(57)【要約】【課題】ネットワーク網の変更や、伝送するデータの形態の変更をすることなく、接続するセンサを変更や、センサ数を変更することができる監視カメラシステムを提供する。【解決手段】センサ（５）の信号データと、デジタル画像を取得するカメラ（３）とを用いた監視カメラシステムにおいて、カメラ画像取得部（６）と、センサの信号データを取得するセンサ信号取得部（１０）と、サンプリング条件を記憶する収録条件記憶部（１３）と、前記カメラ画像取得部で得られる画像データの一部を前記センサ信号取得部で得られる信号データに置換する合成処理した信号データ組み込み画像データを生成するデータ合成部（１４）と、前記データ合成部で合成処理した前記信号データ組み込み画像データを監視用ホストコンピュータ（２０）へ伝送する伝送装置（１９）と、前記カメラの画像と前記センサの信号との関係を解析する解析部（２２）と、表示部（２３）とを有する。【選択図】  図１
2020061592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの信号データと、デジタル画像を取得するカメラとを用いた監視カメラシステムにおいて、
前記カメラの画像データを取得するカメラ画像取得部と、
前記カメラの外部より接続するセンサの信号データを取得するセンサ信号取得部と、
前記センサに対してあらかじめ設定部で設定されたサンプリング条件を記憶する収録条件記憶部と、
前記カメラ画像取得部で得られる画像データの一部を前記センサ信号取得部で得られる信号データに置換する合成処理した信号データ組み込み画像データを生成するデータ合成部と、
前記データ合成部で合成処理した前記信号データ組み込み画像データを監視用ホストコンピュータへ伝送する伝送装置と、
前記伝送装置より伝送された信号データ組み込み画像データを用いて前記カメラの画像と前記センサの信号との関係を解析する解析部と、
前記解析部の解析結果に基づき前記カメラの画像と前記センサの信号との関係を表示する表示部と、
を有することを特徴とする監視カメラシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の監視カメラシステムにおいて、
前記センサ信号取得部は、センサ信号をデジタルデータへ変換するアナログ−デジタル変換回路と、前記センサ信号のサンプリングした信号データを画像データの画素値に換算する信号値画素値変換部と、を具備した監視カメラシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の監視カメラシステムにおいて、
前記センサ信号取得部は、複数のセンサの信号を切り替えるマルチプレクサ回路と、前記複数のセンサの信号の各々の信号レンジを調整する自動ゲイン調整回路と、前記自動ゲイン調整回路で信号レンジが調整されたセンサ信号と、ゲイン情報をデジタルデータへ変換するアナログ−デジタル変換回路と、前記センサ信号のサンプリングしたセンサ信号のデータと、ゲイン情報とを画像データの画素値に換算する信号値画素値変換部と、を具備した監視カメラシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の監視カメラシステムにおいて、
前記カメラ画像取得部は、監視対象である被写体の光学像を検知するカメラ素子と、前記カメラ素子の信号をデジタル信号に変換し、画像データを生成するアナログフロントエンド回路と、前記アナログフロントエンド回路で生成された被写体の画像データを記憶するメモリ、を具備した監視カメラシステム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の監視カメラシステムにおいて、
前記データ合成部は、前記カメラ画像取得部のメモリに記憶されている画像データと、前記カメラ画像取得部で取得される取得時刻における画像データと、を用いて、変化のない画像データの領域である無変化画像データ領域を抽出し、前記収録条件記憶部に記憶されているセンサのサンプリング条件を用いて、前記無変化画像データ領域のうち、信号データを合成する領域を決定する合成領域決定部と、前記合成領域決定部で決定された取得時刻における画像データの領域を、画素値に変換された前記信号データへ置換する置換部と、を具備した監視カメラシステム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の監視カメラシステムにおいて、
前記カメラは、センサに供給する電源と、
前記電源と前記センサを接続するコネクタと、
を有することを特徴とする監視カメラシステム。
【請求項７】
請求項１に記載の監視カメラシステムを用いた監視方法であって、
前記カメラの外部より接続するセンサを設置し、
前記設置したセンサに対して設定部でサンプリング条件を設定した後、
前記カメラ画像取得部で、カメラの画像データを取得し、
前記センサ信号取得部で、前記設定したセンサを含めた外部接続のセンサの信号データを取得し、
前記収録条件記憶部で、前記設置したセンサを含めて設定部で設定されたサンプリング条件を記憶し、
前記データ合成部で、前記カメラ画像取得部で得られる画像データの一部を前記センサ信号取得部で得られる信号データに置換する合成処理した信号データ組み込み画像データを生成し、
前記伝送装置で、前記データ合成部で合成処理した前記信号データ組み込み画像データを監視用ホストコンピュータへ伝送し、
前記解析部で、前記伝送装置より伝送された信号データ組み込み画像データを用いて前記カメラの画像とセンサの信号との関係を解析し、
前記表示部で、前記解析部の解析結果基づき前記カメラの画像と前記センサの信号との関係を表示し、カメラ画像とセンサの信号データとを紐付けて、人や機器の状態を監視することを特徴とする監視カメラシステムを用いた監視方法。
【請求項８】
請求項７に記載の監視カメラシステムを用いた監視方法であって、
前記解析部で、前記伝送装置より伝送された信号データ組み込み画像データに対し、過去に伝送された信号データ組み込み画像データとの差異を算出し、
前記表示部で、差異のある画像データの領域と、センサの信号データの偏差とを表示し、
過去の状態との偏差を監視することを特徴とする監視カメラシステムを用いた監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人や機器を監視する監視カメラシステム及び監視カメラシステムを用いた監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラシステムは、監視カメラで映像を時刻と紐づけて収録し、一定期間蓄積することができる。これにより、不審者の侵入や設備の異常動作を監視し、映像と紐づいている時刻にもとづいて、問題発生にかかわる状況整理や、異常発生の原因を解明するに役立つ。このような監視カメラシステムは、ネットワークを利用することにより、センタに映像を集約し、複数個所の監視を少ない人手で効率的に実施することが可能となっている。
【０００３】
ネットワークの利用は、インターネット、スマートフォンなどの携帯端末の爆発的普及により、さまざまな活用形態が見出されている。インターネットは、電子メール、ホームページを代表とする人と人とのコミュニケーションのツールとなり、迅速な膨大な情報の共有を可能としている。さらに近年のネットワークの利用は、人とモノ、モノとモノとをつなげ、モノが本来もつ機能に付加的な機能を与える取組みが盛んである。いわゆるモノのインターネット「ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）」である。
【０００４】
ＩｏＴを実現する主な技術は、センサを搭載した機器設備、そこで収集されるデータを分析する技術である。そのデータ分析技術は、ネットワークを通じて別途収集される様々なデータとクラウドと呼ばれる解析サーバーで連携することで、各々を最適とする制御、もしくは情報の提供が可能となってきている。
【０００５】
ここで、センサのデータを効率よく収集し、ネットワークで伝送するかが議論となる。機器を監視する監視カメラを例にとると、画像に映る機器の状態に加えて、機器がさらされている環境データ（温度、湿度など）や駆動条件データ（電源の電圧、電流など）を同時に取り扱うことが、正確な状態監視をする上で望ましい。この場合、従来の技術では、監視カメラのデータ別途用意したデータ収録器でデータ化されたセンサ信号を別々に伝送し、解析サーバーで統合する常套的処置や、特許文献１（特開２００２−３００５６９号公報）に開示されているように、監視カメラの画像圧縮データ信号にセンサの信号データを重畳してネットワークで伝送する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３００５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の先行技術をＩｏＴの技術として利用するのに改良の余地がある。すなわち、監視カメラの画像データに紐づくセンサは、１つだけではなく、複数のセンサを扱うことができるようになることである。また、一度設置した監視カメラに対して、接続するセンサを変更したり、センサ数を変更したりするケースを想定する必要がある。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ネットワーク網の変更や、伝送するデータの形態の変更をすることなく、接続するセンサを変更や、センサ数を変更することができる監視カメラシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、センサの信号データと、デジタル画像を取得するカメラとを用いた監視カメラシステムにおいて、前記カメラの画像データを取得するカメラ画像取得部と、前記カメラの外部より接続するセンサの信号データを取得するセンサ信号取得部と、前記センサに対してあらかじめ設定部で設定されたサンプリング条件を記憶する収録条件記憶部と、前記カメラ画像取得部で得られる画像データの一部を前記センサ信号取得部で得られる信号データに置換する合成処理した信号データ組み込み画像データを生成するデータ合成部と、前記データ合成部で合成処理した前記信号データ組み込み画像データを監視用ホストコンピュータへ伝送する伝送装置と、前記伝送装置より伝送された信号データ組み込み画像データを用いて前記カメラの画像と前記センサの信号との関係を解析する解析部と、前記解析部の解析結果に基づき前記カメラの画像と前記センサの信号との関係を表示する表示部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、センサデータと紐づけて画像が取得できる監視カメラを、接続するセンサの変更や、センサ数の変更に対応した仕組みで提供でき、さらに、それら変更に対するネットワーク網や伝送データ形態の変更をすることなく、効率的なシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る監視カメラシステムの全体構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る監視カメラシステムの利用形態を示す図である。
【図３】実施例１における画像内にセンサ信号を埋め込む原理を説明する図である。
【図４】実施例１におけるセンサの信号データを画像の画素値に変換する原理を説明する図である。
【図５】実施例１における信号データ組み込み画像データを生成する例を説明した図である。
【図６】実施例２に係る監視カメラシステムの全体構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図７】実施例２に係る監視カメラシステムの利用形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。なお、下記はあくまでも実施の例であり、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明自体は、特許請求の範囲に記載された内容に即して種々の態様で実施することが可能である。
【実施例１】
【００１３】
実施例１を図１〜図５を参照しつつ説明する。まず、図１と図２を用いて、監視カメラシステムの概要を説明する。
【００１４】
図１は、実施例１に係る監視カメラシステムの全体構成を模式的に示す機能ブロック図である。図１において、監視カメラシステム１は、監視対象の被写体２に対して、デジタル画像を取得するカメラの機能を有する監視カメラ３と、監視カメラ３に備えたコネクタポート４を用いてセンサ５を接続し、このセンサ５からの信号データを取得するセンサ信号の収集機能を有している。
【００１５】
その構成は、監視カメラ３の画像データを取得するカメラ画像取得部６と、監視カメラ３の外部より接続するセンサ５の信号データを取得するセンサ信号取得部１０と、センサ５に対してあらかじめ設定部２１で設定されたサンプリング条件を記憶する収録条件記憶部１３と、前記カメラ画像取得部６で得られる画像データの一部を前記センサ信号取得部１０で得られる信号データに置換する、合成処理した信号データ組み込み画像データを生成するデータ合成部１４と、前記データ合成部１４で合成処理した前記信号データ組み込み画像データを監視用ホストコンピュータ２０へ伝送する伝送装置１９と、前記伝送装置１９より伝送された信号データ組み込み画像データを用いて監視カメラの画像とセンサの信号との関係を解析する解析部２２と、前記解析部２２の解析結果基づき監視カメラの画像とセンサの信号との関係を表示する表示部２３である。カメラ画像取得部６は、カメラ素子７と前記カメラ素子７で取得した画像データをアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＦＥ８（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）とメモリ９を備えている。センサ信号取得部１０はセンサ５からのアナログ信号をデジタル信号へと変換するＡＤＣ１２（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と信号値を画素値に変換する信号値画素値変換部１１を備える。データ合成部は、詳細は後述する合成領域決定部１５と置換部１６を備える。
【００１６】
図２は、実施例１に係る監視カメラシステムの利用形態を示す図である。監視カメラ３は、ネットワーク（伝送装置１９）に接続されており、監視用ホストコンピュータ２０で、データの閲覧、監視カメラ３の制御を行う。
【００１７】
監視カメラ３には、センサ５を接続するコネクタポート４が備わっており、センサ５を接続することができる。ここで、接続するセンサ５は、アナログ出力をするセンサであり、たとえば、磁気センサ、温度センサ、湿度センサ、振動センサ、加速度センサ、ひずみセンサ、近接センサ、音声センサ、超音波センサ、電流センサ、電圧センサ、光センサ、放射線センサなどがある。
【００１８】
例として、図２で図示しているように、被写体２であるプロペラ３０を回転させるモータ３１での利用形態を説明する。モータ３１はプロペラ３０を回転させており、プロペラ３０に欠陥などが生じると正常に起きない振動を呈することがある。この振動は、監視カメラ３の動画として検出するためには、高速カメラのような高価なデバイスで監視する必要がある。一方、振動センサや加速度センサは、比較して安価なデバイスであり、前述のような異常振動を感度よく検知できる。そこで、センサ５の信号と監視カメラ３の画像データを紐付けて監視するために、通常の画像内に、センサ信号を埋め込み、画像データとして取り扱う監視カメラシステム１が本実施例の概要である。
【００１９】
このような場合、従来、カメラデバイスと別途用意されたデータ収集系で、センサの信号データを収集し、パソコンなどで紐付け処理をすることが考えられるが、画像データとセンサの信号データが同時刻で対応させることが困難である場合がある。これを通常の画像内にセンサ信号を監視カメラ内で埋め込むことで解決することができる。ここで、画像データとセンサの信号データとの時刻同期には、同期信号生成部２４（たとえば、トリガ信号発生器、水晶発振器）を設け、生成される同期信号を用いてカメラ画像取得部６とセンサ信号取得部１０を動作させることで時間差の少なくした時刻を対応させることができる。
【００２０】
次に、図３〜図５を用いて、画像内にセンサ信号を埋め込む原理を説明する。
【００２１】
図３は、カメラ画像取得部６で取り扱われる画像データについて説明する図である。画像データは、図示するように、画素又はピクセルと呼ばれる構成要素に数値を割り当てて輝度を表現している。たとえば、８ビットの画像の場合、図３中の白が０で、黒が２５５の値をもつ。
【００２２】
実際の監視カメラ３の画像は、被写体２の移動などに伴い、画素値の分布が変更される。たとえば、図３（a）から図３（ｂ）の変化は、中央の四角物体４１が右方向に移動した例である。このとき、画像の中で、ほとんど変化していない領域が存在する。固定した監視カメラ３による監視の場合、この領域がほとんど変わらない。そこで、このような領域にセンサ５のデータを埋め込み、ネットワークの構成やデータの構成の変更なしに、センサの追加や変更に対応できる監視カメラ３を提供するものである。
【００２３】
図４は、センサの信号データを画像の画素値に変換する原理を説明する図である。センサ５の信号は、図４（a）のようにアナログで与えられる。このアナログ値は、アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ１２）でデジタル化される。図４では、７階調でデジタル化した例である。これに対して、カメラ画像のビット数が８であれば、センサの信号データの数値に対応する画素値に変換することができる。図４（ｂ）は、信号値画素値変換部１１でセンサ５の信号データを画素値に変換した結果である。
【００２４】
図５は、データ合成部１４による信号データ組み込み画像データを生成する例を説明した図である。図３で説明したように、監視カメラの場合、画像データが変化しない領域が多い。この領域のうち、合成領域決定部１５によりセンサ５の信号データ数を用いて、合成領域を決定し、この領域に埋め込む信号データを取得したカメラ画像データを置換部１６で合成する。このようにして作成されたデータが図５である。このデータを伝送装置１９を通じて監視用ホストコンピュータ２０の表示部２３に表示させる。なお、監視用ホストコンピュータ２０の解析部２２では伝送装置より伝送された信号データ組み込み画像データに対し、過去に伝送された信号データ組み込み画像データとの差異を算出し、表示部２３で、差異のある画像データの領域と、センサの信号データの偏差とを表示し、過去の状態との偏差を監視するようにし複数のデータを図２の表示部２３に表示させるようにしてもよい。
【００２５】
このような構成により、ネットワーク構成やデータ構成を変更することなく、センサ５の信号と監視カメラ３の画像を紐付けて監視するシステムの提供が可能となる。
【実施例２】
【００２６】
実施例２を図６〜図７を参照しつつ説明する。実施例２は、センサの種類や個数が変更になった場合のものである。
【００２７】
図６は、実施例２に係る監視カメラシステムの全体構成を模式的に示す機能ブロック図である。図１と異なる点は、センサ信号取得部１０の構成において、センサを切り替えるマルチプレクサ回路（ＭＵＸ５１）、センサ出力の範囲を自動的に検知し、すべてのセンサ５の出力を同程度の出力範囲に増幅・減衰させる自動ゲイン調整回路（ＡＧＣ５２）を有する点である。複数のセンサを扱う場合、感度が異なるため。このとき、センサの信号をデジタル化するＡＧＣの入力範囲は、一定である。この入力範囲に対して、極端に出力範囲小さいセンサ５では、センサ５の信号の変動を捕らえられない。そのため、ゲインを自動調整した上で、ＡＤＣ１２でデジタル化する。また、正しい出力範囲を保存するため、ＡＧＣのゲイン出力を同じくデジタル化し、センサ信号とともに、合成画像として取り使う流れである。これにより複数のセンサ、異なるセンサが追加されても、画像データの画素数を上限にセンサ信号を取り扱うことが可能となる。
【００２８】
図７は、実施例２に係る監視カメラシステムの利用形態を示す図である。実施例１と同様に、監視カメラ３は、ネットワーク（伝送装置１９）に接続されており、監視用ホストコンピュータ２０で、データの閲覧、監視カメラ３の制御を行う。
【００２９】
監視カメラ３には、センサを接続するコネクタポート４が備わっており、複数のセンサ５を接続することができる。ここで、接続するセンサ５は、アナログ出力をするセンサであり、たとえば、磁気センサ、温度センサ、湿度センサ、振動センサ、加速度センサ、ひずみセンサ、近接センサ、音声センサ、超音波センサ、電流センサ、電圧センサ、光センサ、放射線センサなどがある。
【００３０】
例として、図７で図示しているように、プロペラ３０を回転させるモータ３１での利用形態を説明する。モータ３１はプロペラ３０を回転させており、プロペラ３０に欠陥などが生じると正常に起きない振動を呈することがある。これは実施例１と同様に振動センサを用いて、カメラの動画と振動センサの信号を紐付けて監視することが可能である。さらに、応答が速く、モータの利用状況も把握できる駆動電流や電圧を紐付けて監視することによって、より精密な監視を実施することができる。
【００３１】
このような構成により、センサの追加、変更といった拡張性に対応できる監視カメラを提供することができ、ネットワーク構成やデータ構成を変更することなくより精密な監視を実施することができる。
【００３２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１：監視カメラシステム
２：被写体
３：監視カメラ
４：コネクタポート
５：センサ
６：カメラ画像取得部
７：カメラ素子
８：ＡＦＥ
９：メモリ
１０：センサ信号取得部
１１：信号値画素値変換部
１２：ＡＤＣ
１３：収録条件記憶部
１４：データ合成部
１５：合成領域決定部
１６：置換部
１９：伝送装置
２０：監視用ホストコンピュータ
２１：設定部
２２：解析部
２３：表示部
２４：同期信号生成部
３０：プロペラ
３１：モータ
４１：四角物体
５１：ＭＵＸ
５２：ＡＧＣ
【図１】
2020061592.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020061592.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020061592.tif 000008
【図７】
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