(57)【要約】検出器アレイ（４）を有するセンサは、センサの正規視野が隠蔽されているかどうかを判定する手段を備えている。検出器アレイ（４）からの画像出力は、プロセッサ（８）によって、以前に取得されてメモリ（６）中に記憶された正規視野の画像と比較される。これらの画像間に有意な差異が存在する場合には、プロセッサ（８）は警報器（１０）を起動する。画像内の高空間周波数細部の位置付けを比較して、このような細部が存在しないことを利用して、センサが遮蔽されている可能性があることを表示することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器素子（４ａ）のアレイ（４）と、
非遮蔽状態における前記検出器アレイ（４）からの画像を記憶するためのメモリ（６）と、
前記検出器素子からの実画像を前記記憶された画像と周期的に比較して、前記実画像が前記記憶された画像と有意に異なる場合に警報（１０）を発生する処理手段（８）と、
を備えるセンサであって、
前記プロセッサが前記記憶された画像と前記実画像とにおける高空間周波数構造の量を比較するように適合されていることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記記憶された画像は、前記画像における高空間周波数細部の領域マップ（４２）であり、前記プロセッサ（８）は、前記実画像を解析して前記高空間周波数細部の領域が存在するかどうかを判定することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記プロセッサ（８）は、前記記憶された画像に存在している前記高空間周波数細部が前記実画像の大部分から失われている場合に警報を発生させることを特徴とする請求項２に記載のセンサ
【請求項４】
前記プロセッサは、前記実画像（３０）を高域フィルタ処理する（３２）ように適合されていることを特徴とする先行請求項の何れかに記載のセンサ。
【請求項５】
前記プロセッサは、動的ノイズを除去するために幾つかのフレームにわたって前記実画像（３０）を時間的に平均する（３４）ように適合されていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記時間平均された高域フィルタ処理済み画像が、ある範囲の方向でラインセグメントのカーネルを用いて畳み込みを行い（３６）、高空間周波数細部の領域を求めるように適合されていることを特徴とする請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記検出器アレイは、熱検出器アレイを含むことを特徴とする先行請求項の何れかに記載のセンサ。
【請求項８】
前記検出器アレイは、マイクロ・ボロメータアレイであることを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記検出器アレイは、６４×６４アレイであることを特徴とする先行請求項の何れかに記載のセンサ。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記記憶された画像と前記実画像とを一定の時間間隔で自動的に比較することを特徴とする先行請求項の何れかに記載のセンサ。
【請求項１１】
前記プロセッサは、前記センサの起動時に初めて前記記憶された画像を取得するように適合されていることを特徴とする先行請求項の何れかに記載のセンサ。
【請求項１２】
前記プロセッサは、制御信号に応答して前記記憶された画像を新規に取り込まれた画像で置き換えるように適合されていることを特徴とする先行請求項の何れかに記載のセンサ。
【請求項１３】
検出器素子のアレイを備えるセンサの正規視野が隠蔽されているかどうかを判定する方法であって、
前記センサ（４）から現在の画像（３０）を取得する段階と、
前記取得された画像を以前に取得された前記正規視野の画像（４２）と比較する段階（４０）と、
前記２つの画像間に何らかの有意な差異が存在するかどうかを判定する段階と、
有意な差異が存在する場合に警報（１０）を起動する段階（４６）と、
を含み、
前記取得された画像と前記記憶された画像とを比較する段階は、前記取得された画像内に前記高空間周波数細部の領域を位置付ける段階と、これを前記記憶された画像の高空間周波数細部の位置付けと比較する段階とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記方法は、前記取得された画像に高域フィルタ（３２）を適用する段階を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、一連のフレームを時間的に平均して前記取得された画像を形成する段階（３４）を含む請求項１３又は請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記取得された画像は熱画像である請求項１３から１５の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隠蔽検出システムを有するセンサに関し、更に、センサの視野が隠蔽されているかどうかを判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサは、例えば火災検出又は侵入者検出といった様々なセキュリティ及び安全用途において使用される。多くの場合、これらのセンサは熱検出器を使用する。
【０００３】
一般に使用される熱検出器の１つのタイプは、単一素子の焦電検出器であり、受動的赤外線（ＰＩＲ）センサと呼ばれることが多い。これらセンサは、或る視野内で移動している１つ又は複数の物体の熱痕跡に応答するように設計される。通常、このようなセンサの感度及び視野は、特定用途向けに設計される。例えば、進入防止警報又は自動照明システムは一般に、人体の移動によって起動するように設計されている。
【０００４】
しかしながらＰＩＲセンサは、隠蔽又は遮蔽に対して脆弱である。こうした遮蔽は、例えば、センサを赤外線を通さない材料で覆うことによって、又はこのような材料で窓に吹き付けることによって意図的に行うことができ、或いはひそかに行うことができる。センサが機能しているかどうかを試験する唯一の方法は、例えば部屋を歩き周ることにより応答を引き起こすよう試みることである。しかしながら、これは、試験するのに積極的な処置を必要とし、センサの感度によっては実行可能ではない場合がある。例えば、火災を検出するが、人間の移動は無視するようにセンサを設計することができるので、従って、機能を試験するために強力なＩＲ源が必要となる。また、センサは、例えば家具又は他の用具を視野内へ移動させることによって意図せずに遮蔽される場合がある。
【０００５】
米国特許第６，２３９，６９８号は、遮蔽警告機能を有する検出器アレイを記載している。ここでは、センサは検出器アレイを有し、読み取り手段がアレイ中の全ての検出器からの信号を監視している。センサが遮蔽されると、検出器の大部分は信号に有意な過渡的変化を示すことになる。センサは、全ての検出器素子にわたってこうした過渡的変化を監視し、このような変化を検出したときに、検出器が遮蔽されている可能性があることを示す信号を発生する。
【０００６】
しかしながら、このようなシステムは、センサを遮蔽する行為が定められた閾値内である場合に正しく機能するだけである。視野内へ隠蔽が導入されたことをセンサが検出しなかった場合には、遮蔽が存在することを気付かないままになる可能性がある。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，２３９，６９８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、本発明によれば、検出器素子のアレイと、非遮蔽状態における検出器アレイからの画像を記憶するためのメモリと、検出器素子からの実画像と記憶された画像とを周期的に比較して実画像が記憶された画像と有意に異なる場合に警告を発生する処理手段とを備えるセンサが提供される。
【０００９】
用語「画像」は、全検出器素子の出力を意味するように理解され、必ずしも認識可能な画像又は高品質な画像を示すものではない。同様に、このような画像が実際に何処かに表示されることは必要ではない。
【００１０】
各検出器素子の出力は、各検出器素子が見るシーンの部分に依存することになる。通常、シーンは異なる放射特性を有する特徴からなり、従って、標準状態においては、別の検出器の出力は異なるものとなる。この標準出力又は画像は、メモリ内に記憶することができる。遮蔽が導入されると、検出器は最早シーンを見ることなく、代わりに遮蔽物だけを見ることになる。これは、検出器アレイの出力を変化させることになる。従って、遮蔽の画像は記憶された画像と異なることになり、これは、センサが遮蔽されている可能性があることを知らせる警告を起動するのに使用することができる。
【００１１】
好ましくは、プロセッサは、記憶された画像と実画像における空間特徴を比較する。検出器の標準シーンは一般に、幾つかの特徴を含む。例えば、室内に装着されたセンサは、部屋の隅、扉及び幾つかの家具類を含む視野を有することができる。逆に、遮蔽されたシーンは、主として特徴が無いものとすることができる。従って、これ迄に存在した特徴が存在しないことは、センサが遮蔽されたことを示すものとして使用することができる。
【００１２】
好ましくは、記憶された画像と実画像とにおける高空間周波数構造の量が比較される。高空間周波数によって、例えば物体のエッジに見られるような、画像の隣接する「画素」の鮮鋭なコントラストを示す特徴がもたらされる。一般に、画像の高空間周波数はシーン中の物理的物体と関連付けられ、これは永続的なものとすることができ、従って、あらゆる遮蔽を検出する上で信頼できる指針として使用することができる。
【００１３】
好都合には、記憶された画像は、画像の高空間周波数細部の領域マップであり、プロセッサが実画像を解析して、高空間周波数細部の領域が存在しているかどうかを判断する。
【００１４】
高空間周波数細部が画像の大部分から失われている場合には、これは、センサが遮蔽されていることを示すことができ、プロセッサは警告を発生させることができる。
【００１５】
好都合には、検出器アレイからの画像は高域フィルタ処理される。高域フィルタ処理することは、画像内のエッジを強調する。次いで、この画像は、動的ノイズを除去するために幾つかのフレームにわたって時間的に平均されるのが好ましい。次に、この時間平均された高域フィルタ処理済み画像を、ある範囲の方向でラインセグメントのカーネルを用いて畳み込みして高空間周波数細部の領域を求めることができる。
【００１６】
一般に、検出器アレイは熱検出器アレイを含む。この検出器アレイはマイクロ・ボロメータアレイとすることができる。
【００１７】
この検出器アレイは、膨大な数の素子を有することは必要ではなく、６４×６４のアレイで十分である。
【００１８】
プロセッサは、記憶された画像と実画像とを一定の時間間隔で自動的に比較する。或いは、試験段階はユーザが開始しても良い。
【００１９】
記憶された画像は、センサの起動時に初めて取得することができる。メモリが空であった場合、センサは画像を自動的に取得して記憶することができる。プロセッサはまた、制御信号に応答して、記憶された画像を新規に取り込まれた画像と置き換えるように適合されている。このように、センサが存在する部屋に対して有意な変化が生じると、新規画像を取得して、今後のために使用することができる。
【００２０】
プロセッサはまた、記憶された画像を後で取得された画像を基準にして変更するように適合することができる。センサが遮蔽されている場合でさえも、記憶された画像と実画像との間には幾らかの差異が存在する可能性がある。例えば、家具などの室内の幾つかの品目は時折移動する場合がある。しかしながら、残りの画像、壁や扉などは、同一であるはずである。このような場合においては、警報は起動せず、しかし記憶された画像は、変化しないこれらの領域だけに関係付けるよう改良することができる。このようにして、誤警報に対する感受性を低くして、遮蔽警報における信頼性を改善することができる。
【００２１】
別の態様においては、検出器素子のアレイを備えるセンサの正規視野が隠蔽されているかどうかを判定する方法が提供され、センサから現在の画像を取得する段階と、取得された画像を以前に取得された正規視野の画像と比較する段階と、２つの画像間に何らかの有意な差異が存在するかどうかを判定する段階と、有意な差異が存在する場合には警報を起動する段階とを含む。
【００２２】
好ましくは、この方法は、取得された画像に対して高域フィルタ処理を適用する段階を含む。更に好ましくは、この方法は、一連のフレームを時間的に平均して取得された画像を形成する段階を含む。取得された画像と記憶された画像とを比較する段階は、好都合には、取得された画像内に高空間周波数細部の領域を位置付ける段階と、これを記憶された画像の高空間周波数細部の位置付けと比較する段階とによって実行される。高空間周波数細部が記憶された画像に存在しており、取得された画像内には有意に失われていることを用いて警報を起動させる。
【００２３】
取得された画像は熱画像であり、６４×６４画素の画像とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
添付の図面を参照して本発明を説明する。
図１を参照すると、検出器アレイ４は、光学装置２によって合焦されるシーンからの放射線１２を有する。この検出器アレイは、赤外線を検出するための、例えば６４×６４素子のマイクロ・ボロメータアレイである。アレイ中の各素子４ａからの出力は、シーンからアレイの該当部分に到達する赤外線の強さに依存する。
【００２５】
アレイからの出力は、プロセッサ８に供給される。プロセッサ８は、検出器アレイ４と共に同じハウジン内に設置しても良く、或いは遠隔に設置しても良い。単一のプロセッサは、幾つかの別の検出器アレイに接続することができる。プロセッサ８はまた、例えば移動検出のセンサ機能を制御するプロセッサと同一であっても良い。
【００２６】
プロセッサ８はメモリ６に接続される。メモリ６は、センサの正規の視野から取得される処理済画像を記憶する。プロセッサ８は、クロック（図示されず）を含み、恐らくは毎日一度の規則的な間隔で、図３を参照して以下に説明されるよう方法で実画像とメモリ６中に記憶されている以前の取得画像とを比較する。画像に有意な差異が無い場合には、何も起きない。しかしながら、有意な差異が存在する場合には、プロセッサ８は、警報器１０を始動してセンサが遮蔽されている可能性があることを知らせる。
【００２７】
図２ａは、図１に示されるような熱検出器アレイによって取得された典型的画像を示す。この画像は部屋を示すことが分かる。部屋への出入口とテーブルが明らかに視認できる。部屋の内部にある物体のエッジ２０は、高空間周波数特徴である。例えば、出入口の左のエッジは強いエッジであること、及びこのエッジの両側の画素間に鮮鋭なコントラストが存在していることが分かる。他の強いエッジは、テーブル表面のエッジ又は部屋の隅に見ることができる。これらの特徴が存在することを利用して、センサが遮蔽されてしまったかどうかを判定することができる。赤外線を通さない材料の遮蔽物がセンサの視野全体にわたって置かれている場合、熱画像はセンサ視野の全体にわたってほぼ均一である可能性があり、高空間周波数特徴が失われることになる。幾らかの高周波数特徴が存在する場合でも、この配置はシーンの高周波数特徴に一致しそうにはない。
【００２８】
図２ｂは、画像における高空間周波数細部領域の強調表示である。出入口、テーブル及び部屋の隅のエッジは全て、高空間周波数細部に寄与する。この高周波数細部のマップをセンサが記憶し、以下に説明されるように今後の画像と比較することができる。
【００２９】
生成される熱画像は部屋の熱分布によって決まり、この熱分布は高空間周波数構造と低空間周波数構造の両方を有する。しかしながら、実際の取り込まれた画像はまた、検出器の不均一応答に由来する固定パターンノイズである、静的画素独立ノイズからの影響を有する。同様に、電気事業者、マルチプレクサなどから生じる動的画素独立ノイズ及び動的ライン構造ノイズも存在するであろう。
【００３０】
図３を参照すると、画像を取得３０した後、高空間周波数特徴を識別するよう処理する。当業者には良く理解されるように、この取得された画像は最初に高域フィルタ処理される３２。これは、画像内のエッジを強調するだけでなく、上述のノイズ源の影響をも増大させる。次いで、この高域フィルタ処理された画像は、動的ノイズを除去するために連続したフレームにわたって時間的に平均される３４。この高空間周波数エッジは、画像空間において幾らかの拡張を有するが、固定パターンノイズにはこのような構造がない。従って、この画像は、ノイズに加えて、直線、曲線、及び小さなエッジセグメントからなる。従って、処理された画像は、ある範囲の方向でラインセグメントのカーネルを用いて畳み込みを行い３６、高い周波数細部を含むこれらの画像領域を求める。この方法における画像の畳み込み方法の詳細は、当業者であればよく理解されるであろう。次に、取得された画像の高周波数細部のマップを生成し３８、記憶されている画像４２と比較する４０。この記憶されている画像も同様に、センサの正規視野から取得した画像に対して同じ処理を施して得られた、高空間周波数構造にされたマップである。図２ｂは、高空間周波数細部のこうしたマップの実施例である。
【００３１】
この２つのマップがほぼ同一である４４場合には、次の画像が取得されることになるまで、これ以上の処置は何もなされない。しかしながら、かなりの差異が存在する、すなわち高い周波数細部が画像の大部分から失われている場合には、警報を起動して、センサが遮蔽された可能性があることを警告する。この警報は任意の数の形式をとることができ、例えば、制御パネル上の警告灯を点灯させるか、或いはセンサに音響警報を装備しても良い。
【００３２】
特定の形式の赤外線検出器を説明してきたが、本発明は、紫外線又は可視光線アレイを含む他の形式の検出器アレイに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるセンサを示す。
【図２ａ】図１に示されるような検出器から発生された熱画像を示す。
【図２ｂ】高空間周波数の領域が識別された同一の画像を示す。
【図３】本発明の方法の装置の動作のフローチャートを示す。
【符号の説明】
【００３４】
４  検出器アレイ
６  メモリ
８  プロセッサ
１０  警報器
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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