(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域の画像を記録するステップと、警報状況が存在するか否かを決定するためにその記録画像を基準画像と比較するステップとを有する監視領域を監視することを監視装置が実行する方法であって、前記基準画像の照明状態が前記記録画像の照明状態に合わせられるように１組の画像から少なくとも２つの以前記憶した画像を組み合わせるステップを用いて前記基準画像を作成するステップを有し、前記１組の画像は１番目の画像Ｕ１からｂ番目の画像Ｕｂまでを含み、ｂは２以上の整数であり、
前記方法は、更に、前記記録画像の照明レベルにできるだけ一致する前記１組の画像の中から画像の線形組み合わせを見つけるために、前記１組の画像に基づいて前記記録画像に前記基準画像を合わせるステップを備えることを特徴とする監視方法。
【請求項２】
前記基準画像は、前記少なくとも２つの以前記憶した画像を線形に組み合わせることによって作成する、請求項１記載の監視方法。
【請求項３】
前記基準画像と前記記録画像との差として差画像を計算するステップと、
少なくとも複数の画素が特定レベルを超える前記差画像の少なくとも１つの逸脱区域を決定するステップと、
前記逸脱区域がシーン変化を表すか否かを決定するステップと、
もし前記逸脱区域がシーン変化を表す場合には、次の基準画像の作成のため前記記録画像の逸脱区域に対応する画素を除去するステップと、
をさらに有する請求項１または請求項２に記載の監視方法。
【請求項４】
前記逸脱区域が光変化を表すか否かを決定するステップと、もし前記逸脱区域が光変化を表す場合には、前記１組の画像を更新するステップと、
をさらに有する、請求項３記載の監視方法。
【請求項５】
前記逸脱区域がシーン変化を表すとともに同一のシーン変化が所定数の連続記録画像で検出されるならば、前記１組の画像を更新するステップをさらに有する、請求項３記載の監視方法。
【請求項６】
前記逸脱区域がシーン変化を表すか否かを決定するステップは、前記逸脱区域の相違を計算するステップを有し、もしその相違が所定値を越えると、前記逸脱区域はシーン変化を表すものと判断される、請求項３、請求項４および請求項５のいずれかに記載の監視方法。
【請求項７】
前記基準画像の作成時に前記記録画像の画素の少なくとも最も外側の縁が除外される、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の監視方法。
【請求項８】
前記１組の画像の記憶画像は、異なる解像度で記憶され、
当該異なる解像度で記憶されるとは、前記１組の画像中の少なくともひとつ画像の各画素が記憶されることにより前記１組の画像中の前記少なくともひとつの画像は最大解像度で記憶され、前記１組の画像中のそれ以外の画像は低い解像度で記憶されることを意味する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の監視方法。
【請求項９】
異なる照明状態の下で監視領域の画像を記録するとともにこの記録画像の１つ以上を記憶することにより前記１組の画像を作成するステップをさらに有する、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の監視方法。
【請求項１０】
前記１組の画像を更新するステップは、所定間隔で実行される、請求項４または請求項５のいずれかに記載の監視方法。
【請求項１１】
前記１組の画像の少なくとも２つの画像は、直交的に記憶され、
当該直交的に記憶されるとは、その画像自身を示すそれぞれのマトリックスのスカラー積が１に等しく、画像を示すそれ以外のマトリックスのスカラー積が０（零）に等しいことを意味する請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の監視方法。
【請求項１２】
前記１組の画像は、前記１組の画像のうちの１枚に関して全ての画素が同一強度を有する画像である、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の監視方法。
【請求項１３】
監視領域の画像を記録するように配置された感光センサと、警報状況が存在するか否かを決定するためにその記録画像と基準画像とを比較するように配置された中央処理装置とを有する監視領域を監視する監視装置であって、前記１組の画像は１番目の画像Ｕ１からｂ番目の画像Ｕｂまでを含み、ｂは２以上の整数であり、前記中央処理装置は、さらに、前記基準画像における照明状態が前記記録画像における照明状態に合わされるように、１組の画像から少なくとも２つの以前記憶した画像を組み合わせて基準画像を作成するようにして、前記中央処理装置は、更に、前記記録画像の照明レベルにできるだけ一致する前記１組の画像の中から画像の線形組み合わせを見つけるために、前記１組の画像に基づいて前記記録画像に前記基準画像を合わせるように構成されたことを特徴とする監視装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１２による方法のいずれか１つを実行する命令を含む、監視領域を監視する画像処理用のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、警報状況の有無を決定するために、監視領域の画像を記録するステップと、この記録した画像を基準画像と比較するステップとを有する、監視領域の監視方法に関する。本発明は、更に、監視装置とコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
（技術背景）
産業及び私的な住居の両方で種々の監視形式のカメラを使用することは、既に公知である。この監視の目的は、しばしば夜盗及び窃盗を防止することである。
カメラは、この監視領域の画像を撮影する。この監視領域は、カメラの光学的構成により制限される。記録された画像は、その内容の評価を行なうために解析される。もしカメラが、例えば、人が許可されない家屋内を監視する場合、その記録された画像の解析が行なわれて、その監視領域内に異質の物体が存在するか否かの評価がなされる。
【０００３】
この監視の段階では、定期のシーンが使用される。例えば、何かが物理的に移動したり、例えば、もし人が監視領域に入る場合には、この定期のシーンは、変化する。一方、このシーンは、監視領域の光が変化しても変化しない。もしシーン変化が検出されると、警報状況にあるということを決定することができる。
【０００４】
記録された画像の解析は、記録された画像を見て、その監視領域における侵入者の有無を視覚で評価する人によって手動的に行なうことができる。もし侵入者が記録画像で発見されると、この評価を行なう監視係は、例えば、更なる手段をとるため警察に電話することができる。これは、高価な監視形態である。それは、記録画像を調べる人を必要とするからである。もし記録画像の評価を行なう人が同時に数個の監視領域を評価しかつ監視することができたとしても、許されざる「事象」は、その記録画像で見逃してはならないので、それは、時間がかかり、非常に単調でストレスの多い仕事となる。侵入者が建物に侵入する他に、許されざる事象とは、製造ラインで誤って製造されたウイスキーのビンの場合であり得る。
【０００５】
従って、記録画像の解析は、デジタル画像処理によって大いに行なわれる。例えば、記録画像で侵入者を発見するために、記録画像は、基準画像と比較される。この基準画像は、監視領域に侵入者が侵入する以前に記録された背景画像であってもよい。基準画像は、その直前の記録画像であってもよい。もしこの２つの比較された画像間に差があると、監視領域に侵入者が存在するということになる。その差は、監視領域における光の変化に原因することもあり得る。このことは、例えば、太陽が雲の後ろに隠れるとき、暗くなり始めるとき、または電灯がつけられるときに生じる場合がある。光の変化により生じた問題を減少させる１つの方法は、どの変化がその光の変化に関するものであるか、どれがシーン変化に関するものかを検出することである。これは、どの強度変化が光の変化の結果であるか、どれがシーン変化の結果であるかに対して異なる基準を使用することによって解決されるが、これは、解決するのが困難な問題である。使用されるアルゴリズムは、非常に複雑で、処理に長時間を要する。
【０００６】
従来技術の他の問題は、光の変化が強度変化に対する前記基準に従わない強度変化を生じる場合である。これは、例えば、影を投げかける物体がシーンに存在する時に生じる。この場合には、光の変化は、ある状態では影になり、並んでいれば違った状態となる。
【０００７】
（発明の要約）
それ故、本発明の目的は、上記問題を回避する方法を提供することである。
次の記載から明らかとなるこの目的及び他の目的は、本発明の第１の態様によれば、導入部により記載した形式の方法であって、基準画像の照明状態が記録画像の照明状態に合わせられるように1組の画像中の少なくとも２つの以前記憶した画像を組み合わせることによって前記基準画像を作成するステップを有することを特徴とする監視方法により達成される。
【０００８】
画像の変化の有無を決定するために、まず記録画像と基準画像を比較し、次に、変化が警報状況であるかまたは光の変化であるかを決定する他に、光の変化をその比較が行なわれる前に考慮する。これは、組み合わせ可能な画像を前もって記憶しておくことにより達成され、こうして基準画像の照明状態を再度作成することができる。新しい基準画像は、記録画像との各比較の前に作ることができる。また、監視領域の次の画像が記録され、そして、基準画像と比較される時に、前の基準画像を使用することもできる。
【０００９】
例えば、新しい基準画像は、数分ごとに再度作成でき、または５回ごと、１０回ごとまたは１００回ごとに画像は記録され、基準画像と比較される。本発明の利点は、最適な基準画像が簡単かつ迅速な方法で得られるということであり、基準画像は、照明状態を考慮する。このことは、記録画像と基準画像との比較のステップが、より簡単になり、例えば、光の変化及びシーンの変化による領域の分類のために使用する必要があるアルゴリズムよりも複雑でないアルゴリズムでよいということを意味する。このことは、また、より小さいメモリでよいという利点をも有している。これは、処理能力が有限の時に特に重要であり、分布インテリジェンスを持つシステムではそうである。分布インテリジェンスとは、警報状況の有無を決定するために監視領域における監視装置で、記録画像の解析が行なわれるということを意味する。
【００１０】
比較の結果は、本発明による基準画像が使用される時に偽りの検出の恐れが減少されるので更に信頼性のあるものともなる。
【００１１】
例えば、監視は、高価な書類が保存されているが人々が許可されない建物で実行することができ、部屋の中の人の有無を検出しようとする。人の検出を可能にするために、画像が記録され、その画像がカバーする領域を、監視領域と呼ぶことにする。この記録画像は、人が監視領域に侵入したか否かを発見するために基準画像と比較される。この基準画像は、画像の記録時に監視領域の背景を表す画像である。この監視領域の背景は、警報を生じさせることができる如何なる物体も監視領域に存在しない時に、すなわち、監視領域が乱されていない時に、その監視領域として宣言することができる。基準画像は、１組の画像に記憶された画像を組み合わせることによって作られるので、基準画像は、その記録画像で優勢な照明状態に合わされる。基準画像の画像情報は、記録画像の画像情報に合わされる。画像情報は、画像の画素の光強度を含む。１組の画像中の画像は、そのシーンに関する実際の光レベルに個々に対応する必要はない。重要なことは、有限の数の画像からできるだけ多くの異なった種類の光レベル用の基準画像を作ることができるということである。記録画像における照明状態がその１組の画像から基準画像で再度作成できない時でも、その１組の画像を更新することが可能な場合がある。
【００１２】
１組の画像中の画像の組み合わせによって、固定物体からの基準画像に含まれる影を考慮することもできる。
他の利点は、監視装置は頑丈で、基準画像がその優勢な照明状態に直ちに合わされた時に干渉に対してはあまり感ぜず、これらを別に後で検出するということはないということである。
他の好適な実施例では、基準画像は、前記少なくとも２つの画像の線形組み合わせにより作成される。
この線形組み合わせとは、その１組の画像の各画像について係数が計算され、線形組み合わせは、その計算された係数に基づいて行なわれるということを意味する。
【００１３】
基準画像をできるだけ記録画像に合わせるために、できるだけ記録画像の光レベルに従う１組の画像中の画像の線形組み合わせを発見しようとするアルゴリズムを使用することができる。
【００１４】
更に好適な実施例では、さらに、基準画像と記録画像との差異として差画像を計算するステップと、少なくともある画素が特定のレベルを超える差画像の少なくとも１つの逸脱区域を決定するステップと、その逸脱区域がシーン変化を表すか否かを決定するステップと、もしその逸脱区域がシーン変化を表す場合、次の基準画像の作成のため、または記録画像との比較前にこの基準画像における記録画像の逸脱区域に対応する画素を取り出すステップとを有する。
【００１５】
その差画像は、記録画像における各画素と基準画像における各対応画素との間の強度の差として得ることができる。差画像により、記録画像と基準画像との間に差が存在するか否か、そして、もし存在するなら、どこに存在するかを判別することができる。これらの差は、逸脱区域として明らかになることができ、この逸脱区域は、所定の閾値を越えると共に互いに隣接したいくつかの画素で有り得る。逸脱区域の数は、ゼロか１つか更にそれ以上かである。これらの逸脱区域は、シーン変化により生じ得るが、それらは、例えば、光の変化により生じることもある。その差画像の区域が逸脱区域と呼ばれるために満たさなければならない種々の基準が存在し得る。このような基準の例は、その区域は、特定のサイズのものでなければならず、すなわち、少なくとも所定数の画素を占有しなければならないということ、及び/または記録画像と基準画像との画素の強度差は、特定レベルを超えなければならないというようにすることができる。他の基準は、例えば、逸脱区域の形状、すなわち、閾値を越える画素が如何に互いに隣接するかということにすることができる。
【００１６】
逸脱区域がシーン変化による場合、このシーン変化は、次の記録画像で恐らく繰り返される可能性が高い。この次の記録画像用に基準画像をできるだけ良く作成するために、逸脱区域が差区域に占める画素に対応する画素は、記録画像から除去される。逸脱区域は、好都合にも、逸脱区域を形成するための１つ以上の基準を満たす画素に隣接する画素をも含む。また、これらの画素も除去することによって、シーン変化が、次の画像の記録前に監視領域において移動したかもしれないことを考慮している。こうして、更に良い基準画像が得られる。逸脱区域をどれほど拡大するかは、例えば、検出されたシーン変化がどの位速く監視領域で移動し得ると期待されるかにかかっている。
【００１７】
除去された画素は、他の画素の光レベルに依存する光レベルを与えられるので、シーン変化により占められる区域の照明状態の評価が得られる。
この方法の利点は、基準画像が、シーン変化からの干渉無しで優勢な照明状態に基づいて作成されるということである。
この方法の更なる利点は、より良好な基準画像が得られ、従って、記録画像における物体を検出することが更に容易になるということである。
他の利点は、それほど高度なアルゴリズムも必要ではなく、このことは、計算用に処理容量及びメモリが少なくて済むということを意味する。
本発明による一実施例による方法では、逸脱区域が光の変化を表すか否かを判別するステップと、もし逸脱区域が光の変化を表す場合１組の画像を更新するステップとを有する。
【００１８】
もし逸脱区域が光の変化を表す場合、記録画像の光レベルは、その１組の画像からは再生できない。新しい照明状態は、検出されており、その１組の画像は、これらの新しい照明状態で更新される。もし画像が前の１組の画像と著しく異なる場合、そのベースは新しい画像分増加されなければならないが、好都合にもまさにその記録画像では増加される必要はない。その代わり、重要なことは、新しい照明状態がその１組の画像で再生できるということである。この新しい１組の画像は、記録画像と元の１組の画像を使用し、単一値分割（ＳＶＤ：  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）を行なうことにより得ることができる。また、グレアム-シュミット（Ｇｒａｈｍ−Ｓｃｈｍｉｄｔ）のアルゴリズムのような、これに関連して使用することができる他のアルゴリズムも存在する。もしベースが直交していて、その１組の画像が、新しい照明状態に対応する新しい画像で更新されるべき場合、我々は、直交ベースを保持することを望むので、単に記録画像を加えても充分ではない。重要なことは、代わりに、新しいベースで新しい照明状態を再生することができるということである。例えば、ＳＶＤを使用して、他の画像に直交する画像をその１組の画像で合成することができる。
【００１９】
更なる好適な実施例によれば、方法は、逸脱区域がシーン変化を表し、同じシーン変化が所定数の連続記録画像で検出される場合には、その１組の画像を更新するステップを有する。
【００２０】
このようなシーン変化は、持続性の変化であり、例えば、床に落ちている植木鉢の場合もある。これらの持続性の変化は、シーンの重要でない変化であるということができる。持続性の変化が生じたか否かを決定するために要求される画像数は、判断の問題である。画像数は、画像が所定間隔で記録できるので、やがて測定することもできる。単に夜盗が非常にゆっくり動くからこの夜盗が持続性のシーン変化と指定できるということが事実あってはならない。例えば、カメラが１秒間あたり１０枚の画像を撮影し、持続性のシーン変化が１分（または３分）持続する変化として定義される場合、画像数は６００である。更新は、新しい１組の画像が、古いベースを破棄して、最新の記録画像に新しい１組の画像（これは、最初はこの１つだけの画像からなる）を形成させることにより作成するような方法で実行することができる。
【００２１】
シーン変化は、徐々に組み込むこともできるが、新しい光レベルについての更新は、より迅速に行なうべきである。
この方法の利点は、更に正しい基準画像を作成できるということである。
好適な実施例では、逸脱区域がシーン変化を表すか否かを決定するステップは、その逸脱区域の相違を計算することを含み、もしその相違が所定値を超える場合、その逸脱区域は、シーン変化を表すということが決定される。
その差画像の逸脱区域の相違は、計算される。もしその相違が大きい場合、それはシーン変化である。もしその相違が小さい場合、逸脱区域は、例えば、照明の変化のためであると判断することができる。どの種類の変化が生じたかを決定するために、その相違を使用する利点は、それが簡単な方法だからということである。
【００２２】
他の実施例では、記録画像の画素の少なくとも最外側の縁は、基準画像作成時には省略される。
例えば、侵入者は、その画像の縁に最初現れるので、基準画像の計算時に画素の最外側の縁を含めないことが利点である。このやり方は、基準画像の作成時には含まれないので、基準画像には影響しない。
好適な実施例では、記憶画像は、異なる解像度で１組の画像に記憶される。
【００２３】
この利点は、メモリ容量が節約されることであり、このメモリ容量は、通常は監視装置で制限される。最大解像度で１画像または数個の画像を記憶し、かなり低い解像度で他の画像を記憶すれば、普通は充分である。
本発明による実施例では、その１組の画像の作成ステップは、異なる照明状態で監視領域の画像を記録し、これらの記録画像の１つ以上を記憶することを含む。
【００２４】
監視装置が動作されると、非常に大きな組の光レベルをその１組の画像に記憶することができる。このような１組の画像を作成する１つの方法は、監視装置の起動時に一連の画像を撮影することである。この一連の画像は、所定の時間期間に亘り撮影することができる。この時間中、光レべルはできるだけ変化させる。このような１組の画像を使用する利点は、記録画像と基準画像との差が存在する場合に、その差がシーン変化であるか否かを直ちに決定できるということである。この１組の画像を作成するこの方法の他の利点は、その１組の画像から基準画像の誘導が迅速であって、実行が容易であるということである。もし新しい照明状態が生じる場合には、この種の１組の画像を更新することが可能である場合もある。
【００２５】
一実施例では、その１組の画像の更新ステップは、所定間隔で実行される。
その組全体の画像は、その１組の画像があまりに大きくなるのを防止するために、好都合にも、時間に亘り更新することができる。すなわち、その１組の画像は、関連のない照明状態を含まないように更新される。時間ファクタは、ベースにその変化を組み込むためにどの位時間がかかるかを決定する。例えば、更新は、１時間あたり１度行なうことができる。
本発明の好適な実施例では、その１組の画像における前記少なくとも２つの画像は直交式に記憶される。
【００２６】
画像を直交式に記憶するということは、画像を表す各マトリックスと画像自体のスカラ積が１に等しくなり、画像を表す１つおきのマトリックスとのそのスカラ積が零に等しくなるということを意味する。
直交ベースとして１組の画像を記憶する利点は、多数の光変化が有限な数の画像で捕獲できるということである。例えば、調光器により発生される連続の光変化は、２つのベース画像だけで捕獲することができる。
【００２７】
直交ベースを使用する他の利点は、基準画像の誘導が更に簡単で迅速になるということである。従って、使用されるアルゴリズムは、複雑でなくてもよく、処理パワーは、節約される。
別の利点は、新しい照明状態が検出されるときに直交ベースを更新する有効なアルゴリズムが存在するということである。
好都合な実施例では、１組の画像は、全ての画素が同一強度を有する画像を含む。
【００２８】
全ての画素が同一強度を有する、すなわち、全ての画素が同一のグレースケール値を有する画像は、定画像と呼ぶことができる。定画像の場合、シーン全体が同一方法で照射される場合の変化を捕獲することは容易である。他の利点が生じるのは、例えば、露光時間が変化されることに原因して強度変化が生じる時である。それは定画像の使用によって監視装置がそれらの設定を自動的に取り扱うことができるからである。このことは、時間のかかる手動設定が要求されないということを意味する。例えば、全ての画素の強度値を同一値で計算することと比較して、一定画像を使用する更なる利点は、計算がより迅速で容易であるということである。
【００２９】
本発明の第２の態様によれば、これは、監視領域の画像を記録するように配置された感光センサと、警報状況が存在するか否かを決定するためにその記録画像と基準画像を比較するように配置された中央処理装置とを有する監視領域を監視する監視装置であり、前記中央処理装置は、さらに、前記基準画像における照明状態が前記記録画像における照明状態に合わされるように、１組の画像から少なくとも２つの以前記憶した画像を組み合わせて基準画像を作成するようにした。
この監視装置の利点は、上記の記載から明らかである。
【００３０】
本発明の第３の態様によれば、これは、コンピュータに監視領域の画像を記録させるとともに、警報状況が存在するか否かを決定するために前記コンピュータにその記録画像と基準画像とを比較させる命令を含むコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶された、監視領域を監視する画像処理用のコンピュータプログラムであり、前記基準画像における照明状態が前記記録画像における照明状態に合わされるように、前記コンピュータに、１組の画像から少なくとも２つの以前記憶した画像を組み合わせることにより基準画像を作成させるようにした。
【００３１】
このコンピュータプログラムの利点は、上記の記載から明らかである。このプログラムは、監視領域を監視する監視装置に主としてインストールされるようにしてある。
以下本発明を添付図面に関して更に詳細に記載する。
【００３２】
（好適な実施例の記載）
図１は、監視装置を略示し、この監視装置１は、感光センサ２を有し、これは関連するレンズ配列体３を有し、このレンズ配列体３は、共に監視領域の画像を連続記録するようにしてある。監視領域は、例えば、人々が許可されない建物である場合がある。監視装置１は、更に、画像情報を処理するようにした中央処理装置４、以前記録した画像を記憶できるメモリ５、および外部装置と通信する通信装置６を有している。この通信は、無線で行うことができる。外部装置は、例えば、もし警報状況が生じると、上記の例では、人が監視下の建物内に万一侵入すると、情報が送られる中央警報センタとすることができる。
【００３３】
本発明は、次に更に、図２と、図３および図４の２つのフローチャートとを利用して説明する。監視装置１は、例えば、部屋の隅に配置して特定の監視領域をカバーし、かつ監視できるように向きを与えることができる。
【００３４】
この監視は、次の如く実行することができる。感光センサは、監視領域の画像を記録する１００。例えば、記録画像内で物体（人の場合がある）を検出するためには、記録画像と監視領域の背景の表示である基準画像とに差が存在するか否かが調査される。基準画像は、そこに存在すべきでない物体が画像に存在しない時の監視領域を表す。簡単な実施例では、基準画像は作成される１１０。この基準画像は、１組の画像Ｕに記憶された多数の以前記録した画像（Ｂ1、Ｂ2、  …、ＢN）を組み合わせることによって作成される。画像は、できるだけ記録画像における照明状態を再生するような仕方で組み合わされる。基準画像は、次に記録画像における何らか変化の有無を検出するために、記録画像と比較される１２０。
【００３５】
１組の画像Ｕは、監視の開始前に作成することができる。例えば、一連の画像は、１分間の間記録することができる。この１分間中、光レベルはできるだけ変化される。各画像は、ｍ×ｎ個の要素のあるマトリックスとして表現され、位置（ｉ、ｊ）における各要素の大きさは、通常、画素Ｐと呼ばれる点の記録強度に対応する。普通、この強度は、０と２５５との間で変化する。この場合、零は黒で、２５５は白である。
【００３６】
これらのＮ個の画像の各々は、次に、例えば、いわゆる行でスタックされ、または全ての画素がなんらかの他の方法で長さｍｎのベクトルで配置されることによってベクトルに変換される。行でスタックするためにその第１の行が最初に取られ、第２の行は、その後に置かれる。以下同様である。
【００３７】
【数１】
0004753340.tif 000002
【００３８】
次のステップでは、行
0004753340.tif 000003
（ｉ＝１、...、Ｎ）でスタックされた全ての画像を次のマトリクスＭ内に列として配置することによって、これらの全ての画像から大きなマトリックスＭが作成される、
【数２】
0004753340.tif 000004
【００３９】
最後にＭのいわゆる特異値分割（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）が実行される。
【数３】
0004753340.tif 000005
ここで、ＵとＶとは、直交マトリックスであり、Σは、要素が特異値と呼ばれる場所（ｉ，ｉ）における場合を除き、零からなる矩形マトリックスである。Ｕの列は、画像Ｂiにおける変化を記載し、対応の特異値は、照明状態全ての記述において如何に大きい重み付けを列が有するかを記述する。更に、特異値は、最初が最も大きいものになるように大きさの順に配列される。このことは、Ｖの第１列が最も良く画像を記載し、第２列が、この第１の最も良い画像からの変化を記載する。以下同様である。
【００４０】
１組の画像に如何に多くの画像が含まれるべきかを決定するために、その数は固定することができ、または閾値を特異値に置くことができる。例えば、対応の特異値が、最大の特異値の１０分の１の場合に、それを行うことができる。１組の画像は、次に、その列をマトリックスから作成したと同じ方法で、Ｕにおける列のマトリックスを作成することによって得られる。こうして、１組の画像が得られる、Ｕ1、...、Ｕb。得られる直交の組は、現実から得ることができる画像の表示では必ずしもなく、合成画像であり、合成画像を用いて元の１組の画像を再生することが可能である。
【００４１】
その１組の画像は、次に、この１組の画像で表現されない光レベルを含む新しい画像を感光センサ２が記録する時に、徐々に更新される。
その１組の画像中の画像は、有限な解像度で記憶することができる。普通は、最大解像度で１つの画像または数個の画像を記憶すれば充分である、すなわち、各画像は記憶され、かなり低い解像度の、例えば、１行おき１列おきの解像度の他の画像が記憶される。これによりメモリ容量が節約される。
【００４２】
本発明による他の実施例では、その１組の画像Ｕには、いくつかの異なった照明状態を再生することができるいくつかの画像が存在する。監視領域の画像は、記録される２００。その記録画像は、Ｂと呼ぶことにする。基準画像の作成のために２１０、その１組の画像に基づいて記録画像に基準画像を合せると共に、記録画像の光レベルにできるだけ一致する１組の画像中に画像の線形組み合わせを見つけようとするアルゴリズムが使用される。これは、Ｕ＝ｃ1Ｕ1＋  ...  ＋ｃbＵbが最適な基準画像となる仕方で係数ｃ1、...、ｃbを計算することによって実行される。係数は、次の最適化問題を解決することにより選択される。
【００４３】
【数４】
0004753340.tif 000006
ここで、
0004753340.tif 000007
は、フロベニウス・ノルムを示す。他のノルムあるいは更に一般的な関数も使用することができる。フロベニウス・ノルムを使用する利点は、次の公式により１組の画像から係数が直接計算できるということである：
【数５】
0004753340.tif 000008
ここで（、）は、普通のスカラ積を示す。
【００４４】
基準画像が作成されると、差画像が基準画像と記録画像との差の絶対量として計算される２２０。もし一定レベルを超える画素が存在し２３０、これらの画素が最小サイズのコヒーレント区域を形成する場合、逸脱区域が決定される２４０。逸脱区域は、これらの画素及びこれらの画素に接する画素からなる。まったく同一の差画像には、数個の逸脱区域が存在し得る。各逸脱区域は、調査される。
【００４５】
もし逸脱区域が決定されると、逸脱区域がシーン変化を表すかまたは照明変化を表すかを、この方法で決定するためにその差画像の相違が計算される。もしその相違が大きい場合、逸脱区域はシーン変化を表すと判断され、もしその相違が小さい場合、逸脱区域は照明変化を表すと判断される。また、逸脱区域が表すものを評価する他の技術も存在する。例えば、規格化ベクトル距離（ＮＶＤ：Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を使用することができる。これは、“Ｍａｔｓｕｙａｍａ、Ｏｈｙａ、Ｈａｂｅ：Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｎｏｎ−ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｓｃｅｎｅ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｆｏｕｒｔｈ  Ａｓｉａｎ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｖｉｓｉｏｎ、２０００”，ページ６６２−６６７に記載されている。更に他の技術は、隣接画素用の強度間の商を使用することであり、これは、米国特許第５、９５６、４２４号に記載されている。
【００４６】
もし逸脱区域がシーン変化を表し、このシーン変化が幾つかの連続記録画像の同一場所で検出されると２７０、シーン変化は持続性と判断される。例えば、それは床に落ちた植木鉢である場合もある。持続性のシーン変化は、重要でないと判断される。この持続性のシーン変化は、１組の画像を更新することにより２６０その１組の画像内に組み込まれる。更新は、１組の画像が古い１組の画像を廃棄し、新しい１組の画像を作成するために記録画像を使用することによって、ゼロから形成されるようなものである。持続性のシーン変化も、例えば、画像のその部分についてのみ、そのずれ部分を別個に別の１組の画像に記憶することによって徐々に組み込むこともできる。新しい物体についての全ての照明変化が見られた時に、持続性のシーン変化は、その１組の画像に徐々に転送することができる。
【００４７】
もし新しいシーン変化が検出されると、監視領域の新しい画像が記録される２８０。基準画像が作成されると、記録画像の逸脱区域により取られた画素は除去され２９０、基準画像は、他の画素から作成される２９５。シーン変化が画像の部分集合Ｉ⊂Ｂにおいて検出されたと仮定する。これに続いて最適化問題
【数６】
0004753340.tif 000009
は解決され、ずれはその検出区域の外側では最小にされる。比較的良好な近似が次の式による係数の計算により得ることができる。
【００４８】
【数７】
0004753340.tif 000010
部分集合Ｉ1が小さくなればなる程、近似は良好になる。
画素の最も外側の行及び列は、画像の縁に最初に侵入者が現れ、従って、恐らく、検出が行なわれる前に基準画像に影響を与えるから基準画像を計算する時に好都合にも除去することができる。
【００４９】
図５は、本発明による別の実施例のフローチャートを示す。監視領域の画像は記録される３００。基準画像は、上記の方法で作成される３１０。基準画像が作成されると、差画像が基準画像と記録画像との差の絶対量として計算される３２０。もし特定レベルを超える画素が存在し３３０、これらの画素が最小サイズのコヒーレント区域を計算する場合、逸脱区域が決定される３４０。新しい基準画像は、作成される。この場合、記録画像の逸脱区域により取られた画素は除去され３５０、基準画像は、他の画素から作成される３６０。基準画像は、例えば、６回反復することにより改善され、洗練される。もし基準画像が６回以上繰り返されない場合３７０、新しい差画像が計算され３２０、処理はそこから続行する。画像が６回以上繰り返されると、３７０、監視領域の新しい画像は記録され３００、新しい基準画像が作成される。
【００５０】
本発明の特定実施例が上に記載されたが、多くの変形例、変更例が、上記に照らして可能であるということが当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による監視装置のブロック線図である。
【図２】  本発明による１組の画像を示す図である。
【図３】  本発明による方法を示すフローチャートである。
【図４】  本発明による方法の実施例を示すフローチャートである。
【図５】  本発明による方法の別の実施例を示すフローチャートである。
【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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