JPH07298247A - Ｔｖカメラを用いた監視方法及び監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ＴＶカメラ1のＴＶ信号から、動きベクトル
検出回路3で動きベクトルを検出する。ＴＶカメラ動き
検出部4は、ＴＶカメラがどれだけ動いたかを位置セン
サにより検出する。ＴＶカメラ動き制御部2はカメラ制
御信号発生回路5からの制御信号によりＴＶカメラ1の動
作を制御する。ＴＶカメラ1の動きとＴＶカメラ1で捉え
た背景信号の動きベクトルは一致するので、一致しない
動きベクトルを動物体の動きによるものであると判断し
て、この動きベクトルが’０’になる様にＴＶカメラ1
の動き制御信号を出力する。 【効果】 このような構成とすること、ＴＶカメラによ
って検出された画像中の動きベクトルを、ＴＶカメラの
動きによるものなのか動物体の動きによるものなのか自
動的に判断することが可能とり、ＴＶカメラによる各種
の監視を自動化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＴＶカメラのＴＶ信
号における動きベクトル検出を応用した監視方法及びこ
の監視方法を用いた監視システムに関するものである。

【０００２】

【従来技術】テレビジョン（以下ＴＶと略す）は、種々
の情景や図面等の可視情報を光学的，電気的手段を用い
て、遠隔地の受信者に再表示する画像通信の一種であ
る。ＴＶは、基本的には三次元動画像をレンズによっ
て、二次元（平面）の画像に変換し、その画像の各部の
光エネルギーを一次元の電気信号に変換したものを伝送
し、受信側で再び二次元の画像に組み立てて画面として
表示する。そして、複数の画面を連続的に表示すること
により、画面中の物体の動きを再現している。この連続
的に送られる複数の画面の各々をフレームという。

【０００３】画像は、互いに明るさの異なる微小部分
（点）の集合であると考えられる。ＴＶでは、画面の各
点の明るさを、左から右へ、上から下へ一定の順序に従
って、電気信号に変換し受信側に伝送している。受信側
では、これを送信側に対応して順次画面を組み立てるこ
とにより再現している。このように、一つの画面を規則
正しく分解したり組立たりすることを走査（Scanning）
という。

【０００４】走査には、画面の上から下に順次走査して
１枚の画面を完了する順次走査方式と、まず間をあけて
走査し、次に最初の走査線の中間を走査することにより
２回の走査で１枚の画面を完了する飛び越し走査（inte
r race scanning）方式（以下インターレース方式）と
がある。

【０００５】インターレース方式は、実質的に複数枚の
粗な画面を重ね合わせることによって１枚の密な画面、
即ちフレームを形成しているといえる。この複数の粗な
画面の各々をフィールドという。インターレース方式
は、解像度を劣化させることなく画面のちらつき（フリ
ッカ）を減少させることができる。そのため現在ほとん
どのＴＶカメラではインターレース方式が採用されてい
る。

【０００６】このＴＶカメラを監視のための手段として
用いることは、従来からよく知られており、ＴＶカメラ
を用いた広域監視システムには大別して２種類のものが
あった。一つは図１３に示すような、複数の固定された
ＴＶカメラ201〜204を用いて監視領域200をカバーする
ものであり、もう一つは図１４に示すような、一台のカ
メラ205を用いて視野を動かすことにより監視領域200を
カバーするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらのＴＶカメラを
用いた広域監視システムにおいて、前者の場合はＴＶカ
メラが固定されているので、ＴＶカメラから出力される
画像中の背景画像は静止しており、画像中の動きを検出
することによって自動的に異常時（侵入者，火災，破壊
等）の検出が可能である。しかしながら、複数設けられ
たＴＶカメラ毎に動き検出を行う必要があり、経済的に
割り高となる。

【０００８】一方、後者の場合は経済的には優れている
が、ＴＶカメラから出力される画像は背景の画像も含め
て常に動いており、ＴＶカメラの視野が動いているの
で、ＴＶカメラから出力されるＴＶ信号は全て動画と判
定される。そのため、監視用カメラで最も必要な異物体
の動きが検出できない。

【０００９】たとえば、ＴＶカメラが一定速度でパンし
ている場合に、画像中で人物が歩いて（動いて）いても
ＴＶカメラの視野の動きに紛れ込んでしまい、人物の動
きを検出することができなかった。その結果、異常時の
検出は人間によるＴＶモニタ監視に頼らざるを得なかっ
た。

【００１０】また、ＴＶカメラが動物体を捉えてその動
きに追従して撮影（あるいは監視）を行う場合、人間が
動物体の動きを判断してＴＶカメラを適切な方向に動か
すことによってのみ可能であった。一部のリモートコン
トロール機能付ＴＶカメラであっても、そのＴＶカメラ
の動きの大きさ及び方向の決定は操作する人間が行って
いた。

【００１１】この発明は、ＴＶカメラを用いた監視シス
テムにおいて、ＴＶカメラの視野が動いている場合にお
いても画像中の動きベクトルを用いて動物体の動きを検
出し、異常時の検出を自動的に行うことを目的とする。
さらに、ＴＶカメラを用いた監視システムにおいて、Ｔ
Ｖ画像から動物体の動きベクトルを検出し、この検出結
果に基づいて動物体を自動的に追従するようカメラの動
きをコントロールすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上説明した問題点を解
決するために、この発明のＴＶカメラを用いた監視シス
テムは、監視領域に対して相対的に視野を移動させて本
来の視野よりも広い範囲について監視を行うＴＶカメラ
と、監視領域に対するＴＶカメラの動きの方向を検出す
るＴＶカメラ動き検出部と、ＴＶカメラから出力された
ＴＶ信号を基に動きベクトルを検出する動きベクトル検
出回路と、ＴＶカメラ動き検出回路によって検出したＴ
Ｖカメラの動きの方向と動きベクトル検出回路によって
検出した動きベクトルとを比較する比較回路とを有し、
ＴＶカメラの動きとは反対方向の動きベクトル以外の動
きベクトルを比較回路で検出することによって、ＴＶカ
メラの監視領域内に動物体が存在することを検知する構
成としたものである。

【００１３】あるいは、監視領域に対して相対的に視野
を一定速度で移動させて本来の視野よりも広い範囲につ
いて監視を行うＴＶカメラと、このＴＶカメラから出力
されたＴＶ信号を基に、ＴＶカメラの視野に存在する複
数の動きベクトルを検出する動きベクトル検出回路と、
検出された複数の動きベクトルの相関関係に基づいてＴ
Ｖカメラの監視領域に対する相対運動に基づく視野の動
きである代表動きベクトルを求める代表動きベクトル検
出回路と、異なる時刻のＴＶ信号を代表動きベクトルに
よって補正して比較し異なる時刻のＴＶ信号の相違を検
出する比較回路を有する構成としたものである。

【００１４】あるいは、監視領域の画像をＴＶ信号とし
て出力するＴＶカメラと、このＴＶカメラの視野の動き
を制御する駆動部と、ＴＶ信号を基に画像中の複数の動
きベクトルを検出する動きベクトル検出回路と、複数の
動きベクトルをベクトルの方向に基づいて分類する動き
ベクトル分類回路とを有し、動きベクトル分類回路にお
いて検出件数が１番目に多い動きベクトルをＴＶカメラ
の視野の動きに基づいた背景の動きである背景動きベク
トルとし、２番目に多い動きベクトルを画像中の動物体
の動きベクトルと見なし、動物体の動きベクトルが０と
なるよう駆動部によってＴＶカメラの動きを制御する構
成としたものである。

【００１５】あるいは、監視領域の画像をＴＶ信号とし
て出力するＴＶカメラと、このＴＶカメラの視野の動き
を制御する駆動部と、ＴＶ信号を基に画像中の複数の動
きベクトルを検出する動きベクトル検出回路と、複数の
動きベクトルをベクトルの方向と大きさに基づいて分類
する動きベクトル分類回路とを有し、動きベクトル分類
回路において検出件数が１番目に多い動きベクトルをＴ
Ｖカメラの視野の動きに基づいた背景の動きである背景
動きベクトルとし、２番目に多い動きベクトルを画像中
の動物体の動きベクトルと見なし、動物体の動きベクト
ルが０となるよう駆動部によってＴＶカメラの動きを制
御する構成としたものである。

【００１６】あるいは、監視領域の画像をＴＶ信号とし
て出力するＴＶカメラと、ＴＶカメラの視野の動きを検
出する動き検出部と、ＴＶカメラの視野の動きを制御す
る駆動部と、ＴＶ信号を基に画像中の複数の動きベクト
ルを検出する動きベクトル検出回路と、ＴＶカメラ動き
検出部によって検出したＴＶカメラの動きの方向に基づ
いてＴＶカメラの視野の動きに基づいた背景の動きであ
る背景動きベクトルを検出する背景動きベクトル検出回
路と、背景動きベクトルと動きベクトル検出回路によっ
て検出した動きベクトルとを比較する比較回路とを有
し、比較回路において背景動きベクトルと異なる方向の
複数の動きベクトルのうち検出件数が最大の動きベクト
ルを画像中の動物体の動きベクトルとし、動物体の動き
ベクトルが０となるよう駆動部によってＴＶカメラの動
きを制御する構成としたものである。

【００１７】またこの発明のＴＶカメラを用いた監視方
法は、監視領域に対して相対的に視野を移動させて本来
の視野よりも広い範囲について監視を行うＴＶカメラを
用いた監視方法において、監視領域に対するＴＶカメラ
の動きを検出し、ＴＶカメラから出力されたＴＶ信号を
基に動きベクトルを検出し、検出したＴＶカメラの動き
の方向と動きベクトルとを比較し、ＴＶカメラの動きと
は反対方向の動きベクトル以外の動きベクトルを検出す
ることによって、ＴＶカメラの監視領域内に動物体が存
在することを検出するようにしたものである。

【００１８】あるいは、監視領域に対して相対的に視野
を一定速度で移動させて本来の視野よりも広い範囲につ
いて監視を行うＴＶカメラを用いた監視方法において、
ＴＶカメラから出力されたＴＶ信号を基に、ＴＶカメラ
の視野に存在する複数の動きベクトルを検出し、検出さ
れた複数の動きベクトルの相関関係に基づいて、ＴＶカ
メラの監視領域に対する相対運動に基づく視野の動きで
ある代表動きベクトルを求める、異なる時刻のＴＶ信号
を代表動きベクトルによって補正して比較し、異なる時
刻のＴＶ信号の相違を検出するようにしたものである。

【００１９】あるいは、視野の動きを制御する駆動部を
有し監視領域の画像をＴＶ信号として出力するＴＶカメ
ラを用いた監視方法において、ＴＶ信号を基に画像中の
複数の動きベクトルを検出し、複数の動きベクトルをベ
クトルの方向に基づいて分類し、分類された動きベクト
ルのうちで検出件数が１番目に多い動きベクトルをＴＶ
カメラの視野の動きに基づいた背景の動きである背景動
きベクトルとし、２番目に多い動きベクトルを画像中の
動物体の動きベクトルと見なし、動物体の動きベクトル
が０となるよう駆動部によってＴＶカメラの動きを制御
するようにしたものである。

【００２０】あるいは、視野の動きを制御する駆動部を
有し監視領域の画像をＴＶ信号として出力するＴＶカメ
ラを用いた監視方法において、動きベクトル検出回路に
よってＴＶ信号を基に画像中の複数の動きベクトルを検
出し、動きベクトル分類回路によって複数の動きベクト
ルをベクトルの方向と大きさに基づいて分類し、動きベ
クトル分類回路によって検出件数が１番目に多い動きベ
クトルをＴＶカメラの視野の動きに基づいた背景の動き
である背景動きベクトルとし、２番目に多い動きベクト
ルを画像中の動物体の動きベクトルと見なし、動物体の
動きベクトルが０となるよう駆動部によってＴＶカメラ
の動きを制御するようにしたものである。

【００２１】あるいは、視野の動きを制御する駆動部を
有し、監視領域の画像をＴＶ信号として出力するＴＶカ
メラを用いた監視方法において、ＴＶカメラの視野の動
きを検出し、動きベクトル検出回路によって、ＴＶ信号
を基に画像中の複数の動きベクトルを検出し、背景動き
ベクトル検出回路によって、検出されたＴＶカメラの視
野の動きに基づいて、背景の動きである背景動きベクト
ルを検出し、比較回路によって、背景動きベクトルと動
きベクトルとを比較し、この比較回路において背景動き
ベクトルと異なる方向の複数の動きベクトルのうち検出
件数が最大の動きベクトルを画像中の動物体の動きベク
トルとし、動物体の動きベクトルが０となるよう駆動部
によってＴＶカメラの動きを制御するようにしたもので
ある。

【００２２】

【作用】上記のような構成とすることでＴＶカメラ自体
の動きも検出することができるので、ＴＶカメラによっ
て検出された画像中の動きベクトルを、ＴＶカメラの動
きによるものなのか動物体の動きによるものなのか自動
的に判断することが可能となる。

【００２３】

【実施例】この発明の実施例を具体的に説明する前に、
この発明に適用される動きベクトルとその検出方法及び
ＴＶ信号における動き検出について説明する。

【００２４】動きベクトルとは、画面内の動物体の大き
さと方向を示すものであり、ＴＶ信号の高能率符号化に
おけるフレーム間符号化や、ＴＶ方式変換におけるフィ
ールド数変換の際のフィールド内挿などに用いられてき
ている。

【００２５】動きベクトルの検出方法としては、フレー
ム間の信号パターンの類似性を用いて動きベクトルを検
出する一般にパターンマッチング法と呼ばれる方法が知
られており、この方法は特開昭５５-１６２６８３号公
報や特開昭５５-１６２６８４号公報に開示されてい
る。それ以外にも、フレーム内信号勾配及びフレーム間
信号差分値の物理的対応等により動きベクトルを推定す
る一般に反復勾配法と呼ばれる方法も知られており、こ
の方法は特開昭６０-１５８７８６号公報に開示されて
いる。

【００２６】更に反復勾配法の中には、動きベクトルの
検出精度を向上させるために初期偏位ベクトルを用いた
ものがあり、この方法は特開昭６２-２０６９８０号公
報や特開平４-７８２８６号公報に開示されている。こ
の初期偏位ベクトルの選択の方法及び、初期偏位ベクト
ルを用いて真の動きベクトルを求める動きベクトル検出
の手順の概略について、図８〜図１０を用いて説明す
る。

【００２７】図８は前フィールドと現フィールドのブロ
ックの対応を示す模式図であり、図９は動きベクトルを
説明するための模式図であり、図１０は初期偏位候補ベ
クトルの種類を説明するための模式図である。この動き
ベクトル検出方法は、１フィールド又は１フレームのＴ
Ｖ信号を、横方向ｍ画素，縦方向ｎラインの計ｍ画素×
ｎライン（ｍ，ｎは整数）からなるブロック単位に細分
化し、これらのブロックを一つの単位として動きベクト
ルを検出する。このブロック単位の検出はＴＶの走査と
同様に、左から右へ，上から下への順序に従って、順番
にあるいは並列的に行われる。

【００２８】図８に示すように、真の動きベクトルを求
めようとする被検出ブロック（ｍ1，ｎ1）に対して時間
的に前に検出されている動きベクトルを基に最適な動き
ベクトルを選択し、この選択された動きベクトルを初期
偏位ベクトルＶ0＝（α0，β0）とする。次にこの初期
偏位ベクトル分、座標を偏位したブロック（ｍ1＋α0，
ｎ1＋β0）と被検出ブロックとを基に動き偏位ベクトル
Ｖ1＝（α1，β1）を反復勾配法を用いて求め、さら図
９に示すように初期偏位ベクトルＶ0と動き偏位ベクト
ルＶ1を加算して被検出ブロックに対する真の動きベク
トルＶ＝Ｖ0＋Ｖ1を求める。

【００２９】なお、この動き偏位ベクトルＶ1の検出に
は、上述の反復勾配法の他にパターンマッチング法等を
用いてもよい。

【００３０】この初期偏位ベクトルＶ0の選択には、上
述のように既検出の動きベクトルを用いるが、この初期
偏位ベクトルＶ0の精度を向上するには、数多くの既検
出ベクトルから最適な動きベクトルを選択するのが理想
である。

【００３１】しかし、回路規模との兼ね合いとコンピュ
ータによるシュミレーションの結果等から、以下に説明
する６種類の動きベクトル中から選択するのが一般的で
ある。

【００３２】この６種類の動きベクトルを初期偏位候補
ベクトルと呼び、図１０に示した模式図を用いてより詳
細に説明する。

【００３３】図１０に示すように、現フィールド中の斜
線で示された被検出ブロックの動きベクトルを求めるた
め、初期偏位候補ベクトルとして下記１）〜６）の６種
類の動きベクトルを用いる。

【００３４】１）被検出ブロックに対し同一フィールド
の真上のブロックで検出されている動きベクトルＶA ２）被検出ブロックに対し同一フィールドの右上のブロ
ックで検出されている動きベクトルＶB ３）被検出ブロックに対し同一フィールドの左側のブロ
ックで検出されている動きベクトルＶC（直左のＶC’の
方が望ましいが、回路構成と演算時間を考慮し、１ブロ
ック左のＶCとする。） ４）１フィールド前に検出されている直下のブロックの
動きベクトルＶN ５）１フィールド前の被検出ブロックと同位置のブロッ
クと周囲のブロックの動きベクトルの平均を表わした平
均ベクトルＶE＝（ＶG＋ＶH＋ＶI＋ＶJ＋ＶK＋ＶL＋ＶM
＋ＶN）／８ ６）この平均ベクトルＶEと２フィールド前の平均ベク
トルＶPとの間の、ベクトルの偏位を表わした加速度ベ
クトルＶg＝ＶE＋（ＶE−ＶP） これら各々の初期偏位候補ベクトル値だけブロックの座
標を偏位したフィールド信号と、１フィールド又は１フ
レーム離れたフィールド信号の差信号の絶対値をブロッ
ク内の画素数分累算し、その累算値が最小となるものを
初期偏位候補ベクトルの中から選択し、それを最適な初
期偏位ベクトルＶ0としている。

【００３５】この、動きベクトル検出に用いられる動き
ベクトル検出回路の構成を、図１５を用いて説明する。
この図１５は、動きベクトル検出回路のブロック図であ
り、入力端201aから現フィールドの輝度信号Ｓ１を二次
元ローパスフィルタ（以下ＬＰＦ）202aに入力し、入力
端201bから前フィールドの輝度信号Ｓ２を二次元ＬＰＦ
202bに入力する。二次元ＬＰＦ202a及び202bは各々、入
力された輝度信号Ｓ１及びＳ２のノイズの除去と高周波
成分の除去を行う。二次元ＬＰＦ202a及び202bによって
各々処理された輝度信号Ｓ１及びＳ２は、初期偏位ベク
トル選択回路203と偏位ベクトル検出回路204に入力され
る。動きベクトルメモリ回路205は、被検出ブロックの
近傍のブロックでの既検出動きベクトルを数種類記憶し
ており、この動きベクトルを基に初期偏位候補ベクトル
を作成し、初期偏位ベクトル選択回路203に出力する。

【００３６】初期遷移ベクトル選択回路203は、動きベ
クトルメモリ回路205から出力される各々の初期偏位候
補ベクトルについて、各々の初期偏位候補ベクトル分だ
けブロックの座標を偏位させ、現フィールド信号Ｓ1と
前フィールド信号Ｓ2のフィールド間差分値の絶対値を
各々求め、それをブロック内で累計した値が最も小さく
なる初期偏位候補ベクトルを、最適な初期偏位ベクトル
Ｖ0と判断する。そして偏位ベクトル検出回路204は、入
力された初期偏位ベクトルＶ0，現フィールド信号Ｓ1及
び前フィールド信号Ｓ2から、反復勾配法を用いて動き
偏位ベクトルＶ1を検出する。そして加算器206で初期偏
位ベクトルＶ0と動き偏位ベクトルＶ1を加算し、真の動
きベクトルＶを検出する。

【００３７】このようにして求めた真の動きベクトルＶ
は、出力端207から検出結果として出力されると共に、
次フィールドの動きベクトル検出等に用いるために、動
きベクトルメモリ回路205に記憶される。

【００３８】次に一般的なＴＶ信号における動き検出に
ついて説明する。

【００３９】ＴＶ信号を用いた動き検出とは、一般に１
フレーム（あるいは１フィールド）内の信号が動画であ
るか静止画であるかを、動きベクトルを用いた動き検出
回路で検出するものである。

【００４０】動き検出の基本は、図１１に示すように１
フレーム間の差分の大小関係により動画／静止画の判断
を行うものである。

【００４１】この検出回路は、ＴＶ信号入力端子101か
ら入力されたＴＶ信号S1を１フレーム遅延回路102を通
して１フレーム遅延させ、元の信号と１フレーム遅延さ
せた信号との差分を差分回路103で求めている。

【００４２】この差分値を比較回路104で一定値α0と比
較し、一定値α0以下だと静止画と判定し、α0を越える
と動画と判定して動き検出信号S2を動き検出信号出力端
子105から出力する。

【００４３】現在実用化されている動き検出回路は図１
２に示すように、フレーム間差分回路の後ろにローパス
フィルタ（ＬＰＦ）106を入れて高域ノイズをカットし
たり、孤立点除去回路107でノイズによる誤動作をカッ
トする構成になっている。

【００４４】ただし、従来の動きベクトル検出回路は、
いずれの場合もＴＶ信号が動画であるか静止画であるか
の判定のみ可能であった。

【００４５】この発明の第１の実施例を、図１を用いて
説明する。

【００４６】図１はＴＶカメラを用いた監視システムの
構成を示したブロック図であり、ＴＶカメラ1と、ＴＶ
カメラ1の駆動を制御するＴＶカメラ動き制御部2と、Ｔ
Ｖカメラ動き制御部2によって駆動されたＴＶカメラ1の
動きを検出するＴＶカメラ動き検出部4と、ＴＶカメラ1
の出力信号から動きベクトルを検出する動きベクトル検
出回路3と、動きベクトル検出回路3で検出された動きベ
クトルを平滑化する動きベクトル平滑回路7及び動きベ
クトル平滑回路7で平滑化された動きベクトルとＴＶカ
メラ動き検出部4で検出されたＴＶカメラの動き信号を
比較する比較回路8から構成されている。

【００４７】ＴＶカメラ1は、サーボモータ等で構成さ
れたＴＶカメラ動き制御部2によって一定速度で動かさ
れ、広範囲の監視領域を監視する。この実施例ではＴＶ
カメラ1は左右の往復運動をするものとして取り扱う
が、動きの種類はこれに限定されず、上下動や回転運動
にも適応可能である。

【００４８】ＴＶカメラ動き検出部4は、一般的なセン
サ等を用いて、ＴＶカメラ動き制御部2によって駆動さ
れたＴＶカメラ1の動きを検出する。

【００４９】このセンサの配置の例としては、図２のセ
ンサ配置の構成の概念図に示すようなものが考えられ
る。この図２のセンサ配置の概念図には、ＴＶカメラ1
と、このＴＶカメラ1に左右の往復運動をさせるＴＶカ
メラの駆動を制御するＴＶカメラ動き制御部2と、ＴＶ
カメラ1の左右の往復運動に合わせて往復運動する動点
Ａ及び、動点Ａが往復運動する手前に固定されて設けら
れた光学的なセンサ9が示されている。

【００５０】この光学的なセンサ9は、動点Ａがセンサ9
の手前を通過する時間間隔を測定するものであり、動点
Ａの動きとＴＶカメラ1の動きの相関関係は予め判って
いるので、ＴＶカメラ1の動きの大きさを検出すること
ができる。この概念図では動点はＡのみであるが、複数
個の動点（例えばＡ，Ｂ，Ｃ）を設ければ、ＴＶカメラ
1の動きの方向もセンサ9で検出することができる。

【００５１】動きベクトル検出回路3は、１フィールド
以上離れた信号間で動きベクトルを検出するための回路
である。動きベクトルの検出は、先に説明したブロック
マッチング法や反復勾配法などが適用可能である。そし
てこの動きベクトル検出は、画面をｍ画素×ｎライン
（ｍ，ｎは整数）のブロックに細分化してブロック毎に
行ってもよいし、画素単位で行ってもよい。ただし、後
述する理由により実用的にはブロック単位で検出するほ
うが望ましい。

【００５２】動きベクトル平滑回路7は、検出した動き
ベクトルの検出エラーを防ぐために動きベクトルを平滑
化する回路であり、ローパスフィルタ回路，孤立点除去
回路等から構成されている。

【００５３】比較回路8は、図１１及び図１２を用いて
説明した従来の動き検出回路と同様にＴＶ信号が動画か
静止画かを判断する回路であるが、動きベクトル検出回
路は差分値が一定値α0を越えると動画と判定しα0以下
だと静止画と判定するのに対して、動きベクトルとＴＶ
カメラの動き信号とを比較して、静止画か動画かの判定
する点で構成が異なる。

【００５４】即ちこの比較回路8は、検出したＴＶカメ
ラの動き信号から、監視領域に対するＴＶカメラの動き
の方向（即ちベクトル）に基づいたＴＶカメラの視野の
動き（ＴＶカメラの動きとは逆方向になる）を算出し、
この視野の動きを検出すべき動きベクトルの対象から除
外する構成となっている。

【００５５】より詳細に説明すると、動きベクトルとカ
メラの動きとを比較し、両者の動きが一定の比例関係、
例えば動きベクトルをＶ，カメラの動きに基づくベクト
ルをｖとして、Ｖ=−αｖの関係にあればＴＶカメラの
視野の動きに基づくものであると見なし、Ｖ≠−αｖの
関係にあれば動物体の動きによるものであるとする。

【００５６】そして、画面の全領域でＶ=−αｖの関係
にあれば異常がなく、Ｖ≠−αｖの領域が発生した場合
には異常が発生したとしてアラーム信号を送出する。

【００５７】動きベクトルの検出はブロック単位でも画
素単位でもよいが、画素単位の検出はエラーが発生しや
すいので、検出制度の向上を考えるとブロック単位の検
出が望ましい。ただし、ブロックサイズが大きすぎる
と、小物体の動きが検出できない場合があるので、ブロ
ックサイズは監視の用途に応じて決定することが望まし
い。

【００５８】上記の構成以外にも、ＴＶカメラ動き検出
部4で検出した動き信号をもちいて、ＴＶカメラ1の動き
が常に一定速度になるように動きそのものを制御する構
成にしてもよく、その場合ｖは一定値になるので、一定
値Ｖ0以外の動きベクトルを検出したとき、異常が発生
したとして警報を発する構成にしてもよい。

【００５９】これらの実施例によれば、ＴＶカメラの視
野がパンしている場合において、異常時の検出を、パン
の動きベクトルの検出をもとにして行うことができ、監
視装置等の自動化に適用することができる。

【００６０】次に、この発明の第２の実施例を図３を用
いて説明する。

【００６１】図３はＴＶカメラを用いた監視システムに
用いる動き検出装置のブロック図であり、ＴＶ信号入力
端子10１と、１フレーム遅延回路102と、差分演算回路1
03と、比較回路104と、動き検出信号出力端子105と、動
きベクトル検出回路108と、時間軸フィルタ109と、平均
化回路110と、時間軸フィルタ111と、動き補正回路112
から構成されている。

【００６２】ＴＶ信号入力端子10１から入力されたＴＶ
信号S1がノンインターレース信号の場合や、インターレ
ース信号であっても事前に時間軸フィルタなどによりノ
ンインターレース化された信号の場合は、１フレーム遅
延回路102は１フィールド遅延回路でもよい。

【００６３】動きベクトル検出回路108は、第１の実施
例と同様に、ブロックマッチング法や反復勾配法などを
用いてＴＶ信号S1中の動きベクトルを検出する。

【００６４】平均化回路110は検出した動きベクトルを
平均化し、１フレームにつき１つの動きベクトルを代表
ベクトルとして選択し送出する。この平均化回路110は
２次元ＬＰＦ，３次元ＬＰＦ，時間軸フィルタ及び孤立
点除去回路などを組み合わせて構成することができる。

【００６５】時間軸フィルタ109，111は動きベクトル検
出に要した時間だけ信号を遅延させて、各構成に入力さ
れる信号のタイミングを調整するために設けたものであ
る。

【００６６】動き補正回路112は、検出した動きベクト
ル分だけ位置を補正するために設けられている。この動
き補正回路は現フィールド側に挿入してもよいが、その
場合は検出した動きベクトルとの極性を一致させる必要
がある。さらにこの動き補正は、ブロック単位で行って
もよいし画素単位で行ってもよい。画素単位で動きを補
正すると動き検出領域の精度が向上するが、単に動きの
検出を行うだけであればブロック単位で補正すればよ
い。

【００６７】差分回路103は、動き補正のない現フレー
ムの信号と動き補正された前フレームの信号との差分演
算を行う回路であり、演算の結果は比較回路104で一定
値α1と比較され、演算結果がα1よりも大きければ動き
と判定する。

【００６８】動きが検出されると動き検出信号S2が動き
検出信号出力端子から出力される。

【００６９】図４は、背景が動きＶで動いている（ＴＶ
カメラがＶの大きさでパンしている）状態での動き検出
の例を示した模式図であり、この図を用いてこの実施例
の動き検出回路を用いた場合の動作について説明する。

【００７０】図４に示されるように、ＴＶカメラが右に
Ｖの速度でパンするとＴＶ信号は（ａ）に示された前フ
レーム信号の背景Ａ，Ｂは、速度Ｖで左方向に動いて
（ｂ）に示された現フレームの信号Ａ’，Ｂ’となる。
一方前フレーム信号の人物ａ0は動いており現フレーム
信号ではａ1となるために、（ｃ）に示された動き補正
した前フレーム信号と（ｂ）に示された現フレーム信号
の差は、動き補正したａ0（即ちａ2）とａ1となり、
（ｄ）に示されたａ2とａ1の位置の相違から動きが検出
される。

【００７１】この様に背景が一定速度で動く信号は、監
視用のＴＶカメラが一定速度でパンしている場合等に多
くみられ、この様な状態で動物体の動きを検出すること
ができるので、ＴＶカメラを用いて異常物体を検知する
監視システム等への本実施例の適用は有効である。

【００７２】この監視システムへ適応について図４を例
に説明すると、人物が検出すべき異常物体となり、人物
の動きを検出した監視システムはこの検出信号を用いて
アラーム信号を発することができる。

【００７３】この実施例の動きベクトルを用いた動き検
出方法では、背景が動いている画像中の背景自体の動き
を画像中から検出して動画像を検出することができ、Ｔ
Ｖカメラのパンが多い監視用のＴＶカメラに有益であ
る。

【００７４】次に図５を用いて、この発明の第３の実施
例を説明する。

【００７５】図５のＴＶカメラを用いた監視システムに
用いる動き検出装置のブロック図であり、ＴＶカメラ
1，ＴＶカメラ動き制御部2，動きベクトル検出回路3，
ＴＶカメラ動き検出部4及びカメラ制御信号発生回路5か
ら構成されている。

【００７６】ＴＶカメラ1からのＴＶ信号は、動きベク
トル検出回路3に入力される。ここではＴＶ信号をディ
ジタル化し、さらにｍ画素×ｎライン例えば８×８のブ
ロックに細分化し、１フィールド或は１フレーム離れた
信号間でブロック毎の動きベクトルを検出する。ＴＶカ
メラ動き検出部4は、ＴＶカメラ本体が縦方向及び横方
向にどれだけ動いたかを位置センサ等により機械的又は
電気的に検出する。ＴＶカメラ動き制御部2はカメラ制
御信号発生回路5からの、縦方向の動き制御信号及び横
方向の動き制御信号によりモータ等を駆動してＴＶカメ
ラ1の動作を制御する。

【００７７】カメラ制御信号発生回路5はこの実施例の
主要部であり、以下の（１）〜（３）の手順に従って制
御信号を発生する。尚、ＴＶカメラ1は始めは静止して
いるものとする。

【００７８】（１）ＴＶカメラ1は静止しているので、
カメラ制御信号発生回路5の出力は縦方向及び横方向の
制御信号共に’０’である。

【００７９】（２）ＴＶカメラ1が動物体を捉えた場
合、即ち動きベクトルを検出した場合、その動きベクト
ルの大きさ及び方向に対応した縦方向及び横方向の制御
信号を出力する。

【００８０】（３）ＴＶカメラ1が捉えた動きベクトル
が’０’になる様に、即ち現時点ではＴＶカメラ1の動
き（ＴＶカメラ動き検出部4の出力）と、ＴＶカメラ1で
捉えた動物体以外の背景信号の動きベクトルは一致する
ので、一致しない動きベクトルを’０’になる様にＴＶ
カメラ1の動き制御信号を出力する。

【００８１】図７（Ａ）〜（Ｄ）はこの動作を示した模
式図である。

【００８２】図７（Ａ）は（１）で説明した静止画像状
態を示したものである。

【００８３】次にこの画像中に図７（Ｂ）に示すよう、
動き量αの動物体Ｘが現われると（２）で説明したよう
に動きベクトルを検出し、対応した縦方向及び横方向の
制御信号を出力する。

【００８４】この制御信号に基づき図７（Ｃ）に示すよ
うに、ＴＶカメラ1は動物体Ｘの動きが’０’になる様
に動作する。

【００８５】その結果、図７（Ｄ）に示すように画像中
での動物体Ｘの動きは’０’となり、一方背景の画像中
での動きは−αとなる。そしてこのときのＴＶカメラ動
き検出回路4の出力信号も−αとなる。

【００８６】以上説明した第３の実施例のような構成と
すれば、ＴＶカメラが、ＴＶカメラ自体の動きを検出
し、この動きと画像の変化の相関から自動的に動物体を
捉えてその動きに追従して撮影（あるいは監視）を行う
ことが可能となる。

【００８７】次に図６を用いて、この発明の第４の実施
例を説明する。

【００８８】図６はＴＶカメラを用いた監視システムに
用いる動き検出回路のブロック図であり、上記図５の動
き検出回路の構成中のＴＶカメラ動き検出部４を背景動
き検出回路6に置き換えたものである。

【００８９】この第４の実施例は、背景の動きをＴＶ信
号から検出するものであり、１フィールド中の動きベク
トルを動きベクトル検出回路3でベクトルの方向と大き
さに基づいて分類し、この中で同じ動きベクトルを示す
ブロックの１番目に多いものを背景動き検出回路6で背
景ベクトルとして検出し、２番目に多い動きベクトルを
画像中の動物体の動きベクトルとする構成となってい
る。

【００９０】これ以外の動作については、上記第３の実
施例と同一なので説明は省略する。

【００９１】以上説明した第４の実施例のような構成と
すれば、画像の変化のみに基づいて、ＴＶカメラが自動
的に動物体を捉えてその動きに追従して撮影（あるいは
監視）を行うことが可能となる。

【００９２】また、この第４の実施例では１フィールド
中の動きベクトルを動きベクトル検出回路3でベクトル
の方向と大きさに基づいて分類しているが、ＴＶカメラ
が回転している場合や、ＴＶカメラが平行移動していて
も監視領域の奥行きが短い場合等、ＴＶカメラの動きに
よる画像中の背景の移動量がほぼ均一な場合はベクトル
の方向にのみ基づいて分類しする構成としてもよい。こ
の場合、検出の精度は低下するが、動きベクトルの分類
を行う動きベクトル検出回路3の構成は、簡略化するこ
とができる。

【００９３】さらに、この実施例では画像の端の部分で
動物体を検出した場合、ＴＶカメラは動物体が常に画像
中の同一位置即ち画像の端に在るよう動作することにな
るが、動物体の動きだけでなく動物体の位置も検出する
ことによって、動物体が画像の中央あるいは所定の位置
に在るようＴＶカメラの動きを制御することも可能であ
る。

【００９４】さらに、方向及び移動量だけでなくズーム
機能も制御可能なＴＶカメラを用いた場合、動物体が画
面に占める領域の割合を検出して、動物体が画像中で適
切な大きさになるよう制御することもできる。このズー
ム機能は、動物体がＴＶカメラに対して垂直方向に動い
た場合にも適応可能であり、この場合は動物体の輪郭の
大きさの変化を、動物体の中心からの放射状の動きベク
トルとして検出し対応する。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
ＴＶカメラによる各種の監視を自動化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示したブロック図であ
る。

【図２】センサ配置の構成を示した概念図である。

【図３】第２の実施例の動き検出装置の構成を示したブ
ロック図である。

【図４】背景が動いている状態での動き検出の例を示し
た模式図である。

【図５】第３の実施例の構成を示したブロック図であ
る。

【図６】第４の実施例の構成を示したブロック図であ
る。

【図７】第３の実施例の動作を説明するための模式図で
ある。

【図８】前フィールドと現フィールドのブロックの対応
を示す模式図である。

【図９】動きベクトルを説明するための模式図である。

【図１０】初期偏位候補ベクトルの種類を説明するため
の模式図である。

【図１１】従来から用いられている動き検出回路の構成
を示したブロック図である。

【図１２】従来から用いられている動き検出回路の構成
をより詳細に示したブロック図である。

【図１３】複数の固定されたＴＶカメラを用いて監視領
域をカバーする監視方法を示した概念図である。

【図１４】一台のカメラを用いて視野を動かすことによ
り監視領域をカバーするも監視方法を示した概念図であ
る。

【図１５】動きベクトル検出回路のブロック図である。

【符号の説明】

1 ＴＶカメラ 2 動き制御部 3 動きベクトル検出回路 4 ＴＶカメラ動き検出部 5 カメラ制御信号発生回路 6 背景動き検出回路 7 動きベクトル平滑回路 8 比較回路 9 センサ 101 ＴＶ信号入力端子 102 １フレーム遅延回路 103 差分演算回路 104 比較回路 105 動き検出信号出力端子 106 ローパスフィルタ 107 孤立点除去回路 108 動きベクトル検出回路 109 時間軸フィルタ 110 動きベクトル平均化回路 111 時間軸フィルタ 112 動き補正回路

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視領域に対して相対的に視野を移動さ
   せて本来の視野よりも広い範囲について監視を行うＴＶ
   カメラと、 前記監視領域に対する前記ＴＶカメラの動きの方向を検
   出するＴＶカメラ動き検出部と、 前記ＴＶカメラから出力されたＴＶ信号を基に動きベク
   トルを検出する動きベクトル検出回路と、 前記ＴＶカメラ動き検出回路によって検出した前記ＴＶ
   カメラの動きの方向と前記動きベクトル検出回路によっ
   て検出した前記動きベクトルとを比較する比較回路とを
   有し、 前記ＴＶカメラの動きとは反対方向の前記動きベクトル
   以外の前記動きベクトルを前記比較回路で検出すること
   によって、前記ＴＶカメラの監視領域内に動物体が存在
   することを検知するＴＶカメラを用いた監視システム。
2. 【請求項２】 監視領域に対して相対的に視野を一定速
   度で移動させて本来の視野よりも広い範囲について監視
   を行うＴＶカメラと、 前記ＴＶカメラから出力されたＴＶ信号を基に、前記Ｔ
   Ｖカメラの視野に存在する複数の動きベクトルを検出す
   る動きベクトル検出回路と、 前記検出された複数の動きベクトルの相関関係に基づい
   て前記ＴＶカメラの前記監視領域に対する相対運動に基
   づく視野の動きである代表動きベクトルを求める代表動
   きベクトル検出回路と、 異なる時刻の前記ＴＶ信号を前記代表動きベクトルによ
   って補正して比較し前記異なる時刻のＴＶ信号の相違を
   検出する比較回路を有することを特徴とするＴＶカメラ
   を用いた監視システム。
3. 【請求項３】 監視領域の画像をＴＶ信号として出力す
   るＴＶカメラと、前記ＴＶカメラの視野の動きを制御す
   る駆動部と、 前記ＴＶ信号を基に前記画像中の複数の動きベクトルを
   検出する動きベクトル検出回路と、 前記複数の動きベクトルをベクトルの方向に基づいて分
   類する動きベクトル分類回路とを有し、 前記動きベクトル分類回路において検出件数が１番目に
   多い動きベクトルをＴＶカメラの視野の動きに基づいた
   背景の動きである背景動きベクトルとみなし、２番目に
   多い動きベクトルを画像中の動物体の動きベクトルとみ
   なし、前記動物体の動きベクトルが０となるよう前記Ｔ
   Ｖカメラの動きの方向を前記駆動部によって制御するこ
   とを特徴とするＴＶカメラを用いた監視システム。
4. 【請求項４】 監視領域の画像をＴＶ信号として出力す
   るＴＶカメラと、前記ＴＶカメラの視野の動きを制御す
   る駆動部と、 前記ＴＶ信号を基に前記画像中の複数の動きベクトルを
   検出する動きベクトル検出回路と、 前記複数の動きベクトルをベクトルの方向と大きさに基
   づいて分類する動きベクトル分類回路とを有し、 前記動きベクトル分類回路において検出件数が１番目に
   多い動きベクトルをＴＶカメラの視野の動きに基づいた
   背景の動きである背景動きベクトルとみなし、２番目に
   多い動きベクトルを画像中の動物体の動きベクトルとみ
   なし、前記動物体の動きベクトルが０となるよう前記Ｔ
   Ｖカメラの動きを前記駆動部によって制御することを特
   徴とするＴＶカメラを用いた監視システム。
5. 【請求項５】 監視領域の画像をＴＶ信号として出力す
   るＴＶカメラと、前記ＴＶカメラの視野の動きを検出す
   る動き検出部と、前記ＴＶカメラの視野の動きを制御す
   る駆動部と、 前記ＴＶ信号を基に前記画像中の複数の動きベクトルを
   検出する動きベクトル検出回路と、 前記ＴＶカメラ動き検出部によって検出した前記ＴＶカ
   メラの動きの方向に基づいてＴＶカメラの視野の動きに
   基づいた背景の動きである背景動きベクトルを検出する
   背景動きベクトル検出回路と、 前記背景動きベクトルと前記動きベクトル検出回路によ
   って検出した前記動きベクトルとを比較する比較回路と
   を有し、 前記比較回路において前記背景動きベクトルと異なる方
   向の前記複数の動きベクトルのうち検出件数が最大の動
   きベクトルを画像中の動物体の動きベクトルとみなし、
   前記動物体の動きベクトルが０となるよう前記駆動部に
   よってＴＶカメラの動きを制御することを特徴とするＴ
   Ｖカメラを用いた監視システム。
6. 【請求項６】 請求項４又は５記載のＴＶカメラを用い
   た監視システムにおいて、前記動物体の占める領域が画
   像の所定の領域と一致するように前記駆動部によってＴ
   Ｖカメラの動きを制御した後に、前記動物体の動きベク
   トルが０となるよう前記駆動部によってＴＶカメラの動
   きを制御することを特徴とするＴＶカメラを用いた監視
   システム。
7. 【請求項７】 監視領域に対して相対的に視野を移動さ
   せて本来の視野よりも広い範囲について監視を行うＴＶ
   カメラを用いた監視方法において、 （ａ）前記監視領域に対する前記ＴＶカメラの動きを検
   出し、 （ｂ）前記ＴＶカメラから出力されたＴＶ信号を基に動
   きベクトルを検出し、 （ｃ）検出した前記ＴＶカメラの動きの方向と前記動き
   ベクトルとを比較し、 （ｄ）前記ＴＶカメラの動きとは反対方向の前記動きベ
   クトル以外の前記動きベクトルを検出することによっ
   て、前記ＴＶカメラの監視領域内に動物体が存在するこ
   とを検知するＴＶカメラを用いた監視方法。
8. 【請求項８】 監視領域に対して相対的に視野を一定速
   度で移動させて本来の視野よりも広い範囲について監視
   を行うＴＶカメラを用いた監視方法において、 （ａ）前記ＴＶカメラから出力されたＴＶ信号を基に、
   前記ＴＶカメラの視野に存在する複数の動きベクトルを
   検出し、 （ｂ）前記検出された複数の動きベクトルの相関関係に
   基づいて、前記ＴＶカメラの前記監視領域に対する相対
   運動に基づく視野の動きである、代表動きベクトルを求
   め、 （ｃ）異なる時刻の前記ＴＶ信号を前記代表動きベクト
   ルによって補正して比較し、前記異なる時刻のＴＶ信号
   の相違を検出することを特徴とするＴＶカメラを用いた
   監視方法。
9. 【請求項９】 視野の動きを制御する駆動部を有し監視
   領域の画像をＴＶ信号として出力するＴＶカメラを用い
   た監視方法において、 （ａ）前記ＴＶ信号を基に前記画像中の複数の動きベク
   トルを検出し、 （ｂ）前記複数の動きベクトルをベクトルの方向に基づ
   いて分類し、 （ｃ）前記分類された動きベクトルのうちで検出件数が
   １番目に多い動きベクトルをＴＶカメラの視野の動きに
   基づいた背景の動きである背景動きベクトルと判断し、
   ２番目に多い動きベクトルを画像中の動物体の動きベク
   トルと判断し、 （ｄ）前記動物体の動きベクトルが０となるよう前記駆
   動部によってＴＶカメラの動きを制御することを特徴と
   するＴＶカメラを用いた監視方法。
10. 【請求項１０】 視野の動きを制御する駆動部を有し監
    視領域の画像をＴＶ信号として出力するＴＶカメラを用
    いた監視方法において、 （ａ）動きベクトル検出回路によって前記ＴＶ信号を基
    に前記画像中の複数の動きベクトルを検出し、 （ｂ）動きベクトル分類回路によって前記複数の動きベ
    クトルをベクトルの方向に基づいて分類し、 （ｃ）前記動きベクトル分類回路によって検出件数が１
    番目に多い動きベクトルをＴＶカメラの視野の動きに基
    づいた背景の動きである背景動きベクトルと判断し、２
    番目に多い動きベクトルを画像中の動物体の動きベクト
    ルと判断し、前記動物体の動きベクトルが０となるよう
    前記駆動部によってＴＶカメラの動きを制御することを
    特徴とするＴＶカメラを用いた監視方法。
11. 【請求項１１】 視野の動きを制御する駆動部を有し、
    監視領域の画像をＴＶ信号として出力するＴＶカメラを
    用いた監視方法において、 （ａ）前記ＴＶカメラの視野の動きを検出し、 （ｂ）動きベクトル検出回路によって、前記ＴＶ信号を
    基に前記画像中の複数の動きベクトルを検出し、 （ｃ）背景動きベクトル検出回路によって、前記検出さ
    れたＴＶカメラの視野の動きに基づいて、背景の動きで
    ある背景動きベクトルを検出し、 （ｄ）比較回路によって、前記背景動きベクトルと前記
    動きベクトルとを比較し、前記比較回路において前記背
    景動きベクトルと異なる方向の前記複数の動きベクトル
    のうち検出件数が最大の動きベクトルを画像中の動物体
    の動きベクトルとみなし、前記動物体の動きベクトルが
    ０となるよう前記駆動部によってＴＶカメラの動きを制
    御することを特徴とするＴＶカメラを用いた監視方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１記載のＴＶカメラ
    を用いた監視方法において、前記動物体の占める領域が
    画像の所定の領域と一致するように前記駆動部によって
    ＴＶカメラの動きを制御した後に、前記動物体の動きベ
    クトルが０となるよう前記駆動部によってＴＶカメラの
    動きを制御することを特徴とするＴＶカメラを用いた監
    視方法。