JP7021652B2 - かご内監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータのかご内を監視するかご内監視装置に関する。

特許文献１には、次のようなかご内監視装置が開示されている。

かご内監視装置は、エレベータのかご内を撮影するカメラと、乗客の有無を検出する乗客検出手段と、かご戸の開閉を検出する戸開閉検出手段と、所定の通報先に通報する閉じ込め故障検出手段とを備える。

乗客検出手段は、カメラで撮影された無人のかご内画像を背景画像として、この背景画像に基づいて設定されたかご床部分の画像と、新たに撮影されたかご床部分の画像との比較によって、乗客の有無を検出する。より具体的には、新たに撮影された画像（「入力画像」と称されている。）の画素値から、対応する背景画像の画素値を減算し、減算結果の絶対値を画素値とする絶対値画像が作成される。この絶対値画像の画素値は、入力画像の画素値と、対応する背景画像の画素値とが異なる場合は「１」に設定され、同値の場合は「０」に設定される。そして、乗客検出手段は、絶対値画像のうち、かご床の部分について画素値が「１」である画素を計数し、この値が基準値よりも大きい場合に「乗客有」を、基準値以下の場合に「乗客無」をそれぞれ出力する。

戸開閉検出手段は、背景画像に基づいて設定された、かご戸の可動部の最上方部（乗客の影響を受けない部分。）の画像と、新たに撮影されたかご戸の可動部の最上方部の画像との比較によって、かご戸の開閉を検出する。

閉じ込め故障検出手段は、乗客検出手段が乗客を検出し、かつ、戸開閉手段が戸閉を検出している状態が一定時間継続したときに、所定の通報先に通報する。

特開２０００－２３８９６８号公報（２０００年９月５日公開）

上記かご内監視装置では、乗客の有無を検出するために、背景画像と新たに撮影された画像とを比較する際、各画像におけるかご床部分に対応する範囲に限定して上記比較を行っている。そのため、乗客検出手段において乗客の有無を判断する際に用いられる上記基準値を、比較的小さい値に設定する必要がある。この値は、例えば、かご内においてカメラから最も離れた隅に乗客が立っているときに、その状況を撮影した画像に写っている乗客の靴の面積程度とする必要がある。そうすると、かご床にゴミが点在していたり、新聞散らしのような物が落ちていたりする場合であっても、上記かご内監視装置では「乗客有」を出力してしまうことになる。

このように、上記かご内監視装置では、乗客の有無を検出する精度に問題があった。

本発明は、上記乗客有無の検出精度の向上も視野に入れつつ、かご内における物体のうち検出したい物体の存否をより高精度に検出し得るかご内監視装置の実現を目的としている。

本発明のかご内監視装置は、エレベータのかご内を監視するかご内監視装置であって、前記かご内に設置されたカメラによって撮影された画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部によって取得された基準画像を記憶する基準画像記憶部と、前記基準画像と前記画像取得部によって取得された監視対象画像とを比較し、各画像間で異なる像が写っていると見なせる差分部分を抽出した差分画像を作成する差分画像作成部と、前記差分画像において連続する前記差分部分からなる差分領域の大きさに応じて、前記かご内における検出対象物の存否を判定する判定部と、を備える。

上記構成では、基準画像としてかご内の初期状態が撮影された画像を設定しておくことにより、監視対象画像に写った像のうち、かご内に事後的（初期状態の撮影後。）に存在することとなった物体（「かご内物体」という。）によって形成される像を、差分領域として捉えることができる。この差分領域は、連続性に基づいて設定された領域であることから、かご内物体の全体的な大きさがある程度その広さとして反映された領域となる。

そして、上記構成では、差分領域の大きさに応じて検出対象物の存否を判定する。そのため、乗客やある程度大きい不審物を検出対象物とするときなどに、判定のための閾値をある程度大きく設定することができる。これにより、点在するゴミや新聞散らしのような無視してよいかご内物体を検出対象物として誤判定する可能性を低減することができる。

以上のとおり、上記構成では、かご内における物体のうち検出したい物体の存否をより高精度に検出し得るかご内監視装置を実現することができる。

前記判定部は、前記差分画像において、前記差分領域がかご床部分に相当する領域に重なっているか否かに応じて、前記かご内における検出対象物の存否を判定することが望ましい。

かごの内壁に事後的に貼られた貼り紙や、かご戸（及び乗場戸）に窓がある場合の窓を通した光景の変化は、差分画像において差分領域となり得る。これらの差分領域は、カメラとの距離によっては、比較的大きい領域となり得る。そうすると、上述のように設定した閾値ではこれらを検出対象物から除外することが困難となる。

上記構成では、差分領域の大きさに加えて、差分領域がかご床部分に相当する領域に重なっているか否かを判定基準とすることができるため、上記貼り紙や窓の光景変化を検出対象物から除外しやすくなる。

本発明のかご内監視装置は、前記検出対象物が存在すると前記判定部が判定したことを受け、外部に対して発報信号を出力する発報部をさらに備えることが望ましい。

上記構成では、かご内の異常状態（倒れ込んだ急病人、待ち伏せする不審者、不審物などの発生。）をかごの外部から検知することができる。

本発明は、かご内における物体のうち検出したい物体の存否をより高精度に検出し得るかご内監視装置を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るエレベータの構成を示すブロック図である。 上記エレベータのかご内に設置されるカメラによって、かご内の初期状態を撮影した画像を示す図である。 上記エレベータのかご内監視装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 上記エレベータのかご内に設置されるカメラによって、稼働中のかご内の状態を撮影した画像を示す図である。 上記かご内監視装置によって作成された、図２の画像と図４の画像との差分画像を示す図である。

図１のブロック図は、本発明の一実施形態に係るエレベータ１の構成を示している。

エレベータ１は、制御盤１０と、かご２０と、かご内監視装置３０と、初期設定スイッチ５０と、表示入力装置６０と、通信装置７０とを備えている。

制御盤１０は、巻上機を制御することによりかご２０を昇降させるとともに、戸開閉装置を制御することによりかご戸及び乗場戸の開閉を行う。

かご２０には、かご内監視用のカメラ２１と、かご戸の開閉状態を検知するかご戸スイッチ２２が設けられている。

カメラ２１は、超広角レンズカメラであり、かご戸に対向する内壁の高所（シーリング付近。）に設置され、かご内のほぼ全体を撮影できるようになっている。カメラ２１は、常時動画撮影を行い、その動画像データを内蔵するメモリに自動記録する。ただし、カメラ２１の設置位置は内壁に限らず、シーリングであってもよい。また、カメラ２１はスチルカメラであり、定期的に、又はかご内監視装置３０からの信号に応じて、静止画撮影を行うものであってもよい。

かご内監視装置３０は、カメラ２１による撮影画像に基づき、かご内を監視するものである。かご内監視装置３０は、かご２０の外側上部にあるかご上ステーションに設置されている。ただし、かご内監視装置３０の設置位置は、かご上ステーションに限らず、かご内や制御盤１０内であってもよい。

かご内監視装置３０は、基準画像設定部３１と、画像取得部３２と、基準画像記憶部３３と、床領域設定部３４と、対象画像記憶部３５と、差分画像作成部３６と、判定部３７と、発報部３８と、開閉信号入力部３９と、動作信号入力部４０とを備えている。これらの詳細については後述する。

初期設定スイッチ５０は、かご内監視装置３０の初期設定を行うためのスイッチである。初期設定スイッチ５０は、エレベータの据付作業者やメンテナンス作業員、管理者（以下、「管理者等」という。）は操作できるが、エレベータの通常の利用者は操作できないような位置に設置されている。

表示入力装置６０は、カメラ２１により撮影され、かご内監視装置３０によって取得された撮影画像を表示するとともに、後述する床領域を設定する際の入力を受け付ける。表示入力装置６０は、スマートフォンやタブレットに特定のアプリケーションをインストールすることによって実現され、かご内監視装置３０と無線通信を行う。ただし、表示入力装置６０は、パソコンや専用デバイスであってもよく、かご内監視装置３０と有線通信を行うものであってもよい。

通信装置７０は、かご内監視装置３０と外部の装置との間の通信を行うものである。通信回線としては、エレベータ１の設置環境に応じて適宜選択可能であり、例えば固定電話回線や携帯電話回線、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮなどを利用することができる。

次に、かご内監視装置３０について詳述する。

〔初期設定〕
かご内監視装置３０は、通常稼働させる前に、初期設定として、基準画像の設定、及び床領域の設定を行うことになる。

基準画像とは、カメラ２１による撮影画像に基づきかご内監視装置３０によってかご内の異常事態を検知するために、かご内の初期状態、つまり、かご内に人がおらず、残留物（常設される貼り紙などは除く。）もない空の状態、かつ、かご戸は閉じておりかご内の照明は点灯している状態をカメラ２１により撮影した画像（背景画像）である。この基準画像は、図２に示すような画像となる。図２において、符号Ａ、Ｂ、Ｃが指す部分には、それぞれかご戸、かご内壁、かご床が写り込んでいる。

基準画像を設定する際、管理者等は、かご内を初期状態にしたうえで、初期設定スイッチ５０を押す。このスイッチ操作を検知したかご内監視装置３０の基準画像設定部３１は、画像取得部３２を介してカメラ２１に記録された動画像のうち最新フレームを構成する静止画を取得させ、その静止画を基準画像として基準画像記憶部３３に記憶させる。これにより、基準画像の設定が完了する。

なお、初期設定スイッチ５０がかご内に設置されている場合には、初期設定スイッチ５０を押した管理者等が基準画像に写り込まないようにするため、初期設定スイッチ５０が押された時点から数秒～数十秒経過後の静止画を基準画像とすればよい。

また、記憶させる基準画像には、移動平均フィルタやメディアンフィルタ、ガウシアンフィルタ等のフィルタを適用し、画像に現れるノイズの除去を行っておいてもよい。

続いて、床領域の設定段階に移り、床領域設定部３４は、基準画像記憶部３３から基準画像を読み出し、表示入力装置６０へ送る。表示入力装置６０は、送られた基準画像を表示画面に表示する。管理者等は、その表示画面に表示された基準画像を確認し、その適否を判断する。ここで不適と判断した場合は、改めて基準画像の設定を行えばよい。管理者等は、基準画像が適切と判断した場合は、例えばタッチパネル等からなる表示入力装置６０の入力部を用いて、基準画像においてかご床が写っている部分の四隅を特定する入力を行う。床領域設定部３４は、この入力に基づき、基準画像における上記四隅の座標を特定し、その四隅によって囲まれた領域を床領域として設定し、記憶する。これにより、床領域の設定が完了する。

ただし、床領域の設定は、上記に限らず、基準画像の撮影の際に特定の色及び形状を有したマーカーを上記四隅に設置しておき、床領域設定部３４が基準画像に写り込んだマーカーを画像処理によって認識することにより、上記四隅を特定するようにしてもよい。また、かご床と、かご戸及びかご内壁とが色で区別できる場合も、床領域設定部３４による画像処理によって上記四隅を特定することができる。さらに、上記四隅は基準画像において３つの直線像が交わる部分となる場合が多いことから、これを床領域設定部３４による画像処理によって認識することにより上記四隅を特定するようにしてもよい。

なお、実際のかご床領域は、かご内操作盤やリターンパネルの存在、あるいはそれらの形状等により、単純な矩形ではなく複雑な形をしている場合もある。このような場合にも対処できるようにするためには、複数の直線を入力し、それらの直線で囲まれた領域を床領域としたり、基準画像を複数のブロックに予め分割表示しておき、それらから選択されたブロック領域を床領域としたりしてもよい。

〔監視動作〕
図３のフローチャートは、エレベータ１のかご内監視装置３０の監視動作を示している。以下、図１及び図３を参照しつつ、監視動作について説明する。

画像取得部３２は、予め定められた周期に従い、カメラ２１に記録された動画像のうち最新フレームを構成する静止画を取得し、その静止画を監視対象となる対象画像として対象画像記憶部３５に記憶させる（Ｓ１）。ここでは、対象画像として、図４に示す画像を想定する。符号Ｄ（Ｄ１～Ｄ３）、Ｅ、Ｆが指す部分には、それぞれ新聞散らし、貼り紙、人が写り込んでいる。これらのうち、かご内監視装置３０による検出対象物は人のみであり、新聞散らしや貼り紙は検出対象物ではないものとする。

なお、記憶させる対象画像には、基準画像と同様、移動平均フィルタやメディアンフィルタ、ガウシアンフィルタ等のフィルタを適用し、画像に現れるノイズの除去を行っておいてもよい。

差分画像作成部３６は、図２に示した基準画像と、図４に示した対象画像との差分画像として、図５に示す画像を作成する（Ｓ２）。そのために、差分画像作成部３６は、基準画像記憶部３３及び対象画像記憶部３５からそれぞれ基準画像及び対象画像を読み出し、各画像をグレースケールへ変換する。ただし、このグレースケールへの変換は、基準画像及び対象画像をそれぞれ基準画像記憶部３３及び対象画像記憶部３５へ記憶させる前に行っておいてもよく、その場合には差分画像作成部３６によるグレースケールへの変換は省略することができる。

次に、グレースケール変換後の各画像において、対応する画素間、つまり画像上で同一座標を有する画素間で画素値（輝度値）の差分をとることにより輝度差を算出し、その輝度差を当該座標の画素値とする輝度差画像を作成する。そして、各輝度差の絶対値と、基準となる所定値とを比較し、絶対値が所定値以上の画素値を「１」、絶対値が所定値未満の画素値を「０」として二値化した二値化画像を作成する。さらに、二値化画像に対し、適宜、膨張処理及び収縮処理を施すことにより、連続性の確保や途切れ目の結合を行っておくとよい。

差分画像作成部３６は、以上により得られた画像を差分画像として記憶する。ただし、差分画像は、上記のとおり作成された画像に限られるものではなく、基準画像と対象画像とを比較し、各画像間で異なる像が写っていると見なせる差分部分を抽出したものであればよい。図２の基準画像と、図４の対象画像とから得られる差分画像は、図５に示すとおりである。図５において、黒塗りした部分の画素値は「１」であり、その他の部分の画素値は「０」である。なお、図５には説明の便宜上、対象画像における像の輪郭を示すために破線を、かご床領域を示すためにハッチングを付しているが、本来、差分画像においてこれらは現れるものではない。

判定部３７は、差分画像作成部３６に記憶された差分画像に基づき、検出対象物の存否を判定する。判定部３７は、差分画像において、画素値が「１」である画素の連続する範囲を差分領域と認識し、差分画像に含まれる差分領域を１つ抽出する（Ｓ３）。ここでは、図５の符号Ｄ１が指す領域（以下、「差分領域Ｄ１」という。Ｄ２、Ｄ３、Ｅ、Ｆについても同じ。）を抽出したものとする（Ｓ４、ＹＥＳ）。

なお、画素値が「１」である画素が連続するとは、画素値が「１」である１つの画素に注目したとき、その画素に対して縦、横又は斜め方向に隣接する複数の画素の何れかに画素値が「１」である画素が存在していることをいう。

次に、判定部３７は、抽出した１つの差分領域Ｄ１に含まれる画素数をカウントする（Ｓ５）。そして、判定部３７は、カウントした画素数が閾値以上か否かを判断する（Ｓ６）。

差分領域Ｄ１は相対的に小さく、画素数が閾値未満となるため（Ｓ６、ＮＯ）、判定部３７は、ステップＳ３に戻り、順次、差分領域Ｄ２、Ｄ３を抽出してそれぞれステップＳ４～Ｓ６を行い、何れも画素数が閾値未満と判断する（Ｓ６、ＮＯ）。

次に、判定部３７は、新たに差分領域Ｅを抽出してステップＳ４～Ｓ６を行う。差分領域Ｅは相対的に大きいので、画素数が閾値以上となる（Ｓ６、ＹＥＳ）。

次に、判定部３７は、床領域設定部３４に記憶された床領域を参照し、差分領域Ｅが床領域に重なるか否かを判断する（Ｓ７）。

差分領域Ｅは床領域に重なっていないため（Ｓ７、ＮＯ）、判定部３７は、ステップＳ３に戻り、新たに差分領域Ｆを抽出してステップＳ４～Ｓ６を行う。差分領域Ｆは、相対的に大きいので、画素数が閾値以上となり（Ｓ６、ＹＥＳ）、床領域に重なっている（Ｓ７、ＹＥＳ）。そうすると、判定部３７は、かご内に検出対象物が存在すると判定し、その旨を示す検出信号を発報部３８へ送る。

発報部３８は、かご戸が閉じているか否か、及びかごが停止しているか否かを把握している。そして、発報部３８は、検出信号を受けると、かご戸が閉じており、かつかごが停止している状態となってから所定時間が経過しているか否かを判断する（Ｓ８）。上記所定時間が経過している場合には（Ｓ８、ＹＥＳ）、発報部３８は、通信装置７０を介して発報信号を発信する。発報部３８は、発報信号を発信する際、画像取得部３２を介してカメラ２１によって撮影された画像や動画像を取得し、その画像や動画像も併せて送信するようにしてもよい。

かご戸が閉じているか否かの把握は、かご戸の開閉状態を示す開閉信号に基づくものであり、この開閉信号は、かご戸スイッチ２２から発せられ開閉信号入力部３９に入力される。また、かごが停止しているか否かの把握は、かごの動作状態を示す動作信号に基づくものであり、この動作信号は、制御盤１０から発せられ動作信号入力部４０に入力される。

なお、かご戸が閉じているか否か、及びかごが停止しているか否かの判断は、厳密には、判定部３７における判定の基礎となった対象画像が撮影された時点におけるかご戸及びかごの状態に基づくべきである。しかし、上記撮影から上記判断までに要する時間は十分短くすることができるので、上記判断は、上記判断時点におけるかご戸及びかごの状態に基づいても差し支えない。

このように発報部３８は、かご戸が閉じており、かつ、かごが停止している状態が所定時間経過したことでもって発報するので、かごに乗り込んだものの、希望する階のボタンを押さずに、戸が閉まった後もかごが停止したままであるといった異常な状態であることを、外部に報せることができる。

通信装置７０を介した発報信号の送信先は、エレベータ１を監視する監視センターである。監視センターでは、発報信号を受け、異常事態が発生（倒れ込んだ急病人、待ち伏せする不審者、不審物などの発生。）しているか否かを判断する。なお、監視センターにも初期設定スイッチ５０を設定しておいてもよい。画像や動画像を発報信号と併せて送信するようにしている場合は、それを監視員が目視により確認して、異常事態ではなく初期状態からかご内の状態が変化したことに起因する発報であると判断できたならば、監視員が初期設定スイッチ５０を操作することにより、基準画像を更新することができる。

ただし、発報部３８による発報動作は上記に限らず、例えば乗場等に設置された警報装置を作動させるものであってもよい。

〔かご内監視装置の機能〕
かご内監視装置３０では、対象画像に写った像のうち、初期設定後にかご内に存在することとなったかご内物体によって形成される像を、差分領域として捉えることができる。この差分領域は、連続性に基づいて設定された領域であることから、かご内物体の全体的な大きさがある程度その画素数の多さとして反映された領域となる。

また、かご内監視装置３０は、差分領域の画素数に応じて検出対象物の存否を判定する。そのため、図５の人（差分領域Ｆ）やある程度大きい不審物を検出対象物とする際に、判定部３７における閾値をある程度大きく設定することができる。これにより、図５の新聞散らし（差分領域Ｄ１～Ｄ３）のような無視してよいかご内物体を検出対象物から除外することができる。

なお、かご内監視装置３０は、複数の差分領域について個別に閾値との比較を行うので、図５における新聞散らし（差分領域Ｄ１～Ｄ３）と人（差分領域Ｆ）とを区別しやすい。もし、複数の差分領域の合計画素数と閾値との比較を行うこととすると、かご内に新聞散らし（差分領域Ｄ１～Ｄ３）のみが存在する場合と、かご内に人（差分領域Ｆ）のみが存在する場合とでは、前者の合計画素数と後者の合計画素数との差は小さくなるので、これらを区別するための閾値の設定が困難になる。

かご内監視装置３０では、差分領域の画素数に加えて、差分領域がかご床領域に重なっているか否かを判定基準とするため、図５の貼り紙（差分領域Ｅ）のような無視してよいかご内物体を検出対象物から除外することができる。この機能は、貼り紙以外にも、かご戸（及び乗場戸）に窓がある場合の窓を通した光景の変化についても有効である。ただし、これらを考慮する必要がない場合には、この機能は省略してもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
かご内監視装置３０の各制御ブロック（基準画像設定部３１、画像取得部３２、基準画像記憶部３３、床領域設定部３４、対象画像記憶部３５、差分画像作成部３６、判定部３７、発報部３８、開閉信号入力部３９、動作信号入力部４０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、かご内監視装置３０は、各機能を実現するソフトウェアであるかご内監視プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ エレベータ
１０ 制御盤
２０ かご
２１ カメラ
２２ かご戸スイッチ
３０ かご内監視装置
３１ 基準画像設定部
３２ 画像取得部
３３ 基準画像記憶部
３４ 床領域設定部
３５ 対象画像記憶部
３６ 差分画像作成部
３７ 判定部
３８ 発報部
３９ 開閉信号入力部
４０ 動作信号入力部
５０ 初期設定スイッチ
６０ 表示入力装置
７０ 通信装置

Claims (5)

1. エレベータのかご内を監視するかご内監視装置において、
   前記かご内に設置されたカメラによって撮影された画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部によって取得された基準画像を記憶する基準画像記憶部と、
   前記基準画像と前記画像取得部によって取得された監視対象画像とを比較し、各画像間で異なる像が写っていると見なせる差分部分を抽出した差分画像を作成する差分画像作成部と、
   前記差分画像において連続する前記差分部分からなる差分領域の大きさに応じて、前記かご内における検出対象物の存否を判定する判定部と、を備え、
   前記基準画像および前記監視対象画像は、少なくとも前記かごの床および内壁が写っているものである、かご内監視装置。
2. 前記判定部は、前記差分画像において、前記差分領域が前記かごの床部分に相当する領域に重なっているか否かに応じて、前記かご内における検出対象物の存否を判定する、
   請求項１に記載のかご内監視装置。
3. 前記検出対象物が存在すると前記判定部が判定したことを受け、外部に対して発報信号を出力する発報部をさらに備える、
   請求項１又は２に記載のかご内監視装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のかご内監視装置としてコンピュータを機能させるためのかご内監視プログラムであって、前記各部としてコンピュータを機能させるためのかご内監視プログラム。
5. 請求項４に記載のかご内監視プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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