JPH08340527A - 移動物体自動監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 施設内で移動する物体を撮影するためのカメ
ラとその画像を処理するコンピュータ画像処理装置を備
え、指定する移動物体の色情報を入力しておき、その色
情報と、カメラにより取り込んだ画像とを比較すること
により、移動する物体が指定した物体かどうかを判定す
る。 【効果】 認識した移動物体が不法侵入者かどうかを自
動的に判断することが可能となり、発電所などの施設に
おいて、効率のよい監視を行うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、移動物体自動監視シ
ステムに関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、工場や変電所などの比較的広範囲の保安管理に有用
な、新しい移動物体自動監視システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術と課題】従来より、マンション、オフィス
ビルディング、工場、発電所、そして変電所などの施設
においては、不審者の侵入等を防ぐために、テレビカメ
ラによる保安管理システムが導入されている。このテレ
ビカメラによる保安管理システムは、監視する施設の状
況を一カ所に集約して表示するために、保安要員の見回
りなどを必要とせず、保安コストの面からも効率的なシ
ステムであって、コンピュータシステムとの統合によっ
て、施設内を移動する物体を自動認識し、その情報を監
視員に知らせる自動監視システムも実現されてきてい
る。

【０００３】このようなコンピュータによる移動物体自
動監視システムは、業務をする人間がいない夜間のオフ
ィスビルディングなどの施設においては、非常に有効な
手段であり、このシステムの出現によって、保安要員の
見回りだけでなく、移動物体の認識までも自動化するこ
とが可能となり、効率的かつ精度よい施設内の保安管理
が実現されている。

【０００４】しかしながら、一方で、発電所や変電所な
どの施設においては、夜間や休日であっても社員が施設
内を移動することや、作業員が施設内で作業することも
あり、このような作業、点検のための人間と、不法侵入
者との区別は、これまでの自動監視システムではほとん
ど不可能であるという問題があった。このため、変電所
等の施設においては、いまだに、ビデオカメラだけによ
る保安管理システムが導入されている場合が多く、保安
要員がその移動物体に関する情報をそのつど画面上で認
識して、不法侵入者かどうかの判定を行っているのが実
情である。そのため、誤認という問題も避けられず、保
安要員のコスト負担も非常に大きなものとなっていた。

【０００５】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来の欠点を解消し、移動物体が不
法侵入者かどうかを自動的に判断することが可能な、低
コストの新しい移動物体自動監視システムを提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために、施設内で移動する物体を撮影するた
めの撮像装置と、この撮像装置からの画像を処理する画
像処理装置を備えた監視システムであって、画像処理装
置では、撮像装置からの画像の色情報によって移動物体
を識別することを特徴とする移動物体自動監視システム
を提供する。

【０００７】

【作用】この発明においては、より具体的には、あらか
じめ、ヘルメットや作業着などの色情報をコンピュータ
による画像処理装置内に入力しておき、施設内への入場
を許可する人間に対しては、指定した色のヘルメットや
作業着を着用してもらい、その色情報と、撮像装置によ
り取得された画像から得られた色情報との対比識別によ
って施設内への侵入者が不法侵入者であるかどうかを判
断する。

【０００８】このシステムにおいては、撮像装置として
標準レンズ、広角レンズ、あるいは魚眼レンズのいずれ
かを装備したＩＴＶカメラ等を用いることができ、また
適宜な表示装置やアラーム手段を持つこともできる。撮
像装置と、そこからの画像を識別判定し、その結果を表
示装置やアラーム手段に出力する画像処理装置等からな
るシステムとしては、様々な具体的構成が可能である。

【０００９】色情報により移動物体を識別するとのこの
発明の特徴においては、特に屋外監視システムを構成す
る場合には、明暗、日照変化、さらには背景、変化、そ
して陰の処理等についての留意が必要となる。この発明
では、このような屋外自動監視システムの構成をも可能
とする。そこで以下、実施例を示し、さらに詳しくこの
発明について説明する。

【００１０】

【実施例】この発明の自動監視システムとしては、たと
えば図１に例示した構成をひとつの態様として示すこと
ができる。この例では、この構成では、細部の機器の程
度や相互の結合について限定されることなく、その機能
として、映像（画像）入力、映像信号変換、Ａ／Ｄ変
換、画像処理、Ｄ／Ａ変換、処理結果画像表示、および
処理画像保存に区別することができる。

【００１１】これらの構成の処理機能は、たとえば図１
および図２として、以下のように説明することができ
る。 １）映像取り込みと映像信号変換 図１の映像入力部からの映像を取り込み、これを取込映
像とし、映像信号変換部において、その画像をＲＧＢ
（赤色、緑色、青色）成分に変換する。 ２）差分処理と明度画像の生成 あらかじめ、保存してある初期画像を呼び出し、そし
て、図１のＡ／Ｄ変換・画像処理・Ｄ／Ａ変換部におい
て、その初期画像と取込画像について、ＲＧＢ別の絶対
値差分を行う。

【００１２】このとき、取込画像のＲＧＢ成分をｉ、背
景画像をｂで示すと、差分結果の画像のＲＧＢ成分Ｒｄ
は、 Ｒｄ＝｜Ｒｉ−Ｒｂ｜ と示すことができる。もちろん、ＧとＢについても、同
様の式が導かれる。これらの式より、たとえば、Ｒｄの
明度が同じ結果の場合であっても、色合いが異なれば、
モノクロ画像と異なって、差分結果を得ることができ
る。

【００１３】そして、次に、絶対値差分結果の明度画像
を生成する。このとき、明度画像の各ピクセルの濃度値
Ｉは、 Ｉ＝（Ｒｄ＋Ｇｄ＋Ｂｄ）／３ となる。 ３）日照変化判定と背景入替え処理 前述の差分結果の明度画像結果から、その濃度ヒストグ
ラムを作成し、その明度画像の濃度ヒストグラムにおい
て、たとえば、検出必要エリア（マスクされた領域以
外）を構成するピクセル数をａ、たとえば、しきい値を
−１とした場合の明度画像の濃度が６以上のピクセル数
をｂ、濃度値がしきい値以上のピクセル数をｃとして、
ａ，ｂ，ｃを求め、さらに、ｂ／ｃ，ｃ／ａ，および、
ｂ／ｃを求める。

【００１４】そして、これらの各値から、「異常な
し」、「移動物体有無判定」、および、「日照変化あ
り」に区分けする。このとき、ｃ／ａに関しては、日照
変化に伴う割合ｐと、移動物体検出割合ｑ（ｐ＞ｑ）の
二つのパラメータ値を設定することが望ましい。そし
て、取り込んだ画像が「日照変化あり」と判定された場
合には、取込画像を更新後の背景画像とする。 ４）移動物体検出判定処理 取り込んだ画像が、前述の日照変化のチエックにかから
なかった場合には、差分結果の明度画像をしきい値を用
いて２値化する。そして、収縮、および、膨張作業を指
定回数を行い、その後の検出必要エリアのみ抽出するた
めにマスクをかける。さらに、検出必要エリアにおい
て、（２値化画像ピクセル数）／（検出必要エリアを構
成するピクセル数）を算出し、この値が、指定されたパ
ラメータ値を超えていれば「移動物体あり」と判定す
る。 ５）危険移動物体判定処理 前述のように、「移動物体あり」と判定した後、ラベリ
ング、および、外接矩形の連結を行い、ひとつの対象物
体とみなされた画像を包含する外接矩形を求める。この
外接矩形の連結とは、ラベリングされた領域の外接矩形
の縦方向と横方向おきに、パラメータで指定された距離
以内に存在する他の外接矩形をひとつの対象物体とみな
すことである。

【００１５】そして、連結された外接矩形に対して、後
述の影除去処理を施し、影除去された外接矩形おきに、
縦方向長さの上限と下限、および、縦横比の上限と下限
をチェックし、それらの各値が指定された範囲内の場
合、外接矩形で囲まれた画像を危険移動物体とみなす。
最後に、危険移動物体が指定の作業者であるかどうか
を、後述の指定作業者判定を用いて判定する。 ６）影除去処理 この影除去処理に行うに当たっては、認識された物体の
外接矩形、および、近傍の外接矩形同士が連結されてお
り、ひとつの大きな外接矩形に形成し直されていること
が前提である。

【００１６】そして、この外接矩形の縦横比が指定の範
囲を超えて横長であり、また、外接矩形内の画像の占め
る割合がパラメータで指定された値より小さく、かつ、
画像の重心が上部から指定された範囲にある場合にの
み、その外接矩形は影を伴っている可能性があると判断
し、次の処理を行う。つまり、外接矩形を２分割し、そ
の２分割された外接矩形の内、画像が占める面積が大き
い方に移動物体が存在すると判断し、その２分割された
一方の外接矩形を危険物体とみなす。

【００１７】このとき、２分割された外接矩形の中で画
像が占める面積割合が、指定値に満たない場合には、さ
らに、指定の回数まで、上記の２分割判定を繰り返す。 ７）指定作業者判定 取込画像のＲＧＢに対して、図３に例示したように、Ｈ
ｕｅ（色相）およびＳａｔ（彩度）画像を生成するＨＳ
Ｉ変換を施す。

【００１８】次に、生成されたＨｕｅ（色相）画像とＳ
ａｔ（彩度）画像を、例えばヘルメットや作業着の各対
象物で異なるパラメータで指定された上下限値の範囲で
２値化する。この上下限値パラメータは、あらかじめポ
イント法などで、例えば、ヘルメットの部分や作業着の
部分におけるＨとＳを複数箇所で測定した結果を、網羅
する範囲に設定することが望ましい。

【００１９】次に、ヘルメットや作業着などの各対象物
に対して、その２値化されたＨとＳの画像のＡＮＤをと
って、各対象物の色が混在する場所を特定する。最後
に、その場所が、各対象物が検出されている危険移動物
体の外接矩形の中で、パラメータで指定された割合以上
存在する場合、その移動物体は指定作業者と判定する。 ８）背景更新処理 日照変化判定時あるいは移動物体検出以外の場合、処理
サイクルの最後に蓄積背景画像と取込画像とを、指定さ
れた割合で更新し、新たな更新後背景画像とする。

【００２０】もちろん、この発明においては、２サイク
ル毎に一回の背景更新を行ってもよく、その処理を行う
サイクル数については、パラメータで指定可能である。
そこで、実際に上記の通りの移動物体自動監視システム
を用いて、認識率と処理時間に対する評価を行ってみ
る。用いた移動物体自動監視システムは、その結果表示
画面の構成が４部から構成されており、それらは、処理
サイクル毎にカメラから取り込んだカラー画像を表示す
る取込画像、検出物体を赤色の外接矩形で囲み危険移動
物体と判定したものは白色で表示し、さらに、アラーム
報知する危険移動物体検出結果、背景との差分画像の２
値化・収縮・膨張処理を施した２値画像、および、指定
作業者判定用の作業ヘルメットや作業着などに対して色
相と彩度で２値化した画像である。

【００２１】この例においては、サンプルケース数を１
１６とし、その内訳は、人（自転車含む）のケースを１
００、移動物体のケース数を１６とした。このような条
件のもとで、危険移動物体（人と自転車）の認識結果を
判定したところ、移動物体が人の場合、「報知あり」が
９２で、「報知なし」が８であり、また、移動物体が人
以外においては、「報知あり」が１５で、「報知なし」
が１であった。したがって、認識率は９２％となり、非
常によい認識率であった。

【００２２】次に、この発明の移動物体自動監視システ
ムを用いて、その処理時間に関する評価を行った。実験
モデルにおける処理サイクルの時間は、移動物体を検出
しなかった場合は０．５秒以内で移動物体を検出し、危
険移動物体の判定を行った場合は１．０秒であった。こ
の結果からわかるように、この発明の処理時間は、非常
に速く、従来の人間が判断していた場合よりも高速また
は同等であることがわかる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、認識した移動物体が不法侵入者かどうかを自動的
に判断することが可能となり、変電所などの施設におい
て、効率のよい監視を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成の概略を示したブロック図であ
る。

【図２】この発明の処理内容を示したブロック図であ
る。

【図３】指定作業者判定の処理の流れを示したブロック
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 施設内で移動する物体を撮影するための
   撮像装置と、この撮像装置からの画像を処理する画像処
   理装置を備えた監視システムであって、画像処理装置で
   は、撮像装置からの画像の色情報によって移動物体を識
   別することを特徴とする移動物体自動監視システム。