(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの画像または超音波を用いて移動物体を検出する検出手段と、
前記検出手段によって移動物体が検出された場合に、当該移動物体に対して、波長が異なる複数の赤外光を順に照射する赤外光照射手段と、
前記赤外光照射手段から照射された各赤外光に対する前記移動物体からの反射光を受光することにより、各赤外光に対応する前記移動物体の画像を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した画像に基づいて、前記移動物体に関する前記複数の赤外光のスペクトルを検出し、その検出の結果に基づいて当該移動物体の材質を分析する分析手段と、
前記分析手段による分析の結果に基づいて、前記移動物体の種別を識別する識別手段と、
を備え、
前記識別手段は、前記分析手段による分析の結果に基づいて、人肌の存在および化学繊維の存在を判定可能であり、人肌または化学繊維が存在すると判定した場合に、前記移動物体の種別が人間であると識別する、対象識別装置。
【請求項２】
前記取得手段は、
広角カメラと、
前記広角カメラが撮影した画像に前記移動物体が含まれている場合に、当該移動物体の位置を特定する特定手段と、
前記特定手段が特定した位置を撮影することによって、前記移動物体の拡大画像を得る望遠カメラと、
を有し、
前記分析手段は、前記拡大画像に基づいて前記移動物体の材質を分析する、請求項１に記載の対象識別装置。
【請求項３】
前記赤外光照射手段は前記望遠カメラに取り付けられている、請求項２に記載の対象識別装置。
【請求項４】
可視光を照射する可視光照射手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一つに記載の対象識別装置。
【請求項５】
前記望遠カメラは、
可視光を受光する第１の受光素子部と、
前記可視光照射手段から照射された可視光に対する前記移動物体からの反射光を、前記第１の受光素子部上に導光する光学系と、
を含み、
前記分析手段は、
赤外光を受光する第２の受光素子部と、
前記光学系と前記第１の受光素子部との間に配置され、前記光学系から前記第１の受光素子部に向かう、前記赤外光照射手段から照射された各赤外光に対する前記移動物体からの反射光を、前記第２の受光素子部に向けて分岐させる分岐手段と、
を含む、請求項４に記載の対象識別装置。
【請求項６】
前記分析手段は、
前記拡大画像の全体領域、
前記拡大画像を分割した複数の小領域、及び
前記拡大画像内に含まれる円形又は楕円形の領域
の少なくとも一つを対象として、前記移動物体の材質を分析する、請求項２又は３に記載の対象識別装置。
【請求項７】
（Ｘ）カメラの画像または超音波を用いて移動物体を検出するステップと、
（Ａ）前記ステップ（Ｘ）によって移動物体が検出された場合に、当該移動物体に対して、波長が異なる複数の赤外光を順に照射するステップと、
（Ｂ）前記ステップ（Ａ）によって照射された各赤外光に対する前記移動物体からの反射光を受光することにより、各赤外光に対応する前記移動物体の画像を取得するステップと、
（Ｃ）前記ステップ（Ｂ）によって取得した画像に基づいて、前記移動物体に関する前記複数の赤外光のスペクトルを検出し、その検出の結果に基づいて当該移動物体の材質を分析するステップと、
（Ｄ）前記ステップ（Ｃ）による分析の結果に基づいて、前記移動物体の種別を識別するステップと、
を備え、
前記ステップ（Ｄ）においては、前記ステップ（Ｃ）による分析の結果に基づいて、人肌または化学繊維が存在すると判定した場合に、前記移動物体の種別が人間であると識別する、対象識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象識別装置及び対象識別方法に関し、特に、所定の撮影エリア内に含まれている移動物体が人間であるか否かを識別するための対象識別装置及び対象識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラによって所定の監視エリアを撮影することにより、監視エリアへの侵入者を検知する監視装置が広く実用化されている。このような監視装置においては、例えば、人間の外見に関する複数のテンプレート画像を予め準備し、当該テンプレート画像を用いたパターンマッチングを行うことによって、撮影画像内に人間（侵入者）が含まれているか否かが判定される。また、撮影画像内に含まれている移動物体の色を分析することにより、肌色が抽出されればその移動物体は人間であると判定する技術もある。
【０００３】
下記特許文献１には、屋内への侵入者を監視する監視装置が開示されている。当該監視装置は、カメラによって屋内を撮影し、フレーム間の差分画像に基づいて変化領域を抽出し、変化領域に関してパターンマッチングを行うことによって、移動物体（侵入者）を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４２３８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、テンプレート画像を用いたパターンマッチングによって人間の有無を判定する手法には、以下のような問題がある。つまり、山中に設置された通信基地局等の特定施設への侵入者を監視する場合には、外見が人間に類似した動物（例えば猿）と人間とを正確に区別することが困難である。そのため、動物が特定施設の監視エリアに近付いた場合に、当該動物が侵入者として誤って検知される可能性が高い。
【０００６】
また、肌色抽出によって人間の有無を判定する手法には、以下のような問題がある。つまり、夜間において赤外線カメラを用いて監視を行う場合には、赤外線カメラによってはモノクロの映像しか取得できないため、色情報を利用できない。その結果、肌色抽出によって移動物体が人間であるか否かを識別することは困難である。
【０００７】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、移動物体が検出された場合に、その移動物体が人間であるか否かを正確に識別することが可能な、対象識別装置及び対象識別方法を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る対象識別装置は、移動物体が検出された場合に、当該移動物体に対して、波長が異なる複数の赤外光を順に照射する赤外光照射手段と、前記赤外光照射手段から照射された各赤外光に対する前記移動物体からの反射光を受光することにより、各赤外光に対応する前記移動物体の画像を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した画像に基づいて、前記移動物体に関する前記複数の赤外光のスペクトルを検出し、その検出の結果に基づいて当該移動物体の材質を分析する分析手段と、前記分析手段による分析の結果に基づいて、前記移動物体の種別を識別する識別手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
第１の態様に係る対象識別装置によれば、識別手段は、分析手段による材質分析の結果に基づいて、移動物体の種別を識別する。従って、材質分析の結果、人肌や化学繊維等が含まれている場合には、その移動物体は人間であると識別することができる。しかも、赤外光照射手段は、移動物体に対して波長が異なる複数の赤外光を順に照射し、取得手段は、各赤外光に対応する移動物体の画像を取得し、分析手段は、当該画像に基づいて移動物体に関する複数の赤外光のスペクトルを検出した結果に基づいて、移動物体の材質を分析する。このように、波長が異なる複数の赤外光を順に照射することにより、移動物体に関する複数の赤外光のスペクトルを正確に検出できるため、移動物体の材質を正確に分析できる。その結果、夜間においても、移動物体が人間であるかそれ以外の動物等であるかを識別することが可能となる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る対象識別装置は、第１の態様に係る対象識別装置において特に、前記取得手段は、比較的広画角の第１のカメラと、前記第１のカメラが撮影した画像に前記移動物体が含まれている場合に、当該移動物体の位置を特定する特定手段と、前記特定手段が特定した位置を撮影することによって、前記移動物体の拡大画像を得る比較的狭画角の第２のカメラと、を有し、前記分析手段は、前記拡大画像に基づいて前記移動物体の材質を分析することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の態様に係る対象識別装置によれば、取得手段は、比較的広画角の第１のカメラによって広範囲のエリアを撮影し、その撮影画像に移動物体が含まれている場合に、比較的狭画角の第２のカメラによって移動物体を撮影することにより、移動物体の拡大画像を得る。従って、第１のカメラによって全体を広く撮影しつつ、第２のカメラによって移動物体の詳細な撮影を行うことが可能となる。しかも、特定手段は、第１のカメラの撮影画像に移動物体が含まれている場合に、移動物体の位置を特定し、第２のカメラは、特定手段から指定された位置を撮影する。従って、狭画角の第２のカメラによって移動物体を探索する必要がないため、第２のカメラによる移動物体の撮影動作を遅滞なく開始することができる。また、分析手段は、第２のカメラによって撮影された拡大画像に基づいて移動物体の材質分析を行う。従って、移動物体とは無関係の背景領域の影響を排除して、移動物体の材質分析を高精度に行うことができる。その結果、エリア内に含まれている移動物体が人間であるかそれ以外の動物等であるかを正確に識別することが可能となる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係る対象識別装置は、第２の態様に係る対象識別装置において特に、前記赤外光照射手段は前記第２のカメラに取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
第３の態様に係る対象識別装置によれば、赤外光照射手段は第２のカメラに取り付けられている。従って、移動物体を追跡して撮影するための第２のカメラの駆動部と、移動物体を追跡して赤外光を照射するための赤外光照射手段の駆動部とを、別個に設ける必要がないため、装置構成の簡略化及び製造コストの低減を図ることができる。また、赤外光照射手段は、エリアの全体に対して赤外光を照射するわけではなく、第２のカメラの撮影範囲に対応した狭い照射範囲に対して赤外光を照射すれば足りる。従って、エリアの全体に対して赤外光を照射する場合と比較すると、消費電力を低減できるとともに、狭い照射範囲にパワーを集中させることで赤外光の照射強度を増大できるため、スペクトルの検出精度を向上することが可能となる。
【００１４】
本発明の第４の態様に係る対象識別装置は、第１〜第３のいずれか一つの態様に係る対象識別装置において特に、可視光を照射する可視光照射手段をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１５】
第４の態様に係る対象識別装置によれば、可視光照射手段は、エリアの全体に対して可視光を照射する。従って、エリア内に含まれている移動物体が人間であると識別された場合に、可視光に基づく当該移動物体のカラー画像を撮影して記録することが可能となる。
【００１６】
本発明の第５の態様に係る対象識別装置は、第４の態様に係る対象識別装置において特に、前記第２のカメラは、可視光を受光する第１の受光素子部と、前記可視光照射手段から照射された可視光に対する前記移動物体からの反射光を、前記第１の受光素子部上に導光する光学系と、を含み、前記分析手段は、赤外光を受光する第２の受光素子部と、前記光学系と前記第１の受光素子部との間に配置され、前記光学系から前記第１の受光素子部に向かう、前記赤外光照射手段から照射された各赤外光に対する前記移動物体からの反射光を、前記第２の受光素子部に向けて分岐させる分岐手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
第５の態様に係る対象識別装置によれば、光学系と第１の受光素子部との間に分岐手段を配置し、光学系から第１の受光素子部に向かう反射光を、分岐手段によって第２の光学系に向けて分岐させる。これにより、光学系によって第１の受光素子部上に導光される反射光と共通の反射光を、第２の受光素子部上に導光することができる。その結果、分析手段は、第２のカメラによって得られる拡大画像に基づく材質分析を正確に行うことが可能となる。しかも、材質分析を行うための専用カメラを第２のカメラとは別に設ける必要がないため、装置を小型化できるとともに、共通の拡大画像を得るべく専用カメラの動作と第２のカメラの動作とを同期させる制御も不要となる。
【００１８】
本発明の第６の態様に係る対象識別装置は、第２又は第３の態様に係る対象識別装置において特に、前記分析手段は、前記拡大画像の全体領域、前記拡大画像を分割した複数の小領域、及び前記拡大画像内に含まれる円形又は楕円形の領域の少なくとも一つを対象として、前記移動物体の材質を分析することを特徴とするものである。
【００１９】
第６の態様に係る対象識別装置によれば、分析手段は、拡大画像の全体領域、拡大画像を分割した複数の小領域、及び拡大画像内に含まれる円形又は楕円形の領域の少なくとも一つを対象として材質分析を行う。拡大画像の全体領域を分析対象とすることにより、材質分析を簡易に行うことができる。拡大画像を分割した複数の小領域を分析対象とすることにより、全体領域を分析対象とする場合と比較して高精度な分析を行うことができる。拡大画像内に含まれる円形又は楕円形の領域を分析対象とすることにより、拡大画像内に顔が含まれている場合に、その顔を対象とした材質分析を行うことができるため、移動物体が人間であるかそれ以外の動物等であるかを高精度に識別することが可能となる。
【００２０】
本発明の第７の態様に係る対象識別方法は、（Ａ）移動物体が検出された場合に、当該移動物体に対して、波長が異なる複数の赤外光を順に照射するステップと、（Ｂ）前記ステップ（Ａ）によって照射された各赤外光に対する前記移動物体からの反射光を受光することにより、各赤外光に対応する前記移動物体の画像を取得するステップと、（Ｃ）前記ステップ（Ｂ）によって取得した画像に基づいて、前記移動物体に関する前記複数の赤外光のスペクトルを検出し、その検出の結果に基づいて当該移動物体の材質を分析するステップと、（Ｄ）前記ステップ（Ｃ）による分析の結果に基づいて、前記移動物体の種別を識別するステップと、を備えることを特徴とするものである。
【００２１】
第７の態様に係る対象識別方法によれば、ステップ（Ｄ）では、ステップ（Ｃ）による材質分析の結果に基づいて、移動物体の種別が識別される。従って、材質分析の結果、人肌や化学繊維等が含まれている場合には、その移動物体は人間であると識別することができる。しかも、ステップ（Ａ）では、移動物体に対して波長が異なる複数の赤外光が順に照射され、ステップ（Ｂ）では、各赤外光に対応する移動物体の画像が取得され、ステップ（Ｃ）では、当該画像に基づいて移動物体に関する複数の赤外光のスペクトルを検出した結果に基づいて、移動物体の材質が分析される。このように、波長が異なる複数の赤外光を順に照射することにより、移動物体に関する複数の赤外光のスペクトルを正確に検出できるため、移動物体の材質を正確に分析できる。その結果、夜間においても、所定エリア内に含まれている移動物体が人間であるかそれ以外の動物等であるかを識別することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、移動物体が検出された場合に、その移動物体が人間であるか否かを正確に識別することが可能な、対象識別装置及び対象識別方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る対象識別装置としての監視装置の使用状況の一例を示す図である。
【図２】監視装置の外観を模式的に示す図である。
【図３】監視装置の機能を概略的に示すブロック図である。
【図４】取得部の構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】監視装置の全体動作を概略的に示すフローチャートである。
【図６】監視装置によって撮影された撮影画像の一例を模式的に示す図である。
【図７】望遠カメラの内部構造を概略的に示す図である。
【図８】演算部等の具体的な構成を示すブロック図である。
【図９】識別部による対象物の識別処理を示すフローチャートである。
【図１０】識別部による対象物の識別処理を示すフローチャートである。
【図１１】解析対象範囲の他の設定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る対象識別装置としての監視装置３の使用状況の一例を示す図である。通信基地局１が山中に設置されており、通信基地局１の周囲はフェンス２で取り囲まれている。この例において、監視装置３は、所定の撮影エリアとして、フェンス２を含む監視エリア４を撮影することにより、フェンス２を乗り越えて通信基地局１へ侵入しようとする侵入者を監視する用途で使用される。なお、図１の例では通信基地局１に一つの監視装置３のみが設置されているが、通信基地局１の周囲を死角無く監視するために、複数の監視装置３が設置されてもよい。
【００２６】
図２は、監視装置３の外観を模式的に示す図である。ステレオカメラとして機能する一対の広角カメラ１１Ａ，１１Ｂと、望遠カメラ１２と、制御装置１３と、可視光照射器１４とが、フレーム１０に取り付けられている。また、望遠カメラ１２の所定箇所（例えば、望遠カメラ１２のレンズの周囲を取り囲む位置）には、赤外光照射器１５が取り付けられている。
【００２７】
広角カメラ１１Ａ，１１Ｂは、監視エリア４の全体を撮影可能なように、視野が固定されている。可視光照射器１４は、可視光の波長帯の照射光を照射する複数のＬＥＤを備えて構成されており、監視エリア４の全体に対して可視光を照射可能なように、照射範囲が固定されている。望遠カメラ１２は、例えば、パンチルト機能及びズーム機能を搭載したＰＴＺカメラである。赤外光照射器１５は、異なる波長帯（以下の例では、１１００ｎｍ帯、１２００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯、及び１６００ｎｍ帯とする）の複数の赤外光を照射する複数のＬＥＤを備えて構成されており、望遠カメラ１２の撮影範囲に対応して各赤外光を照射可能なように、その照射範囲は比較的狭い範囲に設定されている。
【００２８】
本実施の形態において、監視装置３は、夜間における通信基地局１への侵入者を監視する用途で使用され、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂ及び望遠カメラ１２は、可視光照射器１４から照射された可視光に対する対象物からの反射光を受光することによって、対象物を撮影する。また、望遠カメラ１２は、赤外光照射器１５から照射された赤外光に対する対象物からの反射光を受光することによって、対象物を撮影する。可視光照射器１４は、監視が必要な時間帯において、常時可視光を照射している。但し、超音波を用いた動体センサ等によって監視エリア４内に何等かの移動物体が検出された場合にのみ、可視光を照射する構成としてもよい。赤外光照射器１５は、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂの撮影画像に基づいて監視エリア４内に何等かの移動物体が検出された場合に、上記１１００ｎｍ帯、１２００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯、及び１６００ｎｍ帯の各波長帯の赤外光を、その移動物体に対して順に照射し、その照射を繰り返す。
【００２９】
なお、夜間のみならず日中における監視も可能であり、この場合には、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂ及び望遠カメラ１２は、太陽光に含まれる可視光成分に対する対象物からの反射光を受光することによって、対象物を撮影する。また、日中における監視を行う場合には、太陽光に含まれる赤外光成分と十分に区別可能な高レベルの照射光強度を確保すべく、ＬＥＤを用いた赤外光照射器１５に代えてレーザ光照射器を配置するのが望ましい。レーザ光照射器は、上記１１００ｎｍ帯、１２００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯、及び１６００ｎｍ帯の各波長帯のレーザ光を照射し、望遠カメラ１２は、レーザ光照射器から照射されたレーザ光に対する対象物からの反射光を受光することによって、対象物を撮影する。
【００３０】
図３は、監視装置３の機能を概略的に示すブロック図である。監視装置３は、取得部２１、分析部２２、及び識別部２３を備えている。取得部２１は、監視エリア４を撮影した撮影画像内に移動物体が含まれている場合に、可視領域及び赤外領域を含むその移動物体の拡大画像を取得する。分析部２２は、取得部２１が取得した拡大画像に基づいて、赤外領域の特定の複数の波長のスペクトルを検出し、当該検出の結果に基づいて移動物体の材質を分析する。識別部２３は、分析部２２による分析の結果に基づいて、移動物体の種別を識別する。
【００３１】
図４は、取得部２１の構成を概略的に示すブロック図である。取得部２１は、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂ、望遠カメラ１２、及び位置特定部３１を備えている。また、図５は、監視装置３の全体動作を概略的に示すフローチャートである。また、図６は、監視装置３によって撮影された撮影画像の一例を模式的に示す図である。図６（Ａ）には、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂの撮影画像２００を示しており、図６（Ｂ）には、望遠カメラ１２によって撮影された拡大画像３００を示している。
【００３２】
図４〜６を参照して、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂは、監視エリア４の全体を常時撮影しており、これにより、撮影画像２００が得られる（ステップＰ１１）。広角カメラ１１Ａ，１１Ｂの撮影画像２００に基づいて監視エリア４内に何等かの移動物体が検出されると（ステップＰ１２の判定結果が「ＹＥＳ」）、位置特定部３１は、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂ間の距離、及び、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂの各撮影画像２００内における移動物体の位置関係（視差）に基づいて、監視エリア４内における移動物体の位置（例えば中心位置２０１）を特定する（ステップＰ１３）。なお、本実施の形態では、フェンス２を乗り越えて通信基地局１へ侵入しようとする侵入者を監視する用途での監視装置３の使用を想定しており、フェンス２を乗り越える際の高さ方向の移動量をも考慮する必要がある。二つの広角カメラ１１Ａ，１１Ｂを用いてステレオカメラを構成しているため、高さ方向を含め侵入者の位置、侵入者までの距離を特定できる。しかし、必ずしもステレオカメラを用いる必要はなく、一つの広角カメラのみを用いてもよい。
【００３３】
次に、位置特定部３１によって特定された移動物体の位置を視野の中心として望遠カメラ１２による撮影を行うことにより、可視領域及び赤外領域を含む移動物体の拡大画像３００が取得部２１によって取得される（ステップＰ１４）。次に、分析部２２は、取得部２１が取得した拡大画像３００に対して、ハイパースペクトル解析技術を用いて移動物体の材質分析を行う（ステップＰ１５）。次に、識別部２３は、分析部２２による分析の結果に基づいて、移動物体が人間であるか否かを判定する（ステップＰ１６）。
【００３４】
移動物体が人間でない場合には（ステップＰ１６の判定結果が「ＮＯ」）、ステップＰ１１に戻って上記と同様の動作が繰り返される。一方、移動物体が人間（つまり侵入者）である場合には（ステップＰ１６の判定結果が「ＹＥＳ」）、音又は光等によって侵入者に対して警告を行うとともに、望遠カメラ１２によって侵入者を追跡して撮影し、その撮影画像を記録する（ステップＰ１７）。侵入者の追跡のための望遠カメラ１２の駆動制御は、図２に示した制御部１３によって行われる。但し、追跡のための所定の制御プログラムを格納したＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）を望遠カメラ１２内に実装することにより、望遠カメラ１２自らの制御によって侵入者の追跡を行ってもよい。侵入者の追跡の結果、侵入者が監視エリア４から去った場合には（ステップＰ１８の判定結果が「ＹＥＳ」）、ステップＰ１１に戻って上記と同様の動作が繰り返される。
【００３５】
図７は、望遠カメラ１２の内部構造を概略的に示す図である。望遠カメラ１２は、ズームレンズを含む光学系４１と、ＣＣＤ等の受光素子部４２とを備えている。移動物体からの反射光（可視光及び赤外光を含む）は、光学系４１によって受光素子部４２上に導光される。受光素子部４２を構成する各受光素子は、可視光の波長帯における反射光の受光強度に応じた大きさの電気信号を出力する。望遠カメラ１２によって撮影された拡大画像３００は、通信基地局１内又は遠隔地の監視センタ内に設置された液晶ディスプレイ等の表示部４３に表示される。
【００３６】
また、図７に示すように、分析部２２は、分岐部５１、受光素子部５３、及び演算部５４を備えている。分岐部５１は、プリズム又はハーフミラー等であり、光学系４１と受光素子部４２との間に配置されている。光学系４１から受光素子部４２に向かう反射光は、分岐部５１によって受光素子部５３に向けて分岐され、受光素子部５３上に導光される。受光素子部５３を構成する各受光素子は、赤外光の波長帯（上記１１００ｎｍ帯、１２００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯、及び１６００ｎｍ帯の全ての波長帯を含む）における反射光の受光強度に応じた大きさの電気信号を出力する。これにより、上記１１００ｎｍ帯、１２００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯、及び１６００ｎｍ帯の各波長帯に対応する赤外画像がそれぞれ得られる。受光素子部５３から出力された電気信号は、演算部５４に入力される。演算部５４から出力された信号は、識別部２３に入力される。
【００３７】
なお、プリズム又はハーフミラー等を用いる代わりに、挿退可能な反射鏡を光学系４１と受光素子部４２との間に配置してもよい。第１のタイミングにおいて、光学系４１と受光素子部４２との間の光路上から上記反射鏡を退避させる。これにより、移動物体からの反射光が受光素子部４２上に導光される。また、第２のタイミングにおいて、光学系４１と受光素子部４２との間の光路上に上記反射鏡を挿入する。光学系４１から受光素子部４２に向かう反射光は、反射鏡によって受光素子部５３に向けて反射される。これにより、移動物体からの反射光が受光素子部５３上に導光される。上記第１及び第２のタイミングは、所定の微小時間間隔で交互に繰り返される。
【００３８】
図８は、図７に示した演算部５４等の具体的な構成を示すブロック図である。演算部５４は、反射率算出部９１、正規化指標算出部９２、及び二次微分値算出部９３を備えている。また、赤外光照射器１５は、１１００ｎｍ帯の赤外光を照射する一又は複数のＬＥＤ７１と、１２００ｎｍ帯の赤外光を照射する一又は複数のＬＥＤ７２と、１３００ｎｍ帯の赤外光を照射する一又は複数のＬＥＤ７３と、１５００ｎｍ帯の赤外光を照射する一又は複数のＬＥＤ７４と、１６００ｎｍ帯の赤外光を照射する一又は複数のＬＥＤ７５とを有している。照射制御部８１及び同期制御部８２は、例えば、図１に示した制御装置１３内に設けられている。照射制御部８１は、各ＬＥＤ７１〜７５の発光を制御する。同期制御部８２は、照射制御部８１と反射率算出部９１との同期動作を制御する。
【００３９】
上記の通り、受光素子部５３を構成する各受光素子は、反射光の受光強度に応じた大きさの電気信号を出力する。当該電気信号は、各受光素子から反射率算出部９１に入力される。このとき、同期制御部８２は、各ＬＥＤ７１〜７５の発光タイミングを照射制御部８１によって制御させる。例えば、ＬＥＤ７１→ＬＥＤ７２→ＬＥＤ７３→ＬＥＤ７４→ＬＥＤ７５の順の発光サイクルを１秒間に２０回繰り返すように、照射制御部８１に制御命令を入力する。また、同期制御部８２は、各ＬＥＤ７１〜７５の発光タイミングを示すデータを受光素子部５３及び反射率算出部９１に入力することにより、受光素子部５３を構成する各受光素子の露光時間（電荷蓄積時間）を発光タイミングに同期させるととともに、受光素子部５３から反射率算出部９１に順次入力される電気信号が、それぞれどのＬＥＤ７１〜７５から照射された赤外光に基づく電気信号であるかを反射率算出部９１に教示する。
【００４０】
反射率算出部９１は、受光素子部５３から入力された電気信号に基づいて、上記１１００ｎｍ帯、１２００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯、及び１６００ｎｍ帯の各波長帯に関する反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００を算出する。
【００４１】
正規化指標算出部９２は、反射率算出部９１によって算出された反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００に基づいて、以下に示す式により定義される正規化指標ＮＤ１〜ＮＤ４を算出する。
ＮＤ１  ：  （Ｒ１５００−Ｒ１３００）／（Ｒ１５００＋Ｒ１３００）
ＮＤ２  ：  （Ｒ１５００−Ｒ１２００）／（Ｒ１５００＋Ｒ１２００）
ＮＤ３  ：  （Ｒ１６００−Ｒ１３００）／（Ｒ１６００＋Ｒ１３００）
ＮＤ４  ：  （Ｒ１３００−Ｒ１１００）／（Ｒ１３００＋Ｒ１１００）
【００４２】
また、二次微分値算出部９３は、上記反射率と波長との関数の二次微分値を算出する。本実施の形態では、二次微分値算出部９３は、反射率算出部９１によって算出された反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００に基づいて、以下に示す式により定義される近似的な二次微分値２ｎｄｄｅｒ１，２ｎｄｄｅｒ２を算出する。
２ｎｄｄｅｒ１  ：  
［｛（Ｒ１５００−Ｒ１３００）／（Ｒ１５００＋Ｒ１３００）｝／２００］
−［｛（Ｒ１３００−Ｒ１２００）／（Ｒ１３００＋Ｒ１２００）｝／１００］
２ｎｄｄｅｒ２  ：  
［｛（Ｒ１５００−Ｒ１２００）／（Ｒ１５００＋Ｒ１２００）｝／３００］
−［｛（Ｒ１２００−Ｒ１１００）／（Ｒ１２００＋Ｒ１１００）｝／１００］
【００４３】
反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００、正規化指標ＮＤ１〜ＮＤ４、及び二次微分値２ｎｄｄｅｒ１，２ｎｄｄｅｒ２は、演算部５４から識別部２３に入力される。
【００４４】
識別部２３は、演算部５４から入力されたこれらの情報に基づいて、対象物（つまり監視エリア４内に含まれている移動物体）の種別を識別する。
【００４５】
図９，１０は、識別部２３による対象物の識別処理を示すフローチャートである。まずステップＰ２１において識別部２３は、各反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００の値が近似的に０であるか否かを判定する。例えば、反射率の値が所定値（例えば０．０２）未満である場合にはその反射率は近似的に０であると判定し、反射率の値が当該所定値以上である場合にはその反射率は近似的に０でないと判定する。全ての反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００の値が近似的に０である場合（つまりステップＰ２１における判定結果が「ＹＥＳ」である場合）には、識別部２３は、解析対象範囲内（この例では拡大画像３００の全体領域内）に窓ガラスが存在すると判定する。
【００４６】
一方、いずれかの反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００の値が近似的に０でない場合（つまりステップＰ２１における判定結果が「ＮＯ」である場合）には、次にステップＰ２２において識別部２３は、二次微分値２ｎｄｄｅｒ１に正規化指標ＮＤ１，ＮＤ３の和を乗じた値「２ｎｄｄｅｒ１×（ＮＤ１＋ＮＤ３）」が所定の閾値Ｔｈ１１未満であるか否かを判定する。
【００４７】
「２ｎｄｄｅｒ１×（ＮＤ１＋ＮＤ３）」の値が閾値Ｔｈ１１以上である場合（つまりステップＰ２２における判定結果が「ＮＯ」である場合）には、次にステップＰ２３において識別部２３は、正規化指標ＮＤ２の値が所定の閾値Ｔｈ１２より大きいか否かを判定する。
【００４８】
正規化指標ＮＤ２の値が閾値Ｔｈ１２より大きい場合（つまりステップＰ２３における判定結果が「ＹＥＳ」である場合）には、識別部２３は、解析対象範囲内に動物又は布地が存在すると判定する。
【００４９】
一方、正規化指標ＮＤ２の値が閾値Ｔｈ１２以下である場合（つまりステップＰ２３における判定結果が「ＮＯ」である場合）には、次にステップＰ２４において識別部２３は、二次微分値２ｎｄｄｅｒ２の値が所定の閾値Ｔｈ１３未満であるか否かを判定する。
【００５０】
二次微分値２ｎｄｄｅｒ２の値が閾値Ｔｈ１３未満である場合（つまりステップＰ２４における判定結果が「ＹＥＳ」である場合）には、識別部２３は、解析対象範囲内に植物が存在すると判定する。
【００５１】
一方、二次微分値２ｎｄｄｅｒ２の値が閾値Ｔｈ１３以上である場合（つまりステップＰ２４における判定結果が「ＮＯ」である場合）には、識別部２３は、解析対象範囲内に人肌が存在すると判定する。
【００５２】
上記ステップＰ２２の判定において、「２ｎｄｄｅｒ１×（ＮＤ１＋ＮＤ３）」の値が閾値Ｔｈ１１以上である場合（つまりステップＰ２２における判定結果が「ＮＯ」である場合）には、次にステップＰ２５において識別部２３は、正規化指標ＮＤ３の値が所定の閾値Ｔｈ１４未満であるか否かを判定する。
【００５３】
正規化指標ＮＤ３の値が閾値Ｔｈ１４未満である場合（つまりステップＰ２５における判定結果が「ＹＥＳ」である場合）には、次にステップＰ２６において識別部２３は、正規化指標ＮＤ４の値が所定の閾値Ｔｈ１５未満であるか否かを判定する。
【００５４】
正規化指標ＮＤ４の値が閾値Ｔｈ１５未満である場合（つまりステップＰ２６における判定結果が「ＹＥＳ」である場合）には、識別部２３は、解析対象範囲内に金属が存在すると判定する。
【００５５】
一方、正規化指標ＮＤ４の値が閾値Ｔｈ１５以上である場合（つまりステップＰ２６における判定結果が「ＮＯ」である場合）には、識別部２３は、解析対象範囲内にコンクリート又は石が存在すると判定する。
【００５６】
上記ステップＰ２５の判定において、正規化指標ＮＤ３の値が閾値Ｔｈ１４以上である場合（つまりステップＰ２５における判定結果が「ＮＯ」である場合）には、次にステップＰ２７において識別部２３は、正規化指標ＮＤ２の値が所定の閾値Ｔｈ１６未満であるか否かを判定する。
【００５７】
正規化指標ＮＤ２の値が閾値Ｔｈ１６未満である場合（つまりステップＰ２７における判定結果が「ＹＥＳ」である場合）には、識別部２３は、解析対象範囲内にアスファルトが存在すると判定する。
【００５８】
一方、正規化指標ＮＤ２の値が閾値Ｔｈ１６以上である場合（つまりステップＰ２７における判定結果が「ＮＯ」である場合）には、識別部２３は、解析対象範囲内にコンクリート又は石が存在すると判定する。
【００５９】
なお、各閾値Ｔｈ１１〜Ｔｈ１６は、予め、金属や人肌等の既知の対象に対して測定領域を設定して識別部２３による上記識別フローを実施することにより、対象を正確に識別できる適切な値に設定される。
【００６０】
以上の結果、識別部２３は、解析対象範囲内に人肌が存在すると判定した場合には、監視エリア４内に含まれている移動物体の種別は人間であると識別する。一方、それ以外の場合には、監視エリア４内に含まれている移動物体の種別は人間でないと識別する。例えば、解析対象範囲内に窓ガラス又は金属が存在すると判定した場合には、監視エリア４内に含まれている移動物体の種別は車であると識別する。
【００６１】
なお、監視エリア４への侵入者が覆面や手袋を着用することによって人肌が露出していない状況も想定される。そのため、人間のみが着用する化学繊維等の材質を検出可能な識別フローを設定することにより、解析対象範囲内に化学繊維が存在すると判定した場合には、監視エリア４内に含まれている移動物体の種別は人間であると識別してもよい。
【００６２】
また、以上の説明では材質分析を行う解析対象範囲を拡大画像３００の全体領域に設定したが、これとは異なる領域を解析対象範囲として設定することもできる。図１１は、解析対象範囲の他の設定例を示す図である。拡大画像３００の全体領域を複数の小領域３０１に分割し、各小領域３０１を解析対象範囲として順に設定することにより、各小領域３０１に関する材質分析を順に実行する。そして、複数の小領域３０１の少なくとも一つにおいて、人肌（又は化学繊維）が存在すると判定した場合には、識別部２３は、監視エリア４内に含まれている移動物体の種別は人間であると識別する。他の例として、人間の頭部は円形又は楕円形であることに着目して、拡大画像３００内に含まれている円形又は楕円形の領域３０２をパターンマッチング等によって抽出し、領域３０２を解析対象範囲として設定することにより、領域３０２に関する材質分析を実行する。そして、領域３０２内に人肌（又は化学繊維）が存在すると判定した場合には、識別部２３は、監視エリア４内に含まれている移動物体の種別は人間であると識別する。なお、拡大画像３００の全体領域を解析対象範囲として設定する手法、複数の小領域３０１を解析対象範囲として順に設定する手法、及び、円形又は楕円形の領域３０２を解析対象範囲として設定する手法は、互いに組み合わせて適用することもでき、複数の手法を組み合わせることによって識別精度を向上することができる。
【００６３】
このように本実施の形態に係る監視装置３によれば、識別部２３は、分析部２２による材質分析の結果に基づいて、監視エリア４内に含まれている移動物体の種別を識別する。従って、材質分析の結果、人肌や化学繊維等が含まれている場合には、その移動物体は人間であると識別することができる。しかも、赤外光照射器１５は、移動物体に対して波長が異なる複数の赤外光を順に照射し、取得部２１は、各赤外光に対応する移動物体の画像を取得する。また、分析部２２は、当該画像に基づいて移動物体に関する複数の赤外光のスペクトルを検出した結果に基づいて、移動物体の材質を分析する。このように、波長が異なる複数の赤外光を順に照射することにより、移動物体に関する複数の赤外光のスペクトルを正確に検出できるため、移動物体の材質を正確に分析できる。その結果、夜間においても、監視エリア４内に含まれている移動物体が人間であるかそれ以外の動物等であるかを識別することが可能となる。
【００６４】
また、本実施の形態に係る監視装置３によれば、取得部２１は、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂによって監視エリア４の全体を撮影し、その撮影画像２００に移動物体が含まれている場合に、望遠カメラ１２によって移動物体を撮影することにより、移動物体の拡大画像３００を得る。従って、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂによって監視エリア４の全体を広く撮影しつつ、望遠カメラ１２によって移動物体の詳細な撮影を行うことが可能となる。しかも、位置特定部３１は、広角カメラ１１Ａ，１１Ｂの撮影画像２００に移動物体が含まれている場合に、監視エリア４内における移動物体の位置を特定し、望遠カメラ１２は、位置特定部３１から指定された位置を撮影する。従って、望遠カメラ１２によって移動物体を探索する必要がないため、望遠カメラ１２による移動物体の撮影動作を遅滞なく開始することができる。しかも、分析部２２は、望遠カメラ１２によって撮影された拡大画像３００に基づいて移動物体の材質分析を行う。従って、移動物体とは無関係の背景領域の影響を排除して、移動物体の材質分析を高精度に行うことができる。その結果、監視エリア４内に含まれている移動物体が人間であるかそれ以外の動物等であるかを正確に識別することが可能となる。
【００６５】
また、本実施の形態に係る監視装置３によれば、赤外光照射器１５は望遠カメラ１２に取り付けられている。従って、移動物体を追跡して撮影するための望遠カメラ１２の駆動部と、移動物体を追跡して赤外光を照射するための赤外光照射器１５の駆動部とを、別個に設ける必要がないため、装置構成の簡略化及び製造コストの低減を図ることができる。また、赤外光照射器１５は、監視エリア４の全体に対して赤外光を照射するわけではなく、望遠カメラ１２の撮影範囲に対応した狭い照射範囲に対して赤外光を照射すれば足りる。従って、監視エリア４の全体に対して赤外光を照射する場合と比較すると、消費電力を低減できるとともに、狭い照射範囲にパワーを集中させることで赤外光の照射強度を増大できるため、スペクトルの検出精度を向上することが可能となる。
【００６６】
また、本実施の形態に係る監視装置３によれば、可視光照射器１４は、監視エリア４の全体に対して可視光を照射する。従って、監視エリア４内に含まれている移動物体が人間であると識別された場合に、可視光に基づく当該移動物体のカラー画像を撮影して記録することが可能となる。
【００６７】
また、本実施の形態に係る監視装置３によれば、光学系４１と受光素子部４２との間に分岐部５１を配置し、光学系４１から受光素子部４２に向かう反射光を、分岐部５１によって受光素子部５３に向けて分岐させる。これにより、光学系４１によって受光素子部４２上に導光される反射光と共通の反射光を、受光素子部５３上に導光することができる。その結果、分析部２２は、望遠カメラ１２によって得られる拡大画像３００に対するスペクトル分析を正確に行うことが可能となる。しかも、スペクトル分析を行うための専用カメラ（ハイパースペクトルカメラ）を望遠カメラ１２とは別に設ける必要がないため、装置を小型化できるとともに、共通の拡大画像を得るべく専用カメラの動作と望遠カメラ１２の動作とを同期させる制御も不要となる。
【００６８】
また、本実施の形態に係る監視装置３によれば、分析部２２は、拡大画像３００の全体領域、拡大画像３００を分割した複数の小領域３０１、及び拡大画像３００内に含まれる円形又は楕円形の領域３０２の少なくとも一つを対象としてスペクトル分析を行う。拡大画像３００の全体領域を分析対象とすることにより、スペクトル分析を簡易に行うことができる。拡大画像３００を分割した複数の小領域３０１を分析対象とすることにより、全体領域を分析対象とする場合と比較して高精度な分析を行うことができる。拡大画像３００内に含まれる円形又は楕円形の領域３０２を分析対象とすることにより、拡大画像３００内に顔が含まれている場合に、その顔を対象としたスペクトル分析を行うことができるため、移動物体が人間であるかそれ以外の動物等であるかを高精度に識別することが可能となる。
【００６９】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
３  監視装置
４  監視エリア
１１Ａ，１１Ｂ  広角カメラ
１２  望遠カメラ
１４  可視光照射器
１５  赤外光照射器
２１  取得部
２２  分析部
２３  識別部
３１  位置特定部
４１  光学系
４２，５３  受光素子部
５１  分岐部
５４  演算部
３００  拡大画像
３０１  小領域
３０２  領域
【図１】
0005605565.tif 000002
【図２】
0005605565.tif 000003
【図３】
0005605565.tif 000004
【図４】
0005605565.tif 000005
【図５】
0005605565.tif 000006
【図６】
0005605565.tif 000007
【図７】
0005605565.tif 000008
【図８】
0005605565.tif 000009
【図９】
0005605565.tif 000010
【図１０】
0005605565.tif 000011
【図１１】
0005605565.tif 000012