JPH01288086A - 赤外線監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 侵入者／設備異常等を監視する赤外線監視システムに関
し、 赤外線カメラと画像処理装置を用い、検出対象物件の異
常温度範囲およびサイズ範囲が設定可能で背景温度の影
響を受けない監視システムの提供を目的とし、 複数画素からなるセンサにより目標シーンを撮像し、温
度情報を出力する赤外線カメラと、該赤外線カメラの出
力を一対のフレームメモリに１フレーム毎に交互に更新
しながら格納する書込制御部と、前記フレームメモリに
対する格納データの内容を今回格納データから前回格納
データを差し引く差分演算器と、該差分演算器の出力に
よって駆動される警報装置とを具備してなる赤外線監視
システムにおいて、前記差分演算器の出力から検出温度
の領域を分割した区間に対し同一検出温度に対応する前
記画素数のグラフ表示に変換するヒストグラム演算部を
設け、前記ヒストグラム上に前記警報装置の駆動条件と
なる温度と画素数の設定範囲を設けると共に、前記今回
格納データに画素単位にて所要のオフセット温度を加算
するオフセット加算器と、前記差分演算器の出力を前記
オフセット温度アドレス領域と該オフセット温度以外の
差分温度アドレス領域に二硫化する二値化回路と、前記
オフセット温度以外の差分温度アドレス領域に対応する
アドレスを指定して前記今回格納データのフレームメモ
リから温度情報を抽出する温度情報抽出回路とを付加し
、該温度情報抽出回路の出力によって前記ヒストグラム
演算を行うように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、侵入者／設備異常等を監視する赤外線監視シ
ステムに関する。

従来、防犯システムに利用される侵入者監視システムに
は可視カメラ方式とビームセンサ方式がある。可視カメ
ラ方式はカメラ映像を常時人間が監視を行うカメラ映像
監視方式と、背景画像にあられれる画像変化領域を検出
判定する画像処理監視方式がある。

ビームセンサ方式とは不可視光線のビームを監視区域に
設定し、このビームの遮断状況を監視判定するものであ
る。

また、防災システムに利用される設備異常監視システム
には監視対象に異常検出用のセンサを設ける接触温度セ
ンサ方式と、赤外温度計を用いる方式とがある。

しかし、可視カメラ方式は目視判定を行うため、自動化
ができない欠点がある。画像処理監視方式とビームセン
サ方式とは共に侵入者以外（例えば小動物の侵入、風の
作用による木の葉の飛来あるいは揺動等）による背景画
像変化あるいは光路遮断等の誤検出要因があり、信頼度
が低い欠点がある。

接触温度センサ方式は、監視対象にセンサを取りつける
必要があり、危険物等センサを取りつけられない対象物
もあり、この場合リモートセンシングがでいない欠点が
ある。赤外温度計を用いる方式は監視対象面積が小さい
弱点があり、接触温度センサ方式と共にポイントセンサ
方式であり、広面積、広域監視に適さない欠点がある。

したがって、より信頼度が高く、かつ広域を監視できる
監視システムが要望されている。

〔従来技術〕

このような要望に応えるシステムの一つとして赤外線カ
メラと画像処理装置を用いた赤外線監視システムがある
。第７図は従来の赤外線監視システムのブロック図を示
す。そのフローチャートを第３図（ａ）に示す。両図に
おいて、１は目標シーンを撮像し、一定数の画素からな
る１フレーム毎のデジタル化された温度情報を出力する
赤外線カメラ、２は該赤外線カメラ１の出力を一対のフ
レームメモリ３．４に前記フレーム毎に交互に更新しな
がらステップ■で格納する書込制御部を示す。

なお、監視システムの形態によっては赤外線カメラ１と
書込制御部２との間に、図示しない信号伝送装置を挿入
して遠隔地点に情報を転送する場合がある。

５は差分演算器であって、両フレームメモリ３゜４の内
、今回格納された情報から前回格納された情報の差分演
算を対応するアドレス毎にステップ■で行う。６は差分
演算器６の出力をＤ／Ａ変換して画像表示を行うＴＶモ
ニタ、７は闇値発生器であって予め設定された警報判定
用の基準温度データを格納している。８は差分演算器６
の出力を予め設定された前記警報判定用の基準温度デー
タとステップ■で比較し、比較結果が基準温度データよ
り大なるときに制御信号を出力する比較器、９は比較器
８が出力する制御信号にて警報をステップ■にて出力す
る警報装置を示す。

赤外線カメラ１は目標シーンを予め設定された時間間隔
で１フレーム毎の赤外線温度情報を出力し、時間の異な
る赤外線温度情報間の差分演算結果を基準温度データと
比較して異常温度検出を行い、目標シーンの異常判定を
行っていた。

第８図は従来の差分演算の原理図を示す。図において、
フレームメモリ３には前回（タイムｔ、の時）格納した
背景温度（例えば１０℃）のみのデータが全アドレス位
置に記憶されている状態を示している。フレームメモリ
４には今回（タイムｔ２の時）格納された温度情報（ア
ドレス位置の中央部に円形の異常温度、例えば３０℃の
アドレス領域が検出されている）を示している。５ａは
差分演算した結果の温度情報を示すもので両フレームメ
モリ３．４に格納されるデータの時間間隔が比較的短い
ときには背景温度領域の差は零となり、異常温度領域の
差は２０℃となる。この２０℃の差分値と闇値発生器７
が出力するあらかじめ設定された闇値とを比較器８によ
り比較し、その比較結果が闇値より大きければ比較器８
は制御信号を出力し、この制御信号によって警報装置９
が駆動される方式％式％ 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の赤外線監視システムの場合は、撮像時間の異なる
温度情報間の単純な差分演算結果を基準温度データと比
較して判定するため、基準温度より高い温度の物体があ
ればその面積の大小にかかわらず警報を出力し、前述の
ような小動物でも誤検出する欠点がある。

そこで赤外線カメラを使用し、赤外線画像を処理するこ
とにより従来の欠点を除き、検出対象物件の異常温度範
囲および異常温度領域のサイズの設定が可能な赤外線監
視システムを本発明の請求項（１）に提案した。しかし
ながら第８図の説明において背景温度が２５°Ｃとなれ
ば３０℃の異常温度領域との差は５℃に変化し、若し前
記基準温度データを７℃に設定していると背景温度が１
０℃の場合は警報が出力され、背景温度が２５℃の場合
は警報は出力されない結果を招く。このように背景温度
変化の影響を受ける欠点があり、さらにこれを改良する
ため請求項（２）の提案を行ったもので、赤外線カメラ
と画像処理装置を用い、検出対象物件の異常温度範囲お
よびサイズ範囲が設定可能で背景温度の影響を受けず、
効率的なシステム運用の可能な赤外線カメラ監視システ
ムの提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の請求項（１）記載の構成を示すブロ
ック図、第２図は請求項（２）記載の構成を示すブロッ
ク図である。請求項（１）は複数画素からなるセンサに
より目標シーンを撮像し、温度情報を出力する赤外線カ
メラ１と、該赤外線カメラｌの出力を一対のフレームメ
モリ３．４に１フレーム毎に交互に更新しながら格納す
る書込制御部２と、前記フレームメモリ３，４に対する
格納データの内容を今回格納データから前回格納データ
を差し引く差分演算器５と、該差分演算器５の出力によ
って駆動される警報装置９とを具備してなる赤外線監視
システムにおいて、前記差分演算器５の出力を、検出温
度の領域を分割した区間に対し同一検出温度に対応する
前記画素数のグラフ表示に変換するヒストグラム演算部
１０を設け、前記ヒストグラム上に前記警報装置９の駆
動条件となる温度と画素数の設定範囲を設けて構成する
。

請求項（２）は前記今回格納データに画素単位にて所要
のオフセット温度を加算するオフセント加算器１１と、
前記差分演算器５の出力を前記オフセット温度アドレス
領域と該オフセント温度以外の差分温度アドレス領域に
二値化する二値化回路１２と、前記オフセット温度以外
の差分温度アドレス領域に対応するアドレスを指定して
前記今回格納データのフレームメモリから温度情報を抽
出する温度情報抽出回路１３とを付加し、該温度情報抽
出回路１３の出力によって前記ヒストグラム演算を行う
ように構成する。

〔作　用〕

前記差分演算器５の出力から検出温度の領域を分割した
区間に対し同一検出温度に対応する前記画素数のグラフ
表示に変換するヒストグラム演算部ＩＯを設けることに
より、監視対象物件から検出すべき温度範囲と監視対象
物件のサイズに対応して出力される同一温度値に対応す
る前記画素数の両要素から警報判定範囲が設定できる。

また前記温度情報の今回格納データに所要のオフセット
温度の加算を行ったデータと前回格納データとの差分演
算を行うと共に、その差分演算結果において、前記オフ
セット温度のアドレス領域をＯ４とじ、亀以外のアドレ
ス領域を差分温度アドレス９Ｍ域゛１４と見做す２値化
を行い、この差分温度アドレス領域１１４に対応するア
ドレスによって前記今回格納データのフレームメモリか
ら温度情報の抽出を行へば、この温度情報によって差分
温度アドレス領域１１１の温度／画素数のヒストグラム
演算を行うことができる。したがって予め監視対象物件
に対応する検出レベルをサイズは画素数範囲にて設定し
、温度は監視対象物件の常時保有する温度範囲にて設定
することにより背景温度の変化に関係なく信頼度の高い
警報を発することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。

なお、構成、動作の説明を理解し易くするために全図を
通じて同一部分には同一符号を付してその重複説明を省
略する。

第１図は本発明の請求項（１）方式のブロック図である
。その画像処理のフローチャートの比較図を第３図に示
し、（ａｌは従来方式、（ｂｌは第１図の方式を示す。

両図において、１０はヒストグラム演算回路であって差
分演算器５が出力する同じアドレス位置に対応する画素
毎の温度データ（第８図５ａ参照）から同一温度のデー
タ毎に分類し、その同一温度の画素数を計数する図示し
ないカウンタを備えている。

第４図はヒストグラム演算の説明図を示す。

このヒストグラム演算は第３図（ｂｌのステップ■で行
われるものでステップ■■■の動作はそれぞれステップ
■■■の動作と同じである。図において、横軸には温度
の領域を分割した区間を示し、縦軸には前記カウンタが
計数する画素数を示し、温度に対する画素数の分布画数
のグラフ表示をしたものである。この画素数とは赤外線
カメラ１が観測する異常物体のサイズに比例して増減す
るものであり、あらかじめ異常物体のサイズを検出画素
数検出レベルとして図示するように設定できる。検出温
度の設定レベルは従来技術で説明した闇値発生器７に設
定する基準温度データと同様に設定できるものである。

従って、ヒストリグラム演算回路１０に温度と画素数の
各検出レベル以上のデータを検出した場合に制御信号を
出力する判定機能を持たせることにより小動物等を誤検
出することのない赤外線監視装置が実現する。グラフ中
に交叉線の影にて示す領域がアラーム判定領域となって
いる。

第２図は本発明の請求項（２）方式のブロック図である
。その画像処理のフローチャートの比較図を第３図（Ｃ
１に示す。第５図は第２図の詳細作用を説明するための
図であって、第５図ｆａ）は背景温度が１０℃の時、第
５図ｆｂ）は背景温度が４０℃の時の例を示し、以下第
３図ｆｃ）と第５図を参照しながら第２図の説明を行う
。

１１は今回（タイムｔｚ）フレームメモリ４に格納した
温度データに所要のオフセット温度を加算するオフセン
ト加算器、１２は差分演算器５の出力をオフセント温度
アドレス領域と該オフセット温度以外の差分温度アドレ
ス領域に二値化する二値化回路、１３はオフセット温度
以外の差分温度アドレス領域に対応するアドレスを指定
して今回格納データのフレームメモリから温度情報を抽
出する温度情報抽出回路を示し、該温度情報抽出回路１
３の出力によってヒストグラム演算を行うものである。

フローチャートにおける［相］＠Ｏの動作はそれぞれ■
■■の動作と同じである。ステップ０で行われるオフセ
ント加算とはオフセント加算器１１によって予め設定さ
れたオフセット例えば２０℃を今回格納データに加算す
るもので第５図（ａｌの場合は背景温度は１０℃から３
０℃となり、異常温度発生領域温度３０℃は５０℃とな
る。

ステップ＠で行う差分演算とは前記オフセット温度を加
算された今回格納データから前回格納データを減算する
ものであって第３図（８１の場合は背景温度は３０℃か
ら２０℃となり、異常温度発生領域温度５０℃は４０℃
となる。

ステップ１３で行う２値化とは前記差分演算結果に対し
て２０℃（すなわちオフセット温度）の領域は０４とし
、２０℃以外の温度領域は異常温度発生領域と見做して
１しに２値化するものである。

ここでオフセット加算を行う理由を説明する。

このオフセント加算を行わない場合には、第５図（ｂ）
のフレームメモリ４で示すように背景温度４０℃で異常
温度発生領域温度３０℃のような場合には、差分演算結
果は異常温度発生領域温度は一１０℃となる。すなわち
差分演算結果が＋側と一側の両方向にでるため処理上都
合が悪い。侵入物体温度が背景温度よ）も必ず高いとは
限らないから予めある修正値を今回格納データに加え、
差分演算結果が必ず十値になるようにしたものである。

ステップ［相］で行う差分温度アドレス領域の温度情報
抽出とは、前記２値化で得られた異常温度発生領域１１
４に対応するアドレスによって今回格納データのフレー
ムメモリから実際の検出温度データ（３０℃）の領域を
抽出することができる。

ステップ＠で行うヒストグラム演算とはステップ■の処
理と同じであって温度／画素数にデータ処理するもので
第５図（ａｌ、　（ｂ）の右端のグラフのようになる。

このグラフにおいては検出温度レベルを３０℃とし、検
出画素数レベルは監視対象物件のサイズに対応してあら
れれる画素数にて設定し、グラフ中に交叉線の影にて示
す領域がアラーム判定領域となっている。

ステップ［相］ではヒストグラム演算結果アラーム判定
領域内に画素数と温度が検出された時点でアラーム信号
を出力し、ステップ０にて警報装置をそのアラーム信号
にて制御する。

このように監視対象物件のサイズを予め設定した画素数
にて判定し、監視対象物件が保有する実際の温度を検出
して判定するため背景温度が変化しても何等判定基準に
影響を受けることがなくなり、信頼度の高い監視が可能
となる。

第６図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。

図において、１８〜１ｃは複数の赤外線カメラ、１４ａ
〜１４ｃは赤外線カメラ毎に専属するコントローラでそ
れぞれ異なる位置に配置されたものを伝送系１５に集約
して複数の画像情報を時系列化して伝送するものである
。１６はビデオスイッチャで多数の伝送されてくる画像
情報をチャンネル毎に切換え画像処理装置１７の具備す
る図示しないチャンネル毎のフレームメモリに入力する
。

このチャンネル毎のフレームメモリに格納された画像情
報は切換えられて第２図にて説明した方式で処理され、
アラーム信号が検出されると警報装置９にて警報制御を
行うと共に、データ処理装置Ｅ１Ｂでアラーム内容の発
生時刻、検出データ等が記録される。１９は伝送系の切
換え制御を行うための制御器である。

このような構成により広域にわたる監視が効率よくでき
る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、信頼度
の高い自動監視および広域監視が可能となる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の請求項（１）方式のブロック図、 第２図は本発明め請求項（２）方式のブロック図、 第３図は画像処理のフローチャートの比較図、第４図は
ヒストグラム演算の説明図、 第５図は第２図の詳細作用を説明するための図、第６図
は本発明実施例の構成を示すブロック図第７図は従来の
赤外線監視システムのブロック図、 第８図は従来の差分演算の原理図を示す。 第１図と第２図において、■は赤外線カメラ、２は書込
制御部、３と４はフレームメモリ、５は差分演算器、９
は警報装置、１０はヒストグラム演算回路、１１はオフ
セット加算器、１２は二値化回路、１３は温度情報抽出
回路をそれぞれ示す。 澤ｑさ９和７１ホこＣ暑（１）方夢しのフーロ、・７ｍ
第１図 本発明ｍｌ晴袈踵（２〕方式＋２７−Ｑｔ７７図第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数画素からなるセンサにより目標シーンを撮像
   し、温度情報を出力する赤外線カメラ（１）と、該赤外
   線カメラ（１）の出力を一対のフレームメモリ（３、４
   ）に１フレーム毎に交互に更新しながら格納する書込制
   御部（２）と、前記フレームメモリ（３、４）に対する
   格納データの内容を今回格納データから前回格納データ
   を差し引く差分演算器（５）と、該差分演算器（５）の
   出力によって駆動される警報装置（９）とを具備してな
   る赤外線監視システムにおいて、前記差分演算器（５）
   の出力を、検出温度の領域を分割した区間に対し同一検
   出温度に対応する前記画素数のグラフ表示に変換するヒ
   ストグラム演算部（１０）を設け、 前記ヒストグラム上に前記警報装置（９）の駆動条件と
   なる温度と画素数の設定範囲を設けたことを特徴とする
   赤外線監視システム。
2. （２）前記今回格納データに画素単位にて所要のオフセ
   ット温度を加算するオフセット加算器（１１）と、前記
   差分演算器（５）の出力を前記オフセット温度アドレス
   領域と該オフセット温度以外の差分温度アドレス領域に
   二値化する二値化回路（１２）と、前記オフセット温度
   以外の差分温度アドレス領域に対応するアドレスを指定
   して前記今回格納データのフレームメモリから温度情報
   を抽出する温度情報抽出回路（１３）とを付加し、該温
   度情報抽出回路（１３）の出力によって前記ヒストグラ
   ム演算を行うことを特徴とする請求項（１）記載の赤外
   線監視システム。