(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立ち入り禁止区域と該立ち入り禁止区域の周辺部とを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段において撮像された画像を解析する画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記撮像手段で撮像した画像を入力画像として前記画像処理手段に入力する画像入力手段と、
第１の処理手段として、
前記入力画像を適当な小領域に分割する小領域分割手段と、
一つ一つの前記小領域ごとに、予め取得しておいた背景画像と前記入力画像中の対応する前記小領域の画像との相関計算を行う相関計算手段と、
前記背景画像と前記入力画像中の前記背景画像と対応する前記小領域の画像との時間的な変化を基にして、前記入力画像中の変化小領域と背景候補小領域とを検出する変化検出手段と、
変化小領域と背景候補小領域を分割した分割変化小領域と分割背景候補小領域を設定する分割変化小領域・分割背景候補小領域設定手段と、
第２の処理手段として、
前記入力画像を分割変化小領域と同じサイズの小領域に分割する小領域分割手段と、
一つ一つの前記小領域に対して、前記背景画像と前記入力画像中の対応する前記小領域の画像との領域差分を行い領域差分値を求める領域差分計算手段と、
前記領域差分値が予め設定しておいた閾値よりも小さい場合は差分背景候補小領域とし、前記領域差分値が予め設定しておいた閾値よりも大きい場合は差分変化小領域とする差分変化小領域・差分背景候補小領域設定手段と
を備え、
さらに、前記画像処理手段は、
前記第１の処理手段により検出した分割変化小領域、及び、分割背景候補小領域と、前記第２の処理手段により検出した差分変化小領域、及び、差分背景候補小領域との論理積を求める小領域論理積計算手段と、
前記論理積の結果から変化点を決定する変化点設定手段と、
隣接する前記変化点を結合して変化検出領域を決定する変化領域結合手段と、
前記変化検出領域の幾何学的特徴量が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内にあるか否か評価する特徴量評価手段と、
前記変化検出領域の幾何学的特徴量が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内にある場合、該変化検出領域に侵入者が存在すると判断することにより、侵入者を検知して前記入力画像中の位置を特定する侵入者検知手段と
を備える
ことを特徴とする侵入者検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、侵入者検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から施設や道路等の立ち入り禁止箇所に設置された監視カメラの映像を画像解析することにより、立ち入り禁止区域への侵入者を検知するため、監視カメラと画像処理部とにより侵入者検知装置を構成する技術が知られている。従来の侵入者検知装置では、監視カメラは立ち入り禁止区域を見渡せる位置に設置し、立ち入り禁止区域とその周辺部を撮像し、その画像を画像処理部へ伝送している。
【０００３】
そして、画像処理部は、監視カメラの画像を入力し、画像を適当な小領域に分割し、一つ一つの小領域ごとに予め取得しておいた背景画像と入力画像中の背景画像と対応する小領域の画像との相関計算を行い、その時間的な変化を基にして画像中の変化小領域と背景候補小領域とを検出し、隣接する変化小領域を結合して変化検出領域を決定し、変化検出領域の幾何学的特徴量が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内であるときに、その変化検出領域に侵入者が存在すると判断することにより、侵入者を検知してその画像中における位置を特定している。このような従来の侵入者検知装置の一例が下記特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、上述した従来の侵入者検知装置において、背景画像上の模様の少ない部分に、模様の少ない服装をした侵入者や、単色の物体等が侵入した場合に、背景画像と入力画像との対応する小領域の相関計算による変化の検知が難しいことを補うため、比較的大きなサイズの小領域を用いることで、物体の輪郭線近傍の変化を幅のあるドーナツ状に検出し、侵入者を検知する方法も知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５２２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来の侵入者検知装置では、背景画像上の模様の少ない部分に、模様の少ない服装をした侵入者や、単色の物体等が侵入した場合に、背景画像と入力画像の対応する小領域の相関計算による変化の検知が難しい場合がある。
【０００７】
また、比較的大きなサイズの小領域を用いることで上記特許文献１に記載の従来の侵入者検知装置の問題点を解消したが、変化検出に用いる小領域に大きなサイズの物を用いるため、複数の侵入者や侵入物が近くに存在した場合、図８に示すように、別々の侵入者や侵入物により検出した変化小領域同士が隣接し、隣接する変化小領域を結合して変化検出領域を決定する際に、ひとつの大きな変化小領域（図８中、Ｅで示す）となる場合がある。
【０００８】
以上のことから、本発明は、監視カメラの入力画像を用いて、重要な施設や道路等の立ち入り禁止箇所への侵入者等を検知する侵入者検知装置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】
【００１０】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る侵入者検知装置は、
立ち入り禁止区域と該立ち入り禁止区域の周辺部とを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段において撮像された画像を解析する画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記撮像手段で撮像した画像を入力画像として前記画像処理手段に入力する画像入力手段と、
第１の処理手段として、
前記入力画像を適当な小領域に分割する小領域分割手段と、
一つ一つの前記小領域ごとに、予め取得しておいた背景画像と前記入力画像中の対応する前記小領域の画像との相関計算を行う相関計算手段と、
前記背景画像と前記入力画像中の前記背景画像と対応する前記小領域の画像との時間的な変化を基にして、前記入力画像中の変化小領域と背景候補小領域とを検出する変化検出手段と、
変化小領域と背景候補小領域を分割した分割変化小領域と分割背景候補小領域を設定する分割変化小領域・分割背景候補小領域設定手段と、
第２の処理手段として、
前記入力画像を分割変化小領域と同じサイズの小領域に分割する小領域分割手段と、
一つ一つの前記小領域に対して、前記背景画像と前記入力画像中の対応する前記小領域の画像との領域差分を行い領域差分値を求める領域差分計算手段と、
前記領域差分値が予め設定しておいた閾値よりも小さい場合は差分背景候補小領域とし  、前記領域差分値が予め設定しておいた閾値よりも大きい場合は差分変化小領域とする  差分変化小領域・差分背景候補小領域設定手段と
を備え、
さらに、前記画像処理手段は、
前記第１の処理手段により検出した分割変化小領域、及び、分割背景候補小領域と、前記第２の処理手段により検出した差分変化小領域、及び、差分背景候補小領域との論理積を求める小領域論理積計算手段と、
前記論理積の結果から変化点を決定する変化点設定手段と、
隣接する前記変化点を結合して変化検出領域を決定する変化領域結合手段と、
前記変化検出領域の幾何学的特徴量が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内にあるか否か評価する特徴量評価手段と、
前記変化検出領域の幾何学的特徴量が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内にある場合、該変化検出領域に侵入者が存在すると判断することにより、侵入者を検知して前記入力画像中の位置を特定する侵入者検知手段と
を備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、背景画像上の模様の少ない部分に、模様の少ない服装をした侵入者や、単色の物体等が侵入した場合においても、それらの侵入者や侵入物を検知でき、複数の侵入者や侵入物が近くに存在した場合でも大きな変化小領域とならないため、別々の侵入者や侵入物として検知することができることに加え、相関計算による変化検出と領域差分による変化検出とを並列で行うことができるため、効率的な侵入者や侵入物の検知を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る侵入者検知装置の種々の実施形態について、図１から図７を用いて説明する。なお、図１は本発明の第１の実施形態に係る侵入者検知装置の装置構成を示した模式図、図２は本発明の第１の実施形態に係る侵入者検知装置における分割背景候補領域を示した図、図３は本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置の装置構成を示した模式図、図４は本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置における分割変化小領域と分割背景候補小領域とを示した図、図５は本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置における差分変化小領域と差分背景候補小領域とを示した図、図６は本発明の第２の実施形態に係る論理積の例を示した図、図７は本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置における変化点と非変化点とを示した図である。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る侵入者検知装置について説明する。図１は、本実施形態に係る侵入者検知装置の装置構成を示した模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る侵入者検知装置は、施設や道路等の立ち入り禁止箇所に設置した監視カメラ１（撮像手段）と、この監視カメラ１により撮像して得た入力画像を画像解析することにより、立ち入り禁止区域への侵入者を検知する画像処理部２とを備えている。
【００１５】
監視カメラ１は、立ち入り禁止区域を見渡せる位置に設置し、立ち入り禁止区域とその周辺部を撮像して、その画像を画像処理部２（画像処理手段）へ伝送する。画像処理部２は、画像入力手段１０により、監視カメラ１で撮像した画像を入力画像として入力する。
【００１６】
画像入力手段１０における処理の終了後、小領域分割手段１１により、入力画像を適当な小領域に分割する。小領域分割手段１１における処理の終了後、相関計算手段１２により、一つ一つの小領域ごとに、予め取得しておいた背景画像と入力画像中の背景画像と対応する小領域の画像との相関計算を行う。
【００１７】
相関計算手段１２における処理の終了後、変化検出手段１３により、背景画像と入力画像中の背景画像と対応する小領域の画像との時間的な変化を基にして、入力画像中の変化小領域と背景候補小領域とを検出する。ここで、入力画像の変化を検出する小領域として、比較的大きなサイズの小領域を用いる。
【００１８】
変化検出手段１３における処理の終了後、分割変化小領域設定手段１４により、図２に示すように、変化を検出した変化小領域を分割して小領域（図２中、Ｔで示す）より小さなサイズの分割変化小領域（図２中、ｔで示す）を設定する。分割変化小領域設定手段１４における処理の終了後、領域差分計算手段１５により、分割変化小領域に対して、背景画像と入力画像中の対応する分割変化小領域の画像との領域差分を行い領域差分値を得る。
【００１９】
領域差分計算手段１５における処理の終了後、分割背景候補小領域設定手段１６により、図２に示すように、領域差分値が予め設定しておいた閾値よりも小さい場合、背景画像との変化が認められないと判断して分割背景候補小領域（図２中、Ａで示す）とする。
【００２０】
分割背景候補小領域設定手段１６における処理の終了後、変化領域結合手段１７により、隣接する変化小領域を結合して変化検出領域を決定する。変化領域結合手段１７における処理の終了後、特徴量評価手段１８により、変化検出領域の幾何学的特徴量（例えば、周囲長や面積等）が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内にあるか否か評価する。
【００２１】
特徴量評価手段１８における処理の終了後、侵入者検知手段１９により、変化検出領域の幾何学的特徴量が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内にある場合、その変化検出領域に侵入者が存在すると判断することにより、侵入者を検知して入力画像中の位置を特定する。
【００２２】
以上のように、本実施形態に係る侵入者検知装置によれば、背景画像上の模様の少ない部分に、模様の少ない服装をした侵入者や、単色の物体等が侵入した場合においても、それらの侵入者や侵入物を検知できる。また、変化小領域を分割した分割変化小領域を設け、その分割変化小領域での背景画像との変化の有無を再度検証することで、変化が認められない場合は分割背景候補小領域とし、残った分割変化小領域により変化検出領域を決定して侵入者を検知するため、複数の侵入者や侵入物が近くに存在した場合でも大きな変化小領域とならず、別々の侵入者や侵入物として検知することができる。
【００２３】
〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置について説明する。図３は、本実施形態に係る侵入者検知装置の装置構成を示した模式図である。図３に示すように、本実施形態に係る侵入者検知装置は、施設や道路等の立ち入り禁止箇所に設置した監視カメラ１（撮像手段）と、この監視カメラ１により撮像して得た入力画像を画像解析することにより、立ち入り禁止区域への侵入者を検知する画像処理部２とを備えている。
【００２４】
監視カメラ１は、立ち入り禁止区域を見渡せる位置に設置し、立ち入り禁止区域とその周辺部を撮像して、その画像を画像処理部２（画像処理手段）へ伝送する。画像処理部２は、画像入力手段１０により、監視カメラ１で撮像した画像を入力画像として入力する。画像入力手段１０における処理の終了後、画像処理部２は、第１の処理手段２ａと第２の処理手段２ｂとを行う。
【００２５】
第１の処理手段２ａにおいては、画像入力手段１０における処理の終了後、小領域分割手段１１により、入力画像を適当な小領域に分割する。小領域分割手段１１における処理の終了後、相関計算手段１２により、一つ一つの小領域ごとに、予め取得しておいた背景画像と入力画像中の背景画像と対応する小領域の画像との相関計算を行う。
【００２６】
相関計算手段１２における処理の終了後、変化検出手段１３により、背景画像と入力画像中の背景画像と対応する小領域の画像との時間的な変化を基にして、入力画像中の変化小領域と背景候補小領域とを検出する。
【００２７】
変化検出手段１３における処理の終了後、分割変化小領域・分割背景候補小領域設定手段２０により、図４に示すように、変化小領域と背景候補小領域とを分割した分割変化小領域（図４中、Ｂで示す）と、分割背景候補小領域（図４中、ｂで示す）とを設定する。このようにして、画像処理手段２は、第１の処理手段２ａにより、分割変化小領域、及び、分割背景候補小領域を得る。
【００２８】
第２の処理手段２ｂにおいては、画像入力手段１０における処理の終了後、小領域分割手段１１により、入力画像を適当な小領域に分割する。小領域分割手段１１における処理の終了後、領域差分計算手段２１において、入力画像を分割変化小領域と同じサイズの小領域に分割する。
【００２９】
領域差分計算手段２１における処理の終了後、差分変化検出手段２２において、分割した一つ一つの小領域に対して、背景画像と入力画像中の背景画像に対応する小領域の画像との領域差分を行い領域差分値を求める。
【００３０】
差分変化検出手段２２における処理の終了後、差分変化小領域・差分背景候補小領域設定手段２３により、図５に示すように、領域差分値が予め設定しておいた閾値よりも小さい場合は差分背景候補小領域（図５中、ｃで示す）とし、領域差分値が予め設定しておいた閾値よりも大きい場合は差分変化小領域（図５中、Ｃで示す）とする。このようにして、画像処理手段２は、第２の処理手段２ｂにより、差分変化小領域、及び、差分背景候補小領域を得る。
【００３１】
画像処理手段２は、小領域論理積計算手段２４により、第１の処理手段２ａにおいて相関計算を基に検出した分割変化小領域、及び、分割背景候補小領域と、第２の処理手段２ｂにおいて領域差分を基に検出した差分変化小領域、及び、差分背景候補小領域との論理積を求め、その結果を変化検出平面へ投影する。
【００３２】
ここで、小領域の論理積とは、例えば、小領域を分割変化小領域と分割背景小領域に分けたとき、図６（ａ）に示すように、それぞれの領域に分割変化小領域を「１」、分割背景小領域に「０」を割り当て、小領域を差分変化小領域と分割背景小領域に分けたとき、図６（ｂ）に示すように、それぞれの領域に分割変化小領域を「１」、差分背景候補小領域に「０」を割り当てて、同一位置の領域単位で積算を行って、図６（ｃ）に示すように、論理積を得るものである。
【００３３】
小領域論理積計算手段２４における処理の終了後、変化点設定手段２５により、図７に示すように、同じ位置の小領域が分割変化小領域と差分変化小領域ならば（例えば、図６（ｃ）中、「１」の領域）変化点（図７中、Ｄで示す）とし、同じ位置の小領域が分割変化小領域と差分変化小領域でなければ（例えば、図６（ｃ）中、「０」の領域）非変化点（図７中、ｄで示す）とする。
【００３４】
変化点設定手段２５における処理の終了後、変化領域結合手段１７により、隣接する変化小領域を結合して変化検出領域を決定する。変化領域結合手段１７における処理の終了後、特徴量評価手段１８により、変化検出領域の幾何学的特徴量（例えば、周囲長や面積等）が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内にあるか否か評価する。
【００３５】
特徴量評価手段１８における処理の終了後、侵入者検知手段１９により、変化検出領域の幾何学的特徴量が予め設定した侵入者に対応する特徴量範囲内にある場合、その変化検出領域に侵入者が存在すると判断することにより、侵入者を検知して入力画像中の位置を特定する。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係る侵入者検知装置によれば、背景画像上の模様の少ない部分に、模様の少ない服装をした侵入者や、単色の物体等が侵入した場合においても、それらの侵入者や侵入物を検知できる。また、変化小領域を分割した分割変化小領域を設け、その分割変化小領域での背景画像との変化の有無を再度検証することで、変化が認められない場合は分割背景候補小領域とし、残った分割変化小領域により変化検出領域を決定して侵入者を検知するため、複数の侵入者や侵入物が近くに存在した場合でも大きな変化小領域とならず、別々の侵入者や侵入物として検知することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、例えば、立ち入り禁止箇所を監視する監視カメラを設置して、この監視カメラにより撮像して得た入力画像を画像解析することにより、入力画像中の立ち入り禁止箇所に侵入する人物等を検出する侵入者検出装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る侵入者検知装置の装置構成を示した模式図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る侵入者検知装置における分割背景候補領域を示した図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置の装置構成を示した模式図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置における分割変化小領域と分割背景候補小領域とを示した図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置における差分変化小領域と差分背景候補小領域とを示した図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る論理積の例を示した図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る侵入者検知装置における変化点と非変化点とを示した図
【図８】従来の侵入者検知装置における変化小領域を示した図
【符号の説明】
【００３９】
１  監視カメラ
２  画像処理部
１０  画像入力手段
１１  小領域分割手段
１２  相関計算手段
１３  変化検出手段
１４  分割変化小領域設定手段
１５  領域差分計算手段
１６  分割背景候補小領域設定手段
１７  変化領域結合手段
１８  特徴量評価手段
１９  侵入者検知手段
２０  分割変化小領域・分割背景候補小領域設定手段
２１  領域差分計算手段
２２  差分変化検出手段
２３  差分変化小領域・差分背景候補小領域設定手段
２４  小領域論理積計算手段
２５  変化点設定手段
【図１】
0004888290.tif 000002
【図２】
0004888290.tif 000003
【図３】
0004888290.tif 000004
【図４】
0004888290.tif 000005
【図５】
0004888290.tif 000006
【図６】
0004888290.tif 000007
【図７】
0004888290.tif 000008
【図８】
0004888290.tif 000009