(57)【要約】【課題】  死角が非常に少ないうえ、複雑な画像処理を必要とせず、しかも汎用性のある室内観察システムを提供する。【解決手段】  撮像レンズの光軸を鉛直方向とする複数の撮像装置１…が、所定の離間間隔をおいて格子状に天井５に配設され、室内４を撮像するようになっている。また、各撮像装置１は同期しており、ケーブル３を介して画像合成装置２と接続されている。各撮像装置１は、約２〜３ｍ四方の撮像領域を撮像するとともに、隣接する撮像装置１の撮像領域と境界領域で部分的に重複するように天井５に設置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を鉛直方向として所定の離間間隔をおいて天井に配設され、室内を撮像する複数の撮像装置と、当該複数の撮像装置により撮像される画像を合成する画像合成装置とを備えることを特徴とする室内観察システム。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記天井に格子状に配設されることを特徴とする請求項１に記載の室内観察システム。
【請求項３】
前記撮像装置は、被写体までの距離を計測する距離計測手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の室内観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、施設の状況を観察・把握するための装置としてカメラなどの撮像装置が用いられている。これは、撮像装置による画像情報が、観察に非常に有効であるうえ、様々な画像処理が施せるからである。しかし、建物の中で撮像装置による観察を行う場合、壁や什器あるいはその場にいる人等により死角が多数発生し、状況観察が十分に行えない事態がしばしば発生する。これに対して、特許文献１では、それぞれ先端部に魚眼レンズを備えた第一の撮像部および第二の撮像部を有し、各魚眼レンズの撮像方向が互いに正反対であるように第一の撮像部と第二の撮像部を隣接して配置する撮像装置に関する発明が開示されている。また、特許文献２では、多数の人物が撮像された画像から各人物を検出し、計数および混雑度表示を行う画像処理方法および装置に関する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８９６８号公報  （第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００１−１７５８６８号公報  （第７−１０頁、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明でも、撮像装置の配置計画などを適切に行わなければ死角が発生するうえ、画像のゆがみが大きく補正が必要になるという問題がある。一方、特許文献２に記載の発明では、一連の複雑な画像処理を必要とするうえ、画像処理の精度が撮像条件に大きく依存するという問題がある。
【０００４】
一般に、室内の状況を撮像装置で上方から撮像する場合、若干の俯角を持った位置からの撮像となる。この場合、画像内に奥行きがあるため、人の立つ位置によって画像に写る人の大きさが異なることになる。人がモニターにより直接監視する場合はこれで問題はないが、画像処理を通して人の有無や人数を判断する場合、人の立つ位置によって大きさが変化する画像は、画像処理において複雑な判断処理を強いられることになる。
現在、画像処理の分野では、このような奥行きを持つ画像に対しても対策が進んでいる。例えば、反応のある位置によって人一人当たりの反応面積が推定できるので、その値を基に人数や人の位置の判定が可能である。しかし、撮像装置に対して反応面積の情報を設定する必要があるため、撮像装置を取り付ける位置によってそれぞれ異なる設定をしなければならない。また、遠くへ移動している人の場合は、さらに処理が難しくなる。反応面積が小さくなるので、ノイズ情報と区別するために、さらに高度な判断処理を導入しなければならないのである。
さらに、人と後ろの背景との区別も、場合によっては非常に難しい画像処理問題となる。即ち、背景が複雑な模様の場合、その前を人が通ると、画像処理における人の抽出は一般に不安定となる。
加えて、大きな問題として、什器などによる隠蔽（オクルージョン）や人同士による隠蔽により、足元の位置や体全体が見えない状態が発生するため、画像処理において高度な判断機能が必要となる。撮像装置を複数にしてステレオ計測する事例もあるが、撮像装置同士の位置を相互に計算しておく必要があり、設定が複雑となる。
このように、建物内の人の位置を観察・把握する場合、画像処理技術だけでは限界がある。画像処理技術もかなり進んできているとはいえ、複雑な処理は、適用性が低くなり易く、撮像装置１台ごとの設定が必要となる。従って、建物全体における人の位置把握を考えた場合、効率的ではない。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、死角が非常に少ないうえ、複雑な画像処理を必要とせず、しかも汎用性のある室内観察システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る室内観察システムでは、光軸を鉛直方向として所定の離間間隔をおいて天井に配設され、室内を撮像する複数の撮像装置と、当該複数の撮像装置により撮像される画像を合成する画像合成装置とを備えることを特徴とする。
本発明では、光軸を鉛直方向とする撮像装置を天井に設置しているため、床面によって奥行き情報が制限され、人の立つ位置によって画面上に写る人の大きさが大きく異なるという現象が発生しない。しかも、床面は、一般に模様が均一なので、画像処理上の対象抽出においても有利である。さらには、従来より大きな問題となっている什器や人同士による隠蔽現象も大幅に解消することができる。これにより、逐次差分や背景差分などの簡易で高速な画像処理を組み合わせることにより、人の位置や人数情報を取得することが可能となる。また、フロアや建物が異なる場合も、大きな設定変更を必要としないので、汎用性のある室内観察システムを実現することができる。
【０００７】
また、本発明に係る室内観察システムでは、前記撮像装置は、前記天井に格子状に配設されることが好ましい。
本発明では、撮像装置を天井に格子状に配設しているので、各撮像装置により撮像される画像を格子状に配列するだけで容易に合成画像を得ることができる。
【０００８】
また、本発明に係る室内観察システムでは、前記撮像装置は、被写体までの距離を計測する距離計測手段を備えていてもよい。
画像により室内観察を行うシステムでは、被写体を二次元的に捉えることになる。しかし、観測範囲内に一時的に荷物などが置かれた場合、被写体を画像により平面的に捉えるシステムでは、当該荷物を背景として誤認識する可能性が高くなる。これは、移動しない荷物のような被写体は、画像差分などの方法による検知が難しいためである。ステレオ視という方法もあるが、二つの撮像装置をペアで利用する必要があり、設定や調整などに手間が掛かるという問題がある。
例えば、サービスロボットなどの自律移動に情報提供を行う場合、荷物などの検知を誤ると、接触や破損などを引き起こすことになりかねない。
そこで、本発明では、距離計測手段を有する撮像装置を用いることにより、被写体の平面情報に加えて奥行き情報も同時に取得する。これにより、荷物などのような長時間動かない物に対しても床からの高さを計測して、常に正確にその存在を把握することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光軸を鉛直方向とする複数の撮像装置を所定の離間間隔をおいて天井に配設し、複数の撮像装置により撮像される画像を画像合成装置により合成するので、死角の非常に少ない観測画像を得ることができる。その結果、室内の形状が複雑な場合にも対応することができる。
また、本発明によれば、平面的且つ均一な画像を得ることができるので、複雑な画像処理を必要としない。しかも、フロアや建物が異なる場合も、大きな設定変更を必要としないので、汎用性のある室内観察システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る室内観察システムの実施形態について図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る室内観察システムの実施形態の一例を示す概念図である。
本実施形態による室内観察システムでは、撮像レンズの光軸を鉛直方向とする複数の撮像装置１…が、所定の離間間隔をおいて格子状に天井５に配設され、室内４を撮像するようになっている。また、各撮像装置１は同期しており、ケーブル３を介して画像合成装置２と接続されている。
【００１１】
撮像装置１には、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどのエリアセンサを用いる。各撮像装置１は、約２〜３ｍ四方の撮像領域を撮像するとともに、隣接する撮像装置１の撮像領域と境界領域で部分的に重複するように天井５に設置される。
また、各撮像装置１は、省線化を図るため、１本のケーブル３から枝分かれした複数のケーブル３ａ…によって接続されるバス接続と呼ばれる接続方式によって接続されるが、撮像装置１同士を数珠繋ぎに接続していくデイジーチェーン接続と呼ばれる接続方式でもよい。
【００１２】
各撮像装置１は、自分の位置を記憶しており、撮像される画像信号とともに当該位置情報をケーブル３を介して画像合成装置２に伝送する。画像合成装置２は、当該位置情報に基づき、伝送された各画像信号を格子状に配列して合成画像を構成する（図２参照）。
合成画像は、その後の利用形態に応じてデジタルデータまたはアナログデータとして図示しない記録装置に記録される。また、合成画像は、図示しないモニター等に表示することもできるが、後述する移動機械に画像情報を無線送信してもよい。
【００１３】
図３は、隣接する撮像装置によって撮像された画像の合成処理を示す。図３（ａ）は、撮像装置１ａによって撮像された画像Ｇ１および撮像装置１ｂによって撮像された画像Ｇ２を示す。また、図３（ｂ）は、画像Ｇ１と画像Ｇ２の合成画像Ｇであり、画像Ｇ１と画像Ｇ２の境界領域に重複部分Ｌが存在する。画像Ｇ１と画像Ｇ２の合成に際しては、重複部分Ｌの中央に境界線Ｓを設定し、そこを境に画像Ｇ１および画像Ｇ２のデータを採用した合成画像Ｇを構成する。
【００１４】
図４は、全ての撮像装置で撮像された画像を合成した合成画像の一例である。
画像の合成に際して調整用の目標がない場合は、適当なマーク６を室内４において画像合成装置２の設定を行えばよい。決定された設定状態は画像合成装置２に記憶され、特に撮像装置１の調整を行わない限り、再設定する必要はない。
【００１５】
本実施形態による室内観察システムでは、撮像レンズの光軸を鉛直方向とする複数の撮像装置１…を所定の離間間隔をおいて格子状に天井５に配設し、複数の撮像装置１…により撮像される画像を画像合成装置２により合成するので、死角の非常に少ない観測画像を得ることができる。その結果、室内４の形状が複雑な場合にも対応することができる。
また、本実施形態による室内観察システムでは、平面的且つ均一な画像を得ることができるので、複雑な画像処理を必要としない。しかも、フロアや建物が異なる場合も、大きな設定変更を必要としないので、汎用性のある室内観察システムを実現することができる。
加えて、本実施形態による室内観察システムでは、上方からの観察なので個人が容易に特定されず、個人のプライバシーを保護することができる。そのため、従来、撮像装置の導入が難しかった場所にも適用することができる。
【００１６】
さて、上記実施形態では、撮像装置１としてＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどを使用したが、距離計測手段を備える３Ｄレーザースキャナーなどのレーザー距離計あるいは距離画像カメラなどを使用してもよい。レーザー距離計や距離画像カメラなどは、三次元の被写体情報を取得できるため、荷物などのような長時間動かない物に対しても床からの高さを計測して、常に正確にその存在を把握することができる。しかも、カメラとしての機能も有しているので、人のような動きのある対象も検知することができる。
【００１７】
３Ｄレーザースキャナーは、計測対象物とセンサーとの間をレーザーパルスが往復する時間を計測することで計測対象物までの距離を計測し、同時にレーザービームを発射した方向を計測することで計測対象物の三次元座標を取得する。
【００１８】
また、距離画像カメラは、読み込んだ画面を構成している画素それぞれに三次元の距離情報を取り込み、それをリアルタイムで出力できるようにしたものである。距離画像カメラも、カメラから照射され反射して返ってくる光の到達時間を計測して物体までの距離を求めているが、照射光として近赤外ＬＥＤを変調して使用している。
【００１９】
例えば、サービスロボットのようなものにレーザー距離計や距離画像カメラなどを用いて情報提供を行うと、サービスロボットは、人および荷物の状況を把握し、それらに対する回避行動を充分な余裕を持って行うことができる。また、自律移動車としてのセンシング機能を必要以上に高機能にする必要がないため、安価なサービス台車を実現することができる。
【００２０】
次に、本発明に係る室内観察システムを自律移動型のロボットあるいは台車などの移動機械に適用する技術について説明する。
近年、サービスロボットといった自律移動型のロボットの登場が注目され、このようなロボットが何れ生活の中に入ってくることが予想される。また、ロボットほど高機能ではなくても移動する台車や、脚の不自由な人のための電動車椅子などが建物の中を移動する環境が、そう遠くない将来に実現されるであろう。
このような移動機械が、建物内で人と動線を共有した状態で活動する場合、移動機械と人の衝突という問題が起こることが懸念される。この対策として、移動機械にセンサを搭載した場合、センサは検知範囲が狭く、不安定になりがちである。そのため、衝突を避けるために低速で移動するようにすると、サービスを行ううえで支障が生じる。一方、移動機械のセンサ機能を強化すれば、非常に高価な装置になってしまう。
そこで、本発明に係る室内観察システムにより、人の位置を正確に把握し、その情報を移動機械に提供する。移動機械側は本体周辺の人の配置がわかるため、衝突を未然に防止することができる。しかもこの方法は、移動機械にセンサを搭載する場合に比べ、位置精度が高く、非常に安定した動作が期待できる。これにより、サービスの質を低下させることなく、移動機械を安全に誘導することができる。しかも、移動機械も高機能のセンサを搭載する必要がないため、安価に製造することができる。また、人の位置情報を受信できるシステム（例えば、無線ＬＡＮのようなもの）を搭載している移動機械であれば、どのような機種でも対応が可能である。
一方、人の側にとっても、特に所在を知らせるためのＩＣタグのようなものを携帯する必要がないため、不特定の人が利用する環境でも利用することができる。
【００２１】
以上、本発明に係る室内観察システムの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、撮像装置を天井に格子状に配設しているが、照明装置や空調設備などにより撮像装置の配置に制約を受ける場合は、撮像装置の撮像レンズを調節して撮像範囲を拡大・縮小させたり、あるいは撮像装置の設置間隔を変えたりすることで対応すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る室内観察システムの実施形態の一例を示す概念図である。
【図２】各撮像画像と合成画像との関係を示す図である。
【図３】隣接する撮像装置によって撮像された画像の合成処理を示し、（ａ）は各撮像装置によって撮像された画像、（ｂ）はその合成画像である。
【図４】全ての撮像装置で撮像された画像を合成した合成画像の一例である。
【符号の説明】
【００２３】
１、１ａ、１ｂ  撮像装置
２  画像合成装置
３、３ａ  ケーブル
４  室内
５  天井
６  マーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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