(57)【要約】【課題】明るさに関係なく予め定められた一定のしきい値で動き検出を行うことの可能な動き検出装置を提供する。【解決手段】動き検出装置２は，映像信号から所定のエリアにおける平均輝度レベルを検出する平均輝度レベル検出部２１と，所定時間ごとの平均輝度レベルを累積する平均輝度レベル累積部２２と，累積された平均輝度レベルと現在の輝度レベルとの差分を，現在の平均輝度レベルで正規化し，現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出する輝度レベル正規化部２３と，現在の平均輝度レベルの変化の割合を，予め定められた一定のしきい値と比較する比較部２４とを備えたことを特徴とする。所定時間ごとの平均輝度レベルを累積し，それをもとに現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出することで，明るさに関係なく予め定められた一定のしきい値で安定した検出を行うことができる。【選択図】　図２
2004118424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置が出力する映像信号を用いて所定のエリアにおける動きを検出する動き検出装置であって，
前記映像信号から前記所定のエリアにおける平均輝度レベルを検出する平均輝度レベル検出部と，
所定時間ごとの前記平均輝度レベルを累積する平均輝度レベル累積部と，
前記累積された平均輝度レベルと現在の輝度レベルとの差分を，前記現在の平均輝度レベルで正規化し，前記現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出する輝度レベル正規化部と，
前記現在の平均輝度レベルの変化の割合を，予め定められた一定のしきい値と比較する比較部と，
を備えたことを特徴とする，動き検出装置。
【請求項２】
前記平均輝度レベル累積部における前記平均輝度レベルの累積は，
Ｙ［ｎ＋１］＝｛（Ｔ−１）／Ｔ｝＊Ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ］
により行われ，
前記輝度レベル正規化部における前記現在の平均輝度レベルの変化の割合の算出は，
Ｄ［ｎ］＝｜ｙ［ｎ］−Ｙ［ｎ］＊（１／Ｔ）｜／ｙ［ｎ］
により行われる（ここで，ｎは前記所定時間ごとに１ずつ増加する定数，ｙ［ｎ］は前記平均輝度レベル，Ｙ［ｎ］は前記累積された平均輝度レベル，Ｄ［ｎ］は前記現在の平均輝度レベルの変化の割合，Ｔは時定数）ことを特徴とする，請求項１に記載の動き検出装置。
【請求項３】
前記所定のエリアを複数のエリアに分割し，前記分割された各エリアに対して前記平均輝度レベルを時分割で検出することを特徴とする，請求項１に記載の動き検出装置。
【請求項４】
撮像装置が出力する映像信号を用いて所定のエリアにおける動きを検出する動き検出方法であって，
入力された映像輝度信号から前記所定のエリアにおける平均輝度レベルを検出して所定時間ごとの前記平均輝度レベルを累積し，
前記累積された平均輝度レベルと現在の輝度レベルとの差分を，前記現在の平均輝度レベルで正規化して，前記現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出し，前記現在の平均輝度レベルの変化の割合を，予め定められた一定のしきい値と比較することにより前記所定のエリアにおける動きを検出することを特徴とする，動き検出方法。
【請求項５】
前記所定のエリアを複数のエリアに分割し，前記分割された各エリアに対して前記平均輝度レベルを時分割で検出することを特徴とする，請求項４に記載の動き検出方法。
【請求項６】
撮像装置と，前記撮像装置が出力する映像信号を用いて所定のエリアにおける動きを検出する動き検出装置とを含み，さらに，前記撮像装置の出力を表示する表示装置，前記撮像装置の出力を記録する記録装置，または警報装置のうち少なくとも１以上を含んで構成される動き検出システムであって，
前記動き検出装置は，
前記映像信号から前記所定のエリアにおける平均輝度レベルを検出する平均輝度レベル検出部と，
所定時間ごとの前記平均輝度レベルを累積する平均輝度レベル累積部と，
前記累積された平均輝度レベルと現在の輝度レベルとの差分を，前記現在の平均輝度レベルで正規化し，前記現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出する輝度レベル正規化部と，
前記現在の平均輝度レベルの変化の割合を，予め定められた一定のしきい値と比較する比較部とを備え，
前記動き検出装置は，前記所定のエリアにおける動きを検出したときに，前記動きが検出されたエリアを前記表示装置に表示させる指示，前記記録装置を作動させる指示，または前記警報装置を作動させる指示，のうち少なくとも１以上の指示を出すことを特徴とする，動き検出システム。
【請求項７】
前記動き検出装置は，
前記所定のエリアを複数のエリアに分割し，前記分割された各エリアに対して前記平均輝度レベルを時分割で検出することを特徴とする，請求項６に記載の動き検出システム。
【請求項８】
コンピュータを，請求項１に記載の動き検出装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，例えば，撮像装置を用いた監視システムなどに適用可能な動き検出装置，動き検出方法，動き検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，多くの工事現場，大型プラント，コンビニエンスストアなどにおいて，安全性の確保や保安上の問題などから，監視カメラなどによって各所を集中的に監視する監視システムが導入されている。このような監視システムに用いられる監視装置は，撮影した監視領域の映像から，本来なんら動きがあってはならない領域に，例えば第三者の無断侵入などにより発生する動きを自動的に検出して警報を発するものである（かかる装置を以下「動き検出装置」と称する）。このようにして，監視要員が常に監視モニタにより視覚的に監視し続けることなく，事故や被害の発生を最小限に抑えることが可能となる。
【０００３】
従来より用いられている動き検出装置は，入力映像信号の平均輝度レベルの変化を検出したり，物体が監視領域内に侵入することによって発生する入力信号の時間的な変動差分をフィールド単位で比較・検出し，その変化分が予め定めたしきい値を越えれば動きありと判定するものであった。すなわち，設定された検出枠における現フィールドの画像と前フィールドの画像の同一アドレスにおける差分値を求め，絶対値化した後，それをフィールド全体にわたって積分することにより算出される変動差分をもとに動きの有無を検出する方法が一般的であった。
【０００４】
しかしながら，このような判定方法では，画像の明るさ（輝度）しだいでは，検出枠内において物体が同じように動いた場合でも，動きの有無を検出できない場合がある。すなわち，同じ程度だけ輝度が高くなった場合でも，もともと輝度が高い検出枠では輝度の変化の割合が小さく，またもともと輝度が低い検出枠では輝度の変化の割合が大きい。このため，同じ輝度だけ変化があった場合でも，その変化の割合が異なるため，動きの有無を検出することが難しい場合がある。
【０００５】
このような不具合を回避するために，時間によってしきい値を変化させる技術がある（例えば，特許文献１参照）。この文献に開示された技術は以下の通りである。まず，監視エリアを複数に分割した枠ごとに，正常な状態における評価値の最大値と最小値をもとに算出した基準値をそれぞれ最大値レジスタおよび最小値レジスタに記憶しておく。そして，現在の評価値とレジスタの基準値とを，比較器において比較する。現在の評価値が最大値レジスタの基準値より大きいか，または最小値レジスタの基準値より小さい場合には，動きがあるものと判断する。さらに，日照変化による誤検出を防止するために，最大値レジスタおよび最小値レジスタの値を用いて前述した基準値を所定のタイミングで更新する。
【０００６】
上記文献に開示された技術によれば，時間によってしきい値を変えることにより，日照変化等による被写体の輝度変化を被写体の動きと誤って検出しなくなる。しかしながら，時間によってしきい値を変化させる場合には，明るさのプロファイルを取る必要があったり，しきい値を切り換えるシステムが必要であり，かかる新たな構成要素が別途必要になるという別の問題が生ずる。
【０００７】
また，上記文献に開示された技術において，動きがないとした基準の輝度レベルは予め設定された検出枠における平均輝度レベルである。一般に，検出枠の面積が大きくなるほど輝度レベルの変化に対する感度が鈍くなる。すなわち，例えば輝度レベルの変化が１０であるとき，検出枠の面積が１００の場合と１０の場合では，単位面積あたりの変化の割合が異なるため，輝度レベルの変化に対する感度が鈍くなる。この問題を低減させるために面積に応じてしきい値を変更するシステムも提案されているが，改善はされているものの，実用上十分な程度まで感度が良好していないのが現状である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１０２９４７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，従来の動き検出方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，明るさに関係なく予め定められた一定のしきい値で動き検出を行うことの可能な，新規かつ改良された動き検出装置，動き検出方法，および動き検出システムを提供することである。
【００１０】
さらに，本発明の別の目的は，検出面積が大きい場合であっても精度良く動き検出を行うことの可能な，新規かつ改良された動き検出装置，動き検出方法，および動き検出システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，撮像装置が出力する映像信号を用いて所定のエリアにおける動きを検出する動き検出装置が提供される。本発明の動き検出装置（２）は，映像信号から所定のエリアにおける平均輝度レベルを検出する平均輝度レベル検出部（２１）と，所定時間ごとの平均輝度レベルを累積する平均輝度レベル累積部（２２）と，累積された平均輝度レベルと現在の輝度レベルとの差分を，その現在の平均輝度レベルで正規化し，その現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出する輝度レベル正規化部（２３）と，現在の平均輝度レベルの変化の割合を，予め定められた一定のしきい値と比較する比較部（２４）とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる動き検出装置によれば，所定時間ごとの平均輝度レベルを累積し，累積された平均輝度レベルと現在の平均輝度レベルとの差分を，その現在の平均輝度レベルで正規化して，その現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出することで，明るさに関係なく予め定められた一定のしきい値で安定した検出を行うことができる。すなわち，物体の反射率は一定であるので，照明の強さだけを変化させて，ある被写体が同じ場所で同じように動作した場合，変化の割合は同じである。従って，現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出することで，どのような照明環境下であっても，予め定められた一定のしきい値で動きを検出できる。なお，本明細書中，累積された平均輝度レベルをもとにして現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出することを，「輝度レベルの正規化」と称する。
【００１３】
また，上記動き検出装置において，輝度レベルの正規化は以下の手順で行うことができる。なお，ｎ：所定時間ごとに１ずつ増加する定数，ｙ［ｎ］：時刻ｎにおける平均輝度レベル，Ｙ［ｎ］：時刻ｎにおける累積された平均輝度レベル，Ｄ［ｎ］：時刻ｎにおける平均輝度レベルの変化の割合，Ｔ：時定数とする。（ａ）平均輝度レベル累積部における平均輝度レベルの累積は，
Ｙ［ｎ＋１］＝｛（Ｔ−１）／Ｔ｝＊Ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ］
により行うことができる。
（ｂ）輝度レベル正規化部における現在の平均輝度レベルの変化の割合の算出は，
Ｄ［ｎ］＝｜ｙ［ｎ］−Ｙ［ｎ］＊（１／Ｔ）｜／ｙ［ｎ］
により行うことができる。
【００１４】
上述の輝度レベルの正規化を行うにあたり，平均輝度レベルを累積する際に，古い時刻に対する重み付けを変えることで，より精度の高い正規化を行うことができる。そこで，時定数Ｔは，古いデータであるほど現在のデータに与える影響を小さくするために用いられる。このように，時定数Ｔを用いた上記算式を利用することにより，より精度の高い輝度レベルの正規化を行うことができる。
【００１５】
また，所定のエリアを複数のエリアに分割し，分割された各エリアに対して平均輝度レベルを時分割で検出することも可能である。これにより，１個の検出枠を複数個に分割し，分割された枠に対して時分割で動き検出をかけることで，検出精度を上げることができる。また，１個の検出枠に対して時分割で複数枠の検出を行えるため，検出ブロックを１つしか持たないシステムでも，複数箇所の検出枠を設定できるシステムを作成できる。
【００１６】
また，上記課題を解決するため，本発明の第２の観点によれば，撮像装置が出力する映像信号を用いて所定のエリアにおける動きを検出する動き検出方法が提供される。本発明の動き検出方法は，入力された映像輝度信号から所定のエリアにおける平均輝度レベルを検出して所定時間ごとの平均輝度レベルを累積し，累積された平均輝度レベルと現在の輝度レベルとの差分を，その現在の平均輝度レベルで正規化して，その現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出し，現在の平均輝度レベルの変化の割合を，予め定められた一定のしきい値と比較することにより所定のエリアにおける動きを検出することを特徴とする。
【００１７】
また，上記課題を解決するため，本発明の第３の観点によれば，撮像装置（１）と，撮像装置が出力する映像信号を用いて所定のエリアにおける動きを検出する動き検出装置（２）とを含み，さらに，撮像装置の出力を表示する表示装置（３），撮像装置の出力を記録する記録装置（４），または警報装置（５）のうち少なくとも１以上を含んで構成される動き検出システムが提供される。かかる動き検出システムにおいては，例えば上記第１の観点にかかる動き検出装置を用いることができる。そして，動き検出装置は，所定のエリアにおける動きを検出したときに，動きが検出されたエリアを表示装置に表示させる指示，記録装置を作動させる指示，または警報装置を作動させる指示，のうち少なくとも１以上の指示を出すことを特徴とする。
【００１８】
また，本発明によれば，コンピュータを，上記第１の観点にかかる動き検出装置として機能させるためのプログラムが提供される。このプログラムは，コンピュータにより読み取り可能な記録媒体，例えばＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスクあるいはＤＶＤ−ＲＯＭなどに記録させた形で有体物として市場を流通させることができるほか，インターネットなどのネットワークを介してダウンロードする形で商取引の対象となりうる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる動き検出装置，動き検出方法，および動き検出システムの好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
映像輝度信号の変動差分をもとにして動きの有無を検出する方法は，設定枠における過去の平均輝度レベルと現在の平均輝度レベルを比較し，ある一定値（しきい値）以上の差分があった場合，設定枠内において動きがありと判定するものである。しかしながら，このような判定方法では，検出枠における画像の明るさ（輝度）しだいでは，検出枠内において物体が同じように動いた場合でも，動きの有無を検出ができない場合がある。すなわち，同じ程度だけ輝度が高くなった場合でも，もともと輝度が高い検出枠では輝度の変化の割合が小さく，またもともと輝度が低い検出枠では輝度の変化の割合が大きい。このため，同じ輝度だけ変化があった場合でも，その変化の割合が異なるため，動きの有無を検出することが難しい場合がある。本実施の形態では，検出枠における画像の明るさに関係なく，予め定められた一定のしきい値で動きの有無を検出することの可能な動き検出システムについて説明する。
【００２１】
図１は，本実施の形態にかかる動き検出システムの一構成例を示す説明図である。この動き検出システムは，図１に示したように，少なくとも動き検出の対象となる所定のエリアを撮像する撮像装置１と，撮像装置１が出力する映像信号を用いて所定のエリアにおける動きを検出する動き検出装置２と，撮像装置１の出力を表示する表示装置３と，動き検出装置２からの指示を受けて撮像装置１の出力を記録する記録装置４と，動き検出装置２からの指示を受けて警報動作を行う警報装置５を主に備えて構成されるシステムである。以下に，各構成要素について詳細に説明する。
【００２２】
（撮像装置１）
撮像装置１は，被写体を撮像して映像信号に変換する装置であり，具体的には，ビデオカメラなどを想定している。撮像装置１は，図１に示したように，光学部品１１と，被写体（入射される光信号）に対応する映像信号を生成する固体撮像素子（以下，ＣＣＤアレイという）１２と，ＣＣＤアレイ１２の出力に対して相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｓａｍｐｌｅ−ｈｏｌｄ，以下ＣＤＳという）処理およびゲイン調整を行うＣＤＳ／ＡＧＣ回路１３と，ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１３の出力をディジタル信号（例えば，１０ビットのディジタル信号）に変換するアナログ／ディジタル変換回路（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，以下ＡＤＣという）１４と，ＡＤＣ１４の出力に対して所定のカメラ信号処理を施すカメラ信号処理回路１５とを主に備えて構成されている。これら各構成要素はすべてハードウェアとして構成することができる。また，これら構成要素の機能の一部あるいはすべてをソフトウェアとして構成することも可能である。以下に，各構成要素について詳細に説明する。
【００２３】
（光学部品１１）
光学部品１１は，被写体からの光を集光するレンズと光学フィルタなどを含んで構成されている。このレンズの絞りは，マイクロコントローラによって制御可能であり，これによりＣＣＤ１２への入射光量が調整される。光学フィルタは，例えば，赤外カットフィルタ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｃｕｔ　Ｆｉｌｔｅｒ：ＩＲＣＦ）および／または光学ローパスフィルタ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｅｒ：ＯＬＰＦ）などで構成されており，被写体から入射された光に各種の処理を施すことができる。
【００２４】
（ＣＣＤ１２）
上記のようにしてレンズによって絞り込まれ，光学フィルタを通過した光学像は，ＣＣＤ１２に入射される。このＣＣＤ１２は，代表的な撮像素子（撮像デバイス）であり，受光面に配された複数の画素により，受光した当該光学像を光電変換して電気信号として出力することができる。なお，ＣＣＤ１２としては，例えば，補色単板ＣＣＤ，３板ＣＣＤなどを採用することができる。
【００２５】
かかるＣＣＤ１２は，タイミングジェネレータにより駆動され（電子シャッター機能），光電変換された電気信号である画像信号を読み出す。なお，このタイミングジェネレータによるシャッタースピードは，マイクロコントローラによって制御可能である。撮像環境が比較的明るくＣＣＤ１２への入射光量が多い場合には，シャッタースピードを速め，一方，撮像環境が比較的暗く入射光量が少ない場合には，シャッタースピードを遅くすることにより，露光量を調整することができる。
【００２６】
（ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１３）
上記のようなＣＣＤ１２から読み出された電気的な画像信号は，ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１３に入力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１３は後段の信号処理部１５による信号処理を行うための前処理を行う回路である。このＣＤＳ／ＡＧＣ回路１３では，画像信号にＣＤＳ処理を施した後，ゲインコントロールアンプ（ＡＧＣ）によって必要に応じて好適な信号レベルに増幅（ゲイン調整）される。ＡＧＣのゲインは，マイクロコントローラによって制御可能である。
【００２７】
ＣＣＤ１１のノイズには，アンプ雑音（受光部で検出した光電荷を増幅するときに生じる初段トランジスタ発生ノイズ），リセット雑音（読み出しのリセットをする際に発生する雑音），光ショットノイズ（入力光そのもののノイズ）などがある。ＣＤＳ処理によれば，上記ノイズのうちリセット雑音を軽減する効果がある。ＣＤＳ処理は，フィードスルーに含まれるノイズと信号に含まれるノイズが同じ相関を持っていることを利用してノイズを減少させるものである。フィードスルーレベルをクランプしたうえで，信号をサンプルホールドする。これにより，リセット雑音を除去することができる。
【００２８】
（ＡＤＣ１４）
上記のＡＧＣの出力は，黒レベル等を調整した後，ＡＤＣ１４により，アナログ信号からディジタル信号に変換されて，信号処理部１５に出力される。
【００２９】
（信号処理部１５）
信号処理部１５は，画像信号に対して，ガンマ補正，ダイナミックレンジ調整，アパーチャーによる輪郭補正，ホワイトバランス（ＷＢ）調整などの各種処理を施すとともに，画像信号の信号レベルや色情報などを検出する機能を有する。信号処理部１５の出力は，撮像装置１の出力として後段の表示装置３および記録装置４に出力される。さらに，本実施の形態では，信号処理部１５の出力は，動き検出装置２に送られる。動き検出装置２における信号処理については後述する。
【００３０】
以上，撮像装置１の構成について，図１を参照しながら説明した。
次いで，撮像装置１が出力する映像信号を用いて所定のエリアにおける動きを検出する動き検出装置２について，図２及び図３を参照しながら説明する。図２は動き検出装置の一構成例を示す説明図である。図３は動き検出装置の一動作例を示す説明図である。
【００３１】
（動き検出装置２）
動き検出装置２は，図２に示したように，撮像装置１が出力する映像信号から所定のエリアにおける平均輝度レベルを検出する平均輝度レベル検出部２１と，所定時間ごとの平均輝度レベルを累積する平均輝度レベル累積部２２と，累積された平均輝度レベルと現在の輝度レベルとの差分を，現在の平均輝度レベルで正規化し，現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出する輝度レベル正規化部２３と，現在の平均輝度レベルの変化の割合を，予め定められた一定のしきい値と比較する比較部２４を主に備えて構成されている。
【００３２】
動き検出装置２の各構成要素はすべてハードウェアとして構成することができる。また，これら構成要素の機能の一部あるいはすべてをソフトウェアとして構成することも可能である。動き検出装置２の機能の一部あるいはすべてをソフトウェアとして構成する場合，その機能を実現可能なソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータに読み取らせる（インストール）ことにより，コンピュータを動き検出装置２として機能させてもよい。以下に，動き検出装置２の各構成要素について詳細に説明する。
【００３３】
（平均輝度レベル検出部２１，ステップＳ１）
平均輝度レベル検出部２１は，撮像装置１内のＡＤＣ１４からの映像信号を入力し，予め設定されている動き検出（映像信号の変動検出）の対象となるエリア（以下，検出枠という）内の輝度レベルを積分する。そして，その検出枠の面積（総画素数）で除すことにより，平均輝度レベルを算出する（ステップＳ１）。検出枠の設定は，本実施の形態にかかる動き検出システムを用いて動き検出を行う者（具体的には，監視エリアの監視を行う監視要員など）が表示装置３の画面を見ながら設定を行うことができる。
【００３４】
なお，以下の説明において，ｎを所定時間ごとに１ずつ増加する定数とし，また逆に，定数ｎによって規定される時刻あるいは時間帯を「時刻ｎ」という。時刻ｎにおける平均輝度レベルｙ［ｎ］は，図２に示したように，後段の平均輝度レベル累積部２２および輝度レベル正規化部２３に出力される。以下に説明する平均輝度レベル累積部２２および輝度レベル正規化部２３においては，時刻ｎの平均輝度レベルｙ［ｎ］が入力されて，平均輝度レベルの正規化処理を行う。以下に詳細に説明する。
【００３５】
（平均輝度レベル累積部２２，ステップＳ２）
平均輝度レベル累積部２２は，所定時間ごとの平均輝度レベルを累積する。平均輝度レベル累積部２２は，平均輝度レベル検出部２１により検出された平均輝度レベルｙ［ｎ］を累積し，時刻ｎにおける累積輝度レベルＹ［ｎ］を求める（ステップＳ２）。この累積輝度レベルＹ［ｎ］は，現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出するために求められるものである。具体的には，累積輝度レベルＹ［ｎ］は以下の（式１）で求められる。
Ｙ［ｎ＋１］＝Ｇａｉｎ１＊Ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ］・・・（式１）
【００３６】
ここで，Ｇａｉｎ１は時定数Ｔを用いて以下のように与えられる。
Ｇａｉｎ１＝（Ｔ−１）／Ｔ
時定数Ｔは，古いデータであるほど現在のデータに与える影響を小さくするために用いられる。すなわち，平均輝度レベルを単純に累積していくと，無限に大きくなってしまう。そこで，所定の時間単位で平均化するために，時定数Ｔを用いて与えられるＧａｉｎ１を係数とする。これにより，例えば，現在のＹ［ｎ］の所定割合（例えば９０％）を次のＹ［ｎ＋１］にフィードバックするなどといった柔軟な制御が可能となる。
【００３７】
平均輝度レベル累積部２２は，（式１）の計算を行うための構成要素として，図２に示したように，保有部２２１と乗算部２２２と加算部２２３を備えている。保有部２２１は（式１）により計算された累積輝度レベルＹ［ｎ］を一時的に保有する。乗算部２２２は保有部２２１が保有する累積輝度レベルＹ［ｎ］と利得値Ｇａｉｎ１との積を演算する。加算部２２３は乗算部２２２による演算結果と平均輝度レベルｙ［ｎ］との和を演算する。加算部２２３による演算結果は再び保有部２２１にフィードバックされる。
【００３８】
（輝度レベル正規化部２３，ステップＳ３）
輝度レベル正規化部２３は，累積された平均輝度レベルＹ［ｎ］と現在の輝度レベルｙ［ｎ］との差分を，現在の平均輝度レベルで正規化し，現在の平均輝度レベルの変化の割合（以下，単に「変化の割合」という。）を算出する（ステップＳ３）。具体的には，変化の割合Ｄ［ｎ］は以下のように計算される。まず，平均輝度レベルｙ［ｎ］と，現在の累積輝度レベルＹ［ｎ］を比較する。累積輝度レベルＹ［ｎ］は累積分だけ桁が大きくなっているため，桁合わせが必要になる。桁合わせのための利得値Ｇａｉｎ２は次式であらわされる。
Ｇａｉｎ２＝１／Ｔ
【００３９】
平均輝度レベルｙ［ｎ］と累積輝度レベルＹ［ｎ］とを比較し，絶対値を取って次段への出力ｄ［ｎ］する。差分ｄ［ｎ］は次式で求めることができる
ｄ［ｎ］＝｜ｙ［ｎ］−Ｙ［ｎ］＊Ｇａｉｎ２｜・・・（式２）
【００４０】
輝度レベル正規化部２３は，（式２）の計算を行うための構成要素として，図２に示したように，乗算部２３１と加算部２３２と絶対値演算部２３３を備えている。乗算部２３１は輝度レベル累積部２２内の保有部２２１が保有する累積輝度レベルＹ［ｎ］と利得値Ｇａｉｎ２との積を演算する。加算部２３２は平均輝度レベルｙ［ｎ］と乗算部２３１による演算結果（Ｙ［ｎ］＊Ｇａｉｎ２）との差分を算出する。絶対値演算部２３３は加算部２３２による演算結果の絶対値（差分ｄ［ｎ］）を算出する。
【００４１】
（式２）で求めた差分ｄ［ｎ］は，設定枠における過去の輝度レベルと現在の輝度レベルの差分である。物体の反射率は一定であるので，照明の強さだけを変化させて，ある被写体が同じ場所で同じように動作した場合，変化の割合は同じはずである。従って，差分ｄ［ｎ］を現在の平均輝度レベルｙ［ｎ］で正規化することにより，どのような照明環境下であっても，予め定められた一定のしきい値で動きを検出できる。ここでの正規化は次式で表される。
Ｄ［ｎ］＝ｄ［ｎ］／ｙ［ｎ］・・・（式３）
【００４２】
輝度レベル正規化部２３は，（式３）の計算を行うための構成要素として，図２に示したように，除算部２３４を備えている。除算部２３４はｄ［ｎ］を平均輝度レベルｙ［ｎ］で除した値を出力する。除算部２３４による演算結果，すなわち正規化された輝度レベルＤ［ｎ］は後段の比較部２４に出力される。
【００４３】
（比較部２４）
比較部２４は，正規化された輝度レベルＤ［ｎ］と外部から入力されたしきい値とを比較する比較手段である。動き検出の基準となるしきい値は予め設定される。そして，本実施の形態では，動き検出を行う際の明るさや検出枠の大きさなどによってしきい値を変えることはせず，予め定められた一定のしきい値をもって動き検出を行うことを特徴としている。すなわち，本実施の形態のしきい値の設定は，この動き検出システムの初期設定として位置づけられる。
【００４４】
比較部２４は，正規化された輝度レベルＤ［ｎ］と外部から入力されたしきい値とを比較した結果によって出力される動き検出信号Ｏｕｔ［ｎ］を，後段の表示装置３，記録装置４，および警報装置５に対して出力する。動き検出信号Ｏｕｔ［ｎ］は，例えば，動き検出の有無を表す１ビットの信号として規定される。このようにして，画面上に設定した検出枠内に生じた動きを検出することができる。
【００４５】
（ステップＳ４，ステップＳ５）
以上説明した動き検出装置２は，所定のエリアにおける動きを検出したときに（ステップＳ４），動きが検出されたエリアを表示装置３に表示させる指示，記録装置４を作動させる指示，または警報装置５を作動させる指示，のうち少なくとも１以上の指示を出す（ステップＳ５）。再び図１を参照しながら，撮像装置１および動き検出装置２の後段に接続された装置について説明する。
【００４６】
（表示装置３）
表示装置３は，撮像装置１の出力を表示する装置であり，具体的には，ＣＲＴ，ＴＦＴなどのモニタを想定している。表示装置３は，動き検出装置２が所定のエリアにおける動きを検出したときに，動き検出装置２からの指示（動き検出信号Ｏｕｔ［ｎ］）を受けて撮像装置１の出力を表示する。表示装置３は，比較部２４から動き検出信号Ｏｕｔ［ｎ］を受けたときにその検出枠を特定するための白枠信号を作成する回路を備える構成とすることもできる。
【００４７】
（記録装置４）
記録装置４は，撮像装置１の出力を記録する装置であり，具体的には，ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）などを想定している。記録装置４は，動き検出装置２が所定のエリアにおける動きを検出したときに，動き検出装置２からの指示（動き検出信号Ｏｕｔ［ｎ］）を受けて撮像装置１の出力を記録する。記録装置４は，比較部２４から動き検出信号Ｏｕｔ［ｎ］を受けたときにその検出枠を特定するための白枠信号を作成する回路を備える構成とすることもできる。
【００４８】
（警報装置５）
警報装置５は，具体的には，サイレンやベル，警告音を発する装置などを想定している。警報装置５は，動き検出装置２が所定のエリアにおける動きを検出したときに，動き検出装置２からの指示（動き検出信号Ｏｕｔ［ｎ］）を受けて，本実施の形態にかかる動き検出システムを用いて動き検出を行う者（具体的には，監視エリアの監視を行う監視要員など）の五感に訴える光や音などの警報を発する。
【００４９】
なお，図１に示した動き検出システムの一例では，上記表示装置３，記録装置４，および警報装置５のすべてを備えた構成としているが，これらはすべてが必須のシステム構成要素ではなく，少なくともこれらの１つがシステム内に存在すれば足りるものである。
【００５０】
以上説明したように，本実施の形態によれば，所定時間ごとの平均輝度レベルｙ［ｎ］を累積し，累積された平均輝度レベルＹ［ｎ］と現在の平均輝度レベルｙ［ｎ］との差分ｄ［ｎ］を，その現在の平均輝度レベルｙ［ｎ］で正規化して，その現在の平均輝度レベルの変化の割合Ｄ［ｎ］を算出することで，明るさに関係なく予め定められた一定のしきい値で安定した検出を行うことができる。すなわち，物体の反射率は一定であるので，照明の強さだけを変化させて，ある被写体が同じ場所で同じように動作した場合，変化の割合は同じである。従って，現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出することで，どのような照明環境下であっても，予め定められた一定のしきい値で動きを検出できる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では，検出枠の数を１つとし，その大きさについては特に限定されない実施の形態について説明した。本実施の形態では，検出面積が大きい場合の対処法として，検出枠の数を可変とする実施の形態について説明する。
【００５２】
一般に，検出枠の面積が大きくなるほど輝度レベルの変化に対する感度が鈍くなる。すなわち，例えば輝度レベルの変化が１０であるとき，検出枠の面積が１００の場合と１０の場合では，単位面積あたりの変化の割合が異なるため，輝度レベルの変化に対する感度が鈍くなる。この問題を低減させるために面積に応じてしきい値を変更するシステムも提案されているが，改善はされているものの，実用上十分な程度まで感度が良好していないのが現状である。そこで，本実施の形態では，検出枠を小さく分割することにより，この課題を解決する。もっとも，検出エリア全体を小さく分割し，それぞれに対して輝度レベル検出機能を持てば，理想的であるが，分割した数だけ検出枠が必要になり，ハードウェア資源が必要になる。そこで，本実施の形態では，検出枠を小さく分割しながらも，単一の輝度レベル検出機能で動き検出を行うことの可能なシステムについて説明する。
【００５３】
説明を容易にするため，検出枠を４分割した場合について説明する。図４は，検出枠を縦横それぞれ２分し，４分割した場合の一例を示す説明図である。図２に示した動き検出装置２がシステム内に１つしか存在しない場合，同時に検出できる検出枠は１つだけである。しかしながら，動き検出装置２がシステム内に１つしか存在しない場合でも，時分割で検出を行えば，複数の検出枠に対するそれぞれの平均輝度レベルを求めることができる。
【００５４】
本実施の形態における動き検出装置は，図２に示した動き検出装置２の構成要素のうち，保有部２２１を図５に示した構成とする。図５に示した保有部２２１’は，各検出枠に対応する累積平均輝度レベルＹ［ｎ］を保持する保有部２２４，２２５，２２６，２２７と，検出枠１〜検出枠４を切り換えるカウンタ２２８を主に含んで構成されている。
【００５５】
図６は，輝度信号を時分割で検出した場合の一例を示す説明図である。
図６の検出例に示すように，１つの検出エリアごとに検出枠１から検出枠４までを順次検出し，これを繰り返す。保有部２２４〜２２７は，カウンタ２２８のカウンタ値に対応した検出枠１〜検出枠４に応じて切り換えられる。このようにして，動き検出装置がシステム内に１つしか存在しない場合でも複数の検出枠に対する動き検出を行うことができる。そして，動き検出装置がシステム内に１つしか存在しない場合でも，分割した小さな検出枠に対する動き検出を行うことによって，検出枠の面積が大きくなるほど輝度レベルの変化に対する感度が鈍くなるという問題点を解決することができる。
【００５６】
以上説明したように，本実施の形態によれば，１個の検出枠を複数個に分割し，分割された枠に対して時分割で動き検出を行うことで，検出精度を上げることができる。また，１個の検出枠に対して時分割で複数の検出枠に対する動き検出を行うことができるため，動き検出装置を１つしか持たないシステムでも，複数箇所の検出枠を設定できるシステムとすることができる。
【００５７】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる動き検出装置，動き検出方法，および動き検出システムの好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
例えば，上記実施の形態で説明した動き検出装置２は，撮像装置１と一体に構成（内蔵）するようにしてもよい。また，表示装置３，記録装置４，あるいは警報装置５と一体に構成するようにしてもよい。いずれの場合も，動き検出装置の機能はソフトウェアとして実現してもよく，ハードウェアとして実現してもよい。
【００５９】
また，本発明の本質的特徴は主に動き検出装置にあるため，特に撮像装置については，上記実施の形態の構成に限定されるものではない。すなわち，撮像装置の回路構成は，上記実施の形態の回路構成の例に限定されず，各種のセンサ，回路などを付加したり，もしくは削除したりしてもよい。例えば，画質調整機能として，ＡＥ機能およびＡＷＢ機能の少なくともいずれか一方を備える，もしくはこれら以外の画質調整機能をさらに備えた撮像装置であってもよい。また，例えば，同期信号，画像位置信号を作成する同期信号発生回路（ＳＧ回路）等の各種の回路および／またはセンサなどを備えた撮像装置であってもよい。
【００６０】
また，上記第２の実施の形態では，検出枠の形状が矩形であり，数が４つの場合について説明したが，本発明はこれに限定されない。検出枠の数は任意であり，また，検出枠の形状は，矩形に限定されず，例えば丸形，楕円形，三角形，星形など多様に設定してもよい。また，例えば，窓がある室内を撮像する際に，窓から差し込む光線の昼夜の差により室内の明るさが変わってしまう場合などには，室内の輝度レベルを安定的に検波するため，窓を覆い隠すような検出枠を設定してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，所定時間ごとの平均輝度レベルを累積し，それをもとに現在の平均輝度レベルの変化の割合を算出すること（輝度レベルの正規化）で，明るさに関係なく予め定められた一定のしきい値で安定した検出を行うことができる。また，本発明によれば，１個の検出枠を複数個に分割し，分割された枠に対して時分割で動き検出をかけることで，検出精度を上げることができる。また，１個の検出枠に対して時分割で複数枠の検出を行えるため，検出ブロックを１つしか持たないシステムでも，複数箇所の検出枠を設定できるシステムを作成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】動き検出システムの一構成例を示す説明図である。
【図２】動き検出装置の一構成例を示す説明図である。
【図３】動き検出装置の一動作例を示す説明図である。
【図４】検出枠の分割を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる保有部を示す説明図である。
【図６】輝度信号を時分割で検出した場合の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　撮像装置
２　動き検出装置
３　表示装置
４　録画装置
５　警報装置
１１　光学部品
１２　ＣＣＤ
１３　ＣＤＳ／ＡＧＣ
１４　ＡＤＣ
１５　信号処理部
２１　平均輝度レベル検出部
２２　平均輝度レベル累積部
２３　輝度レベル正規化部
２４　比較部
２２１　保有部
２２２　加算部
２２３　乗算部
２３１　乗算部
２３２　加算部
２３３　絶対値演算部
２３４　除算部
ｙ［ｎ］　平均輝度レベル
Ｙ［ｎ］　累積平均輝度レベル
ｄ［ｎ］　累積平均輝度レベルと現在の平均輝度レベルとの差分
Ｄ［ｎ］　平均輝度レベルの変化の割合
Ｇａｉｎ１，Ｇａｉｎ２　利得値
Ｔ　時定数
【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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