(57)【要約】【課題】監視対象範囲に侵入する者や物体を検知して、確実に侵入警報を発することのできる侵入監視方法を提供する。【解決手段】物体検知センサーが物体を検知する範囲内に、物体が侵入した際に警報動作を行う監視対象範囲２０１を設定するとともに、監視対象範囲２０１の周囲に、移動する物体が入ったことを認識する物体認識範囲２０２を設定する段階（Ｓ１０）と、物体認識範囲２０２内に入った物体があれば、その物体を認識する段階（Ｓ１１）と、認識した物体が監視対象範囲２０１内に侵入したときに警報信号を出力する段階（Ｓ１３）と、を有する侵入監視方法。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体検知センサーが物体を検知する範囲内に、物体が侵入した際に警報動作を行う監視対象範囲を設定するとともに、前記監視対象範囲の周囲に、移動する物体が入ったことを認識する物体認識範囲を設定する段階（ａ）と、
前記物体認識範囲内に入った物体があれば、当該物体を認識する段階（ｂ）と、
前記認識した物体の一部または全部が前記監視対象範囲内に侵入したときに警報動作を行う段階（ｃ）と、
を有する侵入監視方法。
【請求項２】
あらかじめ物体の種類に対応した前記監視対象範囲の外周からの前記物体認識範囲の外周までの間隔を決めておいてコンピューター内に記憶しておき、
ユーザーから選択された前記物体の種類に対応した前記間隔を前記コンピューター内の記憶から読み出して、当該読み出した前記間隔で前記監視対象範囲の周囲に前記物体認識範囲を設定する、請求項１に記載の侵入監視方法。
【請求項３】
前記物体認識範囲は、前記監視対象範囲が複数ある場合に、複数の前記監視対象範囲すべてを取り囲むように１つの前記物体認識範囲を設定する、請求項１または２に記載の侵入監視方法。
【請求項４】
前記物体認識範囲は、前記監視対象範囲が複数ある場合に、前記監視対象範囲ごとに前記物体認識範囲を設定する、請求項１または２に記載の侵入監視方法。
【請求項５】
前記物体認識範囲内に入った物体が、警報動作すべき物体か否かを選別するための選別基準をコンピューター内に記憶しておき、
前記段階（ｂ）は、
前記物体認識範囲内に入った物体を認識する段階（ｂ１）と、
前記認識した物体を前記選別基準と比較して警報動作すべき物体であるか否かを判断して、警報動作すべき物体である場合は警報動作すべき物体として選別する段階（ｂ２）とを有し、
前記段階（ｃ）は、
警報動作すべきと選別された物体が前記監視対象範囲内に侵入したときに警報動作を行う、請求項１〜４のいずれか１つに記載の侵入監視方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の侵入監視方法をコンピューターに実行させる侵入監視プログラム。
【請求項７】
物体を検知する物体検知センサーと、
前記物体検知センサーが物体を検知する範囲内に設定され、物体が侵入した際に警報動作を行う監視対象範囲、および前記監視対象範囲の周囲に設定され、移動する物体が入ったことを認識する物体認識範囲を記憶する記憶部と、
前記物体認識範囲内に入った物体があれば、当該物体を認識して、さらに認識した物体が前記監視対象範囲内に侵入したときに警報信号を出力する制御部と、
を有する、侵入監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、侵入監視方法、侵入監視プログラム、および侵入監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、侵入監視技術として、監視カメラとは別に侵入検知センサーを設けた技術がある。この技術では、侵入を検知したい領域に対して侵入検知センサーを複数設けている。そして、複数の侵入検知センサーからの侵入検知情報に基づき、侵入者の進行方向を予測して、この予測された進行方向の侵入検知センサーで侵入が検知されたとき、同じ侵入者として、カメラの映像情報の録画を開始する。これによりカメラの映像情報を常時記録することなく、侵入者の進行方向に合わせた映像情報のみを記録することができる。このため記憶容量を少なくし、侵入者の行動を記録した映像情報を効率よく検索できるとしている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４２７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では複数の侵入検知センサーで監視している。このため監視対象範囲に侵入者となり得る人や物体が多数存在した場合に、多数の侵入検知センサーが次々と反応して処理が追い付かなくなり、録画指示などの警報動作ができなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、監視対象範囲に侵入する物体を検知して、確実に侵入警報を発することのできる侵入監視方法を提供することである。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、監視対象範囲に侵入する物体を検知して、確実に侵入警報を発することのできる侵入監視プログラムを提供することである。
【０００７】
さらに、本発明の他の目的は、監視対象範囲に侵入する物体を検知して、確実に侵入警報を発することのできる侵入監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、以下の手段により達成される。
【０００９】
（１）物体検知センサーが物体を検知する範囲内に、物体が侵入した際に警報動作を行う監視対象範囲を設定するとともに、前記監視対象範囲の周囲に、移動する物体が入ったことを認識する物体認識範囲を設定する段階（ａ）と、
前記物体認識範囲内に入った物体があれば、当該物体を認識する段階（ｂ）と、
前記認識した物体の一部または全部が前記監視対象範囲内に侵入したときに警報動作を行う段階（ｃ）と、
を有する侵入監視方法。
【００１０】
（２）あらかじめ物体の種類に対応した前記監視対象範囲の外周からの前記物体認識範囲の外周までの間隔を決めておいてコンピューター内に記憶しておき、
ユーザーから選択された前記物体の種類に対応した前記間隔を前記コンピューター内の記憶から読み出して、当該読み出した前記間隔で前記監視対象範囲の周囲に前記物体認識範囲を設定する、上記（１）に記載の侵入監視方法。
【００１１】
（３）前記物体認識範囲は、前記監視対象範囲が複数ある場合に、複数の前記監視対象範囲すべてを取り囲むように１つの前記物体認識範囲を設定する、上記（１）または（２）に記載の侵入監視方法。
【００１２】
（４）前記物体認識範囲は、前記監視対象範囲が複数ある場合に、前記監視対象範囲ごとに前記物体認識範囲を設定する、上記（１）または（２）に記載の侵入監視方法。
【００１３】
（５）前記物体認識範囲内に入った物体が、警報動作すべき物体か否かを選別するための選別基準をコンピューター内に記憶しておき、
前記段階（ｂ）は、
前記物体認識範囲内に入った物体を認識する段階（ｂ１）と、
前記認識した物体を前記選別基準と比較して警報動作すべき物体であるか否かを判断して、警報動作すべき物体である場合は警報動作すべき物体として選別する段階（ｂ２）とを有し、
前記段階（ｃ）は、
警報動作すべきと選別された物体が前記監視対象範囲内に侵入したときに警報動作を行う、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の侵入監視方法。
【００１４】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の侵入監視方法をコンピューターに実行させる侵入監視プログラム。
【００１５】
（７）物体を検知する物体検知センサーと、
前記物体検知センサーが物体を検知する範囲内に設定され、物体が侵入した際に警報動作を行う監視対象範囲、および前記監視対象範囲の周囲に設定され、移動する物体が入ったことを認識する物体認識範囲を記憶する記憶部と、
前記物体認識範囲内に入った物体があれば、当該物体を認識して、さらに認識した物体が前記監視対象範囲内に侵入したときに警報信号を出力する制御部と、
を有する、侵入監視装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、警報動作を行う監視対象範囲の周辺に、侵入した物体（人を含む）を認識する物体認識範囲を設けた。これにより物体認識範囲で人や物を認識して、監視対象範囲にその人や物が侵入すると即座に警報することができる。一方、物体認識範囲の外側では認識を行わないので認識処理にかかる負荷を低減させて警報欠けを防止して、確実に監視対象範囲への侵入警報を出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】監視システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】制御装置の機能構成を説明するための機能ブロック図である。
【図３】距離画像例を示すとともに監視対象範囲、物体認識範囲、および侵入者を説明する説明図である。
【図４】監視対象範囲の外周から物体認識範囲の外周までの間隔の決め方を説明する説明図である。
【図５】物体認識範囲の選択、設定画面例を説明する説明図である。
【図６】１つの距離画像内で監視対象範囲を複数設定する場合の第１の例を説明する説明図である。
【図７】１つの距離画像内で監視対象範囲を複数設定する場合の第２の例を説明する説明図である。
【図８】実施形態１の侵入監視処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】実施形態２の侵入監視処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】ライダーの構成を説明する断面図である。
【図１１】ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するレーザースポット光ＳＢ（ハッチングで示す）で、侵入監視装置ＭＤの監視空間内を走査する状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。また、以下の説明において、時系列に並んだフレームで、現在のフレームを現在フレームと称し、現在フレームより過去のフレームを過去フレームと称し、中でも１つ前のフレームを前フレームと称する。
【００１９】
（実施形態１）
図１は侵入監視装置の構成を説明するブロック図である。
【００２０】
本実施形態１の侵入監視装置１００は、物体検知センサーであるライダー（ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ））２０と、ライダー２０が取得した距離画像から物体の認識と警報を行う制御装置１０が一体化された装置（システム）である。
【００２１】
ライダー２０の詳細は後述するが、概略すると、レーザー（光）を走査してその反射光から物体までの距離をリアルタイム計測する。このため、ライダー２０の設置位置から対象物（人や物などの物体）までの距離、およびそれら物体の大きさや形が得られる。これにより距離画像といわれる画像を得ることができる。この距離画像を１走査１フレームとして時系列に沿って並べる（連続して表示する）ことで動画となる。
【００２２】
制御装置１０はコンピューターである。制御装置１０の構成は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１４等を備える。
【００２３】
ＣＰＵ１１は制御部となり、ＨＤＤ１４から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１２に展開し、展開したプログラムを実行する。ここでは主に、ライダー２０の動作を制御するとともに、後述する処理手順によって、物体の認識、警報信号の出力（警報動作の指令）などを行う。
【００２４】
ＲＯＭ１３は、制御装置１０のコンピューターとしての基本動作に必要なプログラムを記憶している。
【００２５】
ＨＤＤ１４は、ＲＡＭ１２とともに記憶部となり、各処理に必要なプログラムや、データを記憶している。ＨＤＤ１４に代えて不揮発性の半導体メモリ（たとえばフラッシュメモリ）でもよい。
【００２６】
また、制御装置１０は、タッチパネル（ディスプレイ兼用）やボタン、マウスなどの入力装置１５、画像（動画）などを表示するディスプレイ１６、さらに、たとえばサーバー３０や、その他の外部機器（不図示）、コンピューター（不図示）などと接続するためのネットワークインターフェース１７を備える。
【００２７】
また、このシステムは警報装置２１を備えている。警報装置２１は、たとえば、音、フラッフュライトや回転灯などの光など、人が認知できる方法で警報を発する。なお、このような警報に代えて（または一緒に）、他のアクションを起こさせてもよい。他のアクションとしては、たとえば距離画像２００の録画の開始、監視対象範囲２０１に関係して動作する自動機械（ロボットや搬送車、様々な機械類など）の停止などがある。たとえば、録画を行う場合は、ネットワークインターフェース１７を介して接続されたサーバー３０などに録画を行う。この段階で録画を開始することで、侵入した物体を確実に録画することができる一方、侵入する物体がない場合は録画を行わなくて済むので記録メディアの使用量を抑えることができる。サーバー３０以外に制御装置１０に専用の録画機器を接続して録画するようにしてもよい。また、自動機械を停止することで、自動機械の安全な運用に役立たせることも可能となる。これら音や光による警報と他のアクションとをまとめて警報動作という。
【００２８】
なお、本実施形態１では、ライダー２０、制御装置１０、および警報装置２１が一体化した装置の例を示した。しかし、これに限らず、ライダー２０、制御装置１０、および警報装置２１がそれぞれ、または一部が分離していてネットワークまたは専用線を経由して接続された形態の装置やシステムでもよい。この場合、ライダー２０にはライダー２０の動作を行うために必要な処理回路があるだけで、物体の認識や警報動作の指令は離れている制御装置１０が行う。このような分離形態の場合、制御装置１０は、専用のコンピューターに限らず、汎用のパソコンなどであってもよい。
【００２９】
また、本実施形態１では、物体検知センサーとしてライダー２０を用いた例を示したが、これに代えて、センサーの視野内で物体とその位置を認識できるものであれば、特に限定されない。たとえば、ムービーカメラを使用することもできる。
【００３０】
図２は、制御装置の機能構成を説明するための機能ブロック図である。図３は、距離画像例を示すとともに監視対象範囲、物体認識範囲、および侵入者を説明する説明図である。
【００３１】
制御装置１０の機能構成は、監視対象範囲管理部１１１、物体認識範囲管理部１１２、物体認識処理部１１３、および侵入検知処理部１１４からなる。
【００３２】
各部の機能を図３に示した距離画像例を参照して説明する。図３の距離画像例において点線はセンサーの位置（０ｍ）を基準として奥行き方向（ｚ方向）への距離の目安を示している。また、ｘ、ｙ、ｚの矢印は、この画像内における３次元座標系の方向を示している。
【００３３】
距離画像２００は、図３に示したように、ライダー２０が物体を検知可能な範囲全体である。この距離画像２００の中に、物体（物体の一部や人および人の一部を含む、以下同様）が入ったときに警報を発する監視対象範囲２０１が設定されるとともに、監視対象範囲２０１の外側の周囲（地面や床面などの底面を除く）に、移動している物体（物、人を含む、以下同様）を認識する物体認識範囲２０２が設定される。
【００３４】
監視対象範囲管理部１１１は、監視対象範囲２０１の設定、記憶などを行う。また、物体認識範囲管理部１１２は、物体認識範囲２０２の設定、記憶などを行う。監視対象範囲２０１および物体認識範囲２０２の設定方法の詳細は後述する。
【００３５】
物体認識処理部１１３は、物体認識範囲２０２に移動している物体が入ったか否かを判断して、物体が入ったと判断されたなら、その物体を認識する。
【００３６】
物体が入ったか否かの判断は、時系列に並んでいるフレームから現在フレームと過去フレームとを比較する。そして、過去フレームになく、現在フレームの物体認識範囲２０２に一部でも入っている物体があれば、物体認識範囲２０２に物体が入ったと判断する。したがって、比較する範囲は物体認識範囲２０２内だけでよく、フレーム内全体を比較する必要はない。
【００３７】
現在フレームと比較する過去フレームは、現在フレームの１つ前のフレーム（前フレームという）でもよいし、あらかじめ設定した任意の過去フレームの１枚でもよい。任意の過去フレームの場合は、フレーム内に移動する物体がないフレームを指定することが好ましい。このような前フレームまたは任意の過去フレームは、現在フレームと比較する基準フレームとしてＲＡＭ１２に記憶しておく。なお、前フレームを基準フレームとする場合は、記憶している前フレームを常に更新する。
【００３８】
このように、あらかじめ決められた物体認識範囲２０２でのみ物体が現れたか否かを計算することで、フレーム全面で物体を認識する場合より処理速度が速くなる。
【００３９】
図３を参照して、たとえば、過去フレーム内に人３０１がいたとする。この時点では人３０１は認識されていない。人３０１が移動して、現在フレーム内で物体認識範囲２０２に入ると、人３０２が認識される。なお、このとき、物体認識範囲２０２に入った物体が人かどうかまで認識する必要はなく、何らかの物体が移動して物体認識範囲２０２に入ったことを認識すればよい。物体の認識としては、たとえば、クラスタリングを行うことができる。クラスタリングは、物体認識範囲２０２に一部でも入った物体を画像として構成している画素をクラスタリング対象とする。したがって、クラスタリング処理する範囲を物体認識範囲２０２内に限定することができる。また、クラスタリングする際には、たとえば物体が人間の場合、その形状を構成する画素を細かく抽出してもよいが、３次元の場合は画像としての人間全体を取り囲む直方体としてクラスタリングしてもよい。図３においては、人３０２〜３０３を取り囲んでいる線である。このうち、クラスタリングするのは、物体認識範囲２０２に一部が入っている人３０２である。一方、物体認識範囲２０２に入っていない人３０１はクラスタリングする必要はない。ムービーカメラなどで得られる２次元画像の場合も同様であり、人などの物体を四角形などで囲ってクラスタリングするようにしてもよい。
【００４０】
このように直方体（２次元の場合の四角形。以下同様）で囲ってクラスタリングすることで、フレーム間でこの物体の動きを追跡する際に、人の手や足などの細かな動きに着目する必要がなくなり、直方体の動きを追跡すればよいので処理が簡略化される。
【００４１】
なお、物体認識処理部１１３が物体認識範囲２０２に入っている物体を認識中は、物体の動きに合わせてクラスタリングする範囲や大きさ（直方体の大きさ）を変化させてもよい。たとえば、人の場合は、歩いたり、腕を振るなどの変化に合わせてクラスタリングする範囲や大きさ変えてもよい。
【００４２】
侵入検知処理部１１４は、監視対象範囲２０１に、物体認識処理部１１３が認識した物体が侵入したか否かを判断して、侵入があった場合に警報信号を警報装置２１へ出力する。これにより警報装置２１から警報が出される。
【００４３】
このとき侵入検知処理部１１４は、物体の大きさや形などを認識する必要はなく、物体認識処理部１１３において認識されている物体が移動して、監視対象範囲２０１に入ったか否かだけを判断すればよい。つまり、過去フレームにおいて物体認識処理部１１３が認識した物体が、現在フレームで監視対象範囲２０１で検知されたなら警報動作するように指令する。たとえば、クラスタリングを物体を囲う直方体とした場合は、その直方体の一部が監視対象範囲２０１に入ったことで、警報動作を行うようにする。このとき侵入検知処理部１１４は、物体の動きに合わせてクラスタリングする範囲や大きさを変える必要はない。これにより侵入検知処理部１１４は、人の体の一部、たとえば手や足や監視対象範囲２０１内に入った瞬間に警報動作を行わせることができる。しかも、直方体の動き（クラスタリングした物体）を追跡しているだけであるので、人の手や足などの細かな動きを追跡するより処理が簡略化されて計算時間が短くなり、いっそう速く警報動作を行うことができる。
【００４４】
もちろん、このような物体を取り囲む範囲を直方体として追跡するのではなく、人の手や足などの細かな動きに着目して追跡してもよい。その場合でも物体認識処理部１１３が一度認識した物体の一部または全部を追跡しているため、いち早く警報動作を行うことができる。
【００４５】
図３を参照して、たとえば、認識されていた人３０２が移動して、監視対象範囲２０１に人３０３が入ると、それが検知されて警報が出る。なお、図３において、人３０１、３０２、および３０３は、異なる時刻（異なるフレーム）での同じ侵入者を示している。
【００４６】
監視対象範囲２０１および物体認識範囲２０２の設定方法を説明する。監視対象範囲管理部１１１および物体認識範囲管理部１１２による監視対象範囲２０１および物体認識範囲２０２の設定方法は、基本的には同様であり、距離画像２００内で行われる。たとえば、距離画像２００内に３次元座標系を設定して、画面の横（ｘ）、縦（ｙ）、奥行き（ｚ）の方向に各範囲を座標で設定する。
【００４７】
設定した各範囲は、たとえば、動作中は常にＲＡＭ１２に記憶しておいて即座にＣＰＵ１１が使用できるようにしておく。また設定された各範囲はＨＤＤ１４にも記憶しておき、電源が落とされた後、再起動後はＨＤＤ１４からＲＡＭ１２に読み出せるようにしておくことが好ましい。
【００４８】
監視対象範囲２０１の設定は、ユーザーが行う。監視対象範囲管理部１１１は、距離画像２００内において、ユーザーが指定した座標に監視対象範囲２０１を設定する。座標の設定は、たとえば、ユーザーが３次元座標系の横（Ｘ）、縦（Ｙ）、奥行き（Ｚ）の方向（図３の参照）に監視対象範囲２０１の角となる８点を指定する。監視対象範囲管理部１１１は、指定された各座標を直方体（２次元では四角形）に結び監視対象範囲２０１とする。設定された監視対象範囲２０１は、監視対象範囲管理部１１１で記憶しておく（ＨＤＤ１４に記憶しておいて、ＲＡＭ１２に読み出す）。なお、このような範囲の指定はあくまでも一例であり、ほかにも、たとえば、監視対象範囲２０１となる直方体（２次元では四角形）の辺となる線を引いて、その線の座標を記憶するなどでもよい。
【００４９】
次に、物体認識範囲２０２の大きさは、ユーザーが任意に設定するようにしてもよい。また、監視対象範囲２０１の外周から物体認識範囲２０２の外周までの間隔をあらかじめ決めて複数用意しておいて、その中からユーザーが選択できるようにしてもよい。
【００５０】
ユーザーが物体認識範囲２０２を任意に設定する場合は、上述の監視対象範囲２０１の設定と同様であり、距離画像２００内に設定した３次元座標を指定することで行い、物体認識範囲管理部１１２に記憶する（ＨＤＤ１４に記憶し、ＲＡＭ１２に読み出す）。
【００５１】
一方、監視対象範囲２０１の外周から物体認識範囲２０２の外周までの間隔を複数用意しておく場合は、たとえば、人（たとえば歩行者）だけの場合、人と自転車や自動車などが混在する場合、自動車だけの場合など、物体の種類に対応させて決めておき、コンピューター内に記憶しておく（ＨＤＤ１４に記憶し、ＲＡＭ１２に読み出す）。
【００５２】
図４は、監視対象範囲の外周から物体認識範囲の外周までの間隔の決め方を説明する説明図である。この図は監視対象範囲２０１の外周から物体認識範囲２０２の外周までの間隔ｗを示している。なお、図４においては、各範囲の一部を示した。この間隔ｗは物体認識範囲２０２の大きさとなるものであり、監視対象範囲２０１の周囲、すなわちｘ、ｙ、ｚの各方向とも同じである。
【００５３】
物体の種類に対応した間隔ｗは、たとえば、物体の移動速度と物体認識にかかる速度によって決めればよい。物体の移動速度は、認識する対象となる物体によって異なる。一方、物体認識にかかる速度は、距離画像２００の中から物体を認識するためにかかる時間である。物体認識にかかる速度は制御装置（コンピューター）により異なるものの、たとえば、１秒、０．５秒などである。ちなみに、ライダー２０で取得された距離画像２００を単に表示するためにかかる時間は、フレーム間時間であり、１秒あたり１０フレームの表示が可能な場合、１／１０秒ということになる。
【００５４】
たとえば、人を監視する場合、人（歩行者）の移動速度は、４ｋｍ／ｈ＝約１ｍ／ｓである。この速度を基準にして物体認識範囲２０２の大きさを設定する。そこで、余裕を見て（速く走る人などを想定）、１．５ｍ／ｓとすれば、物体認識にかかる速度が１秒であれば、間隔ｗは監視対象範囲２０１の端から１．５ｍにする。また、物体認識にかかる速度が０．５秒であれば、間隔ｗは監視対象範囲２０１の端から０．７５ｍにする。
【００５５】
また、たとえば自転車では、自転車の速度を２０ｋｍ／ｈ＝５．６ｍ／ｓとすると、物体認識にかかる速度が１秒あれば、間隔ｗは監視対象範囲２０１の端から５．６ｍにする。物体認識にかかる速度が０．５秒あれば、間隔ｗは監視対象範囲２０１の端から２．８ｍにする。
【００５６】
また、たとえば、自動車では、自動車の速度を４０ｋｍ／ｈ＝１１ｍ／ｓとすると、物体認識にかかる速度が１秒あれば、間隔ｗは監視対象範囲２０１の端から１１ｍにする。物体認識にかかる速度が０．５秒あれば、間隔ｗは監視対象範囲２０１の端から５．５ｍにする。
【００５７】
このようなあらかじめ決めた間隔ｗは、物体認識範囲管理部１１２で記憶しておく（ＨＤＤ１４に記憶しておいてＲＡＭ１２に読み出す）。そして、ユーザーに、監視対象として人、自転車、および自動車のいずれかを選択させる。
【００５８】
図５は、物体認識範囲の選択、設定画面例を説明する説明図である。たとえば、物体認識範囲管理部１１２は、ディスプレイ１６に、図５に示すような、人、自転車、および自動車などの選択候補と、それらを選択するためのラジオボタン、設定内容などが描かれた画面を表示させる。なお、図５においては、設定内容として物体認識にかかる速度が１秒の場合を示している。
【００５９】
物体認識範囲管理部１１２は、人、自転車、および自動車などの選択候補に対応したラジオボタンが押される（チェックされる）ことで、それに対応した間隔ｗをＨＤＤ１４から読み出し、監視対象範囲２０１に合わせて設定する。物体認識範囲管理部１１２は、設定された物体認識範囲２０２をＲＡＭ１２に一時記憶し、さらにＨＤＤ１４に記憶する。
【００６０】
なお、上述した速度や認識速度はあくまでも一例であり、これらの値に限定されるものではない。
【００６１】
ところで、監視対象範囲２０１は、一か所とは限らない場合もある。そこで本実施形態１では、１つの距離画像２００内で複数の監視対象範囲２０１を設定できるようにした。
【００６２】
図６は、１つの距離画像内で監視対象範囲を複数設定する場合の第１の例を説明する説明図である。
【００６３】
図６に示した例は、１つの距離画像２００内で監視対象範囲２０１を２か所設けている。それぞれの監視対象範囲２０１は、ユーザーが距離画像２００内で設定する。
【００６４】
一方、物体認識範囲２０２は、２つの監視対象範囲２０１を包含するように１つの範囲としている。この場合、上述したあらかじめ決められた間隔ｗの物体認識範囲２０２を選択することで、必然的にこのような形態となる場合もある。また、あらかじめ決められた間隔ｗを選択した後、仮に物体認識範囲２０２も２か所となった場合に、ユーザーが接合させるようにしてもよい。もちろん、ユーザーが初めから、このような形態となるように物体認識範囲２０２を任意に設定してもよい。また、監視対象範囲２０１は２か所とは限らず、さらに多くてもよい。その場合も、この第１の例では、複数の監視対象範囲２０１を包含するように１つの物体認識範囲２０２とする。
【００６５】
図７は、１つの距離画像内で監視対象範囲を複数設定する場合の第２の例を説明する説明図である。
【００６６】
図７に示した例では、１つの距離画像２００内で監視対象範囲２０１を２か所設けている。それぞれの監視対象範囲２０１は、ユーザーが距離画像２００内で設定する。
【００６７】
一方、物体認識範囲２０２は、２つの監視対象範囲２０１のそれぞれの周囲に設けている。この場合、上述したあらかじめ決められた間隔ｗの物体認識範囲２０２を選択することで、必然的にこのような形態となる場合もある。もちろんユーザーが任意に設定してもよい。また、監視対象範囲２０１は２か所とは限らず、さらに多くてもよい。特に３か所以上監視対象範囲２０１がある場合は、近いもの同士は第１の例のごとくし、遠いもの同士は、第２の例のごとくするなどとしてもよい。
【００６８】
次に、侵入監視方法を説明する。図８は実施形態１の侵入監視方法の処理手順を示すフローチャートである。
【００６９】
侵入監視の処理は、制御装置１０（具体的には制御装置１０を構成するコンピューターのＣＰＵ１１）が図８に示した処理手順に基づいて作られた侵入監視プログラムを実行することにより行われる。
【００７０】
まず、制御装置１０は、ユーザーからの入力により、監視対象範囲２０１および物体認識範囲２０２を設定する（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理が監視対象範囲管理部１１１および物体認識範囲管理部１１２の機能となる。各範囲が設定された後、監視動作に入る。
【００７１】
制御装置１０は、物体認識範囲２０２に物体が入ったかどうかを判断する（Ｓ１１）。物体が入るまで（Ｓ１１：ＮＯ）、この状態がループする。
【００７２】
Ｓ１１において、制御装置１０は、物体認識範囲２０２に物体が入ったと判断したなら（Ｓ１１：ＹＥＳ）、その物体を認識する（Ｓ１２）。このＳ１１およびＳ１２の処理が物体認識処理部１１３の機能となる。
【００７３】
続いて、Ｓ１２で認識した物体が監視対象範囲２０１に侵入したか否かを判断する（Ｓ１３）。監視対象範囲２０１に物体が侵入しなければ（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１１へ戻る。Ｓ１３がＮＯとなることで、監視対象範囲２０１に物体の侵入はないことになる。一方、物体が物体認識範囲２０２にあるか否かは常に判断しておかなければならない。このためＳ１３がＮＯとなれば、Ｓ１１へ戻り、処理を継続するのである。Ｓ１１へ戻った後、物体認識範囲２０２に引き続き物体がある場合は、Ｓ１１がＹＥＳとなるので、Ｓ１２において引き続き認識されてそのままＳ１３に入ってくることになる。したがって、物体認識範囲２０２に物体がある限り、監視対象範囲２０１への物体侵入の有無を判断する状態が継続されることになる。Ｓ１１へ戻った後、物体認識範囲２０２で物体が認識されなくなると（つまりこれまで認識されていた物体が去った（または取り除かれた）場合である）、Ｓ１１がＮＯになるので、そのままＳ１１のループ状態となる。
【００７４】
Ｓ１３において、制御装置１０が物体認識範囲２０２で認識されていた物体が監視対象範囲２０１に侵入したと判断すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、制御装置１０は警報装置２１へ警報動作を行うように警報信号を出力する（警報発令）（Ｓ１４）。これにより警報動作が行われる。その後、処理は終了する。処理終了後は、たとえば、ユーザーが警報動作を止めるまで警報動作がそのまま継続される。Ｓ１３〜１４の処理が侵入検知処理部１１４の機能ということになる。
【００７５】
なお、警報動作の後、自動復帰するようにしてもよい。たとえば監視対象範囲２０１から物体が去った場合などにＳ１１へ戻るようにする。これは、たとえば監視対象範囲２０１内に侵入した物体（侵入者）を単に録画するだけでよい場合には自動復帰させる（Ｓ１１へ戻る）。また、侵入者が監視対象範囲２０１にいる間だけ機械類を止め、そこから去れば止めていた機械の動作を再開させてもよい場合には自動復帰させる（Ｓ１１へ戻る）。そのほか、警報動作の必要がなくなれば元の状態に復帰してもよい場合などである。
【００７６】
本実施形態１によれば以下の効果を奏する。
【００７７】
本実施形態１は、物体（侵入者を含む）が侵入した場合に警報動作を行わせる監視対象範囲２０１とともに、その周囲に物体を認識する物体認識範囲２０２を設けた。このように、物体を認識する範囲として、ライダー２０で物体の検知が可能な広い範囲ではなく、監視対象範囲２０１の周囲に設けた物体認識範囲２０２に絞り込んだ。このため、物体認識にかかる処理負荷を最小限に抑えることができ、侵入する可能性のある物体を確実に認識することができる。そして、認識された物体が監視対象範囲２０１に侵入したときには、処理の遅滞なく、確実に警報動作を行うことができる。
【００７８】
また、監視対象範囲２０１を限定することで、監視対象範囲２０１以外では物体が入ってきても警報動作を行わないので、誤報を抑制できる。
【００７９】
また、物体が監視対象範囲２０１に侵入した際にのみ警報動作を行うので、ユーザーへ能動的に気づきを与えられる。
【００８０】
また、物体認識範囲２０２の大きさは、認識させる物体に応じて決めることができるので、物体認識範囲２０２に多くの物体や人が入ってきた場合でも、遅滞なく処理することができる。
【００８１】
また、物体認識範囲２０２の大きさは、あらかじめ物体の種類に対応させて、監視対象範囲２０１の外周から物体認識範囲２０２の外周までの間隔を決めて記憶しておくこととした。これにより、ユーザーに物体認識範囲２０２に認識させる物体を選択させることで、物体認識範囲２０２を自動設定することができる。しかも、認識の種類に対応させて物体認識範囲２０２の大きさが決められているため、ユーザーはそれを選択する簡単な操作で、物体認識範囲２０２を設定することができる。
【００８２】
また、複数の監視対象範囲２０１がある場合でも、それらに対応して物体認識範囲２０２を設けることで、複数の監視対象範囲２０１がある場合でも処理の遅滞なく、確実に警報動作を行うことができる。
【００８３】
この複数の監視対象範囲２０１がある場合においては、複数の監視対象範囲２０１を一度に取り囲む１つの物体認識範囲２０２を設けることができる。このようにすることで、複数の監視対象範囲２０１がある場合に、その監視対象範囲２０１に入るかわからない物体を確実に認識することができる。
【００８４】
逆に、複数の監視対象範囲２０１がある場合に、それらに対応して独立に物体認識範囲２０２を設けることもできる。このようにすることで、物体認識範囲２０２の範囲が増加することがなく、監視対象範囲２０１が増えても、物体認識処理の増加を最小限に抑えることができる。
【００８５】
（実施形態２）
本実施形態２は、あらかじめ決められた物体が侵入したときにのみ警報動作を行わせる。このため、本実施形態２では、物体認識処理部１１３の機能として、物体認識範囲２０２に入ってきた物体が警報すべき物体か否かを選別する機能を設けた。装置の構成やそのほかの機能は実施形態１と同様であるのでそれらの説明を省略する。
【００８６】
物体認識処理部１１３における物体の選別は、あらかじめ警報すべき物体がどのようなものかの選別基準となる、たとえば大きさ、形などを物体認識処理部１１３に記憶しておく（選別基準はＨＤＤ１４に記憶し、動作中はＲＡＭ１２に読み出して記憶しておく）。そして、物体認識範囲２０２に入った物体の大きさおよび形と、記憶している選別基準の物体の大きさおよび形を比較して、同じであれば、警報すべき物体であるとする。もちろん物体を認識する際の大きさや形にはある程度許容範囲を設定しておくことが好ましい。許容範囲としては、たとえば、ライダー２０の計測精度の範囲としてもよいし、さらに余裕を見た許容範囲としてもよい。ただしあまり余裕が大きいと、警報の誤作動につながる可能性もあるので、許容範囲はライダー２０の計測精度に近い方が好ましい。
【００８７】
ライダー２０による距離画像２００からは、３次元の大きさや形として認識できるが、大きさと形のいずれか一方だけで選別するようにしてもよい。
【００８８】
また、ライダー２０以外の物体検知センサーを使用する場合は、センサーの特性に合わせて選別する。たとえばカラームービーカメラをセンサーとして使用する場合は、たとえば、画面（フレーム）内における物体の大きさや形を認識可能である。大きさは映っている場所によって変化するものの、物体認識範囲２０２内に限れば、その変化は、それほど大きくない。このため、あらかじめ決めておいた選別基準の大きさに対して、物体認識範囲２０２内でその物体の大きさがどの程度変化するかを割り出して許容範囲として記憶するとよい。形についても同様である。また、カラームービーカメラを用いることで、色を認識することができる。色を使用する場合は、色単独ではなく、大きさや形と合わせて警報すべき物体かどうかの選別を行うことで、警報動作させる精度が向上する。
【００８９】
図９は、実施形態２の侵入監視処理の手順を示すフローチャートである。この処理手順の説明においても、実施形態１と同様の処理を行うステップには同じステップ番号（Ｓ数字）を付し、説明を省略または簡略する。
【００９０】
制御装置１０は、Ｓ１０で各範囲が設定された後、物体認識範囲２０２に物体が入ったと判断すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、その物体を認識する（Ｓ１２）。その後、本実施形態２では、認識した物体が、警報すべき物体か否かを判断（選別）する（Ｓ２１）。Ｓ１２で認識した物体が警報する物体でなければ（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ１１へ戻る。
【００９１】
一方、Ｓ２１において、Ｓ１２で認識した物体が警報すべき物体であれば（Ｓ２１：ＹＥＳ）、次に進み、監視対象範囲２０１に物体が侵入したか否かを判断する（Ｓ１３）。このＳ１３以降の処理は実施形態１と同じである。つまり、本実施形態２では、物体認識範囲２０２に入った物体がＳ２１において警報する必要のある物体であると判断されたときにだけ、監視対象範囲２０１に侵入した物体があれば、警報動作を行うのである。このため、Ｓ２１がＹＥＳでなければ、仮に、監視対象範囲２０１に物体が侵入したとしても警報動作は行われない。
【００９２】
本実施形態２によれば、実施形態１の効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００９３】
本実施形態２は、警報する物体を選別することとしたので、警報しなければならない物体が侵入したときは確実に警報動作させることができる一方、警報動作が必要ない物体が侵入しても警報動作を行わせない。このため、警報動作の精度を上げることができ、誤報の可能性を低くすることができる。
【００９４】
（ライダー）
以下、ライダー２０について説明する。ライダー２０は実施形態１も２も共通である。ライダー２０はレーザーレーダーとも称されている。
【００９５】
ライダー２０は、レーザーを打ち出し、それが物体に反射して戻ってくるまでの時間を計測（ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ））し、距離を求める。それを一定範囲内を走査しながら行うことで、ライダー２０の設置位置からの距離が判明した３次元の距離画像が得られる（図３参照）。
【００９６】
図１０は、ライダーの構成を説明する断面図である。
【００９７】
図１０に示したライダー２０は、侵入監視装置ＭＤとして用いられている例である。侵入監視装置ＭＤは、傾いた壁面ＷＬに取り付けられた状態で示しているが、構成要素の形状や長さ等、実際と異なる場合がある。また、図１０では侵入監視装置ＭＤが天地を逆にした状態で設置されているものとする。
【００９８】
侵入監視装置ＭＤは、たとえば、レーザー光束を出射するパルス式の半導体レーザーＬＤと、半導体レーザーＬＤからの発散光を平行光に変換するコリメートレンズＣＬと、コリメートレンズＣＬで平行とされたレーザー光を、回転するミラー面により監視空間に向かって走査投光するとともに、対象物からの反射光を反射させるミラーユニットＭＵと、ミラーユニットＭＵで反射された対象物からの反射光を集光するレンズＬＳと、レンズＬＳにより集光された光を受光するフォトダイオードＰＤと、ミラーユニットＭＵを回転駆動するモーターＭＴと、これらを収容する筐体ＣＳとを有する。フォトダイオードＰＤは、Ｙ方向に並んだ複数の画素を有する。また、半導体レーザーＬＤの出射タイミングとフォトダイオードＰＤの受光タイミングとの時間差に応じて距離情報を求める処理回路を有する。この処理回路は、制御装置１０が兼ねてもよいし、距離情報を求める専用の処理回路を設けてもよい。
【００９９】
半導体レーザーＬＤとコリメートレンズＣＬとで出射部ＬＰＳを構成し、レンズＬＳとフォトダイオードＰＤとで受光部ＲＰＳを構成し、ミラーユニットＭＵが走査部を構成し、さらにこれらで投受光ユニットを構成する。
【０１００】
出射部ＬＰＳ、受光部ＲＰＳの光軸は、ミラーユニットＭＵの回転軸ＲＯに対して直交していると好ましい。
【０１０１】
壁面ＷＬ等に固定されたボックス状の筐体ＣＳは、上壁ＣＳａと、これに対向する下壁ＣＳｂと、上壁ＣＳａと下壁ＣＳｂとを連結する側壁ＣＳｃとを有する。側壁ＣＳｃの一部に開口ＣＳｄが形成され、開口ＣＳｄには透明板ＴＲが取り付けられている。
【０１０２】
ミラーユニットＭＵは、２つの四角錐を逆向きに接合して一体化した形状を有し、すなわち対になって向き合う方向に傾いたミラー面Ｍ１、Ｍ２を４対（ただし４対に限られない）有している。ミラー面Ｍ１、Ｍ２は、ミラーユニットの形状をした樹脂素材（たとえばＰＣ）の表面に、反射膜を蒸着することにより形成されていると好ましい。
【０１０３】
ミラーユニットＭＵは、筐体ＣＳに固定されたモーターＭＴの軸ＭＴａに連結され、回転駆動されるようになっている。ここでは、軸ＭＴａの軸線（回転軸線）が鉛直方向に対して傾いたＹ方向に延在しており、またＹ方向に直交するＺ方向およびＸ方向によりなすＺＸ平面が水平面に対して傾いているが、軸ＭＴａの軸線を鉛直方向に一致させてもよい。
【０１０４】
侵入監視装置ＭＤの対象物検出原理について説明する。図１０において、半導体レーザーＬＤからパルス状に間欠的に出射された発散光は、コリメートレンズＣＬで平行光束に変換され、回転するミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１に入射し、ここで反射され、さらに第２ミラー面Ｍ２で反射した後、透明板ＴＲを透過して外部の監視空間に向けて、たとえば縦長の矩形断面を持つレーザースポット光として走査投光される。なお、出射されたレーザースポット光が対象物で反射し、反射光として戻ってくる方向を投受光方向という。同一投受光方向に進行するレーザースポット光束は、同一の画素で検出される。
【０１０５】
図１１は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するレーザースポット光ＳＢ（ハッチングで示す）で、侵入監視装置ＭＤの監視空間内を走査する状態を説明する説明図である。
【０１０６】
ここで、ミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２の組み合わせにおいて、それぞれ交差角が異なっている。
【０１０７】
レーザー光は、回転する第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて、順次反射される。まず１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて反射したレーザー光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、監視空間の一番上の領域Ｌｎ１を水平方向に左から右へと走査される。
【０１０８】
次に、２番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したレーザー光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、監視空間の上から２番目の領域Ｌｎ２を水平方向に左から右へと走査される。
【０１０９】
次に、３番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したレーザー光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、監視空間の上から３番目の領域Ｌｎ３を水平方向に左から右へと走査される。
【０１１０】
次に、４番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面で反射したレーザー光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、監視空間のもっとも下の領域Ｌｎ４を水平方向に左から右へと走査される。
【０１１１】
これにより侵入監視装置ＭＤが監視可能な監視空間全体の１回の走査が完了する。このようにレーザースポット光束が２次元的に隙間なく走査される（走査されたレーザースポット光束の軌跡が隣接する場合（たとえば領域Ｌｎ１と領域Ｌｎ２）において、隣接する軌跡が隙間なく接することをいうが、一部重なり合う場合を含む）と、侵入監視装置ＭＤの設定時に、ユーザーが直感的に空間把握しやすい距離画像２００が得られることになり、好ましい。
【０１１２】
この領域Ｌｎ１〜Ｌｎ４の走査により得られた画像を組み合わせて、１つのフレームＦＬが得られる。そして、ミラーユニットＭＵが１回転した後、１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２が戻ってくれば、再び監視空間の一番上の領域Ｌｎ１からもっとも下の領域Ｌｎ４までの走査を繰り返し、次のフレームＦＬが得られる。
【０１１３】
図１０において、走査投光された光束のうち対象物に当たって反射したレーザー光の一部は、再び透明板ＴＲを透過して筐体ＣＳ内のミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２に入射し、ここで反射され、さらに第１ミラー面Ｍ１で反射されて、レンズＬＳにより集光され、それぞれフォトダイオードＰＤの受光面で画素ごとに検知されることとなる。
【０１１４】
さらに、処理回路が、半導体レーザーＬＤの出射タイミングとフォトダイオードＰＤの受光タイミングとの時間差に応じて距離情報を求める。これにより監視空間内の全領域で対象物の検出を行って、画素（測定点）ごとに距離情報（３次元の計測値）を持つ距離画像２００（測定点マーカー群ともいわれている）としてのフレームＦＬ（図１１参照）を得ることができる。距離画像２００の形状は、実際に走査されるスポット光束ＳＢの形状と同じである。距離画像２００は処理回路から、制御装置１０（コンピューター）に送られる。また必要に応じてやサーバー３０に送られて記憶される。
【０１１５】
以上本発明を適用した実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。たとえば、物体認識範囲２０２で物体が認識された時点で、警報動作の一部またはそのほかの動作を事前動作などとして行うようにしてもよい。たとえば、物体認識範囲２０２で物体が認識された時点で、事前動作として録画を開始したり、黄色ライトを点灯したりなどする。その後、その認識された物体が監視対象範囲２０１に侵入すれば、警報動作として、録画の継続とともに、音や赤色ライトの点灯（点滅）を行うなどと２段階の動作とするなどである。
【０１１６】
そのほか、本発明は特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  制御装置、
１１  ＣＰＵ、
１２  ＲＡＭ、
１３  ＲＯＭ、
１４  ＨＤＤ、
２０  ライダー、
２１  警報装置、
３０  サーバー、
１００  侵入監視装置、
１１１  監視対象範囲管理部、
１１２  物体認識範囲管理部、
１１３  物体認識処理部、
１１４  侵入検知処理部、
２００  距離画像、
２０１  監視対象範囲、
２０２  物体認識範囲。
【図１】
2018181114.tif 000003
【図２】
2018181114.tif 000004
【図３】
2018181114.tif 000005
【図４】
2018181114.tif 000006
【図５】
2018181114.tif 000007
【図６】
2018181114.tif 000008
【図７】
2018181114.tif 000009
【図８】
2018181114.tif 000010
【図９】
2018181114.tif 000011
【図１０】
2018181114.tif 000012
【図１１】
2018181114.tif 000013