段１Ｂの判別結果に基づき出口ドア５の作動を制御する制御部３と、制御部３により制御されて出口ドア５をロックするドアロック部６とを備えている。制御部３およびドアロック部６により、後述するＩＤカード識別装置９の識別に基づいて、入口ドア４がロックされる。入口ドア４および出口ドア５は、例えば手動で開閉される。

入口ドア４の近傍壁部（図１）に設けられたＩＤカード識別装置９は、挿入されたＩＤカードが認証済みの正規のものであるか否かを識別して、その結果の識別信号を制御部３に対し出力する。制御部３は、ＩＤカード識別装置９からＩＤカードが正規のものであると識別した識別信号が入力した時点で、物体情報取得手段１Ａおよび判別手段１Ｂに対し作動開始させるように制御する。また、ドアロック部６により入口ドア４のロックが解除されて、荷物Ｎを有する人体Ｈが部屋Ｒに入ることができる。

図２の物体情報取得手段１Ａは、制御部３からの指令に基づき作動して物体に関する３次元の物体情報を以下のように取得する。すなわち、ステレオビジョンセンサ７は、２台のカメラ７ａ，７ｂ（図１）で撮像した２枚の画像から対応点を、公知の相関演算によって求め、その座標の開き（視差）から物体までの距離を演算するものであって、明暗情報として表現された情景が距離情報に変換されて、ステレオビジョンセンサ７からの距離に対応した画素値（距離画像）として距離情報を取得する。物体情報取得手段１Ａとして、ステレオビジョンセンサ７に代えて、光源から出した光が物体で反射し、受光部（センサ）に届くまでの光の飛行時間と光の速度から物体までの距離を演算して、カメラを原点とした被写体までの距離を画素毎に取得するＴＯＦ（Time of Flight）方式の距離画像カメラを用いることもできる。

監視領域Ｅは、２次元平面（この例では床面）上で複数のブロックに分割されており、各ブロックの座標が監視エリア設定メモリ１１に予め記憶されている。基準面距離設定メモリ１２には、ステレオビジョンセンサ７から基準面（この例では床面であるので、以下、床面と言う）までの距離が基準距離として予め記憶されている。マスク領域Ｅ１は、マスク処理部８により、監視領域Ｅのうち荷物置場Ｒ１に相当する領域をマスクする処理が行われて、監視領域Ｅの一部に形成される。

物体情報取得手段１Ａのブロック体積演算部１０は、ステレオビジョンセンサ７から監視エリア設定メモリ１１に記憶のブロックに対応する距離情報のみを抽出し、基準面距離設定メモリ１２に記憶された基準距離から前記抽出した各ブロック毎の距離情報にそれぞれ変換して、各ブロックの基準面からの高さを求めて、ブロック毎の物体体積である３次元の物体情報を取得する。図３は、ブロック体積演算部１０が取得した３次元の物体情報を模式的に示したもので、同図（Ａ）は人体Ｈが１人の場合、同図（Ｂ）は人体Ｈが２人の場合であり、有効な監視エリアＡ内に存在する物体の高さと体積が各ブロックＢ毎に示されている。

図２の物体情報取得手段１Ａから出力される３次元の前記物体情報Ｄは判別手段１Ｂに入力される。判別手段１Ｂの体積演算部１３は、画像の複数のフレーム毎に、これらフレームに示される各ブロックＢの高さ情報を加算することにより、フレーム毎の累積体積である体積情報を算出する。人体Ｈは移動するので、このような経過時間に対する累積体積を求めて、人体Ｈの体積を得ている。図４（Ａ）、（Ｂ）は、体積演算部１３が算出した各フレームＦ毎の累積体積である体積情報を示し、ＳＡは人体Ｈが存在するフレームＦの範囲である。また、図２のピーク高さ抽出部１４は、入力した３次元の物体情報におけるピーク高さ、つまり人体Ｈの頭部の天ぺんの高さ（身長）を抽出する。

判別手段１Ｂのしきい値設定メモリ１８には、監視エリアＥ内に存在する人体Ｈが１人か２人の何れであるかを判別するためのしきい値が予め記憶されており、このしきい値は以下のようにして設定されている。図５は、人体Ｈにおける異なる種々の身長に対する体積の範囲を示しており、体積は、理解しやすくするために、体重で示してある。図５において、右下がりのハッチングで示した範囲が人体Ｈが１人の場合の体積であり、右上がりのハッチングで示した範囲が人体Ｈが２人の場合の合計体積である。これら２種の範囲のほぼ中間の体積を、身長に無関係な一定のしきい値ＴＬ１と定めている。すなわち、しきい値ＴＬ１は、身長の高い１人の人体Ｈの平均的な体積よりも大きく、かつ、身長の低い２人の人体Ｈの平均的な体積の合計分よりも小さい体積に設定されている。前記しきい値設定メモリ１８には、設定したしきい値ＴＬ１が記憶されている。

前記判別手段１Ｂの判定部１７は、体積演算部１３から入力する体積情報における各フレームＦの累積体積を合算して、その合算値をフレームＦ数で除算して体積に比例した数値を算出し、この算出した数値に所定の係数を乗算して、物体情報の一つである体積を求める。これにより、物体情報のノイズの影響を抑制できる。判定部１７は、体積演算部１３とピーク高さ抽出部１４からの信号と、しきい値設定メモリ１８からのしきい値ＴＬ１とに基づき、人体Ｈの数を判定する。
これとともに、静止状態検知センサ２により、マスク領域Ｅ１内で荷物置場Ｒ１に置かれた静止状態の荷物Ｎが、人体Ｈを含むか否かが検知されて、人体Ｈを含む場合には、人体Ｈが１人の検出結果が判定部１７に出力される。この判定結果は制御部３に対し出力され、制御部３は、人体Ｈが２人であると判定されたときに、ドアロック部６を作動させて、出口ドア５をロックしてその開放を禁止する。

本システムは、ＩＤカード識別装置９の位置およびドアロック部６の制御などを変更することにより、逆方向の通行を監視する場合にも同様に適用することができる。

図６は、上記構成の通行監視システムの動作を示すフローチャートである。まず、ＩＤカード識別装置９に挿入されたＩＤカードが認証済みの正規のものであると識別された場合に、ロックが解除され入口ドア４が開けられて、荷物Ｎを有する物体（人体Ｈ）が部屋Ｒに入り、荷物Ｎが荷物置場Ｒ１に置かれる（ステップＳ１）。ステレオビジョンセンサ７により監視領域Ｅが撮像され、荷物Ｎと離した物体の距離情報が得られる（ステップＳ２）。監視領域Ｅは複数のブロックに分割され、荷物置場Ｒ１はマスク領域Ｅ１に設定されている。つぎに、距離情報に基づいて、各ブロックの基準面からの高さである物体の高さ情報が取得される（ステップＳ３）。そして、物体の高さ情報からブロックごとの物体体積である３次元の物体情報が取得される（ステップＳ４）。つぎに、この物体情報に基づいて、マスク領域Ｅ１を除いた監視領域Ｅ内での物体（人体Ｈ）の数が判定される（ステップＳ５）。

一方、静止状態検知センサ２により、マスク領域Ｅ１内の荷物置場Ｒ１に置かれた荷物Ｎに人体Ｈが含まれるか検知される（ステップＳ６）。含まれる場合には、ドアロック部６により出口ドア５がロックされ、必要に応じて警報が出力される（ステップＳ７）。含まれない場合には、ドアロック部６により出口ドア５のロックが解除される（ステップＳ８）。

このように、通行監視部１により、取得された監視領域Ｅに存在する物体に関する３次元の物体情報に基づいて物体の数が判別されるとともに、静止状態検知センサ２により、監視領域Ｅ内のマスク領域Ｅ１における静止状態の荷物Ｎが、人体Ｈを含むか否かを検知する。これにより、監視領域Ｅを通行する人体Ｈのような物体が荷物Ｎを有している場合に、荷物Ｎと人体Ｈを正確に区別できるから、荷物Ｎに人体Ｈが含まれているかを正確に判別して監視することが可能となる。

なお、前記実施形態では、静止状態検知センサ２に部屋Ｒの上面に設置されたマイクロウエーブ（ＭＷ）センサを使用しているが、これに代えて電波や音波等電磁波の反射波を使用して荷物が微動しているかを検知するセンサを使用してもよい。

また、この静止状態検知センサ２に、例えば荷物置場Ｒ１の床に埋め込まれたロードセルを使用してもよい。人体Ｈは静止状態であっても、僅かに動くことによる重心移動があり、重量の変動となって表れる。これが、ロードセルによる重量検出信号を振動させるので、ロードセルにより重量の変動を検知でき、同様に荷物Ｎと人体Ｈの区別が可能となる。なお、ロードセルに限定されず、荷物の重心移動を重量変化に基づいて検知するセンサであれば使用できる。

なお、前記実施形態では、通行監視システムを部屋Ｒの入口ドア４および出口ドア５として片開きドアに適用したが、他のスライドドアや回転ドアなどにも適用できる。また、入口ドア４および出口ドア５を自動ドアにしてもよい。

１：通行監視部
２：静止状態検知センサ
２：物体情報取得手段
３：制御部
１０：体積演算部
１７：判定部
Ｅ：監視領域
Ｅ１：マスク領域
Ｈ：人体（物体）
Ｎ：荷物
Ｒ１：荷物置場

Claims (4)

1. 画像を使用して監視領域を通行する物体の数を判別して監視する通行監視部と、
   監視領域内の一部であって、荷物を当該物体とは別の位置に置くための荷物置場に相当する領域をマスクするマスク領域と、
   マスク領域内で荷物置場に置かれた静止状態の荷物が、人体を含むか否かを検知する静止状態検知センサとを備え、
   前記通行監視部は、マスク領域内の検知結果を含めて監視領域を通行する物体を監視する、
   通行監視システム。
2. 請求項１において、
   前記通行監視部は、距離画像を用いて監視領域に存在する物体に関する３次元の物体情報を取得し、この物体情報に基づいて、監視領域を通行する物体の数を判別する、通行監視システム。
3. 請求項１または２において、前記静止状態検知センサは、電磁波の反射波を使用して荷物が微動しているかを検知するセンサである、通行監視システム。
4. 請求項１または２において、前記静止状態検知センサは、荷物の重心移動を重量変化に基づいて検知するセンサである、通行監視システム。
   
   

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