(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、２次元画像を撮像するための撮像部と、
前記２次元画像の各画素における物質を検出するための検出部とを備え、
前記撮像部は、
受けた光の強度を示す電気信号を出力するための複数の撮像素子を有する撮像素子部と、
受けた光のうち、前記複数の波長帯の光をそれぞれ透過して前記撮像素子部へ照射するための複数の波長選択フィルタを有する波長フィルタ部と、
受けた光を反射して前記波長フィルタ部に照射し、かつ反射光の光路を変更することにより前記反射光の照射先の前記波長選択フィルタを切り替え可能な反射部とを含み、
前記撮像素子部は、前記複数の波長帯の光をそれぞれ受けるための複数の領域に分割され、
前記波長選択フィルタは、対応の前記波長帯の光を透過して対応の前記領域へ照射する、対象検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、一つの画素における前記複数の波長帯についての強度値の一部または全部を組み合わせて算出した評価値に基づいて、当該画素における物質の検出を行なう、請求項１に記載の対象検出装置。
【請求項３】
前記複数の波長帯の少なくとも一部は赤外域に含まれる、請求項１または請求項２に記載の対象検出装置。
【請求項４】
検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、２次元画像を撮像するステップと、
前記２次元画像の各画素における物質を検出するステップとを含み、
前記２次元画像を撮像するステップにおいては、受けた光を反射し、かつ反射光の光路を変更することにより前記反射光の照射先の波長選択フィルタを切り替え、前記複数の波長帯の光を前記波長選択フィルタにおいてそれぞれ透過して複数の撮像素子を有する撮像素子部へ照射し、
前記撮像素子部は、前記複数の波長帯の光をそれぞれ受けるための複数の領域に分割され、
前記２次元画像を撮像するステップにおいては、前記波長選択フィルタにおいて対応の前記波長帯の光を透過して対応の前記領域へ照射する、対象検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象検出装置および対象検出方法に関し、特に、２次元画像を用いて対象を検出する対象検出装置および対象検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
“イメージング分光器”、［online］、［平成23年4月27日検索］、インターネット〈URL：http://www.ryoden.co.jp/fa/system/fa28_4.html〉（非特許文献１）には、工業および研究の分光分析の分野で用いられる機器が開示されている。すなわち、イメージング分光器では、特殊なプリズム、およびグレーティング構造により、ライン状のエリアにおける各点の光を分光する。そして、通常のレンズおよび白黒の２次元カメラとイメージング分光器とを組み合わせることにより、ライン状のエリアの波長分布を検知できるイメージング方式の分光計を実現する。ライン状のエリアの各点において、２５６個〜１０２４個の波長について光の強度データが得られる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】“イメージング分光器”、［online］、［平成23年4月27日検索］、インターネット〈URL：http://www.ryoden.co.jp/fa/system/fa28_4.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載のイメージング分光器を用いて面状のエリアを解析しようとした場合には、解析対象またはイメージング分光器を移動させ、測定対象となるライン状のエリアの位置を変えて繰り返し分光スペクトルを取得する。このため、非特許文献１に記載のイメージング分光器は、広いエリアを解析する用途、および面状のエリアの解析を高速に行なう必要がある用途には適していない。
【０００５】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、より広範囲かつ高速に対象を検出することが可能な対象検出装置および対象検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる対象検出装置は、検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、２次元画像を撮像するための撮像部と、上記２次元画像の各画素における物質を検出するための検出部とを備え、上記撮像部は、受けた光の強度を示す電気信号を出力するための複数の撮像素子を有する撮像素子部と、受けた光のうち、上記複数の波長帯の光をそれぞれ透過して上記撮像素子部へ照射するための複数の波長選択フィルタを有する波長フィルタ部と、受けた光を反射して上記波長フィルタ部に照射し、かつ反射光の光路を変更することにより上記反射光の照射先の上記波長選択フィルタを切り替え可能な反射部とを含む。
【０００７】
人のような検出対象をその形状で認識する場合、その形状を表現するのに例えば数十画素のデータが必要になる。２次元画像の各画素における物質を検出する場合、その検出に用いる波長帯を適切に選択することによって、１画素または数画素程度の物質の検出結果があれば、２次元画像の背景から検出対象およびその位置を抽出し得ることを本願発明者らは見出した。言い換えると、撮像範囲が広くても、検出対象およびその位置の特定精度を確保することができる。形状によらないため、対象の全部を検出できない場合でも、当該対象を特定することも可能である。検出対象を認識するのに利用する画素数を多くするために焦点距離を変更する必要も少なく、検出対象の移動を追跡することも容易となる。しかも、検出対象の物性に応じて波長帯を選択することで、多数の波長帯それぞれの画像を解析する必要がなくなるため、面状のエリアを高速に解析することができる。また、透過波長帯に対応した２次元画像を得ることができ、波長フィルタ部における透過波長帯を適宜選択することにより、種々の物質を検出することが可能となる。
【０００８】
好ましくは、上記検出部は、一つの画素における上記複数の波長帯についての強度値の一部または全部を組み合わせて算出した評価値に基づいて、当該画素における物質の検出を行なう。
【０００９】
このような構成により、多数の波長帯の画像を得なくても、検出対象等について、波長に対する特性を適切に評価することができ、対象検出処理をより正確に行なうことができる。注目画素における物質の検出には、注目画素自体の評価値に加えて、周辺画素の強度値、評価値、物質判別結果も用いることができる。
【００１０】
好ましくは、上記複数の波長帯の少なくとも一部は赤外域に含まれる。
【００１１】
このような構成により、検出対象またはその背景に含まれる物質の評価をより適切に行なうことができる。
【００１２】
好ましくは、上記撮像素子部は、上記複数の波長帯の光をそれぞれ受けるための複数の領域に分割され、上記波長選択フィルタは、対応の上記波長帯の光を透過して対応の上記領域へ照射する。
【００１３】
このような構成により、たとえば波長フィルタ部において撮像素子別の波長選択フィルタを設ける構成と比べて、波長フィルタ部の構成の簡易化を図ることができる。
【００１４】
一実施態様として、上記画素は、上記複数の波長帯にそれぞれ対応する複数のサブ画素を含み、各上記サブ画素は、対応の波長帯を選択するための波長選択フィルタと、上記波長選択フィルタからの透過光を受光するための撮像素子とを有することができる。
【００１５】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる対象検出方法は、検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、２次元画像を撮像するステップと、上記２次元画像の各画素における物質を検出するステップとを含み、上記２次元画像を撮像するステップにおいては、受けた光を反射し、かつ反射光の光路を変更することにより上記反射光の照射先の波長選択フィルタを切り替え、上記複数の波長帯の光を上記波長選択フィルタにおいてそれぞれ透過して複数の撮像素子へ照射する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、より広範囲かつ高速に対象を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る対象検出装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る対象検出装置による検出対象の撮影を概念的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部による画像処理を概念的に示す図である。
【図５】対象検出装置の受光部における波長フィルタ部の透過波長帯の参考例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る対象検出装置による対象検出動作を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る対象検出装置による対象検出動作を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部の構成の例を示す図である。
【図９】対象検出装置の他の構成例を示す図である。
【図１０】他の構成例に係る対象検出装置が対象検出処理を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図１１】他の構成例に係る対象検出装置における検出部の機能ブロック図である。
【図１２】他の構成例に係る対象検出装置の検出部における判定部が物質判定処理を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置の機能ブロック図である。この対象検出装置１０１は、監視装置、さらには監視エリアにおける侵入者を検知し、当該侵入者の画像を撮影する用途に用いることができる。
【００２０】
図１を参照して、対象検出装置１０１は、撮像部１１と、検出部１２とを備える。撮像部１１は、光学系２１と、受光部２２とを含む。
【００２１】
撮像部１１は、検出対象の物性に応じて予め選択された複数の波長帯について、２次元画像を撮像する。この撮像にはハイパースペクトル（ＨＳ）カメラを用いることができる。本実施の形態において、ＨＳカメラは、少なくとも近赤外域を含む対象波長域における電磁波を撮影する。対象波長域は、たとえば、９００ｎｍ〜１８００ｎｍであり、予め選択される上述の複数の波長帯を含む。これらの波長帯は、たとえば、最大１０波長帯選択される。
【００２２】
ここで、選択する波長帯の数を１０以下にするのは、それより大きくすると、一定の解像度で高速（ほぼリアルタイム）に物質を判別することが難しくなり、特に監視用途には適さなくなるためであり、また、選択する波長帯の数が１０以下であっても、物質の識別数および精度を十分に確保できるためである。監視装置等の実用性を考慮すると、２〜６波長帯を選択するのが好ましく、３〜５波長帯を選択するのがより好ましい。
【００２３】
ＨＳカメラは、対象エリアを撮影可能な場所、たとえば対象エリア付近の柱の頭頂部に下斜め方向に向けて設置される。対象エリアが監視エリア全体をカバーできないときまたは死角が生じるときには、ＨＳカメラを複数設置することができる。
【００２４】
撮像部１１において、受光部２２は、複数の画素Ｐを含む。これら複数の画素Ｐは、各選択波長帯の電磁波の受信強度を示す電気信号をそれぞれ出力する。
【００２５】
受光部２２は、複数の画素Ｐが出力する電気信号により対象エリアの２次元画像を撮像する。
【００２６】
検出部１２は、本実施の形態において、受光部２２によって撮像された２次元画像に基づいて画素Ｐごとに物質を判別する。検出部１２は、対象検出装置１０１の検出対象に応じた物質を判別できればよく、対象検出装置１０１を監視装置として用いる場合、たとえば人肌とそれ以外の物質を判別できればよい。物質の判別は、画素Ｐごとに限らず、画素群ごとに行なってもよく、さらに一部領域で画素ごとに、残りの領域で画素群ごとに行なってもよい。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置による検出対象の撮影を概念的に示す図である。
【００２８】
図２を参照して、光学系２１は、監視エリアからの光を受光し、受光部２２へ照射する。
【００２９】
受光部２２は、光学系２１から受けた光（ここでは赤外線）に基づいて２次元画像を作成する。この２次元画像に基づいて対象ＴＧ、ここでは人が検出され、監視エリアにおける対象ＴＧの画像が撮影される。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部の構成を示す図である。
【００３１】
図３を参照して、受光部２２は、波長フィルタ部３１と、撮像素子部３２とを含む。
【００３２】
撮像素子部３２は、行列状に配置された複数の撮像素子Ｒを含む。撮像素子Ｒは、たとえばＩｎＧａＡｓを用いた受光素子である。撮像素子Ｒは、受けた光の強度を示す電気信号を出力する。
【００３３】
波長フィルタ部３１は、格子状に配置された複数の波長選択フィルタＦを含む。波長選択フィルタＦは、撮像素子Ｒに対応して設けられ、物質判別用の複数の波長帯のうち、対応の波長帯の光を透過して対応の撮像素子Ｒへ照射する。
【００３４】
具体的には、撮像素子部３２における各撮像素子Ｒに位置を合わせた波長フィルタ部３１を撮像素子部３２の直上に配置する。波長フィルタ部３１は、たとえば撮像素子部３２と一体化される。波長フィルタ部３１の受光面の縦横サイズは、撮像素子部３２の受光面と略一致する。各撮像素子Ｒは、対応の波長選択フィルタＦが透過する波長帯の光の強度を示す電気信号を出力する。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部による画像処理を概念的に示す図である。
【００３６】
図５は、対象検出装置の受光部における波長フィルタ部の透過波長帯の参考例を示す図である。
【００３７】
図５を参照して、波長フィルタ部３１において、物質判別用の複数の波長帯の光をそれぞれ透過し、互いに隣接する複数の波長選択フィルタＦが設けられている。本実施の形態においては、これら６つの波長選択フィルタの１セットによって、一つの画素に対する波長選択フィルタ部が構成される。各波長選択フィルタは、一つのサブ画素に対する波長選択フィルタ部を構成する。
【００３８】
複数の波長帯の少なくとも一部は赤外域、さらには近赤外域に含まれるのが好ましい。より詳細には、波長フィルタ部３１は、たとえば９４０ｎｍ帯、１１００ｎｍ帯、１２００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯および１６００ｎｍ帯の波長を有する光をそれぞれ透過する波長選択フィルタのセットを複数有する。各波長帯は、たとえば中心波長に対して±数１０ｎｍの幅を有することができる。
【００３９】
ここで、モザイク状に透過特性が異なる波長フィルタ部３１は、たとえばフォトニック結晶を応用することにより作成可能である。このフィルタ板を撮像素子に合わせて配置する。また、撮像素子Ｒごとに波長選択フィルタＦを設ける方法としては、たとえばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）またはＣＣＤ（Charge Coupled Device）用のＲＧＢフィルタと同様の方法が考えられる。
【００４０】
画素Ｐは、複数の波長にそれぞれ対応する複数のサブ画素ＳＰを含む。図４および図５に示す例では、上述のように６つのサブ画素ＳＰで１つの画素Ｐを構成し、画素Ｐごとに演算を行なって当該画素Ｐにおける像の物質判別を行なう。そして、人肌であると判断された画素Ｐを他の画素Ｐと区別して表示することにより、たとえば人型のスペクトル画像を得ることができる。
【００４１】
検出部１２は、一つの画素Ｐにおける複数の波長帯についての強度値の一部または全部を組み合わせて算出した評価値に基づいて、当該画素Ｐにおける物質の検出を行なう。より詳細には、検出部１２は、２次元画像において画素Ｐにおける複数の選択光の強度を比較し、比較結果に基づいて当該画素Ｐにおける物質を判別する。検出部１２は、画素Ｐに対応する複数の受光素子Ｒが出力する電気信号に基づいて、画素Ｐごとに物質を判別する。
【００４２】
図６および図７は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置による対象検出動作を示す図である。
【００４３】
図６および図７を参照して、パターンマッチング等、形状から人間であるとの判定を行なうためには、その形状を画像上で表現するために少なくとも数十画素が必要であり、カメラのある方向への移動も判別するとなると、さらに多くの画素が必要となる。これは、カメラに侵入者が近づく場合、対象がかなり移動しないと、形状の差となって画像に表れないためである。図６において、ＡＲは、可視画像の一般的な認識処理で人間を検出するために必要となる画素の領域である。図６の可視画像の例では、人間の画像上のサイズが領域ＡＲと同等であるため、画像処理によって人間であると認識できる。一方、図７の可視画像の例では、人間の画像上のサイズが領域ＡＲより小さくなっているため、形状から人間であると認識するのが難しく、その認識精度は低下する。この距離で人間を精度よく認識しようとすると、対象候補へのズームを行なって、当該候補の画像上のサイズを大きくする必要がある。
【００４４】
これに対して、対象検出装置１０１では、２次元スペクトル画像を用いる。このスペクトル画像では、人を認識するのに形状による必要がない。このため、図７に示すように、光学系２１と監視エリアとの距離が１００ｍの場合においても、１画素から数画素の対象の像ＩＭＧがあれば、その対象を背景から選択的に抽出することができる。形状によらないため、対象全体が画像含まれる必要もなく、対象の一部に対する判別結果から、当該対象の存在を特定することができる。このため、可視画像と同等の解像度であれば、より遠くの対象の存在を検出することができ、対象認識のためにズームアップする必要性が低くなる。
【００４５】
このように、対象検出装置１０１では、少数の画素における検出結果から対象の存在を認識することが可能であることから、広範囲にわたってより正確に対象検出を行なうことができる。
【００４６】
さらにカメラ方向への移動も、その移動に伴う画素数の僅かな増大で検出できる。図６では、簡単のため像ＩＭＧは３画素で例示されているが、実際にはより多くの画素で構成されており、１００ｍから２５ｍに人が近づくよりも前に、その移動を検出することができる。対象のカメラ方向への移動に伴い、数画素程度、像ＩＭＧに対応する画素が増えれば、その移動を検出し、対象を追跡することが可能である。
【００４７】
可視画像に対する一般的な認識処理では、検出対象の移動量を検知するために、前後のフレーム間での差分を算出する。このとき、フレーム間で検出対象の大きさの相違を認識するためには、同一の形状物が大きくなったと認識できる程度の情報量が必要であり、可視画像では、相違部分としてたとえば数十画素以上の相違が必要である。このため、通常の広角カメラを用いる構成では、検出対象が徐々に近づいてくる場合、当該検出対象の移動量を検知することが困難である。
【００４８】
これに対して、対象検出装置１０１では、形状によらないため、少数の画素の増減でフレーム間における検出対象の大きさの相違を認識することができる。これにより、検出対象が徐々に近づいてくる場合でも、検出対象を正確に検出することができる。
【００４９】
また、通常の画像処理において、検出対象の移動量を検知するための情報量を確保するためにズームカメラを用いると、視野が狭くなるため、侵入者を追跡することが困難となる。
【００５０】
これに対して、対象検出装置１０１では、少数の画素でフレーム間における検出対象の大きさの相違を認識することができるため、広角撮影を行なうことができる。これにより、カメラのレンズを動かすことなく、侵入者を容易に追跡することができる。
【００５１】
さらに、本発明の実施の形態に係る対象検出装置では、撮像部１１は、上述のように、検出対象の物性に応じて予め選択された複数帯の波長について、２次元画像を撮像する。多数の波長の２次元画像それぞれに対して解析処理を行なう必要がないため、広範囲にわたってより高速に対象検出を行なうことができる。
【００５２】
さらに、本発明の実施の形態に係る対象検出装置では、検出部１２は、一つの画素Ｐにおける複数の波長についての強度値の一部または全部を組み合わせて算出した評価値に基づいて、当該画素Ｐにおける物質の検出を行なう。
【００５３】
このような構成により、検出対象およびその背景に含まれる物質の評価をより適切に行なうことができる。一つの画素における物質の検出には、当該画素自体の評価値に加えて、周辺画素の強度値、評価値、および物質判別結果も用いることができる。たとえば複数画素の強度値を平均し、その平均値から評価値を計算するようにしてもよい。
【００５４】
また、本発明の実施の形態に係る対象検出装置では、上記複数の波長帯の少なくとも一部は赤外域に含まれる。
【００５５】
このような構成により、選択光として適切な波長帯を選択し、物質判別をより正確に行なうことができる。
【００５６】
対象検出装置では、上述のように、画素Ｐは、複数の波長帯にそれぞれ対応する複数のサブ画素ＳＰを含むことができる。しかしながら、本発明の実施の形態に係る対象検出装置では、異なるフィルタ構成を採用する。
【００５７】
図８は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置における受光部の構成の例を示す図である。
【００５８】
図８を参照して、受光部２２は、波長フィルタ部３１と、撮像素子部３２と、反射部３３とを含む。波長フィルタ部３１および撮像素子部３２は、たとえば一体化されている。
【００５９】
撮像素子部３２は、受けた光の強度を示す電気信号を出力するための複数の撮像素子を有する。
【００６０】
波長フィルタ部３１は、光学系２１から受けた光のうち、物質判別用の複数の波長帯λ１〜λ４の光をそれぞれ透過して撮像素子部３２へ照射するための複数の波長選択フィルタＦＬ１〜ＦＬ４を有する。
【００６１】
反射部３３は、監視エリアから受けた光を反射して波長フィルタ部３１に照射する。反射部３３は、反射光の光路を変更することにより反射光の照射先の波長選択フィルタＦを切り替え可能である。具体的には、反射部３３は、光路変更機構を備えた反射板である。この光路変更機構は、たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて実現される。
【００６２】
より詳細には、撮像素子部３２は、物質判別用の複数の波長帯の光をそれぞれ受けるための複数の領域に分割されている。撮像素子部３２は、たとえば４分割されており、分割された領域ごとに異なる波長帯の光を透過する。
【００６３】
波長選択フィルタＦＬ１〜ＦＬ４は、対応の波長帯の光を透過して撮像素子部３２における対応の領域へ照射する。
【００６４】
このような構成により、撮像素子部３２における上記領域ごとに、透過波長帯に対応した２次元画像を得ることができる。波長フィルタ部３１における透過波長帯を適宜選択することにより、種々の物質を検出することが可能となる。
【００６５】
また、光の反射先を変更可能な反射板に光学系２１からの光を照射し、撮像素子部３２における分割された各波長領域へ順番に反射光を照射する構成により、撮像素子部３２における波長領域ごとに、透過波長帯に対応した２次元画像を得ることができる。また、たとえば波長フィルタ部において撮像素子別の波長選択フィルタを設ける構成と比べて、波長フィルタ部の構成の簡易化を図ることができる。
【００６６】
なお、図８では、撮像素子部３２が各波長領域に分割される構成であるとしたが、これに限定するものではない。撮像素子部を複数設け、各撮像素子部にそれぞれ異なる波長帯の光を反射部３３から照射する構成であってもよい。
【００６７】
上述の実施の形態では、対象検出装置を監視装置として単独で用いたが、これに限られるものではなく、たとえば可視の望遠カメラと組み合わせることも可能である。
【００６８】
図９は、対象検出装置の他の構成例を示す図である。
【００６９】
図９を参照して、本実施の形態に係る対象検出装置１０１は、ＨＳカメラ５１と、望遠カメラ５２と、制御装置５３とを備える。
【００７０】
制御装置５３は、ＨＳカメラ５１によって撮影されたスペクトル画像に基づいて侵入者を検知して利用者に自動的に通知したり、望遠カメラ５２を制御し当該侵入者の拡大可視画像を撮影したりすることができる。
【００７１】
より詳細には、望遠カメラ５２は、たとえば、パンチルト機能およびズーム機能を搭載したＰＴＺカメラである。ＨＳカメラ５１および望遠カメラ５２は、監視エリアからの太陽光の反射光を受光することにより撮影を行なう。
【００７２】
この例において、望遠カメラ５２は、利用者が即時にまたは事後に侵入者を視覚的に確認するために設けられており、侵入者を検知するという目的には必要ない。また、望遠カメラ５２によって侵入者を自動追跡することは必須ではなく、利用者が手動で望遠カメラ５２を操作するようにしてもよい。
【００７３】
なお、対象検出装置１０１は、夜間における撮影を可能とするために、ハロゲン光または赤外光を監視エリアに向けて照射する光照射器をさらに備える構成であってもよい。
【００７４】
図１０は、図９の例に係る対象検出装置が対象検出処理を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。以下では、５つの波長帯を用いる例を説明する。
【００７５】
図１０を参照して、まず、ＨＳカメラ５１は、監視エリア全体を撮影する。この撮影は、連続または間欠的に行われる（ステップＳ１）。
【００７６】
次に、受光部２２は、１１００ｎｍ帯、１２００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯、および１６００ｎｍ帯の各波長帯の２次元画像を作成する。たとえば、受光部２２は、監視エリアから受けた光を反射し、かつ反射光の光路を変更することにより反射光の照射先の波長選択フィルタを切り替える。そして、複数の波長帯の光を波長選択フィルタにおいてそれぞれ透過して複数の撮像素子へ照射する（ステップＳ２）。
【００７７】
次に、検出部１２は、受光部２２によって撮像された２次元画像に基づいて、２次元画像の各画素Ｐにおける物質を判別する（ステップＳ３）。
【００７８】
自動的に対象検出を利用者に通知する場合、次に、検出部１２は、判別結果に基づいて、監視エリアにおける検出対象、ここでは侵入者およびその位置を特定する（ステップＳ４）。この特定は、各画素における物質の判別結果に、たとえば「人肌」が含まれているか否かによって行なうことができる。ある画素に対する物質の判別結果に「人肌」が含まれていれば、その画素位置を侵入者の位置として特定してもよいし、複数の画素に対する物質の判別結果の組合せから、侵入者を特定してもよい。たとえば物質の判別結果が「人肌」の画素と「繊維」の画素とが隣接している場合には、その画素群の位置を侵入者の位置と特定してもよい。画素群の位置は構成画素の重心によって定めることができる。侵入者の体全体が検出されていなくても、「人肌」の１画素または数画素あれば、それによって侵入者が存在すると判定してもよい。
【００７９】
また、検出部１２は、監視エリアにおける検出対象を個々に特定することもできる。たとえば、侵入者Ａが覆面を着用しており、侵入者Ｂが覆面を着用していない場合には、侵入者Ａの顔部分の物質は繊維となる一方、侵入者Ｂの顔部分の物質は人肌となる。また、侵入者Ａと侵入者Ｂとで着用している衣服の材質が異なる場合には、侵入者Ａ，Ｂの体部分の物質が互いに異なる。検出部１２は、物質の相違に基づいて、侵入者Ａ，Ｂを個々に区別することもできる。
【００８０】
検出部１２によって侵入者が検出された場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、望遠カメラ５２を制御することにより、当該侵入者の拡大画像を撮影する（ステップＳ５）。
【００８１】
より詳細には、検出部１２によって特定された侵入者の位置、すなわち侵入者の検出された画素Ｐを視野の中心として、望遠カメラ１２による撮影を行なう。ＨＳカメラの取付け角度を定めていれば、対象物までの大凡の距離を推定することができ、それに応じて焦点距離を調整することができる。撮影された拡大画像は、たとえば、対象検出装置１０１において記録され、また、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に表示される。また、対象検出装置１０１は、望遠カメラ１２による侵入者の撮影と並行して、侵入者に対して音または光等による警告を行なうことも可能である。
【００８２】
一方、検出部１２によって侵入者が検出されなかった場合には（ステップＳ４でＮＯ）、監視エリアの撮影、スペクトル画像の作成、物質判別および侵入者の検出処理が再び行われ、監視が継続される（ステップＳ１〜Ｓ４）。
【００８３】
図１１は、図９の例に係る対象検出装置における検出部の機能ブロック図である。
【００８４】
図１１を参照して、この例において、検出部１２は、反射率算出部９１と、正規化指標算出部９２と、二次微分値算出部９３と、判定部９４とを含む。
【００８５】
検出部１２は、２次元画像の画素Ｐにおける複数の選択光の反射率をそれぞれ算出し、算出した複数の選択光の反射率に基づいて２次元画像の画素Ｐにおける物質を判別することができる。
【００８６】
より詳細には、反射率算出部９１は、受光部２２から受けた２次元画像に基づいて、２次元画像の画素Ｐにおける１１００ｎｍ帯，１２００ｎｍ帯，１３００ｎｍ帯，１５００ｎｍ帯，１６００ｎｍ帯の波長成分の反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００をそれぞれ算出する。反射率は、赤外光を照射する場合、当該赤外光の光源の発光輝度と、各画素の強度値とから計算することができる。自然光を利用する場合、別途、その照度を測定し反射率を計算するようにしてもよい。
【００８７】
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を用いて、以下に示す式により定義される正規化指標ＮＤ１〜ＮＤ５を算出する。
ＮＤ１＝（Ｒ１５００−Ｒ１２００）／（Ｒ１５００＋Ｒ１２００）
ＮＤ２＝（Ｒ１３００−Ｒ１２００）／（Ｒ１３００＋Ｒ１２００）
ＮＤ３＝（Ｒ１６００−Ｒ１３００）／（Ｒ１６００＋Ｒ１３００）
ＮＤ４＝（Ｒ１３００−Ｒ１１００）／（Ｒ１３００＋Ｒ１１００）
ＮＤ５＝（Ｒ１５００−Ｒ１３００）／（Ｒ１５００＋Ｒ１３００）
【００８８】
二次微分値算出部９３は、上記反射率および波長の関数の二次微分値を算出する。具体的には、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を用いて、以下に示す式により定義される近似的な二次微分値ｄｅｒ１，ｄｅｒ２を算出する。ｄｅｒ１は、Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００による二次差分である。また、ｄｅｒ２は、Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１５００による二次差分である。ｄｅｒ１およびｄｅｒ２は、以下の式で表される。
ｄｅｒ１＝［｛（Ｒ１５００−Ｒ１３００）／（Ｒ１５００＋Ｒ１３００）｝／２００］−［｛（Ｒ１３００−Ｒ１２００）／（Ｒ１３００＋Ｒ１２００）｝／１００］
ｄｅｒ２＝［｛（Ｒ１５００−Ｒ１２００）／（Ｒ１５００＋Ｒ１２００）｝／３００］−［｛（Ｒ１２００−Ｒ１１００）／（Ｒ１２００＋Ｒ１１００）｝／１００］
【００８９】
判定部９４は、反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００、正規化指標ＮＤ１〜ＮＤ４、および二次微分値ｄｅｒ１，ｄｅｒ２に基づき、２次元画像の画素Ｐにおける物質を判定する。
【００９０】
図１２は、本発明の実施の形態に係る対象検出装置の検出部における判定部が物質判定処理を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【００９１】
図１２を参照して、まず、判定部９４は、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。たとえば、反射率の値が所定値（例えば０．０２）未満である場合には、当該反射率は近似的に０であると判定し、また、反射率の値が当該所定値以上である場合には、当該反射率は近似的に０でないと判定する。判定部９４は、反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００の値がすべて近似的に０である場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ガラスが存在すると判定する。
【００９２】
一方、判定部９４は、反射率Ｒ１１００，Ｒ１２００，Ｒ１３００，Ｒ１５００，Ｒ１６００のいずれかが近似的に０でない場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、二次微分値ｄｅｒ１に正規化指標ＮＤ５，ＮＤ３の和を乗じた値「ｄｅｒ１×（ＮＤ５＋ＮＤ３）」が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００９３】
判定部９４は、「ｄｅｒ１×（ＮＤ５＋ＮＤ３）」が０より大きい場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、正規化指標ＮＤ１の値が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００９４】
判定部９４は、正規化指標ＮＤ１の値が０より大きい場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、動物または布地が存在すると判定する。
【００９５】
一方、判定部９４は、正規化指標ＮＤ１の値が０以下である場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、二次微分値ｄｅｒ２の値が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００９６】
判定部９４は、二次微分値ｄｅｒ２の値が０より大きい場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、人肌が存在すると判定する。
【００９７】
一方、判定部９４は、二次微分値ｄｅｒ２の値が０以下である場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、植物が存在すると判定する。
【００９８】
また、判定部９４は、「ｄｅｒ１×（ＮＤ５＋ＮＤ３）」の値が０以下である場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、正規化指標ＮＤ３の値が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００９９】
判定部９４は、正規化指標ＮＤ３の値が０より大きい場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、正規化指標ＮＤ２の値が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【０１００】
判定部９４は、正規化指標ＮＤ２の値が０以下である場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、アスファルトが存在すると判定する。
【０１０１】
一方、判定部９４は、正規化指標ＮＤ２の値が０より大きい場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、コンクリートが存在すると判定する。
【０１０２】
また、判定部９４は、正規化指標ＮＤ３の値が０以下である場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、正規化指標ＮＤ４の値が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【０１０３】
判定部９４は、正規化指標ＮＤ４の値が０より大きい場合には（ステップＳ１７でＹＥＳ）、コンクリートが存在すると判定する。
【０１０４】
一方、判定部９４は、正規化指標ＮＤ４の値が０以下である場合には（ステップＳ１７でＮＯ）、ガラスが存在すると判定する。
【０１０５】
なお、０より大きいか否かを判断する上記各ステップにおいては、判定対象物質の物性に応じて０以外の閾値を設定してもよい。
【０１０６】
そして、検出部１２は、判定部９４によって人肌が存在すると判定された場合には、監視エリアにおいて侵入者が存在すると判断することができる。また、検出部１２は、たとえば、判定部９４によってガラスが存在すると判定された場合には、監視エリアにおいて自動車が存在すると判断することができる。
【０１０７】
なお、監視エリアへの侵入者が覆面および手袋等を着用しているために人肌が露出していない状況も想定される。このような場合を想定して、たとえば、対象検出装置１０１において、人間のみが着用する化学繊維等の物質を検出可能となるように閾値および波長を設定する。これにより、判定部９４によって当該化学繊維が存在すると判定された場合に、検出部１２が、監視エリアにおいて侵入者が存在すると判断することができる。
【０１０８】
また、ウール、綿、ナイロン（登録商標）およびポリエステル等の繊維の種別を検出可能な閾値および波長を設定することにより、人間が着用している衣服の材質を検出することも可能である。
【０１０９】
なお、対象検出装置１０１が人間を検出することのみを想定すれば、人に関係する物質の分別だけを行なう構成であってもよい。
【０１１０】
なお、本発明の実施の形態に係る対象検出装置は、監視エリアにおける侵入者を検知する目的で用いられるとしたが、このような目的に限定されるものではなく、何らかの対象を検出する目的で広く応用可能である。
【０１１１】
たとえば、検出対象としては、一般道および高速道路を走行する自転車、ならびに杖を持った盲人等も考えられる。また、一定地域における農作物の育成状態を検出する用途にも適用可能である。
【０１１２】
また、本発明の実施の形態に係る対象検出装置は、侵入検知の目的に加えて、侵入検知以外の目的で人または物を監視する監視装置としても使用可能である。たとえば、交差点の交通状況を監視する監視装置、または自動車のナンバープレートを検出して撮影する監視装置として使用することが考えられる。
【０１１３】
また、本発明の実施の形態に係る対象検出装置において、前述のようにハロゲン光または赤外光を照射する光照射器を設ける構成により、暗闇および夜間において、人に気づかれずに対象検出を行なう目的で使用することも可能となる。
【０１１４】
上記実施の形態は、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、上記説明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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１５】
１１  撮像部
１２  検出部
１３  対象画像取得部
２１  光学系
２２  受光部
３１  波長フィルタ部
３２  撮像素子部
３３  反射部
５１  ＨＳカメラ
５２  望遠カメラ
５３  制御装置
９１  反射率算出部
９２  正規化指標算出部
９３  二次微分値算出部
９４  判定部
１０１  対象検出装置
Ｐ  画素
ＳＰ  サブ画素
Ｒ  撮像素子
Ｆ，ＦＬ１〜ＦＬ４  波長選択フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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