(57)【要約】【課題】簡易な構成で監視領域内の異常発生の検知及び異常発生原因の分析を可能とする。【解決手段】監視領域内の画像を撮像する撮像部（２）と、撮像部で順次撮像された画像データを記憶する第１の記憶部（４）と、画像データを適宜記憶する第２の記憶部（５）と、第１の記憶部に記憶された時系列的に前後する２つの画像データの対応する位置の画素の色差の情報に基づき監視領域内に異常が発生したか否かを判定する制御部（７）とを具備し、制御部は、監視領域内に異常が発生監視領域内に異常が発生したと判定したときに、撮像部で撮像された画像データを、第１の記憶部に記憶される画像データよりも高い解像度で第２の記憶部に記憶する構成とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域内の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像データを順次記憶する第１の記憶部と、
前記画像データを適宜記憶する第２の記憶部と、
前記第１の記憶部に記憶された時系列的に前後する２つの画像データの画素の色差の情報に基づき前記監視領域内に異常が発生したか否かを判定する制御部とを具備し、
前記制御部は、前記監視領域内に異常が発生したと判定したときに、前記撮像部で撮像された画像データを、前記第１の記憶部に記憶される画像データよりも高い解像度で第２の記憶部に記憶することを特徴とする監視用デジタルスチルカメラ。
【請求項２】
前記制御部は、前記監視領域内に異常が発生したと判定したときに、前記第１の記憶部に記憶された画像データを前記第２の記憶部に転送することを特徴とする請求項１に記載の監視用デジタルスチルカメラ。
【請求項３】
外部装置との信号の送受信を行うためのインターフェース部を更に備え、前記制御部は、前記第２の記憶部に記憶された前記画像データを前記外部装置に出力することを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の監視用デジタルスチルカメラ。
【請求項４】
前記制御部は、前記監視領域内に予め設定された少なくとも１以上の選択範囲に基づき、前記監視領域内に異常が発生したか否かを判定することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の監視用デジタルスチルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止画像を電子的に保存するデジタルスチルカメラに関し、特に、防犯及び保全のための監視に用いる監視用デジタルスチルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、企業のオフィスや一般の住宅では、出入口などの主要な場所に監視カメラを設置し、警備室や警備会社などに設置されたモニタで周辺状況の監視などを行う監視システムが導入されている。また、同様のシステムが工場の設備の稼働状況などを監視するための目的で用いられる場合もある。
【０００３】
この種の監視システムとして、監視カメラ、マイク、及び防犯センサ等を接続可能であって、画像信号及び音声信号を記憶するメモリを備えた監視システムが知られている（例えば、特許文献１）。これによれば、防犯センサが作動したときに監視カメラで撮像した画像とマイクで捉えた音声を記憶することによって、センター装置側で警戒先の状況を容易かつ確実に把握できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３２９３５９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の監視システムでは、監視カメラ、マイク、及びセンサ等の装置に加え、それらを制御して画像の処理及び記録などを行う制御装置がそれぞれ個別の装置として必要である。更に、遠隔で監視するためのモニタや画像データの演算処理をおこなうコンピュータ等が必要となる場合もある。従って、監視システムを構成するためのコストが高く、装置構成も複雑なものになりがちであった。また、通常の監視システムは、所定の監視領域内を常時監視する必要があるので、膨大な画像データを記憶しておかなければならない。従って、画像データを比較的低い解像度として記憶容量を小さくする等の対策が必要であり、画質が悪く異常の発生原因の究明が容易でない一方で、正常な状態が記録された不要な画像データが大量に蓄積されるといった問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、装置が簡易かつ低コストであり、監視領域内の異常発生の判定に必要な画像データのみを確実に記憶できる監視用デジタルスチルカメラの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の監視用デジタルスチルカメラは、請求項１に示すように、監視領域内の画像を撮像する撮像部（２）と、撮像部で撮像された画像データを順次記憶する第１の記憶部（４）と、画像データを適宜記憶する第２の記憶部（５）と、第１の記憶部に記憶された時系列的に前後する２つの画像データの画素の色差の情報に基づき監視領域内に異常が発生したか否かを判定する制御部（７）とを具備し、制御部は、監視領域内に異常発生したと判定したときに、撮像部で撮像された画像データを、第１の記憶部に記憶される画像データよりも高い解像度で第２の記憶部に記憶する構成とした。これによれば、異常が発生したか否かの判定は、例えば、ビットマップ形式に変換した画像データを色差演算して得られる対応する位置の画素の色差の情報により行うので、別途検出器（例えば、赤外線センサ）を設ける必要もなくリアルタイムに異常発生の検知が可能である。この場合、異常の発生の判定は、例えば、色差の変化が生じた画素を含む領域の面積に基づき行うことができる。また、監視領域内に異常が発生（例えば、人間その他の物体が侵入）した場合には、より高解像度の画像データを記憶しておき、それに基づき異常の発生原因を詳細に分析することが可能となる。更に、第１の記憶部に揮発性メモリ、第２の記憶部に不揮発性メモリをそれぞれ用いれば、監視領域内に異常が発生したときの必要な画像データのみを第２の記憶部に記憶できるので、正常状態が撮像された不要な画像データを大量に蓄積する必要はなく、記憶容量を比較的小さくすることが可能である。
また、一般に撮像した画像に基づく異常検出においては、２次元的には水平方向及び垂直方向の分解能を上げる（即ち、画素数を増やす）ことで、その検出精度を向上させることができる。ここで、画素数が一定であれば、検出精度は画素単位の分解能の問題となるので、モノクロ画像を用いた場合では、対象物からの反射光量の単位である輝度は、８ビットで２５６階調であり、それ以上の分解能の向上は望めない。そこで、例えば、ＲＧＢカラー画像を用れば、Ｒ（ｒｅｄ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）、及びＢ（ｂｌｕｅ）が各２５６階調であり、２４ビットの約１６７７万色の分解能を保持することができ、モノクロ画像の場合に比べて非常に高い精度で異常検出が可能となる。
【０００８】
また、上記監視用デジタルスチルカメラにおいては、請求項２に示すように、制御部は、監視領域内に異常が発生したと判定したときに、第１の記憶部に記憶された画像データを第２の記憶部に転送する構成とすることができる。これによれば、監視領域内に異常が発生した前後の画像データが共に記憶されるので、異常発生の前後の監視領域内の状況を比較することが可能となり、異常の発生原因をより詳細に分析することが可能となる。
【０００９】
また、上記監視用デジタルスチルカメラにおいては、請求項３に示すように、外部装置との信号の送受信を行うためのインターフェース部（６）を更に備え、制御部は、第２の記憶部に記憶された画像データを外部装置に出力する構成とすることができる。これによれば、監視領域内に異常が発生したときの画像データを外部装置（例えば、汎用コンピュータ）に取り込み、種々の処理を行うことが可能となる。この場合、画像データに限らず種々の情報の信号の送受信を行わせることも可能であり、例えば、外部装置としてモニタや警報器などを用いることで、リアルタイムで異常の発生を視覚的若しくは聴覚的に報知することもできる。
【００１０】
また、上記監視用デジタルスチルカメラにおいては、請求項４に示すように、制御部は、監視領域内に予め設定された少なくとも１以上の選択範囲について、監視領域内に異常が発生したか否かを判定することが可能である構成とすることができる。これによれば、監視領域内に予め選択範囲を設定することで、監視領域内で特に重要な領域に限って異常発生の判定が可能となる。また、選択範囲が複数ある場合には、各選択範囲について異常の発生を判定する感度を個別に設定することで、監視のレベルに軽重をつけてより適切な異常発生の判定が可能となる。更に、監視が不要な部分を監視対象外としてマスクすれば過度の誤検知を防止することもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の監視用デジタルスチルカメラ（以下、「ＤＳＣ」）の構成を示すブロック図である。図に示すように、ＤＳＣ１は、監視領域内の画像を撮像するＣＣＤ（撮像部）２と、ＣＣＤ２からの電気信号のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換を行うＣＣＤインターフェース部３と、ＣＣＤ２で撮像された画像データを順次記憶する内部メモリ（第１の記憶部）４及び画像データを適宜記憶する及びメモリカード（第２の記憶部）５と、外部装置に対する画像データの出力を含め種々の信号の入出力が可能なインターフェース部６と、撮像、画像データの記憶、及び信号の入出力等の各部の処理を統括的に制御する一方で、撮像後に必要な画像処理を行う等の種々の機能を有する制御部７によって主として構成される。
【００１３】
図２は、図１に示すＤＳＣの外部インターフェースの構成を示すブロック図である。外部インターフェース６は、アプリケーション用インターフェースとしてＳＩＯ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）  １０、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）  １１  、及びＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ）  １２を備え、何れかのインタフェースを経由して汎用コンピュータ（ＰＣ）１３に接続可能である。
【００１４】
次に、上記のように構成された本発明のＤＳＣの動作について説明する。
【００１５】
図３は、図１に示すＤＳＣの動作の流れを示すフロー図である。ＤＳＣ１を所望の監視位置に設置して起動させた後、まず制御部７によって監視領域内に１以上の選択範囲を設定し（ＳＴ１０１）、各選択範囲毎に異常の発生を判定する条件を設定する（ＳＴ１０２）。ここでは、監視領域内の選択範囲毎に監視のレベルに軽重をつけることができるので、特に重点を置くべき領域を含む選択範囲については異常発生を判定する感度を高くする一方で、監視が不要な領域はマスクして監視対象から外す。詳細については後述するが、異常発生の判定は、ビットマップ形式の２つの画像データの色差演算して得られる対応する位置の画素の色差の情報により行う。従って、ここでは、異常の発生を判定する条件として色差の閾値及び色差が閾値を超えた領域の面積値の閾値を設定する。尚、選択範囲は必ずしも排他的な領域である必要はなく、他の選択範囲と重複する領域を有するように設定することもできる。
【００１６】
そこで、監視が開始されると、ＣＣＤ２で撮像した１番目の画像データが内部メモリ４に取り込まれ（ＳＴ１０３）、比較の基準となる基準画像データとして設定される（ＳＴ１０４）。続いて２番目の画像データが内部メモリ４に取り込まれ（ＳＴ１０５）、比較画像データとして設定される（ＳＴ１０６）。この内部メモリ４は、画像データを一時的に格納可能な揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）からなり、制御部７において色補正等の画像処理がなされた後、所定の圧縮方式（ここでは、ＪＰＥＧ或いはＭｏｔｉｏｎ−ＪＰＥＧ）で圧縮された画像データを連続して記憶する。記憶量が内部メモリ４の容量を超えた場合には、新たな画像データを取り込む一方で、古い画像データから順に消去される。
【００１７】
次に、制御部７は、内部メモリ４に記憶された時系列的に前後するそれら２つの画像データファイルをＪＰＥＧ形式からビットマップ形式に変換し、それらを色差演算することで、対応する位置の画素の色差を算出する（ＳＴ１０７）。
【００１８】
そこで、制御部７は、予め設定した色差の閾値を超えた画素により構成される領域を異常発生領域とし、算出した面積値を予め設定した面積の閾値と比較する（ＳＴ１０８）。算出した面積値が閾値以下の場合には、新たに次の画像データが取り込まれて（ＳＴ１０５）、新たな比較画像データとして設定され（ＳＴ１０６）、上記ＳＴ１０５〜ＳＴ１０８の動作は、算出した面積値が閾値を超えるまで同様に繰り返される。一方、算出した面積値が閾値を超えると、その異常発生領域の重心位置を算出するための演算が行われる（ＳＴ１１０）。
次に、制御部７は、その重心位置が監視対象外のマスクされた選択範囲（以下、マスク範囲）内にあるか否かを判断し（ＳＴ１１１）、マスク範囲内にある場合には、新たに次の画像データが取り込まれて（ＳＴ１０５）、新たな比較画像データとして設定される（ＳＴ１０６）。一方、重心位置がマスク範囲内にない場合には、制御部７は、撮像された画像データを、内部メモリ４に記憶された画像データよりも高い解像度でメモリカード５に記憶し（ＳＴ１１２）、更に、内部メモリ４に記憶された画像データをメモリカード５に転送する（ＳＴ１１３）。このメモリカードは５は、通常はＤＳＣ１に設けられたカードスロットに対して着脱自在に装着されるものであり、画像データを格納可能な不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）からなる。また、画像データの解像度は、内部メモリ４に記憶される正常時の画像データがＶＧＡ（６４０×４８０ドット）であり、メモリカード５に記憶される異常発生時の画像データがＳＶＧＡ（１２８０×１０２４ドット）である。次に、制御部７は、メモリカード５に記憶されたそれらの画像データをＰＣ１３に出力する（ＳＴ１１３）。上記ＳＴ１０５〜ＳＴ１１３の動作は、監視中は繰り返し実行可能である。
図４は、図１に示すＤＳＣの別の動作の流れを示すフロー図である。ＤＳＣ１を所望の監視位置に設置して起動させた後、図３に示すＳＴ１０１〜ＳＴ１０７と同様の動作であるＳＴ２０１〜ＳＴ２０８が実行される。
そこで、ＳＴ２０８において算出した面積値が閾値以下の場合には、現在の比較画像データが新たな基準画像データとして再設定され（ＳＴ２０９）、新たに次の画像データが取り込まれて（ＳＴ１０５）、新たな比較画像データとして設定される（ＳＴ１０６）。上記ＳＴ２０５〜ＳＴ２０９の動作は、算出した面積値が閾値を超えるまで同様に繰り返される。一方、算出した面積値が閾値を超えると、その異常発生領域の重心位置を算出するための演算が行われる（ＳＴ２１０）。
次に、制御部７は、その重心位置が監視対象外のマスク範囲内にあるか否かを判断し（ＳＴ２１１）、マスク範囲内にある場合には、現在の比較画像データが新たな基準画像データとして再設定され（ＳＴ２０９）、新たに次の画像データが取り込まれて（ＳＴ１０５）、新たな比較画像データとして設定される（ＳＴ１０６）。一方、重心位置がマスク領域内にない場合には、図３に示すＳＴ１１２〜ＳＴ１１３と同様の動作であるＳＴ２１２〜ＳＴ２１３が実行され、上記ＳＴ２０５〜ＳＴ２１３の動作は、監視中は繰り返し実行される。
図４に示した動作においては、侵入した物体が監視領域内で静止した場合、基準画像データと比較画像データは、同一である（即ち、異常なし）と判定されて、拡大画像データの記録等の動作は実行されることはない。つまり、監視領域内に存在する物体が静止している限りは正常状態であると判断される。従って、例えば、本来監視の対象とならない物体が監視領域内に侵入し、静止したまま長時間存在するような場合でも、内部メモリ６に不要な画像データが蓄積されること防止できるので有用である。一方、静止した物体が監視の対象である場合であるとしても、その物体が監視領域内に侵入してから静止するまでの重心位置に基づいて物体が何れの選択範囲に存在するかを容易に判断できるので、適切な監視を行うことができる。
【００１９】
次に、駅のプラットホームの監視を例として、本発明のＤＳＣの動作をより具体的に説明する。図５は、本発明のＤＳＣの監視領域及びその選択範囲の具体例を示す図である。ここでは、線路上への人間の侵入の監視を目的としており、監視領域２０には、選択範囲として線路上２１、プラットホーム２２、及びそれらの境界領域（線路側のプラットホームの一部）２３を設定する。また、異常の発生を判定する条件の設定では、線路上２１については、境界領域２３と比べて上述の面積値の閾値をより低く（即ち、異常発生を判定する感度をより高く）設定し、プラットホーム２２は監視不要としてマスクする。このように選択範囲と異常発生の判定条件を設定した後、上述のように画像データの取り込みを開始する。
【００２０】
図６は、図５に示した監視領域に人間が侵入した場合の画像データの色差演算の概念を示す模式図である。図に示すように、制御部７は、線路上２１に人間が侵入した際に、内部メモリ４に記憶された侵入前の正常状態の画像データ（基準画像データ）３０と侵入後の異常発生時の画像データ（比較画像データ）３１とを色差演算して、予め設定された色差の閾値を超えた領域（ここでは、線路上２１の人間３３が表示された領域）を含む画像データ３２を抽出する。そこで、人間３３が表示された領域の面積値が予め設定された面積値の閾値を超えていると判定し、その面積の重心位置を算出する。その重心位置は、マスク範囲のプラットホーム２３ではなく線路上２１にあるので、異常が発生したと判定して、撮像された画像データを高い解像度（ＳＶＧＡ）でメモリカード５に記憶し、また、内部メモリ４に記憶された通常の解像度（ＶＧＡ）の画像データをメモリカード５に転送する。この場合、必ずしも内部メモリ４に記憶された画像データの全てをメモリカード５へ転送する必要はなく、異常が発生したと判定された時を基準に所定の時間内に撮像されたものに限定することも可能である。更に、制御部７は、メモリカード５に記憶されたそれらの画像データを司令室のモニタに出力する一方で、警報器に指令を送り、警告音で異常発生を駅員に知らせる。これにより、線路上での異常の発生をいち早く報知して問題の早期解決に役立つ一方で、記録された画像により異常の発生原因を詳細に分析することができる。
【００２１】
本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、これらはあくまでも例示であって本発明を限定するものではない。例えば、図１に示すＤＳＣの構成は、必ずしも専用の装置を製作する必要はなく、市販のデジタルスチルカメラの構成の一部を変更することにより容易かつ低コストに実現可能である。その場合、制御部は、制御データを記憶した記憶媒体をＤＳＣ本体に着脱自在に装着するインターフェースを設けることにより、記憶媒体の制御データの変更を行うのみで種々の機能の変更が可能となる。また、外部インターフェース７は、ＳＩＯ、ＵＳＢ、及びＵＡＲＴで構成されるが、これに限らず当業者に周知の種々の構成が可能である。更に、画像データの解像度の例として、ＶＧＡ（低解像度）及びＳＶＧＡ（高解像度）を挙げたが、これに限らず当業者に周知の種々の規格を適用することができる。
また、図３及び図４に示した動作フローにおいては、ＳＴ１１３又はＳＴ２１３において、異常発生時のデータを逐次外部へ出力する例を示したが、必ずしもこれに限らず、例えば、蓄積された所定の容量の画像データをＰＣ１３からの指令に応じて一括して出力することも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、異常が発生したか否かの判定を、時系列的に前後する２つの画像データの対応する位置の画素の色差の情報に基づき行うので、別途検出器を用いる必要もなく、簡易かつ低コストな装置構成で異常の発生を検知することができる。また、監視領域内に異常が発生した場合には、常時記録される画像データに比べてより高い解像度の画像データを記憶するので、異常の発生原因の詳細な分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＳＣの構成を示すブロック図
【図２】図１のＤＳＣの外部インターフェースの構成を示すブロック図
【図３】図１のＤＳＣの動作の流れを示すフロー図
【図４】図１のＤＳＣの別の動作の流れを示すフロー図
【図５】本発明のＤＳＣの監視領域及びその選択範囲の具体例を示す図
【図６】図５に示した監視領域の画像データの色差演算の概念を示す模式図
【符号の説明】
１  監視用デジタルスチルカメラ
２  ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）
３  ＣＣＤインターフェース
４  内部メモリ
５  メモリカード
６  外部インターフェース
７  制御部
【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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