JP6284203B2 - 監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、監視装置に関し、特に車両に設置した監視装置に関するものである。

従来、監視装置を車両に搭載し運用した場合、車両速度とカメラのシャッタースピード（露光時間）に応じて残像が発生する場合がある。高速で動く被写体を撮像する場合、残像を抑制するためシャッタースピードを短くして撮像するのが一般的だが、シャッタースピードが短くなると映像は暗くなる。一方、映像の明るさを補正する機能としては、映像信号の増幅処理と蓄積処理がある。増幅処理は映像信号を増倍することにより映像の明るさを上げる機能で、残像は発生しないが雑音が増加する。蓄積処理は複数の画像を加算或いは露光時間を長くすることにより明るさを上げる機能で、雑音は減少するが残像は発生しやすくなる。残像を抑制したい場合には、シャッタースピードを短くし、蓄積機能は使用しない。高速で移動する車両にカメラを設置し屋外を撮影した場合、残像を抑制するためシャッタースピードを短くする。シャッタースピードが短くなると映像は暗くなるため、増幅機能を使用し映像を明るく補正する。一方、車両が停止或いは低速で移動している際には、走行中に比べて被写体が低速であり残像抑制の必要性が低いため、シャッタースピードを短くする必要がない。

また、他の先行技術としては、例えば、特許文献１に、列車内を監視する複数台のネットワークカメラと、ネットワークカメラからの映像を記録する装置と、映像を表示する表示装置と、車両管理システムとの通信機能を持つ監視システム全体を制御するシステム制御装置と、それらを接続するネットワークで構成されたシステムにおいて、システム制御装置と車両管理システムの２重化を図ることにより、車両管理システム障害時には異なる車両管理システムとの接続を行い復旧させる機能を有する技術が開示されている。

特開２０１２−８５１５８号公報

本発明は、車両に搭載したカメラと記録装置を備えた監視装置において、カメラの露光時間は車両の移動速度に応じて制御でき、記録装置はカメラの映像データと車両の位置情報を関連付けて記憶でき、記録装置に記憶した映像データは車両の位置情報を基に検索できることを目的とする。

本発明の監視装置は、車両に設置された撮像手段と、該撮像手段の露光時間を制御する露光制御手段と、車両位置検出手段と、該車両位置検出手段で検出した位置情報を基に車両速度を検出する車両速度検出手段を備え、露光制御手段は車両速度検出手段で検出した車両速度に応じて撮像手段の露光時間を制御することを特徴とする。

また、本発明の監視装置は、車両に設置された複数の撮像手段と、表示手段と、該表示手段に表示する信号を制御する表示制御手段と、車両位置検出手段と、該車両位置検出手段で検出した位置情報を基に車両速度を検出する車両速度検出手段を備え、表示制御手段は車両速度検出手段で検出した車両速度に応じて表示する撮像手段出力の選択または複数の撮像手段出力の組合せを制御することを特徴とする。

さらに、本発明の監視装置は、車両に設置された撮像手段と、車両位置検出手段と、記録手段と、該記憶手段の記憶手段を検索する検索手段を備え、撮像手段は撮像手段で撮像した映像データと車両位置検出手段で検出した位置情報を関連付けて映像情報として出力し、記録手段は映像情報を記録し、検索手段は位置情報を基に記憶手段に記憶した映像データを検索することを特徴とする。

本発明によれば、車両に搭載したカメラと記録装置を備えた監視装置において、カメラの露光時間は車両の移動速度に応じて制御でき、記録装置はカメラの映像データと車両の位置情報を関連付けて記憶でき、記録装置に記憶した映像データは車両の位置情報を基に検索できる。

本発明の一実施例である監視装置を説明するためのブロック図である。 本発明の一実施例である監視装置の車両情報データ通信を説明するためのシーケンス図である。 本発明の一実施例である監視装置の車両情報データ構造例を説明するための図である。 本発明の一実施例である監視装置の車両速度情報に応じたカメラのシャッタースピード制御を説明するためのフローチャート図である。 カメラのシャッタースピード制御を説明するための図である。 本発明の一実施例である監視装置の表示切り替えを説明するためのブロック図である。 本発明の一実施例である監視装置のモニタの表示切り替えを説明するための図である。 本発明の一実施例である監視装置の車両速度情報に応じた監視画面切り替え制御を説明するためのフローチャート図である。 本発明の一実施例である監視装置の位置情報から映像データを検出する手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施例である監視装置のＧＰＳ情報と映像情報中の位置情報が一致しているか否かの判定方法の一例を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の一実施例について図面を用いてで説明する。
図１は本発明の一実施例である監視装置を説明するためのブロック図である。
図１は車両１０１に設置された監視装置である。監視装置は、ネットワーク１０３への配信機能を有する撮像手段であるカメラ１０４，１０５と、ネットワーク１０３経由で配信された映像情報をモニタ１０７に表示できる映像データに復調するＷＥＢデコーダ１０６と、ネットワーク１０３経由で配信された映像情報を記憶する映像記録装置１０９と、ネットワーク１０３に接続された各装置を制御するコンソロールＰＣ１１０と、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の位置情報検出装置１０８と、コントロールユニット１０２を備えている。なお、図１の監視装置は機能毎に分割してもよく、また複数の機能を一つにまとめてもよい。

コントロールユニット１０２は、位置情報検出装置１０８から位置情報を取得し、ネットワーク１０３経由でカメラ１０４，１０５に位置情報をデータ送信部２０３から送信する。また、コントロールユニット１０２は、位置情報検出装置１０８から出力される所定時間内の少なくとも２つの位置情報から車両移動速度の算出を行う。コンソールＰＣ１１０は、記録装置１０９に記憶された映像情報を検索または再生する制御を行う。

次に、図２を用いて車両情報の送受信について説明する。
図２は本発明の一実施例である監視装置の車両情報データ通信を説明するためのシーケンス図である。
図２において、コントロールユニット１０２の部分機能であるデータ送信部２０３から、Δt間隔で定期的に車両情報２０５がマルチキャストパケット２０６〜２０９としてデータ受信部２０４に配信されている。データ受信部２０４はマルチキャストパケット２０６〜２０９を受信し、車両情報を取得する。なお、データ受信部２０４は、カメラ１０４，１０５、ＷＥＢデコーダ１０６、映像記録装置１０９の部分機能である。

次に、図３を用いて車両情報データ構造例を説明する。
図３は本発明の一実施例である監視装置の車両情報データ構造例を説明するための図である。
図３において、車両情報データは、１６バイトで構成されており、最初の６バイトがシステム時刻（System Time）３０１であり、次の４バイトが経度情報（Longitude）３０２であり、次の４バイトが経緯情報（Latitude）３０３であり、次の１バイトが車両速度情報（Speed）３０４である。
なお、車両情報データの送受信が可能であれば、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）やＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）等の他の通信プロトコルを用いてもよい。

次に、図４を用いてカメラ１０４の露光時間であるシャッタースピードの制御の動作について説明する。
なお、カメラ１０４は、先頭車両から進行方向を撮影している実施例である。
図４は本発明の一実施例である監視装置の車両速度情報に応じたカメラのシャッタースピード制御を説明するためのフローチャート図である。
本発明の一実施例のコントロールユニット１０２は、ネットワーク１０３上のカメラ１０４に対し、車両の速度情報を定期的に通知する。
カメラ１０４は車両速度の閾値を予め設定しておく。高速側の閾値はＡとし、低速側の閾値はＢとする。なお、閾値Ａと閾値Ｂは、カメラ１０４のシャッタースピードの制御において、ハンチング現象が発生しないように設定する（例えば、閾値Ａと閾値Ｂの差は所定以上にする）。

図４はカメラ１０４の処理ステップである。
ステップ４０１では、コンソロールＰＣ１１０からシャッタースピードの上限を取得する。
ステップ４１１では、コントロールユニット１０２から車両の速度情報を受信する。
ステップ４０２では、受信した速度情報が所定の閾値（以下、閾値Ａ）を超えたとき（高速になった時）、シャッタースピード上限を短く設定し直す設定（以下、短設定）になっているか否かを判定し、短設定になっている場合（ＹＥＳ）にはステップ４０３の処理に進み、短設定になっていない場合（ＮＯ）にはステップ４０５の処理に進む。

ステップ４０３では、受信した速度情報が閾値Ｂ以下であるか否かを判定し、速度情報が閾値Ｂ以上の場合（ＮＯ）にはステップ４０１の処理に戻り、速度情報が閾値Ｂ以下の場合（ＹＥＳ）にはステップ４０４の処理に進む。
ステップ４０４では、シャッタースピードの上限を長設定（例えば、露光時間を１０％延ばす）に設定変更し、ステップ４０１の処理に戻る。

ステップ４０５では、受信した速度情報が閾値Ａ以上であるか否かを判定し、速度情報が閾値Ａ以上の場合（ＹＥＳ）にはステップ４０６の処理に進み、速度情報が閾値Ａ未満の場合（ＮＯ）にはステップ４０１の処理に戻る。
ステップ４０６では、シャッタースピードの上限を短設定（例えば、露光時間を１０％短縮する）に設定変更し、ステップ４０１の処理に戻る。

次に、図５を用いてシャッタースピード制御について説明する。
図５はカメラのシャッタースピード制御を説明するための図である。
図５に示すように、シャッタースピードが上限に達した場合、それ以上環境照度が暗くなると、検出光量も低くなる。自動シャッタースピード制御で検出光量が十分に得られず映像が暗い場合、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）制御で映像を明るくする。ＡＧＣ制御を使用した場合、映像にノイズが発生しやすくなるため、明るさの制御は可能な限りシャッタースピード制御を用いる方がよく、そのためにはシャッタースピードの上限は長い方が望ましい。一方、高速で動く被写体を撮影する場合の残像低減のためには、シャッタースピードの上限は短い方が望ましい。

本発明の一実施例の設定では、残像低減が優先される高速走行時にはシャッタースピードの上限を短くし、残像低減の必要性が低い低速走行時または停車時にはシャッタースピードの上限を長くしてノイズ発生を低減させることが出来る。

図４の閾値は、映像に残像が発生する速度を基準として設定する。厳密には、シャッタースピードを短くした場合にも映像に残像は発生するため、映像を利用する際に残像が無視できるかどうかを基準にして利用者が任意で閾値を設定する。
また、残像の発生度合は、車両速度・シャッタースピード以外にも、被写体の画角、車両進行方向に対するカメラ設置の向きなどによっても変化する。そのため、機器として固定値を使用するのではなく、利用者が任意の値を設定できるようにする。

また、ズーム機能を持ったレンズを使用したカメラの場合、シャッタースピードの上限を変更する基準として、車両速度以外に、ズームによる画角の変化を基準に含めてもよい。
また、図４は閾値を一つに決め、シャッタースピード上限を長設定と短設定の二つのみとしているが、閾値を増やし、より細かく段階的にシャッタースピードを変更してもよい。また、車両速度から必要なシャッタースピードの上限を計算し、閾値を用いず動的にシャッタースピードを変更する方法を用いてもよい。

次に、速度情報の利用例として、速度情報に応じて表示するカメラ出力の切り替えを行う機能について図６を用いて説明する。
図６は本発明の一実施例である監視装置の表示切り替えを説明するためのブロック図である。
設置場所や目的によって車両に複数のカメラが設置される場合、これらのカメラは、走行時や停車時で、その重要度が変わる。

図６は、車両６０１に複数のカメラを設置した場合の一例である。
車両６０１の監視装置は、先頭車両６０１−１の前方を撮影する目的で設置されたネットワーク６１１への配信機能を有するカメラ６０２と、最後尾車両６０１−２の後方を撮影する目的で設置されたネットワーク６１２への配信機能を有するカメラ６０３、車両のドア６０７付近を撮影することを目的としたネットワーク６１２への配信機能を有するカメラ６０４、カメラ６０２，６０３，６０４の映像データを受信して復号するＷＥＢデコーダ６０５、映像データを表示するモニタ６０６で構成されている。

ＷＥＢデコーダ６０５は車両の速度情報を取得し、その速度情報に応じてモニタ６０６の表示映像を切り替える。
なお、ネットワーク６１１とネットワーク６１２は、１つのネットワークであっても、複数のネットワークを接続する構成であってもよい。

次に、モニタの表示の一例について、図７を用いて説明する。
図７は本発明の一実施例である監視装置のモニタの表示切り替えを説明するための図である。
図７において、モニタ６０６は、図６のカメラ６０２から出力される映像を映像Ａに表示し、カメラ６０３から出力される映像を映像Ｂに表示し、カメラ６０４から出力される映像を映像Ｃに表示する。

７０１表示例１は、走行中のモニタ表示の一例である。走行中は前方を撮影する映像Ａを大きく表示し、もう一つの映像Ａと映像Ｂ並びに映像Ｃは小さく表示する。７０２表示例２は、後方へ走行中のモニタ表示の一例であり、映像Ｂを大きく表示し、もう一つの映像Ｂと映像Ａ並びに映像Ｃは小さく表示する。７０３表示例３は、停車中のモニタ表示の一例であり、映像Ｃを大きく表示し、もう一つの映像Ｃと映像Ａ並びに映像Ｂは小さく表示する。このように、走行速度情報がわかることで、それぞれの時点で有用な映像を拡大表示することが可能となり、映像表示の付加価値を向上させることができる。
なお、小さく表示する映像の位置は任意でよい。

次に、モニタの表示変更方法の一例について、図８を用いて説明する。
図８は本発明の一実施例である監視装置の車両速度情報に応じた監視画面切り替え制御を説明するためのフローチャートである。
図８はＷＥＢデコーダ６０５の処理ステップである。
ステップ８０１では、車両速度情報を図示していない車両６００の車両監視システムまたはＧＰＳから取得する。

ステップ８０２では、車両速度が所定値（例えば、５ｋｍ/ｈ）以下か否かを判定し、所定値以下の場合（ＹＥＳ）にはステップ８０３の処理に進み、所定値超の場合（ＮＯ）にはステップ８０６の処理に進む。
ステップ８０３では、車両が停車中と判定し、ステップ８０４の処理に進む。
ステップ８０４では、モニタ６０６の表示が走行状態監視画面か否かを判定し、走行状態監視画面の場合（ＹＥＳ）にはステップ８０５の処理に進み、停車状態監視画面（ＮＯ）の場合にはステップ８０１の処理に戻る。
ステップ８０５では、モニタ６０６の表示を図７の７０３表示例３に示す停車状態監視画面に変更する。

ステップ８０６では、車両が走行中と判定し、ステップ８０７の処理に進む。
ステップ８０７では、モニタ６０６の表示が停車状態監視画面か否かを判定し、停車状態監視画面の場合（ＹＥＳ）にはステップ８０８の処理に進み、停車状態監視画面（ＮＯ）の場合にはステップ８０１の処理に戻る。
ステップ８０８では、モニタ６０６の表示を７０１表示例１に示すような走行状態監視画面に変更する。

なお、車両速度の所定値は、車両監視システムの管理者によって任意に切り替えられることが望ましいため、設定変更を可能とする。
また、カメラが受信した速度情報を映像データ中に付加し、ＷＥＢデコーダ６０５はカメラから受信した映像情報の中から速度情報を取得してもよい。
なお、映像情報とは、映像データと速度情報等を含む情報のことである。

次に、映像記録装置の検索の一例について、図９を用いて説明する。
図９は本発明の一実施例である監視装置の位置情報から映像データを検出する手順を説明するためのフローチャートである。
図９は映像記録装置１０９の処理ステップである。

ステップ９０１では、映像を検索したい場所のＧＰＳ情報を受信し、検索を開始する。
ステップ９０２では、記録している映像情報から位置情報を取得し、ステップ９０３の処理に進む。
ステップ９０３では、検索対象として指定されたＧＰＳ情報と比較して一致するか否かを判定し、位置情報が一致する場合（ＹＥＳ）にはステップ９０４の処理に進み、一致しない場合（ＮＯ）にはステップ９０５の処理に進む。
ステップ９０４では、映像情報を検索結果テーブルに追加記憶してステップ９０５の処理に進む。

ステップ９０５では、全映像情報の検索が完了したか否かを判定し、完了した場合（ＹＥＳ）にはステップ９０６の処理に進み、完了していない場合（ＮＯ）にはステップ９０７の処理に進む。
ステップ９０６では、検索結果テーブルをモニタ１０７に表示し、処理を終了する。
ステップ９０７では、次の映像情報を検索し、ステップ９０２の処理に戻る。

次に、図９のステップ９０３の処理の詳細について、図１０を用いて説明する。
図１０は本発明の一実施例である監視装置のＧＰＳ情報と映像情報中の位置情報が一致しているか否かの判定方法の一例を説明するためのフローチャートである。

図１０は映像記録装置１０９の処理ステップである。
ステップ１００１では、検索対象となっている位置から映像情報中の位置情報が示す位置（映像が撮影された時点での位置）までの距離の二乗を評価値Ｉとし、Ｉを（式１）で計算する。
Ｉ＝（ｃｏｓθ）^２×（Δφ）^２＋（Δθ）^２ ・・・・ （式１）
ここで、θは指定ＧＰＳ情報の緯度、θは指定ＧＰＳ情報の経度、Δθは映像情報中の位置情報との緯度差分、Δφは映像情報中の位置情報との経度差分である。

ステップ１００２では、評価値Ｉが判定用閾値Ｌより小さいか否かを判定し、評価値Ｉが判定用閾値Ｌより小さい場合（ＹＥＳ）にはステップ１００３の処理に進み、評価値Ｉが判定用閾値Ｌ以上の場合（ＮＯ）にはステップ１００４の処理に進む。
ステップ１００３では、位置情報が一致したと判定し、処理を終了する。
ステップ１００４では、位置情報が異なると判定し、処理を終了する。

なお、閾値Ｌを決める要素としては、車両の運行速度、録画フレームレート、ＧＰＳの位置分解能などがある。これらの値は運用環境によって変化するため、システム管理者が任意の値に変更できる。

また、距離の検索方法として、区間を切り取っての二分検索もある。検索区間の最初のＧＰＳ情報と最後のＧＰＳ情報を比較し、その範囲に指定されたＧＰＳ情報が入っていた場合、次に区間の中心に当たる位置情報を、指定されたＧＰＳ情報と比較する。指定されたＧＰＳ情報が、検索区間最初のＧＰＳ情報と区間中心のＧＰＳ情報との間にあった場合、今度は、検索区間最初と検索区間中心の中央のＧＰＳ情報と比較を行う。これを繰り返すことで、検索数を削減し、指定されたＧＰＳ情報の該当する映像データの絞り込みを行う。位置の検索方法として、この二分検索方法を使用してもよい。

さらに、図１のコンソールＰＣ１１０でＧＰＳ情報を指定する際には、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を使用してもよい。例えば、車両が移動する区間の地図を表示し、ポインティングデバイスを用いて位置を指定し、その位置のＧＰＳ情報を用いて映像検索を行う方法を用いてもよい。また、検索の際に他の情報を併用してもよい。一例として、時刻情報や運行区間情報等を使用することによって、検索する映像データの範囲を絞りこむ。
車両の位置情報を取得する方法として、ＧＰＳ情報を用いた方法を上述で説明したが、走行距離を利用して位置を特定する方法を用いてもよい。線路上を走る鉄道車両では、基準点からの走行距離を求めることで、車両位置を一意に決めることが出来る。この方法を用いることで、位置が走行距離という変数が一つで定まるため、位置検索の簡易化や計算量の削減ができる。また、ＧＰＳを用いることが出来ないトンネル内などでも、位置情報を取得することが出来る。また、経路上の定点で走行距離を補正することで、実際の走行距離と計算上の位置の誤差を低減することも可能である。場合によっては、ＧＰＳ情報を使用する方法と、走行距離から位置を算出する方法の両者を併用してもよい。

上述の一実施例によれば、車両に搭載したカメラと記録装置を備えた監視装置において、カメラの露光時間は車両の移動速度に応じて制御できる。また、記録装置はカメラの映像データと車両の位置情報を関連付けて記憶できる。さらに、記録装置に記憶した映像データは車両の位置情報を基に検索できる。

以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された監視装置に限定されるものではなく、上記以外の監視装置に広く適用することができることは言うまでもない。

この出願は、２０１３年１２月４日に出願された日本出願特願２０１３−２５１２１０を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

本発明は、監視装置に係り、例えば高速で移動する車両にカメラを設置する監視装置に適している。

１０１：車両、１０２：コントロールユニット、１０４，１０５：カメラ、１０３：ネットワーク、１０６：ＷＥＢデコーダ、１０７：モニタ、１０８：位置情報検出装置、１０９：映像記録装置、１１０：コンソロールＰＣ、６０１：車両、６０１−１：先頭車両、６０１−２：最後尾車両、６０２，６０３，６０４：カメラ、６０５：ＷＥＢデコーダ、６０６：モニタ、６０７〜６１０：ドア、６１１，６１２：ネットワーク。

Claims (2)

1. 車両に設置された複数の撮像手段と、表示手段と、該表示手段に表示する信号を制御する表示制御手段と、車両位置検出手段と、前記複数の撮像手段として、車両の先頭車両の前方を撮影する目的で設置された第１のカメラと、車両の最後尾車両の後方を撮影する目的で設置された第２のカメラと、車両のドア付近を撮影する目的で設置された第３のカメラとを備え、
   前記表示制御手段は、
   車両が前方へ走行中には、前記第１のカメラで撮影する映像を大きく表示すると共に、前記第１のカメラで撮影する映像と前記第２のカメラで撮影する映像と前記第３のカメラで撮影する映像をそれぞれ小さく表示し、
   車両が後方へ走行中には、前記第２のカメラで撮影する映像を大きく表示すると共に、前記第２のカメラで撮影する映像と前記第１のカメラで撮影する映像と前記第３のカメラで撮影する映像をそれぞれ小さく表示し、
   車両が停車中には、前記第３のカメラで撮影する映像を大きく表示すると共に、前記第３のカメラで撮影する映像と前記第１のカメラで撮影する映像と前記第２のカメラで撮影する映像をそれぞれ小さく表示することを特徴とする監視装置。
2. 記憶手段と、該記憶手段のデータを検索する検索手段を更に備えた請求項１記載の監視装置であって、
   前記撮像手段は、前記撮像手段で撮像した映像データと前記車両位置検出手段で検出した位置情報を関連付けて映像情報として出力し、
   前記記憶手段は、前記映像情報を記憶し、
   前記検索手段は、車両が移動する区間の地図を表示し、ポインティングデバイスにより位置の指定がなされると、前記位置と前記記憶手段に記憶した前記位置情報を基に前記記憶手段に記憶した映像データを検索することを特徴とする監視装置。