(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域の光学画像を撮影する撮像手段と、
前記監視領域に向かう複数の測距方向それぞれについて順次、対象物までの距離を測定する測距手段と、
前記光学画像上での前記各測距方向に対応する測距ポイントを記憶する測距ポイント記憶手段と、
基準状態での前記光学画像と監視時の前記光学画像との差分画像を生成する画像処理手段と、
前記各測距方向について、前記基準状態での前記距離と前記監視時の前記距離との差分値を計算する距離情報処理手段と、
前記差分画像に基づいて、前記光学画像内にて画像変化を生じた画像変化領域を抽出し、前記差分値に基づいて、前記測距ポイントのうち前記距離が変化した距離変化ポイントを抽出し、前記画像変化領域と前記距離変化ポイントとの位置の相関の有無を判定し、前記相関ありと判定したとき、前記画像変化領域の大きさと当該領域に対応する測距ポイントの測定距離とから前記光学画像の変化を生じさせた物体の実際の大きさを算出し、算出した大きさが人として妥当な値にどれだけ近いかを示す指標である人大きさ類似度を計算し、当該人大きさ類似度に基づいて侵入者の有無を判定する侵入判定手段と、
を有することを特徴とする侵入監視装置。
【請求項２】
請求項１記載の侵入監視装置において、
前記侵入判定手段は、前記画像変化領域に対応する測距ポイントの測定距離と当該測距ポイントの前記基準状態での距離との距離差から、前記物体が人である可能性を示す指標である背景類似度を計算し、当該背景類似度および前記人大きさ類似度とに基づいて侵入者の有無を判定することを特徴とする侵入監視装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の侵入監視装置において、
前記測距ポイント記憶手段は、前記光学画像を構成する画素と前記測距ポイントとの対応関係を定めるテーブルを格納することを特徴とする侵入監視装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の侵入監視装置において、
前記測距ポイントは、前記光学画像の前記画素よりも疎に当該光学画像内に分散配置されることを特徴とする侵入監視装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の侵入監視装置において、
前記測距手段は、前記監視領域に向かう複数の測距方向それぞれについて順次、レーザビームを出射し、当該出射から反射光の検知までに要した時間に基づいて、対象物までの距離を測定することを特徴とする侵入監視装置。
【請求項６】
請求項５記載の侵入監視装置において、
前記撮像手段と前記測距手段とは前記監視領域に対して略同一の視野角を有することを特徴とする侵入監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、侵入監視装置に関し、特に監視精度・信頼性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の侵入監視装置の多くは、単眼カメラで撮像した光学画像に基づいて監視を行っている。すなわち、監視領域をＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮影し、その画像を侵入者が存在しない状態で取得された基準画像と対比して、監視領域に出現した物体の画像を抽出する。さらに、抽出した画像に関して、種々の特徴量を総合的に判断して、人の侵入と他の物体・現象との弁別を行い、侵入者か否かの判断が行われる。
【０００３】
また、対象物までの距離を測定し、その変化に基づいて侵入者を検知する侵入監視装置も存在する。例えば、特許第３０１１１２１号に係る技術では、レーザビームを一次元方向に走査して、その反射光の検知までの時間に基づいて、その走査面に存在する物体までの距離を測定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光学的な画像情報は二次元情報であり、これに基づいて画像内の像に関し三次元的な判断を行うことには限界がある。例えば、人の影は、人の形をしているため、人と区別しにくい。また、カメラとの遠近に応じて対象物の画像上での大きさが異なる。そのため、例えばカメラの近くに現れたネズミ等の小動物と遠方の人とを区別できないことが生じる。このように、従来の光学画像を用いた侵入監視装置は、光や影による明暗パターンや小動物を侵入者として誤報するおそれがあるという問題があった。そこで従来は、侵入監視装置で侵入者か否か判断できない事象については、監視センターに報知し監視員が画像を見て判断することが行われており、監視員の負担増、運営コスト増の原因となるという問題があった。
【０００５】
これに対し、対象物までの距離情報に基づけば、光や影等の平面的なパターンや近くの小動物を人間と判断することは避けることが可能である。しかし、監視視野の各方向について同時に距離計測可能な距離センサは現状技術では簡単に構成することが難しい。そのため、所望の監視視野の距離計測には一般に、上記従来技術のように、レーザビーム等の単一方向について距離計測可能な手段で監視視野を走査する構成が採られている。しかし、上述の従来技術のように一次元的な走査で得られる距離情報では、物体の侵入の事実やその位置、及び監視領域を横切った大きさまでは分かるが、その形状は分からずそれが侵入者であるか否かを判定するには不十分であり、上述の従来技術でも距離情報は監視カメラを動作させるためのトリガとして用いられているに過ぎない。一方、二次元的な走査を行う構成では、侵入者と誤報源とを識別するために測定方向を多くした十分な視角分解能での走査を行うと、監視視野を一回走査するのに比較的長時間を要し、その間に侵入者が監視領域を通り過ぎてしまうという問題がある。反対に、走査時間を短縮するために視角分解能を下げると侵入者と誤報源との識別が困難になるという不都合が生じる。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、監視精度、信頼性が向上した侵入者監視装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る侵入監視装置は、監視領域の光学画像を撮影する撮像手段と、前記監視領域に向かう複数の測距方向それぞれについて順次、対象物までの距離を測定する測距手段と、前記光学画像の変化と測定距離の変化との相関に基づいて侵入者を検知する侵入検知手段とを有するものである。
【０００８】
本発明によれば、撮像手段は監視対象領域の光学画像を出力する。光学画像は、輝度情報のみを有する例えばモノクロ画像であってもよいし、さらに色情報を有するカラー画像であってもよい。測距手段は、基本的には一時に一方向についてレーザビーム等の測定媒体を送出し、当該方向に存在する対象物までの距離を測定する。ちなみに、ここで対象物は、測定媒体を反射する等の相互作用を行う物質である。測距手段は距離測定を行う方向を順次、切り換える、すなわち監視領域を走査する。これにより、監視領域の複数ポイントまでの距離情報がそれぞれ得られ、いわば画素値として距離情報を有する距離画像と称し得る二次元情報が得られる。監視領域に侵入者が現れると、光学画像が変化すると共に、その画像変化を生じた方向に対する距離も変化する。侵入検知手段は、光学画像の変化と距離画像の変化との相関を調べる。この相関は、光学画像で変化を生じた領域と距離画像で変化を生じた領域との例えば一致・不一致や包含といった関係の他、測定距離の変化量を考慮したり、光学画像の変化領域の大きさと対象物までの遠近との関係を考慮するものであってもよい。侵入検知手段は、この相関に基づいて、例えば、照明状態や影による誤報事象や、小動物による誤報事象を排除することができ、光学画像及び測定距離に変化を生じた事象が侵入者の出現であるか否かを判定し、侵入者を検知する。
【０００９】
なお、ここで本発明で用いるもの以外の測距手段として、光学画像に基づくステレオカメラ方式及びパタン光投影方式が知られている。ステレオカメラ方式は、２台のカメラを用い、それらの視差に基づいて距離を測定するものである。この方式は、距離が遠くなるにつれて距離分解能が低下する性質を有する。この問題はカメラ相互の間隔を大きくすることにより解決することができるが、そうすると近距離に生じる死角領域が拡大するといった問題や、装置規模が大きくなるという問題を生じる。また、距離を算出するために必要な２つの画像は短時間で得られても、その画像内の距離を算出するポイント数が多ければ、その計算処理負荷が増大し、計算処理装置に高い処理能力が必要とされる、又は処理時間が長くなるといった問題を生じる。さらに２台のカメラ同士の補正が難しいという問題もある。パタン光投影方式は、監視領域にストライプパタンやアレイ状の複数スポットパタンといったパタン光を投影し、光の投影方向に対して斜め方向から観察した物体上の投影パタンに基づいて当該物体までの距離を測定するものである。この方式でも、ステレオカメラ方式と同様、距離が遠くなるにつれて距離分解能が低下する性質及び、その問題を解決しようとすると装置規模が大きくなる問題を有する。また、監視領域全体にパタン光を投影すること及びＳ／Ｎ比の確保に起因して高出力の光源が必要となり、動作電力が大きくなり、連続運用される監視装置には不適当であるという問題がある。このような問題点から、本発明ではこれらステレオカメラ方式及びパタン光投影方式ではなく、測距方向を順次変えて各方向について順次、距離を測定する測定手段を用いている。これにより、測距方向に測定媒体である光のパワーを集中することができ、小電力で高Ｓ／Ｎ比の測定が可能となる。
【００１０】
本発明に係る侵入監視装置は、前記光学画像上での前記各測距方向に対応する測距ポイントを記憶する測距ポイント記憶手段を有し、前記侵入検知手段は、前記光学画像内にて画像変化を生じた画像変化領域と前記測距ポイントのうち前記測定距離が変化した距離変化ポイントとの位置の相関に基づいて侵入者検知を行う。
【００１１】
測距ポイントは距離画像を構成する画素に相当する。すなわち本発明によれば、測距ポイント記憶手段は、光学画像と距離画像との対応関係を記憶する。侵入検知手段は、測距ポイント記憶手段に格納された光学画像と距離画像との対応関係に基づいて、両画像にて変化を生じた部分、すなわち位置に関する相関に基づいて侵入者を検知する。
【００１２】
本発明に係る侵入監視装置においては、前記測距ポイント記憶手段は、前記光学画像を構成する画素と前記測距ポイントとの対応関係を定めるテーブルを格納する。
【００１３】
撮像手段が例えばＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子である場合などには、撮像手段から得られる光学画像は画素の集合で表現される。また画素は、撮像手段で得られた光学画像を後処理によって空間的に離散化して得られるものであってもよい。本発明によれば、測距ポイント記憶手段は、光学画像を構成するどの画素とどの測距ポイントとが相互に対応するかを表すテーブルを格納する。ここで対応関係は必ずしも一対一対応である必要はなく、両画像の画素の疎密の相違に応じて多対一対応とすることができる。つまり例えば、テーブルは、測距ポイントが光学画像の画素数より疎である場合には、一つの測距ポイントに対して、当該測距ポイントに対応する位置の光学画像上の一つの画素のみを対応付けるものであってもよいし、その画素の近傍の複数画素をも当該測距ポイントに対応付けるものであってもよい。このように光学画像及び距離画像それぞれの互いに対応する画素又は測距ポイントが予めテーブルに用意されることによって、両画像の相関の判定処理が迅速に行われる。
【００１４】
本発明に係る侵入監視装置においては、前記測距ポイントは、前記光学画像の前記画素よりも疎に当該光学画像内に分散配置される。
【００１５】
本発明によれば、測距ポイント数が少ないことにより、距離画像の一回の走査に要する時間が短くなる。すなわち、距離画像のフレームレートを高くすることができ、侵入者がフレーム周期の間に監視領域を通過してしまい検知されない、いわゆる「走り抜け」という事態の防止が図られる。
【００１６】
本発明の好適な態様は、前記侵入検知手段が、前記画像変化領域を検知する手段と、前記画像変化領域内にて前記距離変化ポイントを検知する手段と、前記距離変化ポイントの検知結果に基づいて前記侵入者検知を行う手段とを有することを特徴とする侵入監視装置である。
【００１７】
本発明の他の好適な態様は、前記侵入検知手段が、前記距離変化ポイントを検知する手段と、前記光学画像内の前記距離変化ポイントを包含する領域にて前記画像変化を検知する手段と、前記画像変化の検知結果に基づいて前記侵入者検知を行う手段とを有することを特徴とする侵入監視装置である。
【００１８】
本発明に係る侵入監視装置は、監視領域の光学画像を撮影する撮像部と、前記監視領域に向かう複数の測距方向それぞれについて順次、レーザビームを出射し、当該出射から反射光の検知までに要した時間に基づいて、対象物までの距離を測定するレーザ測距部と、基準状態での前記光学画像と監視時の前記光学画像との差分画像に基づいて、画像変化領域を抽出する画像処理部と、前記基準状態での前記距離と前記監視時の前記距離との差分値に基づいて、前記各測距方向それぞれについての前記距離の変化を検知する距離情報処理部と、前記画像変化領域と前記距離の変化との相関に基づいて侵入者の有無を判定する侵入判定部と、前記侵入判定部にて侵入者有りと判定された場合に異常検知信号を出力する出力部とを有するものである。
【００１９】
本発明の好適な態様は、前記撮像部と前記レーザ測距部とが前記監視領域に対して略同一の視野を有する侵入監視装置である。同一の視野を有するために、好ましくは、撮像部とレーザ測距部とは同一の視点に設置され、同一の視野角を有するものとされる。実際には、撮像部とレーザ部とは別体に構成され得、その場合には、それぞれを互いに隣接して設置することによりほぼ同一の視野を有するように構成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１、図２は本発明の実施形態に係る侵入監視装置の構成を示す図である。図１は、本装置の模式的な構成図であり、図２は、特に侵入検知処理部の構成を示すブロック図である。本装置は撮像部２、レーザ測距部４、侵入検知処理部６、出力部８を含んで構成される。
【００２２】
撮像部２は、例えばＣＣＤイメージセンサ及びこれに光学像を結像するレンズ等の光学系を用いて、監視対象領域の光学画像を撮影し、画像情報を出力する。画像情報は侵入検知処理部６にて侵入者検知のために利用される他、制御部１０にて撮像部２の制御のために利用される。撮像部２はカラー撮影をできるものであってもよいが、通常はモノクロ撮影ができるものでよい。モノクロ撮影では、光学画像は輝度情報からなる輝度画像となる。また、夜間監視を行うために、例えば近赤外領域に波長を持つ照明をつけ、撮像部２に当該波長領域に感度のある撮像素子を用いることも可能である。この場合には、撮像部２は輝度画像を生成する。画像は二次元情報であり、特に固体撮像素子では受光画素が行列配置され、輝度画像の場合、画像情報は、各画素が位置する列番号（水平位置）ｘ1、及び行番号（垂直位置）ｙ1に対応付けられる輝度値である画素データＢ(ｘ1,ｙ1)で表される。撮像部２の動作は制御部１０によって制御される。
【００２３】
レーザ測距部４は、送光部２０、走査機構２２、走査駆動部２４、受光部２６、測距部２８を含んで構成される。送光部２０は、レーザビームを走査機構２２に向けて出射する。
【００２４】
走査機構２２は、送光部２０から入射するレーザ光を偏向させて出射させるものである。偏向は水平方向及び垂直方向についてそれぞれ独立に行うことができるように構成される。これら二方向の偏向の合成により、レーザビームは二次元的に振られ、三次元空間がレーザビームで走査される。例えば、走査機構２２は、二軸の周りに回転駆動可能に支持された鏡によって単純かつ小型に構成することができる。
【００２５】
走査駆動部２４は走査機構２２を駆動して、レーザ光の偏向角を変化させる。例えば、走査機構２２が回転可能な鏡である場合には、当該鏡を回転させるモータが走査駆動部２４として設けられる。走査駆動部２４は制御部１０の制御の下で動作する。
【００２６】
受光部２６は、監視領域に存在する物体によって反射されたレーザ光を受光し検知して測距部２８へ通知する。
【００２７】
測距部２８は、制御部１０からの指示に基づいて、送光部２０からレーザパルスを出射させる。また、測距部２８は、レーザパルスの出射タイミングと反射光の受光タイミングとの時間差等に基づいて、レーザ光を反射した対象物までの距離を計測する。この距離計測は、偏向されたレーザ光の各方向（測距方向）ごとに行われる。測定された距離データは侵入検知処理部６へ出力される。
【００２８】
制御部１０は、撮像部２から得た画像情報を用いて露光条件を決定し、監視領域全体において画素データが飽和しないように撮像部２を調整する。この調整としては例えば、シャッタ速度、ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路のゲイン値があり、また、複数フレームの画像を合成することも行われ得る。
【００２９】
また、制御部１０は、走査駆動部２４に対して偏向角等の指示を与えレーザビームによる走査を制御すると共に、レーザビームの走査制御情報を侵入検知処理部６へ出力する。さらに制御部１０は、走査機構２２が異なる測距方向に対応して切り換えられる度に、測距部２８にレーザ光の出射を指示する。
【００３０】
なお、上述の構成では、走査駆動部２４のモータがパルスモータのように制御部１０から直接、回転角を制御できるものであり、制御部１０は自分が走査駆動部２４に指示した回転角を侵入検知処理部６へ走査制御情報として提供した。しかし、走査機構２２がレーザ光の偏向角を検知する機構、例えば鏡の回転角を検知するエンコーダ等を有し、その検知結果が侵入検知処理部６及び制御部１０へ通知されるように構成することもできる。この場合、制御部１０は当該検知結果に基づいて走査駆動部２４の動作を制御する。
【００３１】
上述のように、レーザ測距部４は測距方向を順次、切り換え、レーザビームは二次元的に振られる。そして、監視領域に向かう複数方向までの距離情報がそれぞれ得られる。これにより、距離情報を画素値Ｄ(ｘ2,ｙ2)とする距離画像を定義することができる。ここでｘ2，ｙ2はそれぞれ距離画像の各画素が位置する列番号、行番号である。
【００３２】
図３は、撮像部２により得られる光学画像の模式図であり、図４は、レーザ測距部４により得られる距離画像の模式図を表している。図３において升目４０は画素を表している。光学画像は各画素データを同時に取得することができ、またその画素数が数十万から数百万といった非常に精細な画像情報が短時間で得られる。これに対し、レーザ測距部４は、複数の方向について順次、距離測定を行うため、１フレームの距離画像を得るのには、測定方向の数が多いほど長い時間を要する。後述するように光学画像と距離画像との相関が調べられるので、撮像部２とレーザ測距部４とはそれぞれ基本的に同じ監視領域についての光学画像又は距離画像を生成する。そのために、撮像部２とレーザ測距部４とは近接して配置され、ほぼ同一の視点から各画像を生成するように構成することが好ましい。図４において升目４２はそれぞれレーザ測距部４が測定可能な測距方向に対応し、レーザビームの偏向方位の分解能を表している。例えば、この分解能は、走査駆動部２４のパルスモータの駆動ステップなどにより定まる。また図４において黒丸を付した升目４４は、実際に距離測定が行われる方向に対応している。本装置では、このように距離測定を行う方向の変更ステップを大きく設定して当該方向の数を低減することにより、１フレームの距離画像の生成時間を短縮している。すなわち、本装置では画素を間引いた距離画像が生成される。この間引きの程度を定める際には、一つには、侵入者の走り抜けを防止できるように配慮される。すなわち、侵入者が監視領域を走り抜けるのに要する時間より距離画像のフレーム周期が基本的には短くなるように測距方向は疎に定められる。もう一つには、監視領域に存在する人間をいずれかのレーザビームが捉え得る程度に測距方向は密に定められる。距離画像のフレームレートは例えば、撮像部２による光学画像のフレームレートに同期させれば基本的には十分であるが、上述の走り抜けが防止されればより長いフレーム周期に設定しても構わない。
【００３３】
このように距離画像が間引き画像であることを念頭において、次に侵入検知処理部６の構成を説明する。侵入検知処理部６は、画像処理部５０、基準画像記憶部５２、侵入判定部５４、測距ポイント記憶部５６、距離情報処理部５８、基準距離記憶部６０を含んで構成される。
【００３４】
基準画像記憶部５２は、侵入者がいない状態で撮像部２により撮影された監視領域の光学画像である基準画像を格納され、これを保持する。また基準距離記憶部６０は、侵入者がいない状態で計測された各測距方向の距離である基準距離を、当該測距方向と対応付けて記憶する。基準画像及び基準距離はそれぞれ、侵入者がいないと判断される画像情報又は測定距離で適宜、更新され得る。
【００３５】
画像処理部５０には、本装置の監視動作中において撮像部２から光学的な画像情報が入力される。画像処理部５０は、基準画像記憶部５２から基準画像を読み出し、これと各時刻の画像情報との差分画像を生成して、侵入判定部５４へ出力する。
【００３６】
一方、レーザ測距部４からの測定距離及び制御部１０からの走査制御情報は、距離情報処理部５８に入力される。距離情報処理部５８は、基準距離記憶部６０から各測距方向について基準距離を読み出し、これと測定距離との差を計算する。計算された距離差分値は、対応する測距方向の情報である距離画像上での画素座標(ｘ2,ｙ2)と関連付けられて侵入判定部５４へ出力される。つまり、距離情報処理部５８から侵入判定部５４へ渡される情報は、基本的には距離画像の差分画像と同じである。
【００３７】
侵入判定部５４は、監視領域内に侵入者が出現したか否か、すなわち監視領域に検知された変化の原因の「人らしさ」を判定するものである。その判定においては、従来、光学画像の変化領域の形状や大きさが利用されていたが、本装置ではさらに、画像処理部５０から入力される差分画像と、その差分画像に対応する時刻において距離情報処理部５８から入力される距離差分値との相関が利用される。
【００３８】
具体的には、侵入判定部５４は、差分画像に基づいて、光学画像の画素データが変化した領域を抽出し、一方、距離差分値に基づいて、距離画像上の画素である測距ポイントのうち測定距離が変化したポイント（距離変化ポイント）を抽出し、それらの位置の相関を調べる。例えば、侵入判定部５４は、光学画像が変化した領域を抽出し、その画像変化領域内に位置する距離変化ポイントを検知するように構成される。また、侵入判定部５４は、まず距離変化ポイントを抽出し、それから当該距離変化ポイントを包含する領域での光学画像の変化を検知するように構成することもできる。
【００３９】
侵入判定部５４は、例えば、光学画像の変化が人と判断されるものである場合に、当該変化領域に含まれる測距ポイントにて距離が有意な変化を示したときには、検知された事象が侵入者であることを否定しない判定を行い、一方、距離が有意な変化を示さなかったときには、当該事象は厚みを有さない、例えば照明状態や影などの誤報源によるものであり侵入者ではないとの判定を行うことができる。
【００４０】
図５は、侵入判定部５４における光学画像と距離画像との相関の判断を説明するための光学画像と距離画像との複合画像の模式図である。図５においては図を簡単とするために、光学画像については画素データが変化した領域の画素７０のみ升目で表している。一方、距離画像については、間引き後の測距ポイント７２，７４が黒丸で表されている。ここで測距ポイント７２は光学画像の変化領域外のものであり、測距ポイント７４は光学画像の変化領域内のものである。侵入判定部５４は、例えば光学画像変化領域内の測距ポイント７４に対応する距離が変化したか否かを調べる。侵入判定部５４は、例えば、いずれの測距ポイント７４においても距離が変化していない場合に、光学画像における変化が誤報源によるものであると判定する。一方、全ての、又は所定割合以上の測距ポイント７４において距離が変化している場合には、光学画像における変化は、基準画像には存在していなかった何らかの物体の出現に起因することを意味する。この場合には侵入判定部５４は光学画像の変化領域の形状や大きさなどの他の条件をも考慮した上で、侵入者であるとの判定を下すことができる。
【００４１】
なお、侵入判定部５４は、上述のように距離情報を距離画像及び光学画像の変化領域の位置の相関という形で侵入者の有無の判定に利用するが、これ以外の形で距離情報を当該判定に利用するように構成してもよい。例えば、光学画像の変化を生じた領域の大きさと、当該領域内の測距ポイントに対応する距離との関係を考慮することができる。これにより、光学画像の変化を生じた物の実際の大きさを推定することができ、その推定された大きさが人間程度か否かを侵入者の判定に利用することができる。このように出現物体の大きさを推定することで、小動物等の誤報源を排除することができる。また、光学画像の一つの変化領域に複数の測距ポイントが包含されている場合に、各測距ポイントでの距離変化量の相関を考慮してもよい。つまり、例えば、それら一つの変化領域内での距離変化量のばらつきが所定値以下である場合に、「人らしさ」が高いと判断するように構成することもできる。
【００４２】
測距ポイント記憶部５６は、光学画像の画素と、間引かれた距離画像を構成する測距ポイントとの対応関係を定めるテーブルを格納する。このテーブルは、上述した光学画像及び距離画像それぞれの変化を生じた領域の位置の相関を調べる際に侵入判定部５４にて利用される。
【００４３】
侵入判定部５４は判定結果を出力部８へ出力する。出力部８は例えば監視センターに設けられた監視端末であり、侵入者である可能性が高いとの判定結果である場合に当該端末は音声や画面表示等により監視者に通知する。また出力部８は監視場所に設けられたアラーム装置であってもよい。
【００４４】
次に、図６に示すフロー図に基づいて、本装置の概略の監視動作を説明する。撮像部２は光学画像を撮影する。レーザ測距部４は監視領域に向かう複数の所定の測距方向について距離を測定し、距離画像情報を取得する。侵入検知処理部６にはこれら光学画像及び距離画像が入力される（Ｓ１００）。光学画像に関しては、画像処理部５０が基準画像との差分画像を生成する。距離画像に関しては、距離情報処理部５８が基準距離との差分値を計算し、これにより距離画像についての差分画像が生成される（Ｓ１０５）。これら光学画像及び距離画像それぞれの差分情報に基づいて監視領域内の動体の検知及びその画像領域の抽出が行われる（Ｓ１１０）。基本的に、光学画像又は距離画像における動体画像領域の抽出は、それらの画素値である輝度又は距離が有意な変化を示した画素を見つけることにより行われる。
【００４５】
次に、光学画像及び距離画像からそれぞれ抽出された動体画像領域相互の位置の相関指標が計算される（Ｓ１１５）。２つの動体画像領域が一致、重複、包含等の関係にあるとき、相関指標は高くなり、それが所定の閾値以上であるとき相関ありと判定される（Ｓ１２０）。相関ありと判定された場合には、光学画像変化領域に何らかの移動物体が存在すると考えられる。この場合には、侵入判定部５４は引き続いて、人らしさの尺度となる特徴量を計算し、検知された移動物体が人である可能性を調べる。
【００４６】
人らしさを示す特徴量として、ここでは人大きさ類似度及び背景類似度が計算される。人大きさ類似度は、検知した物体の幅、高さ、又は視線方向に垂直な断面積が人として妥当な値にどれだけ近いかを示す指標である。物体の幅等は、光学画像でので画像変化領域の幅等と、レーザ測距部４で得られる当該物体までの距離とを用いて計算される。この特徴量は、虫や小動物に起因する誤報を排除することを主たる目的とする。例えば、人の大きさの最小値として２０ｃｍが設定され、光学画像変化領域の幅等が２０ｃｍ未満である場合には、人大きさ類似度は人である可能性を否定する値、例えば類似度が０とされる。一方、人がついたて等を持って侵入することも考えられるので、人の大きさの上限は設けない。物体の大きさが最小値以上である場合には、人である可能性を肯定する値、例えば１が類似度として付与される（Ｓ１２５）。人大きさ類似度が所定の閾値以上であるとき、検知物体が人である可能性は否定されず（Ｓ１３０）、次にもう一つの特徴量である背景類似度について判定される。
【００４７】
背景類似度は、検知した物体と基準距離記憶部６０に記憶されている背景との距離差の観点から、検知物体が人である可能性を示す指標である。検知物体が人である場合には、その背景との距離差は人の大きさの最小値以上あるはずである。例えば、人の大きさの最小値としてここでも２０ｃｍが設定され、距離差が２０ｃｍ未満である場合には、背景類似度は人である可能性を否定する値、例えば類似度が０とされる。一方、距離差が最小値以上である場合には、人である可能性を肯定する値、例えば１が類似度として付与される（Ｓ１３５）。背景類似度が所定の閾値以上であるとき、検知物体が人である可能性は否定されない（Ｓ１４０）。
【００４８】
背景類似度の判定にも合格した場合、本装置は、検知物体が人である可能性が高く、侵入者検知の発報を行う（Ｓ１４５）。一方、ステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０のいずれかの判定に不合格であった場合には、検知された事象は人ではないと考えられるので、発報は行わずに、次フレームの光学画像及び距離画像の取得に処理が移る。
【００４９】
なお、上述の構成では、３つの判定により順次、誤報源を排除するものとした。しかし、判定条件は３つ以上であってもよい。また、人大きさ類似度、背景類似度といった判定結果として求められる評価値は、上述のように０又は１といった２段階である必要はなく、より多くの段階で又は連続的に変化するものであってもよい。また複数の条件を総合的に判定して、検知された事象を排除するか、侵入者として認定するかを決定する構成とすることもできる。この総合判定においては、例えば、個別の判定条件について判定結果として求められる評価値が、複数種類の判定条件について加算等されて一つの総合評価値が求められる。そして、この総合評価値が所定の閾値以上であるか否かに応じて総合判定が下される。
【００５０】
さて、侵入監視装置においては、正常な監視動作を妨害するための画策を警戒する必要がある。例えば、撮像部２に対する画策として、カメラの視野を異物で遮る方法があり、この場合には、画像が、異物で反射する照明光で真っ白になったり、カメラへの光入射を遮られて真っ黒になったり、または異物が半透明である場合には鮮鋭な画像が得られなくなるといった障害を生じ得る。また、カメラレンズやその前方のカバーを傷つけられると、照明などによって傷が光り、それを監視領域の物体と誤検出するおそれがある。また、カメラの向きをずらされる位置ずれと呼ぶ画策があり、この場合には監視画像は、基準画像と基本的に一致しなくなり誤報を生じることとなる。また、監視画像と基準画像との不一致は、背景のレイアウト変更などでも生じる。画像処理部５０はこのような撮像部２に対する画策を検知するアルゴリズムを備えており、これらの画策が検知された場合に監視者に通知する。
【００５１】
画策はレーザ測距部４に対しても行われ得る。例えば、レーザ測距部４の直近に異物が置かれると、距離を測定不能となる。これに対応するため、距離情報処理部５８は、レーザ反射光の受光パワーをモニタし、そのレベルが所定値以上である場合、直近に異物が配置されていると判断する。また距離情報処理部５８は、レーザ測距部４の直近に鏡が置かれた場合や、レーザ測距部４の配置をずらされる位置ずれを、監視動作時に得られる距離画像と基準距離記憶部６０に格納された基準距離で構成される距離画像とを対比して検知する。また、距離情報処理部５８は、光学画像と同様、レイアウト変更を検知するアルゴリズムを備えている。
【００５２】
また、背景は時間と共にわずかずつ変化する場合がある。その場合、長時間経過して、基準画像や基準距離からのずれが大きくなると、侵入者検知の誤報が生じることとなる。これを回避するために、本装置では、侵入判定部５４が侵入者無しと判定した場合に、そのときに判定処理の基礎とされた光学画像、距離画像で、基準画像記憶部５２に記憶された基準画像、基準距離記憶部６０に記憶された基準距離をそれぞれ更新し、背景の経時変化に追随する。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の侵入監視装置によれば、光学画像だけでなく、距離情報を取得して侵入者の有無の判定に利用することにより、照明状態や影に起因する明暗パターンや、近距離の小動物の像が監視領域の人間の像と同程度の大きさとなるといった誤報源を排除することができ、精度及び信頼性の高い侵入者監視が行われる。
【００５４】
測距方向を間引いて監視領域全体にわたる距離情報を高速に取得し、距離画像のフレームレートを向上させることにより、監視領域を侵入者が走り抜けることによる検知漏れを防止することができる。ここで、距離画像の解像度は粗くなるが、光学画像の解像度は精細であり、監視領域に出現する動体の形状・大きさの認識のための情報は光学画像により補われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る侵入監視装置の模式的な構成図である。
【図２】  侵入検知処理部の構成を詳しく示した本発明の実施形態に係る侵入監視装置のブロック図である。
【図３】  撮像部により得られる光学画像の模式図である。
【図４】  レーザ測距部により得られる距離画像の模式図である。
【図５】  侵入判定部における光学画像と距離画像との相関の判断を説明するための光学画像と距離画像との複合画像の模式図である。
【図６】  本装置の概略の監視動作を説明するフロー図である。
【符号の説明】
２  撮像部、４  レーザ測距部、６  侵入検知処理部、８  出力部、１０  制御部、２０  送光部、２２  走査機構、２４  走査駆動部、２６  受光部、２８測距部、５０  画像処理部、５２  基準画像記憶部、５４  侵入判定部、５６測距ポイント記憶部、５８  距離情報処理部、６０  基準距離記憶部。
【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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