(57)【要約】【課題】  マイクロウエーブセンサと画像センサとを併用することにより侵入者と疑われるものの移動距離や移動速度などを常に正確に算出し、誤報や失報が少なく信頼性の高い複合型防犯センサを提供する。【解決手段】  検出エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検出エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波の反射波に基づいてその物体までの距離情報と所定時間内の第１距離変化情報とを検出して出力するマイクロウエーブセンサ２と、前記検出エリア内を撮像し、時系列で撮像された画像間の変化に基づいて移動が検出された物体の所定時間内の画像上における移動量を表す画像上移動量情報を検出して出力する画像センサ３と、前記距離情報、前記第１距離変化情報および前記方向変化情報に基づいて前記物体が侵入者であるか否かを判断する演算手段４とを備える。【選択図】  図１
2006171944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検出エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波の反射波に基づいてその物体までの距離情報と所定時間内の第１距離変化情報とを検出して出力するマイクロウエーブセンサと、
前記検出エリア内を撮像し、時系列で撮像された画像間の変化に基づいて移動が検出された物体の所定時間内の画像上における移動量を表す画像上移動量情報を検出して出力する画像センサと、
前記距離情報、前記第１距離変化情報および前記画像上移動量情報に基づいて前記物体が侵入者であるか否かを判断する演算手段とを備えることを特徴とする複合型防犯センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の複合型防犯センサにおいて、
前記演算手段は、前記距離情報、前記第１距離変化情報および前記画像上移動量情報に基づいて前記物体の所定時間内の移動距離情報および移動速度情報を算出し、これらの移動距離情報および移動速度情報に基づいて前記物体が侵入者であるか否かを判断することを特徴とする複合型防犯センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の複合型防犯センサにおいて、
前記演算手段は、算出された前記移動距離情報および前記移動速度情報とともに前記物体の移動の連続性も考慮して、前記物体が侵入者であるか否かを判断することを特徴とする複合型防犯センサ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の複合型防犯センサにおいて、
前記演算手段は、
前記画像上移動量情報を前記距離情報に基づいて第２距離変化情報に変換して出力する変換部と、
前記第１距離変化情報および前記第２距離変化情報に基づいて前記物体の移動距離情報を算出して出力する第１算出部と、
前記移動距離情報に基づいて前記物体の移動速度情報を算出して出力する第２算出部と、
少なくとも前記移動距離情報および前記移動速度情報に基づいて前記物体が侵入者であるか否かを判定する判定部とを有することを特徴とする複合型防犯センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、警戒区域内に設定される検出エリア内への侵入者などを検出するために複数の方式を組み合わせる複合型防犯センサに関し、特に、マイクロウエーブセンサと画像センサを併用する複合型防犯センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、防犯センサの一つとして、マイクロ波を検出エリアに向けて送信し、検出エリア内に人体（侵入者）が存在する場合には、その人体からの反射波（ドップラー効果によって変調したマイクロ波）を受信して人体を検出するマイクロウエーブセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、マイクロウエーブセンサの１タイプとして、周波数の異なる複数のマイクロ波を利用して検出エリア内に存在する人体等の物体（以下、ターゲットと呼ぶ）までの距離を計測するようにしたものも知られている。この種のセンサは、例えば、周波数の異なる２種類のマイクロ波を検出エリアに向けて送信し、それぞれの反射波に基づく２つのＩＦ信号の位相差を検出するようになっている。この位相差はターゲットまでの距離に相関があり、ターゲットまでの距離が大きいほど位相差も大きくなる傾向がある。つまり、この位相差を求めることによりターゲットまでの距離を計測することが可能である。また、この位相差の時間的な変化を認識することにより検出エリア内のターゲットが移動しているか否かを判定することも可能である。これにより、例えば、検出エリア内で移動しているターゲットのみを、検出すべきターゲット（侵入者）として判定することが可能になる。
【０００４】
ただし、この種のセンサを屋外に設置した場合などに、風による草木などの揺れによって上記位相差が生じ、これによって草木などを検出すべきターゲットであると誤検出して誤報を発してしまう可能性がある。同様に、この種のセンサを屋内に設置した場合に、換気用のファンの回転動作や、風によるブラインドやカーテンの揺れによっても上記位相差が生じ、この場合にも人体以外の物体を、検出すべきターゲットであると誤検出して誤報を発してしまう可能性もある。
【０００５】
そこで、本発明の発明者は、人体などの検出すべきターゲットとそうでない物体（草木やファン等）との判別を正確に行って誤報を回避する技術について既に提案している（特許文献２参照。）。この提案は、各反射波に基づいて検出エリア内に存在するターゲットまでの相対距離の単位時間当たりの変化量を計測し、その変化量が所定の閾値以上であるときにのみ、そのターゲットを、検出すべきターゲットであると判定するものである。つまり、風によって揺れている草木や回転しているファン等は移動距離が僅かであるのに対し、検出すべき人体等は移動距離が大きい。この差を認識することでターゲットが検出すべきものであるか否かを判定するようにしている。
【０００６】
一方、画像センサを利用した監視装置では、画像センサが部屋の天井などに設置され、部屋の様子が斜め上方から監視される。例えば、フレーム間での画像の差分を演算すれば動き成分を抽出でき、そのような差分画像から部屋に侵入した人物を検出可能である。
【０００７】
しかし、画像センサを用いた場合、車のヘッドライト等からの光を受けるとハレーションを生じ、その状態では人体の検出が困難となる。また、監視領域において影や太陽光の変化があると、それを人体と誤検出してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、マイクロウエーブセンサと画像センサとを併用することにより、ハレーションが発生した場合においても失報を防止できるとともに、虫などの小物体の影響による誤報の問題にも対処が可能な信頼性の高い目的物体の検出を行う複合型監視装置も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この複合型監視装置は、監視領域に対してマイクロ波を送受波し、受信信号を出力するマイクロ波センサと、前記監視領域を撮像し、画像情報を出力する画像センサと、前記受信信号及び前記画像情報に基づいて、前記監視領域の監視を行う監視部とを含むことを特徴とするものである。
【特許文献１】特開平７−３７１７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７４６２号公報
【特許文献３】特開２０００−３４８２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献２に記載されている従来技術では、屋外設置時の近距離の草木などによる誤報を極力回避できるように、上記閾値を大きめの値に定めると、侵入者がマイクロウエーブセンサから比較的遠いところで監視対象領域を横切るように動いた場合などに、侵入者が的確に検出できなくなってしまう可能性があった。
【００１０】
また、上述の特許文献３に記載されている従来技術では、侵入者と疑われるものの移動距離や移動速度などが考慮されないため、適切な判断ができない場合もあった。
【００１１】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、マイクロウエーブセンサと画像センサとを併用することにより侵入者と疑われるものの移動距離や移動速度などを常に正確に算出し、移動の連続性なども含めた総合的な判断によって侵入者を的確に検出可能であって、誤報や失報が少なく信頼性の高い複合型防犯センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の複合型防犯センサは、検出エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検出エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波の反射波に基づいてその物体までの距離情報と所定時間内の第１距離変化情報とを検出して出力するマイクロウエーブセンサと、前記検出エリア内を撮像し、時系列で撮像された画像間の変化に基づいて移動が検出された物体の所定時間内の画像上における移動量を表す画像上移動量情報を検出して出力する画像センサと、前記距離情報、前記第１距離変化情報および前記画像上移動量情報に基づいて前記物体が侵入者であるか否かを判断する演算手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記演算手段は、前記距離情報、前記第１距離変化情報および前記画像上移動量情報に基づいて前記物体の所定時間内の移動距離情報および移動速度情報を算出し、これらの移動距離情報および移動速度情報に基づいて前記物体が侵入者であるか否かを判断するようにしてもよい。
【００１４】
また、前記演算手段の構成としては、前記画像上移動量情報を前記距離情報に基づいて第２距離変化情報に変換して出力する変換部と、前記第１距離変化情報および前記第２距離変化情報に基づいて前記物体の移動距離情報を算出して出力する第１算出部と、前記移動距離情報に基づいて前記物体の移動速度情報を算出して出力する第２算出部と、少なくとも前記移動距離情報および前記移動速度情報に基づいて前記物体が侵入者であるか否かを判定する判定部とを有するようにしてもよい。
【００１５】
このような複合型防犯センサによれば、マイクロウエーブセンサと画像センサを併用することにより互いの弱点を補完し合い、侵入者と疑われるものの移動方向に関わらず、常に正確な移動方向や移動速度を検出することができる。これにより、例えば、太陽光や自動車のヘッドライトの急速な動きなどの影響による誤報や、移動方向に依存した失報などが発生することが極力回避され、動作の信頼性が向上する。
【００１６】
また、本発明の複合型防犯センサにおいて、前記演算手段は、算出された前記移動距離情報および前記移動速度情報とともに前記物体の移動の連続性も考慮して、前記物体が侵入者であるか否かを判断するようにしてもよい。
【００１７】
このような複合型防犯センサによれば、不正侵入者の様々な挙動をより的確に検出できるとともに、誤報や失報をさらに減らすことが可能になる。これにより、動作の信頼性が一層向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の複合型防犯センサによれば、マイクロウエーブセンサと画像センサを併用することにより互いの弱点を補完し合い、侵入者と疑われるものの移動方向に関わらず、常に正確な移動方向や移動速度を検出することができる。これにより、例えば、太陽光や自動車のヘッドライトの急速な動きなどの影響による誤報や、移動方向に依存した失報などが発生することが極力回避され、動作の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
＜複合型防犯センサ１の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る複合型防犯センサ１の概略構成を示すブロック図である。図２は、この複合型防犯センサ１によって侵入者などのターゲット５が実際に存在することを検出する原理の説明図である。図３は、この複合型防犯センサ１が有する画像センサ３の画像データ上（全体の幅をＷとする）におけるターゲット５の移動量ΔＷの説明図である。図４は、画像データと実際の距離との関係の説明図である。
【００２１】
この複合型防犯センサ１は、図１に示すように、マイクロ波によってターゲット５までの距離Ｄｍを検出するとともに所定時間内のそのターゲット５までの距離変化量ΔＤｍとを求め、これらの距離Ｄｍおよび距離変化量ΔＤｍを出力可能なマイクロウエーブセンサ２と、時系列で撮像された画像のフレーム間の差分から動き成分を抽出してターゲット５を検出し、そのターゲット５の所定時間内の画像データ上における移動量ΔＷを出力可能な画像センサ３と、これらのマイクロウエーブセンサ２および画像センサ３からの出力に基づいてターゲット５の存在の有無を判断する演算ユニット４とを備えている。
【００２２】
また、この演算ユニット４は、画像センサ３から出力される画像データ上における移動量ΔＷをマイクロウエーブセンサ２から出力される距離Ｄｍに基づいて実際の距離変化量ΔＤｉに変換して出力する画像センサ検出データ変換部４ａと、この画像センサ検出データ変換部４ａから出力される距離変化量ΔＤｉとマイクロウエーブセンサ２から出力される距離変化量ΔＤｍとに基づいてターゲット５の実際の移動距離ΔＤを算出して出力するターゲット移動距離算出部４ｂと、このターゲット移動距離算出部４ｂから出力される移動距離ΔＤから所定時間内のターゲット５の移動速度ｖを算出して出力するターゲット移動速度算出部４ｃと、ターゲット移動距離算出部４ｂから出力される移動距離ΔＤとターゲット移動速度算出部４ｃから出力される移動速度ｖとに基づいてターゲット５が実際の侵入者などであるか否かを判定し、侵入者と判定したときは警報信号Ｓ１を出力する判定部４ｄとを有している。
【００２３】
ここで、マイクロウエーブセンサ２が検出可能なターゲット５までの距離Ｄｍは、マイクロウエーブセンサ２に対する接近方向の距離成分であり、この接近方向に対して直交方向にターゲット５が移動したとしても、マイクロウエーブセンサ２では検出は困難である。したがって、ターゲット５が移動した場合にマイクロウエーブセンサ２が検出できる距離変化量もマイクロウエーブセンサ２への上記接近方向の距離成分となる。
【００２４】
例えば図２に示すように、ターゲット５が想像線で示した右上の位置から実線で示した位置へ左下方向（左手前側）に所定時間内に移動した場合、マイクロウエーブセンサ２が検出できる距離変化量ΔＤｍは、実際の移動距離ΔＤの上記接近方向の距離成分となる。
【００２５】
一方、画像センサ３は、その撮像範囲内におけるターゲット５の画像データ上の位置を検出できるが、ターゲット５までの距離を直接検出できるわけではない。ターゲット５が移動すると、図３に示すように、ターゲット５の位置の変化を画像データ上における移動量ΔＷとして検出できるが、画像データ上の同一位置でターゲット５が接近したり遠ざかったりしてもそのことは検出できない。
【００２６】
このように、ターゲット５が移動した際、その移動距離ΔＤの上記接近方向の距離成分は、画像センサ３では検出できないものの、マイクロウエーブセンサ２によって距離変化量ΔＤｍとして直接検出することができる。また、その移動距離ΔＤの上記直交方向の距離成分は、マイクロウエーブセンサ２では検出できないものの、画像センサ３によって画像データ上における移動量ΔＷとして検出できる。したがって、画像データ上における移動量ΔＷを上記直交方向の距離としての距離変化量ΔＤｉに換算できれば、距離変化量ΔＤｍと併せてターゲット５の実際の移動距離ΔＤを求めることができる。
【００２７】
なお、図４に示すように、画像センサ３の撮影レンズの画角をθとすると、画像センサ３を含む複合型防犯センサ１からの距離Ｄｍのところで、画像データ全体の幅Ｗに対応する実際の距離Ｄｉは次式で表される。
【００２８】
Ｄｉ  ＝  ２  ×  Ｄｍ  ×  ｔａｎ（θ／２）
例えば、距離Ｄｍ＝１０［ｍ］、撮影レンズの画角θ＝９０［度］であれば、Ｄｉ＝２０［ｍ］となる。
【００２９】
＜複合型防犯センサ１の演算ユニット４における演算処理＞
演算ユニット４においては、これらの画像データ上における移動量ΔＷ、距離変化量ΔＤｍ、およびターゲット５までの距離Ｄｍなどに基づき、次のようにしてターゲット５の実際の移動距離ΔＤおよびその移動速度ｖを算出する。
【００３０】
まず、画像センサ検出データ変換部４ａにおいて、画像データ上における移動量ΔＷが次式
ΔＤｉ  ＝  （ΔＷ／Ｗ）×Ｄｉ
によって距離変化量ΔＤｉに変換される。
【００３１】
次に、ターゲット移動距離算出部４ｂにおいて、距離変化量ΔＤｍおよび距離変化量ΔＤｉからターゲット５の実際の移動距離ΔＤが次式
ΔＤ  ＝  √（ΔＤｍ2＋ΔＤｉ2）
によって算出される。
【００３２】
続いて、ターゲット移動速度算出部４ｃにおいて、移動距離ΔＤからターゲット５の移動速度ｖが次式
ｖ  ＝  ΔＤ  ／  ΔＴ
によって算出される。ここで、ΔＴはターゲット５の移動に要した時間とする。
【００３３】
最後に、判定部４ｄにおいて、ターゲット５の移動距離ΔＤおよび移動速度ｖや、さらにターゲット５の移動の連続性などが総合的に考慮されることにより、このターゲット５が実際の侵入者であるか否かが判定される。例えば、ターゲット５の移動距離ΔＤが３ｍ以上であって、移動速度ｖが０．３〜３．０ｍ／ｓの範囲内であれば、実際の侵入者であると判定してもよい。
【００３４】
以上で説明した本実施形態の構成によれば、マイクロウエーブセンサ２と画像センサ３とを併用することにより互いの弱点を補いつつ、ターゲット５の移動距離や移動速度を常に正確に算出することができる。さらに、ターゲット５の移動の連続性も含めた総合的な判定を行うことにより、このターゲット５が実際の侵入者であるか否かが的確に判断される。これにより、例えば、太陽光や自動車のヘッドライトの急速な動きなどの影響による誤報や、ターゲット５の移動方向に依存した失報などが発生することが極力回避される。
【００３５】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る複合型防犯センサの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る複合型防犯センサによって侵入者などのターゲットが実際に存在することを検出する原理の説明図である。
【図３】本実施形態に係る複合型防犯センサが有する画像センサの画像データ上（全体の幅をＷとする）におけるターゲットの移動量ΔＷの説明図である。
【図４】画像データと実際の距離との関係の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      複合型防犯センサ
２      マイクロウエーブセンサ
３      画像センサ
４      演算ユニット
４ａ    画像センサ検出データ変換部
４ｂ    ターゲット移動距離算出部
４ｃ    ターゲット移動速度算出部
４ｄ    判定部
５      ターゲット
Ｄｍ    距離（マイクロウエーブセンサで検出）
ΔＤｍ  距離変化量（マイクロウエーブセンサで検出）
ΔＷ    画像データ上における移動量（画像センサで検出）
ΔＤｉ  距離変化量
ΔＤ    移動距離
ｖ      移動速度
Ｓ１    警報信号
【図１】
2006171944.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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