JPH05151471A - 監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テレビカメラ等を画像入力手段とする、侵入
者等の移動体を検出する監視装置において、狭い視野画
像の画像入力手段により広範囲の領域を、少容量の参照
画像メモリを用いて監視する。 【構成】 テレビカメラ等の画像入力手段１から順次出
力される入力画像の各方向の視野画像を、複数の小ブロ
ック画像に分割するブロック化手段７と、その小ブロッ
ク画像ごとに画像の特徴量を算出する特徴量算出手段８
と、視野画像ごとに、各小ブロック画像の特徴量を参照
画像として記憶する参照画像ブロックメモリ３と、その
参照画像ブロックメモリ出力と現入力画像の視野画像の
特徴量とを、各小ブロックごとに比較する移動体ブロッ
ク検出手段５を備え、著しく特徴量が増加した小ブロッ
ク画像を含む入力画像から移動体を検出し、警報手段６
にて警告する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビカメラ等の画像入
力装置により撮像され入力される画像監視装置に用いる
侵入者等の移動体像を検出するための監視装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、所定の場所を監視する装置として
は、テレビカメラ等を設置し、その撮像画像を監視員が
別室で常時モニタするものが主流であったが、近年で
は、画像処理技術の発達に伴い、例えば特開平１−1806
82号公報でみるような撮像画像から移動体を検出し警告
を発する構成の監視員にかわって異常を発見する監視装
置の実用化が試みられている。

【０００３】図４は、従来の画像処理による侵入物体の
監視装置の構成の一例を示すブロック図であり、１は画
像入力手段、２は画像入力制御手段で、前記画像入力手
段１の視野画像をパーン方向、あるいはチルト方向の移
動を制御する。３′は参照画像メモリで、あらかじめ移
動体が視野にない状況下で、各視野方向毎の入力画像を
参照画像として記憶する。４は入力画像メモリで、監視
中に順次取り込まれる入力画像を記憶する。５′は移動
体検出手段で、参照画像メモリ３′と入力画像メモリ４
の画像を比較し、その差を移動体像として抽出する。６
は警報手段で、移動体検出手段５′によって移動体像を
検出した場合に、警報を発して異常を知らせる。

【０００４】以上のように構成された図４の監視装置は
以下のように動作する。

【０００５】まず、監視前に移動体のない状況下で、あ
らかじめ、画像入力制御手段２により画像入力手段１を
制御して、その視野画像をパーン方向あるいはチルト方
向に移動させる。このとき画像入力手段１は各向き毎の
入力画像を参照画像メモリ３′に入力し、各方向に対応
する参照画像として記憶しておく。

【０００６】つぎに監視を始めると、画像入力制御手段
２は、所定の周期パターンに基づいて画像入力手段１を
パーンおよびチルト方向に移動させる。このとき画像入
力手段１の出力画像は入力画像メモリ４に順次記憶され
る。つづいて移動体検出手段５′は入力画像メモリ４に
記憶されている現在の画像と撮像方向を同じくする参照
画像を参照画像メモリ３′から読み出して、その画像差
を求めることにより移動体等の像を抽出し、ある大きさ
以上の移動体が検出されると警報手段６が、異常を知ら
せる警告を発する。

【０００７】なお、上記参照画像メモリ３′は、移動体
検出手段５′によって検出した、移動体像を除去した画
像を、それと同じ向きに対する画像の参照画像として、
メモリ内容を更新して、参照画像を常に最新のものに修
正させ、視野画像の照度の微妙な変化が移動体として誤
検出されるのを防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の監視装置では、各向き毎の参照画像の画像
データをすべて記憶する必要があるため、視野領域の狭
い画像入力手段で、より広範囲な領域をパーンおよびチ
ルトの各向きで監視を制御する場合、大量の参照画像の
メモリを必要としてしまうという欠点がある。

【０００９】本発明は上記従来の欠点を解決するもの
で、視野領域の狭い画像入力手段により、より広範囲な
領域を少量の参照画像メモリによって監視可能な監視装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、テレビカメラ
等の画像入力手段から順次出力される入力画像の各方向
の視野画像を、複数の小ブロック画像に分割するブロッ
ク化手段と、前記小ブロック画像ごとに画像の特徴量を
算出する特徴量算出手段と、視野画像ごとに、各小ブロ
ック画像の特徴量を参照画像として記憶する参照画像ブ
ロックメモリと、該参照画像ブロックメモリ出力と現入
力画像の視野画像の特徴量とを、各小ブロックごとに比
較する移動体ブロック検出手段を備え、著しく特徴量が
増加した小ブロック画像を含む入力画像から移動体を検
出することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、入力した視野画像を順次、ブ
ロック化してブロックごとの画像の特徴量を算出し、そ
れを参照画像のブロックごとの特徴量と比較して移動体
を検出するようにしたので、監視前に予め、移動体が存
在しない状況における各方向ごとの入力画像を参照画像
として記憶する場合、参照画像メモリは視野画像１枚当
り、分割したブロックの数だけのメモリ容量で足りるこ
とになる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例における監視装置の
構成を示すブロック図であり、図４と同じ、または同一
機能の部位は図４と同じ符号を使用している。図１にお
いて、１は画像入力手段、２は画像入力制御手段であ
り、画像入力手段１が撮像する視野画像を、パーン方
向、またはチルト方向に制御する。３は参照画像ブロッ
クメモリであり、監視する前に、予め移動体が入らない
状態で各向きごとの入力画像を参照画像として、ブロッ
クごとに特徴量を記憶する。４は入力画像メモリであ
り、監視中に順次取込まれる入力画像を記憶する。

【００１３】５は移動体ブロック検出手段、６は警報手
段であり、移動体ブロック検出手段５によって、移動体
ブロックが検出されたときに警告を発し異常を知らせ
る。７はブロック化手段であり、前記、取込んだ入力画
像を所定の画素数を有する領域ごとに、分割してブロッ
ク化する。８は特徴量算出手段であり、ブロック化され
た各領域ごとに画像の特徴量を算出する。９は入力画像
ブロックメモリであり、監視中に順次取込まれる入力画
像のブロックごとの特徴量を記憶する。

【００１４】前記、移動体ブロック検出手段５は、参照
画像ブロックメモリ３と入力画像ブロックメモリ９にお
ける各ブロックごとの画像の特徴量を比較し、移動体ブ
ロックを検出する。

【００１５】以上のように構成された監視装置につい
て、以下その動作について説明する。まず、監視を行う
前に移動体のない場合、あらかじめ画像入力制御手段２
が画像入力手段１の視野画像を、所定の監視パターンに
基づいてパーン方向あるいはチルト方向に制御する。

【００１６】図２は上記監視パターンの制御の説明図で
あり、図２のように画像入力手段１の視野範囲が矢印の
幅で示されるとき、各方向の視野範囲を重ねながら図２
のような間隔で監視領域全域にわたり死角ができないよ
うに制御する。このとき画像入力手段１は各向き毎の入
力画像を、入力画像メモリ４に記憶させる。つぎにブロ
ック化手段７が入力画像メモリ４に記憶させている画像
データを、所定の画素数ｎ×ｍ画素ごとのブロックに分
割する。特徴量算出手段８は、ブロック化された画像デ
ータの各ブロック内の輝度の平均値と分散値を求め、さ
らに前記平均値の２乗と分散値との比を算出し、算出さ
れた上記平均値の２乗と分散値との比を、ブロックごと
の特徴量として出力する。

【００１７】これにより画像フィールド１枚当たりの入
力画像のデータは、画素単位の輝度データからブロック
単位の特徴量データにおきかえられる。参照画像ブロッ
クメモリ３には、上記のようにして得られるブロック単
位の特徴量データを、各向きに対応する参照画像として
複数枚記憶させておく。なお、画像入力制御手段２は監
視中には常に所定の監視パターンで画像入力手段１を所
定の各向きに制御しているので、監視前にそのパターン
の順序に従って参照画像が順番に記憶され、画像入力手
段１の視野画像がどの参照画像に対応しているかは常に
把握される。

【００１８】つぎに監視を始めると、画像入力制御手段
２は所定の監視パターンに基づいて、画像入力手段１を
パーンおよびチルト方向の所定の各向きに制御する。こ
のとき画像入力手段１により取り込まれた入力画像は入
力画像メモリ４に順次記憶され、そのときの記憶された
画像データは、上記監視前と同様の動作でブロック化手
段７がブロック単位に分割し、特徴量算出手段８がブロ
ックごとの特徴量を算出し、その特徴量は現在監視中の
入力画像として入力画像ブロックメモリ９に順次記憶さ
れる。

【００１９】つづいて移動体ブロック検出手段５が入力
画像ブロックメモリ９に記憶されている現在の入力画像
と向きを同じくする参照画像を、参照画像ブロックメモ
リ３から参照し、その両画像の対応する各ブロックの特
徴量を両ブロックの特徴量の比としてを求め、これと、
しきい値とを比較してしきい値の範囲を越えたかどうか
を判定することにより、上記入力画像中から移動体の存
在する領域のブロックのみが抽出される。そして警報手
段６が、移動体ブロック検出手段５において、ある大き
さ以上の移動体が検出されたときに警告を発し異常を知
らせる。

【００２０】なお、本発明における上記特徴量は照度の
変化に影響されない性質をもち、従来装置のように参照
画像を更新しなくてもよい。そこでこの特徴量の性質に
ついて説明する。いま、監視領域の照度が変化し、監視
前に参照画像を取り込んだときの入射光の大きさＩか
ら、監視中に同じ向きでの入力画像を取り込むときの入
射光Ｉ′に変化したとする。ここで、参照画像の輝度の
平均をμ、輝度分散をＶとすると、もし入力画像中に移
動体がなければ入力画像の輝度の平均をμ′およひ分散
Ｖ′は、数１の関係が成立する。

【００２１】

【数１】

【００２２】このとき、参照画像の特徴量をｃ、入力画
像の特徴量をｃ′とし、特徴量として平均値の２乗と分
散値との比を用いれば数２で表される。

【００２３】

【数２】

【００２４】するとｃ′は、数１によりαが消去され、
数３となるので、

【００２５】

【数３】

【００２６】上記特徴量は照明変化に依存しないことが
わかる。

【００２７】図３は以上のような特徴量を用いて移動体
が抽出される原理を説明する図である。図３においてＡ
は参照画像、Ｂは監視中の入力画像、Ｃはブロック化さ
れた参照画像、Ｄはブロック化された入力画像、そし
て、Ｅは移動体ブロックを抽出した画像である。

【００２８】いま、照度が微妙に異なる参照画像Ａと入
力画像Ｂがあり、入力画像Ｂには移動体ｍが入っている
ものとし、各画像はブロック化され上記特徴量により参
照画像ブロックＣと、入力画像ブロックＤとして各々、
参照画像ブロックメモリ３、入力画像ブロックメモリ９
に記憶されている。そしてこのブロックごとの特徴量の
比ｃ／ｃ′を求め、数４を満足しない領域のブロックの
みを抽出する。

【００２９】

【数４】

【００３０】その結果、移動体が存在するブロックでは
上記特徴量ｃとｃ′は大きく異なるので、特徴量の比は
しきい値の範囲を越え移動体ブロックとして抽出され
て、移動体ブロック抽出画像Ｅが得られ、移動体が抽出
される。

【００３１】以上のように本発明によれば、入力した視
野画像は順次ブロック化されブロック毎の特徴量が算出
され、これを参照画像ブロックの特徴量と比較すること
により移動体を検出するので、参照画像を記憶する場合
に、参照画像メモリは１枚の視野画像当たり、分割した
ブロックの数だけのメモリ容量で済ますことができる。

【００３２】そして上記特徴量の照度の変化に依存しな
いので、参照画像を更新しなくても移動体を確実に抽出
することができる。さらに、移動体の抽出をブロックご
とに行うことで、画像入力制御手段２による画像入力手
段１の制御にともなう機械的な向きのずれも吸収するこ
とができる。

【００３３】なお、上記の説明において、特徴量はブロ
ックごとの平均値の２乗と分散値との比とを用いたが、
上記分散値の代わりにブロック内の各画像データを２乗
し、これを平均した値(すなわち２乗平均値)を用いて代
用しても良い。なぜならば、一般に分散値は、数５が成
り立ち、これにより特徴量の逆数１／ｃは数６のように
なる。

【００３４】

【数５】分散＝２乗平均−平均の２乗

【００３５】

【数６】

【００３６】ここで数６における２乗平均と平均の２乗
による比は特徴量の逆数に対して数が１つ増えるだけ
で、本発明の特徴の特徴量の性質を何ら失うことがない
からである。

【００３７】このように上記特徴量において、分散値の
代わりに上記２乗平均値を用いることにより、分散値の
算出をより処理の簡単な２乗平均の算出で済ますことが
できるという利点がある。

【００３８】さらに、数２で表される上記特徴量、すな
わち平均値の２乗と分散値との比と、数４で表される上
記特徴量比において、各々その比の値は逆数で与えても
よい。これらの比の値は、対数変換を施した後の差分値
を用いても良いことは、もちろんである。

【００３９】なお、本発明において、画像入力制御手段
２による画像入力手段１のパーン及びチルトの制御は複
合してもよい。例えば八の字のようなパターンで制御し
て実施することも可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の監視装置
は、入力した視野画像は順次ブロック化されてブロック
毎の特徴量が算出され、これを参照画像ブロックの特徴
量と比較することにより移動体を検出するので、参照画
像を記憶する場合に、参照画像メモリは１枚の視野画像
当たり分割したブロックの数だけのメモリ容量で済ます
ことができる。さらに、上記特徴量は照度の変化には依
存しないので、参照画像を更新しなくても移動体を確実
に抽出することができる。

【００４１】また、移動体の抽出をブロックごとに行う
ことで、画像入力手段の制御にともなう機械的な向きの
ずれも吸収することができるので、工場，ビル等におい
て用いる監視装置として、用いて効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における監視装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明の実施例における画像入力手段のパーン
およびチルト方向制御の説明図である。

【図３】図１における移動体ブロック抽出の原理を説明
する図である。

【図４】従来例における監視装置の構成の一例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１…画像入力手段、 ２…画像入力制御手段、 ３…参
照画像ブロックメモリ、４…入力画像メモリ、 ５…移
動体ブロック検出手段、 ６…警報手段、７…ブロック
化手段、 ８…特徴量算出手段、 ９…入力画像ブロッ
クメモリ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テレビカメラ等の画像入力手段から順次
   出力される入力画像の各方向の視野画像を、複数の小ブ
   ロック画像に分割するブロック化手段と、前記小ブロッ
   ク画像ごとに画像の特徴量を算出する特徴量算出手段
   と、視野画像ごとに、各小ブロック画像の特徴量を参照
   画像として記憶する参照画像ブロックメモリと、該参照
   画像ブロックメモリ出力と現入力画像の視野画像の特徴
   量とを、各小ブロックごとに比較する移動体ブロック検
   出手段を備え、著しく特徴量が増加した小ブロック画像
   を含む入力画像から移動体を検出することを特徴とする
   監視装置。
2. 【請求項２】 特徴量算出手段は、ブロック内の輝度の
   平均値の２乗と、分散値との比を求めることを特徴とす
   る請求項１記載の監視装置。
3. 【請求項３】 移動体ブロック検出手段は、各ブロック
   における参照画像の特徴量、現在の入力画像との特徴量
   との比を求め、この比が、しきい値の範囲を越えるブロ
   ックを含む入力画像から移動体を検出することを特徴と
   する請求項１記載の監視装置。