JPH10105840A

JPH10105840A - 侵入物体自動検知システム

Info

Publication number: JPH10105840A
Application number: JP8259183A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Okada; 俊道岡田; Miyuki Endo; 幸遠藤
Original assignee: Hitachi Denshi KK
Current assignee: Hitachi Denshi KK
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】１台のテレビジョンカメラを用いるだけで、
広範囲の監視が可能で、システム構築に必要な費用の増
加が充分に抑えられるようにした侵入物体検知用画像処
理システムを提供すること。【解決手段】テレビジョンカメラ２を電動雲台１７に
搭載して動かすことにより、撮像可能範囲を広げるよう
にしたシステムにおいて、テレビジョンカメラ２の動き
により発生する画像データの位置ずれを、画像メモリ１
９、２０にフレーム単位で相前後して取り込んだ画像デ
ータのパターンマッチングにより補正し、フレーム間差
分による侵入物体の自動検出が正確に得られるようにし
たもの。テレビジョンカメラ２の動きによる画像データ
の位置ずれの影響を無くすことができるので、テレビジ
ョンカメラ２を動かして撮像視野を広げることができる
ようになり、この結果、１台のテレビジョンカメラで充
分に広い監視区域をカバーでき、システム構築が廉価に
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョンカメ
ラを用い、監視区域を撮像して得た画像信号から該監視
区域内に侵入した物体を自動的に検出して警報を発生す
る画像処理システムに係り、特に広い監視区域を対象と
したシステムに好適な侵入物体自動検知システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】侵入禁止区域などの監視には、従来から
テレビジョンカメラなどの二次元撮像装置を用いた画像
モニタによる監視システムが用いられているが、この画
像モニタによる監視では、常時、画像表示面を観察して
いる必要があるため、監視要員に厳格な注意力の集中が
要求されることになり、信頼性の点で問題があった。

【０００３】そこで、特に画像表示面の観察を要するこ
となく、確実に物体の侵入に対応できるようにするた
め、監視区域内に侵入物体が現れたことを画像信号から
自動的に検知し、所定の警報を発生するようにした、侵
入物体自動検知システムが実用化された。

【０００４】図５は、このような侵入物体自動検知シス
テムの従来技術の一例で、図示のように、この従来のシ
ステムは、撮像用のレンズ１を備えたテレビジョンカメ
ラ２と、画像処理装置３、それに画像モニタ１６で構成
されている。

【０００５】まず、テレビジョンカメラ２は、必要とす
る監視区域全体が撮像視野に含まれるように、所定の画
角(焦点距離で決まる)のレンズ１を取付けた上で所定の
位置に設置され、視野内を撮像して得た画像信号を画像
処理装置３に供給する働きをする。

【０００６】次に、画像処理装置３は、Ａ／Ｄ変換部４
とメモリコントロール部５、画像合成部６、画像メモリ
７、８、１０、１２、演算部９、二値化変換部１１、Ｃ
ＰＵ１３、文字発生部１４、それにＩ／Ｏ制御部１５で
構成されている。ここで、Ａ／Ｄ変換部４は、テレビジ
ョンカメラ２から入力された映像信号をデジタル信号に
変換し、画像データを画像合成部６とメモリコントロー
ル部５に入力する働きをする。

【０００７】メモリコントロール部５は、Ａ／Ｄ変換部
４から供給される画像データを切替え、画像メモリ７、
８に記録すべき画像を順次、フレーム単位で選択する働
きをする。

【０００８】演算部９は、画像メモリ７と画像メモリ８
の双方から画像データを取り込み、これらの差分を演算
し、それを画像メモリ１０に差分データを記憶させる働
きをする。二値化変換部１１は、画像メモリ１０に記憶
された差分データを二値化し、二値化差分データを画像
メモリ１２に記憶させる働きをする。

【０００９】ＣＰＵ１３は、メモリコントロール部５を
制御して、上記した画像メモリ７、８の切替動作のタイ
ミングをとりながら、画像メモリ１２に記憶されている
差分二値化データを取り込み、このデータの白画素の
数、大きさを算出し、侵入物体の有無を判断し、この判
断結果を文字発生部１４に供給すると共に、Ｉ／Ｏ制御
部１５を介して外部に出力させる働きをする。

【００１０】文字発生部１４は、ＣＰＵ１３から入力さ
れる判断結果に応じて、この判断結果を表示するために
必要な文字画像信号を発生し、それを画像合成部６に供
給する働きをする。

【００１１】この結果、画像合成部６は、この文字発生
部１４から供給される文字画像信号を、Ａ／Ｄ変換部４
から供給される画像データと合成させ、侵入物体の有無
を表示する文章がスーパーインポーズとして、画像モニ
タ１６に表示されるようにする。

【００１２】従って、ＣＰＵ１３により、侵入物体有り
と判断されたときは、文字発生部１４から、侵入物体有
りを報知するための文字画像信号が発生されることにな
り、この結果、侵入物体有りの報知に必要な文章がスー
パーインポーズとして画像モニタ１６に表示される。そ
して、これと同時に、所定の警報信号がＩ／Ｏ制御部１
５を介して外部へ出力されることになり、侵入物体の自
動検知と自動報知を得ることができる。

【００１３】このときの、ＣＰＵ１３による動作タイミ
ングは図６に示す通りで、まず、テレビジョンカメラ２
からは、図６(a)に示すように、１／３０秒のフレーム
周期毎に、画像データａがＡ／Ｄ変換部４を介して入力
されてくる。そこで、画像メモリ７は、この画像データ
ａを、図６(b)に示すタイミングで取り込み、画像デー
タｂとして記憶し、画像メモリ８は、図６(c)に示すタ
イミングで画像データｃとして記憶する。

【００１４】次いで、演算部９は、図６(d)のタイミン
グで差分データｄを出力し、画像メモリ１０に記憶さ
せ、続いて、二値化変換部１１は、図６(e)のタイミン
グで二値化変換を行ない、差分二値化データｅを画像メ
モリ１２に記憶する。

【００１５】そして、ＣＰＵ１３は、この差分二値化デ
ータｅを取り込み、データの白画素の数や大きさなどに
より侵入物体の有無を判断し、図６(f)のタイミング
で、侵入物体の有無を表わす信号ｆを発生するのであ
る。

【００１６】この結果、画像モニタ１６の画像表示面に
は、通常は監視区域の画像だけが表示されているが、Ｃ
ＰＵ１３からの信号ｆが、侵入物体検知を表わす信号で
あったときは、それを報知するための、例えば“侵入者
有り”などの文字列が、監視区域の画像にスーパーイン
ポーズされて表示されることになる。

【００１７】また、このときには、同時に、警報信号が
Ｉ／Ｏ制御部１５から外部に出力されるので、これによ
り、警報用のブザーなどによる音響による異常報知や、
赤ランプの点滅などによる異常報知が行なわれるように
することができ、従って、この従来技術によれば、画像
モニタの常時監視を要することなく、確実に侵入者の発
生に備えることができるのである。

【００１８】ところで、このような侵入物体自動検知シ
ステムの従来例では、監視区域が広範囲にわたっている
場合には、１台のテレビジョンカメラでは、その全域の
監視が困難になるので、複数台のテレビジョンカメラを
用い、これらから得られる画像信号を切替えて画像処理
装置に入力し、侵入物体の有無を判定するようにしてい
た。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、シス
テムの構築に複数台のテレビジョンカメラを必要とする
点についての配慮がされておらず、構成が複雑になって
システム構築に多額の費用が必要になるという問題があ
った。

【００２０】すなわち、従来技術では、監視区域が広範
囲になっていたときには、撮像レンズを含むテレビジョ
ンカメラを、監視区域の広さに応じて複数台使用し、こ
れらから得られる映像信号を切替えながら検出してお
り、この結果、撮像レンズとテレビジョンサカメラの台
数が多くなり、さらに、映像信号の切換装置と、それの
制御が必要になるため、システムの規模が大きくなって
コストアップになってしまうのである。

【００２１】本発明の目的は、１台のテレビジョンカメ
ラを用いるだけで、広範囲の監視が可能で、システム構
築に必要な費用の増加が充分に抑えられるようにした侵
入物体検知用画像処理システムを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、テレビジョ
ンカメラで撮像した画像データのフレーム間差分によ
り、撮像視野内への侵入物体の存在を検出する方式の侵
入物体自動検知システムにおいて、テレビジョンカメラ
を動かして撮像視野を連続的に変化させる電動雲台機構
と、このテレビジョンカメラの動きにより前記画像デー
タのフレーム間に現われる位置ずれを、画像データのフ
レーム間でのパターンマッチングにより検出して補正す
る手段とを設け、テレビジョンカメラの動きにより連続
的に変化する撮像視野内への侵入物体の存在が検出でき
るようにして達成される。

【００２３】また、この目的は、同じくテレビジョンカ
メラで撮像した画像データのフレーム間差分により、撮
像視野内への侵入物体の存在を検出する方式の侵入物体
自動検知システムにおいて、テレビジョンカメラを動か
して撮像視野を連続的に変化させる電動雲台機構と、テ
レビジョンカメラの動きにより前記画像データのフレー
ム間に現われる位置ずれを、テレビジョンカメラの移動
量により検出して補正する手段とを設け、テレビジョン
カメラの動きにより連続的に変化する撮像視野内への侵
入物体の存在が検出できるようにして達成される。

【００２４】本発明によれば、テレビジョンカメラの動
きによる画像データの位置ずれの影響を無くすことがで
きるので、テレビジョンカメラを動かして撮像視野を広
げることができるようになり、この結果、１台のテレビ
ジョンカメラで充分に広い監視区域の撮像が可能で、監
視区域がかなり広くなっても、１台のテレビジョンカメ
ラでカバーでき、複数台のテレビジョンカメラを用いる
必要が無くなる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による侵入物体検知
用画像処理システムについて、図示の実施形態を用いて
詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態で、図に
おいて、１７は電動雲台で、１８は雲台制御装置、そし
て１９、２０はずれ補正用に使用する画像メモリで、そ
の他は、図５で説明した従来技術のシステムと同じであ
る。

【００２６】電動雲台１７は、電動により所定の回転速
度で回転する垂直回転軸を有し、雲台制御装置１８の制
御のもとで、テレビジョンカメラ２を水平に連続回転さ
せ、順次、３６０度の撮像視野が得られるようにした
り、或いは、所定の角度毎に反転回動させ、３６０度以
下の任意の撮像視野が得られるようにする働きをする。

【００２７】そして、この電動雲台１７は、テレビジョ
ンカメラ２を動かすことにより、必要とする監視区域の
全域が、この１台のテレビジョンカメラ２によって順
次、くまなく撮像できる所定の位置に設置されている。

【００２８】雲台制御装置１８は、Ｉ／Ｏ制御部１５を
介してＣＰＵ１３に結合され、これによりＣＰＵ１３に
よるデータ処理タイミングに同期して、テレビジョンカ
メラ２の回動制御が与えられ、侵入物体の有無判定処理
が得られるように構成されている。

【００２９】画像メモリ１９、２０は、画像処理装置３
に付加され、Ａ／Ｄ変換部４からフレーム周期毎に供給
される画像データを、メモリコントロール部５により相
前後して切替え、順次、フレーム単位で記録する働きを
する。

【００３０】次に、この実施形態によるシステムの動作
について説明する。この実施形態では、電動雲台１７に
よりテレビジョンカメラ２を水平に連続回転させながら
画像メモリ１９、２０に順次、相前後して取り込まれる
フレーム単位の画像データに基づいて、ＣＰＵ１３が、
図２に示す処理を実行することにより、侵入物体を検出
するように構成されている。

【００３１】この図２の処理は、画像データのフレーム
周期の整数倍の周期毎に開始されるように構成してあ
り、処理が開始されたら、まず最初の１フレーム期間で
処理２１を実行し、そのとき画像処理装置３のＡ／Ｄ変
換部４で変換された１フレーム分の画像データを画像メ
モリ１９(又は２０)に取り込み、次の１フレーム期間で
処理２２を実行し、同じくそのとき画像処理装置３のＡ
／Ｄ変換部４で変換された１フレーム分の画像データを
画像メモリ２０(又は１９)に取り込む。

【００３２】このとき、画像メモリ１９(又は２０)に取
り込まれた画像を、例えば図３の画像３３とし、画像メ
モリ２０(又は１９)に取り込まれた画像は、同じく図３
の画像３４であるとすると、これらの画像３３、３４
は、電動雲台１７によりテレビジョンカメラ２が動かさ
れている状態で順次取り込まれてくるので、図３から明
らかなように、背景が水平方向にずれている。

【００３３】そこで、次に処理２３で、画像メモリ１９
(又は２０)から読出した画像３３から、図３に破線で示
してあるように、予め設定してある画像部分をマッチン
グパターンＰとして切り出し、これにより、画像メモリ
２０(又は１９)に取り込まれている画像３４とパターン
マッチングを行ない、パターンの相関をとり、補正量を
算出する。

【００３４】次の処理２４では、画像メモリ１９と画像
メモリ２０の画像３３、３４のずれを画像上で合わせる
ため、画像メモリ１９の画像３３を処理２３で算出した
補正量分移動させて画像３５を得、これを画像メモリ７
に記憶させる。同様に、処理２４では、画像メモリ２０
の画像３４から、マッチングパターンＰにより切り出し
て画像３６を得、これを図メモリ８に記憶する。

【００３５】次いで、処理２６では、画像メモリ７の画
像３５と、画像メモリ８の画像３６を読出し、演算部９
でそれらの差分を取り、差分画像３７を得て、画像メモ
り１０に記憶し、処理２７で、画像メモリ１０の差分画
像３７を読出し、二値化変換部１１により二値化し、二
値化差分画像３８を得て、これを画像メモリ１２に記憶
する。

【００３６】処理２８では、ＣＰＵ１３が、画像メモリ
１２から二値化差分画像３８を読出し、白画素の存在に
より侵入物体の存在を認識し、侵入物体の有無を判断す
る処理を実行して、判断結果を出力する。

【００３７】そこで、処理２９では、この判断結果を文
字発生部１４に書き込み、これにより文字画像信号が画
像合成部６に供給されるようにする。この結果、画像合
成部６では、文字発生部１４から供給される文字画像信
号がＡ／Ｄ変換部４から供給される画像データと合成さ
れ、侵入物体の有無を表示する文章が画像にスーパーイ
ンポーズされて画像モニタ１６に表示されるようにな
る。

【００３８】次に、処理３０では、処理２８での判断結
果から、侵入物体無しか否かを判定する。そして、ま
ず、結果がＹes、つまり侵入物体が無いと判定されたと
きは、そのまま処理２１に戻り、最初から侵入物体の検
出処理を繰り返す。

【００３９】しかして、結果がＮo、つまり侵入物体有
りと判定されたときには、処理３１に進み、ＣＰＵ１３
からＩ／Ｏ制御部１５を介して所定の警報信号を出力す
ると共に、雲台制御装置１８に停止信号を出力し、電動
雲台１７の回動を止め、テレビジョンカメラ２を静止さ
せる。

【００４０】この後は処理３２に進み、雲台制御装置１
８による電動雲台１７の回動制御を手動モードに切替
え、テレビジョンカメラ２の動きを手動で行なえるよう
にするのである。

【００４１】従って、この実施形態によれば、侵入物体
が現われると、画像モニタ１６の画像表示面には、それ
を報知するための、例えば“侵入者有り”などの文字列
が、監視区域の画像にスーパーインポーズされて表示さ
れ、これと同時に、警報用のブザーなどによる音響によ
る異常報知や、赤ランプの点滅などによる異常報知が行
なわれた後、テレビジョンカメラ２の操作が自動的に手
動モードに切替えられることになる。

【００４２】この結果、監視要員は、画像モニタ１６の
常時監視を要することなく、異常報知により侵入物体が
現われたことを確実に知ることができ、この後、手動で
テレビジョンカメラ２を操作し、侵入物体の確認を行な
うことができるので、常に適切な処理を行なうことがで
きる。

【００４３】そして、このとき、テレビジョンカメラ２
は、電動雲台１７により動かされ、撮像視野が連続的に
移動させられているので、この移動の範囲の全域から次
々と画像が得られるので、１台のテレビジョンカメラ２
により広範囲の区域の監視を行なうことができる。そし
て、所定の確認操作後、監視要員が所定の操作をするこ
とにより、再び処理２１に戻り、最初から侵入物体の検
出処理を繰り返すことになる。

【００４４】次に、上記した処理２３でのマッチングパ
ターンＰの切り出しについて、図４により説明する。こ
のマッチングパターンＰは、予めＣＰＵ１３内の所定の
メモリに設定されているものであるが、ここでは、電動
雲台１７によるテレビジョンカメラ２の動きが一定の回
動速度に制御されていることを前提として、画像の重な
り合う部分から設定するようになっている。

【００４５】なお、このマッチングパターンＰの設定
は、特に頻繁に行なう必要は無く、システムの電源立ち
上げ時などに実行してやれば充分である。まず、画像メ
モリ１９に記憶された画像を、図４の画像４１とし、同
様に、画像メモリ２０に記憶された画像を、図４の画像
４２とする。次に、画像メモリ１９のデータをそのまま
画像メモリ７に転送し、一方、画像メモリ２０のデータ
は、Ｘ方向(水平方向)にずらしながら画像メモリ８に転
送する。そして、これら画像メモリ７と画像メモリ８の
データを演算部９で差分データとして画像メモリ１０に
記憶させ、画像４３とする。

【００４６】この画像メモリ１０に記憶された画像４３
を二値化変換部１１で変換し、画像メモリ１２に記憶さ
せた上で、そのデータ内の白画素の総数、すなわち、画
像のずれを計測する。次に、画像メモリ２０の画像デー
タを更にＸ方向にずらし、白画素の最も少ない部分の位
置を求め、これにより、ずらしたＸの大きさを求める。

【００４７】これを複数回繰り返し実行し、得られた最
大ずれ量をマッチングパターンの始点とすることによ
り、図４の画像４３に示すように、始点(Ｘ_n、Ｙ₀)と、
これから終点(Ｙ_e、Ｙ_e)が求まり、マッチングパターン
Ｐを切り出すことができる。

【００４８】ところで、上記実施形態では、テレビジョ
ンカメラ２の動きによる画像の位置ずれの補正を、図２
に示すように、処理２３によるパターンマッチングとデ
ータの相関により得るようにしているが、本発明の別の
実施形態としては、テレビジョンカメラの動きを検出す
るための、例えばロータリーエンコーダなどのセンサを
用い、テレビジョンカメラの移動量から画像の位置ずれ
を算出し、この画像の位置ずれ補正に必要な補正量を算
出するようにしてもよい。

【００４９】すなわち、本発明は、基本的な考えとして
は、テレビジョンカメラからフレーム単位で時間的に相
前後して取り込んだ２フレームの画像データ間での、テ
レビジョンカメラの動きによる位置ずれを補正する点を
特徴としているものである。

【００５０】そして、このときの、画像データの位置ず
れの大きさは、当然、テレビジョンカメラの動きの大き
さに比例したものとなる。従って、テレビジョンカメラ
の移動量が検出できれば、これから位置ずれが算出でき
ることになるのである。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、１台のテレビジョンカ
メラを用いるだけで、広範囲の監視区域をカバーするこ
とができるので、モニタの台数も１台で済み、この結
果、少ないスペースでも容易に設置することができ、広
い監視区域を対象として、安価な侵入物体自動検知シス
テムを容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による侵入物体自動検知システムの一実
施形態例を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態例における検知動作説明用
のフローチャートである。

【図３】本発明の一実施形態例による画像処理の説明図
である。

【図４】本発明の一実施形態例によるマッチングパター
ンの作成手順の説明図である。

【図５】従来技術による侵入物体自動検知システムの一
例を示すブロック図である。

【図６】従来技術による侵入物体自動検知システムの一
例の動作を説明するためのタイミング図である。

【符号の説明】

１レンズ２テレビジョンサカメラ３画像処理装置４Ａ／Ｄ変換部５メモリコントロール部６画像合成部７、８、１０、１２、１９、２０画像メモリ９演算部１１二値化変換部１３ＣＰＵ１４文字発生部１５Ｉ／Ｏ制御部１６画像モニタ１７電動雲台１８雲台制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テレビジョンカメラで撮像した画像デー
タのフレーム間差分により、撮像視野内への侵入物体の
存在を検出する方式の侵入物体自動検知システムにおい
て、前記テレビジョンカメラを動かして撮像視野を連続的に
変化させる電動雲台機構と、前記テレビジョンカメラの動きにより前記画像データの
フレーム間に現われる位置ずれを、前記画像データのフ
レーム間でのパターンマッチングにより検出して補正す
る手段とを設け、前記テレビジョンカメラの動きにより連続的に変化する
撮像視野内への侵入物体の存在が検出できるように構成
したことを特徴とする侵入物体自動検知システム。
【請求項２】テレビジョンカメラで撮像した画像デー
タのフレーム間差分により、撮像視野内への侵入物体の
存在を検出する方式の侵入物体自動検知システムにおい
て、前記テレビジョンカメラを動かして撮像視野を連続的に
変化させる電動雲台機構と、前記テレビジョンカメラの動きにより前記画像データの
フレーム間に現われる位置ずれを、前記テレビジョンカ
メラの移動量により検出して補正する手段とを設け、前記テレビジョンカメラの動きにより連続的に変化する
撮像視野内への侵入物体の存在が検出できるように構成
したことを特徴とする侵入物体自動検知システム。