(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線センサと、画像センサとを組み合わせて検知エリア内への人体の侵入等を検知する侵入検知装置において、
前記赤外線センサにより検知された検知信号のレベルを複数の段階で比較する比較手段と、
前記画像センサにより検知された画像の変化を複数の段階で比較する画像処理手段と、
前記赤外線センサ側の検知信号の比較段階と、前記画像処理手段側の検知信号の比較段階に基づき、この検知信号のレベルの段階を組み合わせることにより人体侵入、装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるかを判断する論理処理手段と、
を備えたことを特徴とする侵入検知装置。
【請求項２】
前記検知エリアを照明する照明手段を備え、
前記論理処理手段は、前記赤外線センサの検出信号が、複数の閾値の中で最も低い閾値以上のレベルにあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の光量が予め定めた光量に不足しているときには前記照明手段を点灯制御して、再度、前記判断を実行する請求項１記載の侵入検知装置。
【請求項３】
前記論理処理手段は、前記赤外線センサの検出信号が、複数の閾値の中で最も低い閾値以上のレベルにあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の変化が全画素で変化しているときには装置に対する画策が施されたと判断する請求項１記載の侵入検知装置。
【請求項４】
赤外線センサと、画像センサとを組み合わせて検知エリア内への人体の侵入等を検知する侵入検知方法において、
前記赤外線センサにより検知された検知信号のレベルを複数の段階で比較し、  前記画像センサにより検知された画像の変化を複数の段階で比較し、
前記赤外線センサ側の検知信号の比較段階と、前記画像処理手段側の検知信号の比較段階に基づき、この検知信号のレベルの段階を組み合わせることにより人体侵入、装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるかを判断することを特徴とする侵入検知方法。
【請求項５】
前記赤外線センサの検出信号が、複数の閾値の中で最も低い閾値以上のレベルにあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の光量が予め定めた光量に不足しているときには前記検知エリアを照明させて、再度、前記判断を実行する請求項４記載の侵入検知方法。
【請求項６】
前記赤外線センサの検出信号が、複数の閾値の中で最も低い閾値以上のレベルにあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の変化が全画素で変化しているときには装置に対する画策が施されたと判断する請求項４記載の侵入検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検知領域内での人体の侵入等を検知する侵入検知装置及び方法に係り、特に、画像センサと赤外線センサを組み合わせて検知信号の失報を防止し、装置への画策行為を検知できる侵入検知装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
侵入検知装置を用いて検知領域に対する人体等の侵入を検知することができる。この侵入検知装置には、焦電素子からなる赤外線センサＰＩＲを用いた赤外線検出方式が一般的である。
この赤外線センサを用いることにより、検知領域を規定してこの検知領域内における赤外線を放射する人体等の移動を検知でき、夜間等暗い検知領域内への人体等の侵入を検知できるようになっている。
【０００３】
また、ＣＣＤ等のカメラからなり、画像情報により人体を検知する画像センサがあり、画像信号によって検知した物体の２次元的な大きさや細かい判定が可能である。また、画像信号の変化した領域の大きさによって装置への画策行為、例えばカバーを検知できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記赤外線センサを用いた侵入検知装置は、基本的に赤外線放射する人体の移動（検知信号の微分処理等）により侵入検知する構成であるため、人体の移動が微動である場合に検知することが困難であった。また、環境温度と人体との温度差が低いとき等も検知が困難であった。このような場合、検知領域に人体が侵入しても検知信号が発せられない状態（失報）となった。
また、人体から放射される赤外線を低下又は遮断させる画策行為を伴った侵入時においても同様の問題点があった。
【０００５】
一方、画像センサを利用した装置では、検知領域が暗いと画像が得られなくなり、侵入を検知できなくなる。この際に侵入されても検知信号を出力できず失報が生じた。また、検知箇所での照明消灯による明→暗と、カバー等の画策による明→暗の状態を判別できなかった。
また、画像センサの直近に虫等が飛来した場合、画像内の変化割合が大きくなり人体侵入等であると判断し誤報する場合があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、検知領域内での人体を正確に検知して誤報及び失報がなく、また、画策を検知でき、特に検知領域が暗い場合であっても正確な検知が行える侵入検知装置及び方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の侵入検知装置は、赤外線センサと、画像センサとを組み合わせて検知エリア内への人体の侵入等を検知する侵入検知装置において、
前記赤外線センサにより検知された検知信号のレベルを複数の段階で比較する比較手段と、
前記画像センサにより検知された画像の変化を複数の段階で比較する画像処理手段と、
前記赤外線センサ側の検知信号の比較段階と、前記画像処理手段側の検知信号の比較段階に基づき、この検知信号のレベルの段階を組み合わせることにより人体侵入、装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるかを判断する論理処理手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載のように、前記検知エリアを照明する照明手段を備え、
前記論理処理手段は、前記赤外線センサの検出信号が、複数の閾値の中で最も低い閾値以上のレベルにあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の光量が予め定めた光量に不足しているときには前記照明手段を点灯制御して、再度、前記判断を実行する構成としてもよい。
【０００９】
また、請求項３記載のように、前記論理処理手段は、前記赤外線センサの検出信号が、複数の閾値の中で最も低い閾値以上のレベルにあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の変化が全画素で変化しているときには装置に対する画策が施されたと判断する構成としてもよい。
【００１０】
本発明の侵入検知方法は、請求項４記載のように、赤外線センサと、画像センサとを組み合わせて検知エリア内への人体の侵入等を検知する侵入検知方法において、
前記赤外線センサにより検知された検知信号のレベルを複数の段階で比較し、
前記画像センサにより検知された画像の変化を複数の段階で比較し、
前記赤外線センサ側の検知信号の比較段階と、前記画像処理手段側の検知信号の比較段階に基づき、この検知信号のレベルの段階を組み合わせることにより人体侵入、装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるかを判断することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５記載のように、前記赤外線センサの検出信号が、複数の閾値の中で最も低い閾値以上のレベルにあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の光量が予め定めた光量に不足しているときには前記検知エリアを照明させて、再度、前記判断を実行する構成としてもよい。
【００１２】
また、請求項６記載のように、前記赤外線センサの検出信号が、複数の閾値の中で最も低い閾値以上のレベルにあり前記画像処理手段側の検出信号の画像の変化が全画素で変化しているときには装置に対する画策が施されたと判断する構成としてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、赤外線センサにより検知された検知信号のレベルと、画像センサにより検知された検知信号のレベルはそれぞれ複数の段階で検知される。論理処理手段は、これら両センサの検知信号の比較段階を組み合わせることにより、人体侵入、装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるかを判断する。
論理処理手段は、この判断時に、画像センサ側での光量が予め定めた光量に不足しているときには、照明を点灯制御して再度検出するため、誤報および失報を防止できるようになる。また、高価な赤外線カメラを使用せずとも安価に構成できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の侵入検知装置を示すブロック図である。装置１は、壁や天井等に取り付けられ、内部に赤外線センサＰＩＲおよび画像センサＶＩＤ、処理部２を備えている。
赤外線センサＰＩＲと画像センサＶＩＤは、いずれもほぼ同一の検知領域を監視するよう設定されている。
【００１５】
赤外線センサＰＩＲは、検知エリア内を複数個の検知ゾーンにより監視しており、検知ゾーンをある大きさ以上の赤外線エネルギーの変化を伴う人体等の物体が通過すると所定レベルの検知信号Ｓ１を出力する。
画像センサＶＩＤは、ＣＣＤ，ＭＯＳ等の撮像手段で構成されており、検知エリア内の画像情報を検知信号Ｓ２として出力する。
【００１６】
赤外線センサＰＩＲからの検知信号Ｓ１は、増幅手段３、比較手段４（４ａ，４ｂ，４ｃ）を介して論理処理手段５に入力される。
画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２は、画像処理手段６を介して論理処理手段５に入力される。
【００１７】
論理処理手段５は、これらの検知信号Ｓ１，Ｓ２の組合わせに基づき、検知エリア内での人体等の侵入、及び装置１に対する画策を判断する。侵入検知時には人体検知信号Ｓ４を出力する。画策検知時には画策検知信号Ｓ５を出力する。正常状態時には、これら検知信号Ｓ４，Ｓ５を出力しない。
この論理処理手段５は、ＣＰＵ等で構成される汎用のマイクロコンピュータを所定の制御プログラムで実行制御する構成である。
【００１８】
比較手段４は、検知信号Ｓ１を閾値と比較する。この比較手段４は、オペアンプ等で構成され、図示の３個のように複数個用いることにより複数の閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を設定できるもので、検知信号Ｓ１のレベル比較を行い、比較結果を出力する。３つの比較手段４ａ，４ｂ，４ｃを設けた３つの閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３により、計４段階の比較結果Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４（Ｌ１が最も高レベル）を出力できる。
ここで、Ｌ４は最も低い閾値レベルＶ３にも満たないレベルを意味する。又、このレベル比較は、Ａ／Ｄコンバータによる数値変換とＣＰＵによる論理演算処理で行ってもよい。
【００１９】
画像処理手段６は、検知信号Ｓ２の画像の変化量を複数段階で判断する。この画像変化量は、例えば、１フレーム単位の画像の明るさの変化量を各画素単位で検出し、その合計画素数により、画像全体に対する変化量、例えば、画素変化有り、無しの２段階を判断出力する。また、画素変化有りの中でも全画素変化、部分画素変化を判断し、画素変化無しの中でも光量適量、光量過多、光量不足を判断する（全５段階）。
【００２０】
装置１には、ライト等の照明手段７が設けられる。この照明手段７は、論理処理手段５の論理制御（詳細は後述する）によりスイッチ７ａを切替制御して所定時期に一定時間（例えば１０秒）点灯制御され、前記検知エリアの明るさを増加させる。これにより、検知エリアが暗い状態のときの点灯で画像センサＶＩＤによる画像の各画素の光量を向上でき、検知信号Ｓ２の信頼性を向上できる。
【００２１】
次に、上記構成における論理処理手段５の判断処理の各態様について説明する。（第１実施形態）
第１実施形態では、単一の比較手段４ｃを用いて閾値Ｖ３により赤外線センサＰＩＲの検知信号Ｓ１を計２段階のいずれであるかを出力する。この閾値Ｖ３は、人体の侵入時に検知信号Ｓ１がこの閾値を越える値に設定される。
また、画像処理手段６からは画像センサＶＩＤの検知信号Ｓ２について上記計５段階の変化量判断が出力される。
【００２２】
論理処理手段５は、検知信号Ｓ１，Ｓ２の論理和に基づき、検知エリア内への人体の侵入を検知する。
即ち、画像処理手段６から出力される検知信号Ｓ２の画素変化が部分変化であり、比較手段４ｃから出力される検知信号Ｓ１が閾値Ｖ３を越えているときには、人体の侵入であると判断し、人体検知信号Ｓ４を出力する。一方、検知信号Ｓ１が閾値Ｖ１を越えないときには人体検知信号Ｓ４を出力しない。
【００２３】
また、画像処理手段６から出力される検知信号Ｓ２が全画素変化であって、比較手段４ｃから出力される検知信号Ｓ１が閾値Ｖ３を越えているときには、装置１に対してカバーが覆われた等の画策が施されたと判断して、画策検知信号Ｓ５を出力する。
また、画像処理手段６から出力される検知信号Ｓ２が画素変化無しであって、比較手段４ｃから出力される検知信号Ｓ１が閾値Ｖ３以下であるときには、侵入がない正常状態と判断する。
【００２４】
これにより、画像センサＶＩＤの検知信号Ｓ２に一時的に人体程度の画像の大きさの虫が現れても、赤外線センサＰＩＲ側の検知信号Ｓ１が閾値Ｖ３を越えないため、この虫を人体として誤判断することを防止でき、誤報を防止できる。
また、赤外線センサＰＩＲに対し赤外線の受信を遮蔽するようなカバー等の画策行為が施されたり、人体からの赤外線の放出を低減化させる画策侵入がなされたときも、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２に基づき、この画策行為を検知できる為、失報を防止できるようになる。
【００２５】
（第２実施形態）
第２実施形態では、閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が設定された３つの比較手段４ａ〜４ｃを用いることにより赤外線センサＰＩＲの検知信号Ｓ１を計４段階のいずれであるかを出力する。
【００２６】
閾値Ｖ２は、人体の侵入時に検知信号Ｓ１がこの閾値を越える値となるよう設定される。閾値Ｖ１は、閾値Ｖ２より高い値に設定され、通常時は検出されず装置１での直近で赤外線検知された値に相当して設定される。
閾値Ｖ３は、閾値Ｖ２より低い値に設定され、検知信号Ｓ１がこのＶ１とＶ２の間であるときには、論理処理手段５を警戒モードとして機能させるために設定される。
なお、画像処理手段６からは上記同様に、画像センサＶＩＤの検知信号Ｓ２について上記計５段階の変化量が出力される。
【００２７】
上記検知信号Ｓ１，Ｓ２は論理処理手段５に入力される。論理処理手段５は、検知信号Ｓ１，Ｓ２それぞれで検出された段階の組み合わせに基づき、人体検知、画策検知、正常、設置環境不良のいずれであるかを判断する。また、必要に応じて照明手段７を点灯制御する。
【００２８】
図２は、論理処理手段５の判断内容を示すフローチャートである。
図中、縦軸は赤外線センサＰＩＲの各段階の検知出力である。横軸は画像処理手段６の各段階の検知出力である。
【００２９】
赤外線センサＰＩＲの検知信号Ｓ１は、上記の如く信号レベルをＶ１，Ｖ２，Ｖ３の３つの閾値により計４段階に分かれる。また、画像センサＶＩＤの検知信号Ｓ２は、画像処理手段６により画素変化有り、無しで大別して２段階に分けられ、有りについて全画素変化、部分画素変化が検出されている。無しについては、光量適量であるか、光量過多又は光量不足のいずれかが検出されている。
【００３０】
論理処理手段５は、これら検知信号Ｓ１，Ｓ２の組合わせに基づき、大別して正常状態（人体の侵入検知なし）、人体検知状態、画策検知状態、設置環境不良の４つの状態を判別し、対応する信号Ｓ４，Ｓ５を外部出力する。ここで、正常状態においては検知信号を出力しない構成とすることもできる。
【００３１】
図示の各判断内容を状態別に説明する。
画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２に画素変化がある場合において、この画素変化が全画素変化であるとき、赤外線センサＰＩＲからの出力が閾値Ｖ３以上である場合にはカバー等の画策行為であると判断する（図中条件＊Ａ１）。
また、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２に画素変化がある場合において、この画素変化が部分画素変化であっても、赤外線センサＰＩＲからの出力が閾値Ｖ１以上である場合にはカバー等の画策行為であると判断する（図中条件＊Ａ２）。
【００３２】
また、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２に画素変化が無く光量が適量である場合であっても、赤外線センサＰＩＲからの出力が閾値Ｖ１以上である場合にはカバー等の画策行為であると判断する（図中条件＊Ａ３）。
これらの場合、論理処理手段５は、画策検知信号Ｓ５を外部出力する。
【００３３】
一方、赤外線センサＰＩＲからの出力が閾値Ｖ３未満である場合には、正常状態（人体検知無し、及び画策検知無し）であると判断する（図中条件＊Ｂ，＊Ｂ１，＊Ｂ２）。
うち、画像センサＶＩＤ側の検知信号Ｓ２による画素変化が全画素変化である場合には、照明が消灯されたことに基づくものと判断する（条件＊Ｂ１）。また、画素変化が部分画素変化である場合には、虫の飛来やカーテン等の揺れによるものであると判断する（条件＊Ｂ２）。これらの判断により、条件＊Ｂ１，＊Ｂ２で従来生じていた画素変化のみによる誤報の出力を防止できる。
【００３４】
次に、赤外線センサＰＩＲからの検知信号Ｓ１が閾値Ｖ１未満でＶ３以上であり、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２が部分画素変化の場合、及び画素変化がなくとも光量が適量であるときには、人体などが侵入したと判断する（図中条件＊Ｃ）。この場合、論理処理手段５は、人体検知信号Ｓ４を外部出力する。
又、検知信号Ｓ１がＶ１〜Ｖ３の間にあり、画素変化無しの場合は、カメラのスキャンスピード又は処理スピードの限界状態での侵入と判断できる（条件＊Ｃ１）。
また、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２による画素変化がなく、しかも予め設定した光量未満（光量不足）であっても、赤外線センサＰＩＲ側の検知信号Ｓ１が閾値Ｖ２以上の時、人体検知と判断する（条件＊Ｃ２）。
【００３５】
そして、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２による画素変化がなく、しかも予め設定した光量未満（光量不足）であり、赤外線センサＰＩＲ側の検知信号Ｓ１が閾値Ｖ３以上のときには、光量不足であるため、論理処理手段５は、照明手段７を点灯制御して検知エリアの光量を増加させる制御を実行する（条件＊Ｄ）。
【００３６】
具体的には、スイッチ７ａを一定時間（例えば１０秒）だけ点灯制御させ、この点灯期間中における検知信号Ｓ２を再度取り込む。
この照明点灯後、光量が適量であれば光量不足（条件＊Ｄ）の状態は解消され、前述した各条件＊Ａ（画策），＊Ｂ（正常），＊Ｃ（人体検知）のいずれであるかを正確に判断することができる。
【００３７】
照明手段７を点灯制御した状態における画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２の光量が不足している場合には、機器異常（条件＊Ｄ１）と判断し、この不良状態を示す信号を別途外部出力する構成となっている。
また、検知エリアを照明手段７で照明することが好ましくない設置箇所（例えば夜間の病室や光学実験室など）においては、照明手段７を点灯させず、赤外線センサＰＩＲの検知信号Ｓ１のみによる侵入検知を実行するよう切替る構成としてもよい。
【００３８】
また、画像センサＶＩＤからの検知信号Ｓ２が光量過の場合には、設置環境不良（条件＊Ｅ）と判断し、この状態を示す信号を別途外部出力する構成となっている。
【００３９】
上記のように装置１は、赤外線センサＰＩＲと、画像センサＶＩＤを用いた組み合わせの判断処理を行っている。
これにより、特に、▲１▼〔条件＊Ａ３，Ｃ１〕における画像センサ（ビデオカメラ）のスキャンスピード又は処理スピードの限界による失報が防止できる。
また、▲２▼〔条件＊Ｄ〕で照明を点灯する構成により、赤外線カメラ等、高価な画像センサを用いずとも安価なカメラを用いることができる。
また、▲３▼〔条件＊Ｂ１，Ｂ２〕における正常判断が行え、従来、画像センサのみで生じていた照明消灯時や、虫、カーテンの飛来による誤報の出力を防止できるようになる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、赤外線センサにより検知された検知信号のレベルと、画像センサにより検知された画素の変化状態を論理処理手段にて組み合わせ判断することにより、人体侵入、装置に対する画策、あるいは正常状態のいずれであるかを正確に判断できるようになる。
特に、両センサの利点を活かし、また、欠点を補う構成により、各状態を正確に判断でき誤報や失報を防止して真の出力を得られるようになる。
【００４１】
また、検知エリアの光量が不足し画像センサの検知信号の信頼性が低い場合には、照明手段を点灯して再度画像センサの検知信号を取り込み判断する構成とすることにより、検知精度を向上できるようになる。また、高価な赤外線カメラ等を使用せずとも安価なカメラを用いて精度良い検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の侵入検知装置の電気的構成を示すブロック図。
【図２】論理処理手段の判断状態を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…侵入検知装置、３…増幅手段、４…比較手段、５…論理処理手段、７…照明手段、ＰＩＲ…赤外線センサ、ＶＩＤ…画像センサ、Ｓ１，Ｓ２…検知信号、Ｓ４…人体検知信号、Ｓ５…画策検知信号。
【図１】
0004112117.tif 000002
【図２】
0004112117.tif 000003