JPH066796A - 監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誤動作の発生を少なくして信頼性を高める。 【構成】 ＣＣＤカメラ４〜７が撮像した監視対象１の
画像を、画像処理装置８，９において画素ごとにその周
辺画素の画像濃度値との加重平均値をもとめて画像濃度
を補正して画像をぼかすとともに、撮像画像の全画素に
ついて画像濃度の分布を平均化し、さらに、撮像画像全
体を任意の方向へ任意の画素数移動させる。次に、これ
らの処理をした画像とその基準画像との画像濃度につい
て、画像処理装置８，９の各演算回路３４〜３７によ
り、画像濃度の正規化相関を求め、得られた類似度によ
り監視対象１の異常の有無を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビカメラ等により
撮像された画像を用いて監視対象の異常を検出する監視
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビカメラ等により撮像した画像から
監視対象の異常を検出する監視装置がある。この装置
は、基準となる正常状態の画像と撮像画像とについて画
素ごとに濃度値の差分を求め、得られた差分の合計値の
大小により異常の有無を判別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
監視装置は、照明や日光等のため撮像画像に明暗が生じ
ると、求められる差分が大きくなり、正常な画像であっ
ても誤って異常であると判定されてしまうことがある。
また、ぶれやゆらぎのため撮像画像にずれが生じると、
やはり求められる差分が大きくなり、画像が異常である
と判定されてしまうことがある。本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、その目的とするところ
は、誤動作の少ない信頼性にすぐれた監視装置を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、撮像した画像とその基準画像とにつ
いて互いに対応する画素ごとに画像濃度値を比較し画像
変化の有無を判別する監視装置において、撮像画像の画
素ごとにその周辺画素の画像濃度値との加重平均をもと
めて画像濃度を補正する画像ぼかし処理手段と、撮像画
像の全画素について、画像濃度の分布を平均化する画像
濃度正規化手段と、撮像画像全体を任意の方向へ任意の
画素数移動させる画像ずらし処理手段とを備えたことを
特徴とする。

【０００５】第２の発明は、撮像した画像とその基準画
像とを比較し画像変化の有無を判別する監視装置におい
て、両画像の画像濃度についての正規化相関を求める演
算手段を備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】第１の発明においては、画像ぼかし処理手段が
撮像画像の画素ごとに各周辺画素の画像濃度値に近づく
よう画像濃度を補正する。画像濃度正規化手段が撮像画
像の全画素について画像濃度の分布を平均化する。画像
ずらし処理手段が撮像画像全体を任意の方向へ任意の画
素数移動させる。これらの画像処理が終了した後に、両
画像を比較して画像変化の有無を判別する。

【０００７】第２の発明においては、演算手段が両画像
の画像濃度について正規化相関を求め、得られた両画像
の類似度より画像変化の有無を判別する。

【０００８】

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明が適用される監視装置の構成とレイア
ウトを示す説明図である。図において、１は監視される
対象であり、サーチライト２に照射されながら、建屋３
内に設置された４台のＣＣＤカメラ４〜７により監視さ
れる。

【０００９】画像処理装置８，９は、それぞれＣＣＤカ
メラ４〜７から入力される画像信号について、後述する
画像ぼかし処理、画像濃度正規化、画像ずらし処理およ
び正規化相関の演算をおこなった後、画像変化の有無を
判別し、その判別結果をそれぞれ制御用パソコン１０，
１１へ送る。また、画像処理装置８，９にはモニタテレ
ビ１２，１３が接続され、ＣＣＤカメラ４〜７が撮像し
た画像が逐次表示される。

【００１０】制御用パソコン１０，１１は、それぞれネ
ットワーク１４，１５を介して、判別結果を建屋１６内
の中央監視装置１７へ送る。中央監視装置１７は、送ら
れた判別結果にもとづき、監視対象１に異常が発生した
場合は表示盤等に表示するとともにブザー等を鳴動す
る。

【００１１】また、建屋１６内には、ＣＣＤカメラ４〜
７から送られた画像を表示するためのモニタテレビ１８
〜２１が設置されており、異常発生時に監視員２２がこ
のモニタテレビ１８〜２１により監視対象１を確認する
ことができる。また、モニタテレビ１８〜２１に表示さ
る画像は、必要によりＶＴＲ２３に録画しておくことも
可能である。なお、建屋３内には、異常発生時に監視対
象１の異常箇所を追跡するためのズームカメラ２４と、
その画像を録画するＶＴＲ２５が設置されている。

【００１２】図２は画像処理装置８，９で行われる画像
ぼかし処理に用いるフィルタの説明図である。このフィ
ルタは、画像ｆ（ｘ，ｙ）の着目画素の画像濃度ｅとそ
の回りの８個の画素の画像濃度ａ〜ｄおよびｆ〜ｉにつ
いて、それぞれＷ₁〜Ｗ₉の重みを加えて得られる平均値
に基づき着目画素の濃度ｅを補正するものである。

【００１３】図示例のフィルタＡは、９個の画素全てに
平均した重みを加えたものである。フィルタＢは、四隅
の画素の濃度ａ，ｃ，ｇ．ｉの重みを他の画素の半分に
したものである。フィルタＣは、さらに中心の着目画素
の濃度ｅの重みを２倍にして３段階の重み付けをしたも
のである。これらのフィルタＡ〜Ｃのいずれかを用い
て、画像ｆ（ｘ，ｙ）の各画素ごとに画像濃度を補正す
ることにより画像ぼかし処理が行われる。

【００１４】すなわち、画像ｆ（ｘ，ｙ）をぼかし処理
して得られる画像をｇ（ｘ，ｙ）とし、着目画素の補正
された後の濃度をｅ′とすると、濃度ｅ′は数式１によ
り得られる。

【００１５】

【数１】

【００１６】この処理により、画像中の特定画素がノイ
ズ等により周囲とかけ離れた濃度値である場合に、その
画素の濃度が平均化されて周囲と同程度の濃度となる。
なお、図示したフィルタのサイズは３×３であるが、他
に５×５または７×７とすることも可能であり、また、
重み付けも上述した以外の任意の値に設定することも可
能である。

【００１７】図３は、画像処理装置８，９で行われる画
像濃度正規化の説明図である。先ず、監視対象１を撮像
して得られた監視対象画像のヒストグラムを求める。通
常、監視対象画像のヒストグラムは、図示したように偏
った分布をしており、これに正規化処理を施して、いず
れの濃度値でも度数が等しくなるように平滑化する。こ
の処理により、監視対象１の明るさが変化しても常に一
定した濃度の分布からなる監視対象画像が得られる。な
お、この正規化処理の他の方法として、監視対象画像の
濃度値を全て加算し、その結果が一定値となるように画
素の平均化処理を施すことも可能である。

【００１８】図４は、画像処理装置８，９で行われる画
像ずらし処理の説明図である。この処理は監視対象画像
ｆ（ｘ，ｙ）が、カメラのぶれ等のため、ある方向へ画
像全体が移動した場合に、その移動を補正して元の画像
を復元しようとするものである。すなわち図示したよう
に、監視対象画像ｆ（ｘ，ｙ）を８方向へそれぞれずら
した場合、そのずらし度をａとすると、得られる画像ｇ
（ｘ，ｙ）は座標変換により次のようになる。

【００１９】 方向１へのずらし：ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ−ａ，ｙ） 方向２へのずらし：ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ−√２ａ，ｙ
−√２ａ） 方向３へのずらし：ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ，ｙ−ａ） 方向４へのずらし：ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ＋√２ａ，ｙ
−√２ａ） 方向５へのずらし：ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ＋ａ，ｙ） 方向６へのずらし：ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ＋√２ａ，ｙ
＋√２ａ） 方向７へのずらし：ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ，ｙ＋ａ） 方向８へのずらし：ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ−√２ａ，ｙ
＋√２ａ）

【００２０】これらの処理により得られた各方向ごとの
画像ｇ（ｘ，ｙ）を、基準となる正常状態画像と比較
し、いずれかの画像が一致すればその方向へ画像全体が
ずれていたことが判明する。なお、ずらし度ａの値は、
監視対象画像の性質に応じ、任意の画素数を設定するこ
とができる。

【００２１】図５は、画像処理装置８，９内に設置され
たマッチング測度演算回路を示すブロック図である。こ
のマッチング測度演算回路は、データ制御バス３１と画
像データバス３２の間に接続された画像フレームメモリ
３３、Σｆ演算器３４、Σｆ²演算器３５、Σｆ・ｇ演
算器３６、ルート演算器３７、制御ＣＰＵ３８とから構
成される。

【００２２】このマッチング測度演算回路は、前述した
画像のぼかしや、濃度正規化の処理が施された監視対象
画像と、基準となる正常状態画像との間で「正規化相
関」による画像間の類似度Ｒ（ｕ，ｖ）を計測する。類
似度Ｒ（ｕ，ｖ）は数式２に示すマッチング測度式より
求められる。

【００２３】

【数２】

【００２４】ただし、式中のＮは演算に用いる画素の総
数、Ｆ（ｉ，ｊ）は監視対象画像における任意の１画素
の濃度値、Ｇ（ｉ，ｊ）は正常状態画像でＦ（ｉ，ｊ）
に対応する１画素の濃度値である。式中の各項はマッチ
ング測度演算回路内の専用の演算器３４〜３７により、
高速に算出され類似度Ｒ（ｕ，ｖ）が求められる。

【００２５】図６は、これらの演算過程を示すフローチ
ャートである。こうして求められた類似度Ｒ（ｕ，ｖ）
が大きければ大きいほど両画像が類似しており、監視対
象に異常がないものと判別される。また、類似度Ｒ
（ｕ，ｖ）が小さければ小さいほど両画像が類似してい
ないことになり、監視対象に異常が発生したものと判別
される。なお、ずらし処理をした画像について、類似度
Ｒ（ｕ，ｖ）による異常判別を実行する場合、各方向に
ずらした画像ごとに類似度を比較し、全ての方向につい
て異常と判別された場合は監視対象画像が真に異常であ
るものと見なせる。

【００２６】以上説明したように、本発明の実施例で
は、監視対象画像をそのまま基準となる正常状態画像と
比較するのでなく、それぞれぼかし、濃度の正規化、ず
らし処理を施してから正規化相関による類似度を計測
し、異常の有無を判別することにより、監視対象から得
られた画像信号上に発生する種々の悪影響が解消され高
精度の監視が可能になる。

【００２７】なお、実施例では、監視対象画像の前処理
として、画像ぼかし処理、濃度の正規化、画像ずらし処
理を施した後に、正規化相関による類似度を計測した
が、監視対象の性質によっては、全ての前処理を施すの
ではなく、任意の前処理だけを施すことも可能である。
また、前処理をした後、正規化相関による類似度を求め
ることなく、従来の画素ごとに濃度の差分を求めてその
合計値により異常を判別する方法を採用することも可能
である。さらには、前処理を一切施さず、直接に正規化
相関による類似度を計測して異常の判別をすることも可
能である。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように第１の発明によれば、
画像ぼかし処理手段、画像濃度正規化手段および画像ず
らし処理手段が撮像画像についての前処理をし、その後
に、画像変化の有無を判別する。それにより、撮像画像
にちらつき、明暗の変化、ぶれ等があっても誤って画像
変化として判別されることが少なくなり判別結果につい
ての信頼性が増す。

【００２９】第２の発明によれば、演算手段が両画像の
画像濃度について正規化相関を求めた後、両画像を比較
して画像変化の有無を判別する。それにより、撮像画像
が微小に変化した場合に誤って画像変化として判別され
ることが少なくなり判別結果の信頼性が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される監視装置の構成とレイアウ
トを示す説明図である。

【図２】第１の発明の画像ぼかし処理に用いるフィルタ
の説明図である。

【図３】第１の発明の画像濃度正規化処理の説明図であ
る。

【図４】第１の発明の画像ずらし処理の説明図である。

【図５】第２の発明に係るマッチング測度演算回路を示
すブロック図である。

【図６】第２の発明における演算過程を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ 監視対象 ２ サーチライト ４〜７ ＣＣＤカメラ ８，９ 画像処理装置 １０，１１ 制御用パソコン １２，１３ モニタテレビ １４，１５ ネットワーク １７ 中央監視装置 １８〜２１ モニタテレビ ２３，２５ ＶＴＲ ３１ データ制御バス ３２ 画像データバス ３３ 画像フレームメモリ ３４ Σｆ演算器 ３５ Σｆ²演算器 ３６ Σｆ・ｇ演算器 ３７ ルート演算器 ３８ 制御ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像した画像とその基準画像とについて
   互いに対応する画素ごとに画像濃度値を比較し画像変化
   の有無を判別する監視装置において、 撮像画像の画素ごとにその周辺画素の画像濃度値との加
   重平均をもとめて画像濃度を補正する画像ぼかし処理手
   段と、 撮像画像の全画素について、画像濃度の分布を平均化す
   る画像濃度正規化手段と、 撮像画像全体を任意の方向へ任意の画素数移動させる画
   像ずらし処理手段と、 を備えたことを特徴とする監視装置。
2. 【請求項２】 撮像した画像とその基準画像とを比較し
   画像変化の有無を判別する監視装置において、 両画像の画像濃度についての正規化相関を求める演算手
   段を備えたことを特徴とする監視装置。