(57)【要約】【課題】夜間や暗視場所の監視を、可視光域を使用した監視と同等に行うことができるようにする。【解決手段】互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもつ撮像手段を用いて監視対象を撮像し、該監視対象の画像の各画素につき前記複数の波長帯の受光強度からなるベクトル量を取得し、該ベクトル量をスカラー量に変換して前記画像の各画素についての画像データを得る。【選択図】図１
2009302828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもつ撮像手段を用いて監視対象を撮像し、該監視対象の画像の各画素につき前記複数の波長帯の受光強度からなるベクトル量を取得し、該ベクトル量に基づき前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする監視方法。
【請求項２】
請求項１に記載の監視方法において、前記ベクトル量をスカラー量に変換して前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする監視方法。
【請求項３】
請求項２に記載の監視方法において、前記ベクトル量のスカラー量への変換が、前記複数の波長帯の受光強度から選択した１つの受光強度に基づくスカラー量、または２以上の受光強度の線形和で得られるスカラー量であることを特徴とする監視方法。
【請求項４】
互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもち、撮像した画像の各画素についての前記複数の波長帯の受光強度をベクトル量として取得し、該ベクトル量に基づき前記画像の各画素についての画像データを出力する撮像手段を備えることを特徴とする監視装置。
【請求項５】
請求項３に記載の監視装置において、前記ベクトル量をスカラー量に変換して前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする監視装置。
【請求項６】
請求項２に記載の監視装置において、前記ベクトル量のスカラー量への変換が、前記複数の波長帯の受光強度から選択した１つの受光強度に基づくスカラー量、または２以上の受光強度の線形和で得られるスカラー量であることを特徴とする監視装置。
【請求項７】
請求項４，５又は６に記載の監視装置において、
前記撮像手段は、撮像用の１画素が互いに異なる波長帯の赤外線に感度をもつ複数の受光素子を備えた１個の赤外線カメラ装置であることを特徴とする監視装置。
【請求項８】
請求項４，５又は６に記載の監視装置において、
前記撮像手段は複数の赤外線カメラ装置からなり、該各赤外線カメラ装置の撮像用の画素は互いに異なる波長帯の赤外線に個別に感度をもち、該複数の赤外線カメラ装置で撮像した複数の画像の同一画素の複数の受光強度を前記ベクトル量とすることを特徴とする監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもつ赤外線カメラ装置等の撮像手段を用いて監視対象を撮像する監視方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
赤外線カメラ装置を用いた監視システムは、通常のカメラでは捉えることのできない暗い状況での監視が行えるため、セキュリティや夜間の災害監視システムなどの用途に幅広く用いられている。一般的な監視システムでは、必要に応じて赤外線投光器などの補助手段を併用しながら、８６０ｎｍ、９２０ｎｍなどの波長の近赤外線を用いて撮影を行っている。赤外線によって得られた映像は単色となるが、その他は通常の可視光による映像と同様であり、撮影領域内の動きを捉えて異常を自動認識する監視システムなどが実用化されている。ここに使用される赤外線カメラについては、非特許文献１に記載ある。また、投光器については、非特許文献２に記載がある。
【非特許文献１】「高性能中型赤外線監視カメラ（赤外線照射器内蔵）」、(2008/05/12検索）、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.anzentaisaku.com/sekigaisen-camera2/index.htm＞
【非特許文献２】「防犯カメラ・監視カメラシステム（赤外線投光機）」、(2008/05/12検索）、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.metscorp.co.jp/security/catalog/infrared.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、赤外線カメラ装置での撮影は、単色の濃淡映像となるため、可視光域では容易に識別できるものでも、類以した色になってしまう場合がある。そのため、監視対象の識別や移動体の追跡などの計算機による自動処理が、可視光域での場合と比較して困難になるという課題があった。特に、災害監視などの自然環境を監視対象とする場合には、監視対象の形状などを一意に定義することが必要なことから、色情報を基にした対象の識別が有効であるが、赤外線カメラ装置では色情報の活用に制約が生じていた。
【０００４】
本発明の目的は、上記の課題を鑑み、互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもつ赤外線カメラ装置等の撮像手段を用いて監視対象を撮影することで、夜間や暗視場所の監視を、可視光域を使用した監視と同等に行うことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の監視方法は、互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもつ撮像手段を用いて監視対象を撮像し、該監視対象の画像の各画素につき前記複数の波長帯の受光強度からなるベクトル量を取得し、該ベクトル量に基づき前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の監視方法において、前記ベクトル量をスカラー量に変換して前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の監視方法において、前記ベクトル量のスカラー量への変換が、前記複数の波長帯の受光強度から選択した１つの受光強度に基づくスカラー量、または２以上の受光強度の線形和で得られるスカラー量であることを特徴とする。
請求項４にかかる発明の監視装置は、互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもち、撮像した画像の各画素についての前記複数の波長帯の受光強度をベクトル量として取得し、該ベクトル量に基づき前記画像の各画素についての画像データを出力する撮像手段を備えることを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項３に記載の監視装置において、前記ベクトル量をスカラー量に変換して前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項２に記載の監視装置において、前記ベクトル量のスカラー量への変換が、前記複数の波長帯の受光強度から選択した１つの受光強度に基づくスカラー量、または２以上の受光強度の線形和で得られるスカラー量であることを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項４，５又は６に記載の監視装置において、前記撮像手段は、撮像用の１画素が互いに異なる波長帯の赤外線に感度をもつ複数の受光素子を備えた１個の赤外線カメラ装置であることを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項４，５又は６に記載の監視装置において、前記撮像手段は複数の赤外線カメラ装置からなり、該各赤外線カメラ装置の撮像用の画素は互いに異なる波長帯の赤外線に個別に感度をもち、該複数の赤外線カメラ装置で撮像した複数の画像の同一画素の複数の受光強度を前記ベクトル量とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、夜間や暗視場所の監視を、可視光域を使用した監視と同等に高い精度で実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
物体による赤外線の反射・吸収特性は、可視光域同様に物体の材質や状態によって異なり、また赤外線の波長によっても異なってくる。本発明では、互いに異なる複数の波長帯の赤外線による複数の撮像結果を組み合わせることで、１つの波長帯の赤外線で撮影した単色画像（一次元情報）では類似した値になり識別が困難なものでも、識別を容易に行えるようにする。本発明は、互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別の感度をもつ赤外線カメラ装置を用いて、可視光域のＲＧＢ各成分に相当するように各画素の情報の次元数を増やすことで、夜間や暗視場所等のように可視光域カメラ装置が利用できないときに、対象判別をし易くして監視する。
【０００８】
＜第１の実施例＞
図１は本発明の第１の実施例の監視装置の構成を示すブロック図であり、互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個々に感度をもつ複数の受光素子を１組とし、これを１画素として撮像画像を取得する赤外線カメラ装置１００と、その赤外線カメラ装置１００で撮像された画像データを処理する画像処理装置２００と、処理結果を所要の場所に配信する配信装置３００とを備える。
【０００９】
赤外線カメラ装置１００内の撮像装置１１０には、３個の受光素子１１，１２，１３を１つの画素１４として、複数の画素１４が撮像面に２次元状に配置されている。各画素１４の受光素子１１，１２，１３は、互いに異なる波長帯の赤外線の反射強度や放射強度に強い受光感度を有するものである。監視対象の画像を取得する場合、その反射強度を測定するときは、少なくとも３個の互いに異なる波長を含む赤外線を対象物に照射する投光機を設置して能動的に撮像する。放射強度を測定するときは受動的に撮像する。
【００１０】
赤外線カメラ装置１００によって各受光素子１１，１２，１３で測定されたされた反射強度や放射強度の組は、ベクトル量として管理される。例えば、特定の画素１４の受光素子１１，１２，１３が赤外線波長λ１，λ２，λ３に感度をもち、その受光強度がＸ，Ｙ，Ｚであれば、ベクトル量（Ｘ，Ｙ，Ｚ）として扱う。このため、各画素１４で得られる測定データ数が単一の波長の赤外線の強度を測定する従来の赤外線カメラ装置の場合よりも増加するので、対象の形状特定や識別、追跡等が実行し易くなる。
【００１１】
図２に従来の単一の波長の赤外線にのみ感度をもつ赤外線カメラ装置で撮影した画像（パッシブ画像）を示す。これは単一の波長のみの反射特性に応じた強度分布であり、物体の境界が不明瞭で、何がどこまで続いているのかが分からない。
【００１２】
一方、図３は、図２で撮像した対象と同じ対象を本実施例の赤外線カメラ装置１００で撮影し、得られたベクトル量（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を線形和によりスカラーにして表示させた画像である。線形和は「（Ｘ，Ｙ，Ｚ）／３」の演算によって行うが、このスカラー量を得る手法は線形和に限られるものではない。図３の画像では、いくつかの木が存在していることが分かる。このように、互いに異なる波長帯の複数の赤外線に感度もつ赤外線カメラ装置１００を使用することにより、監視対象を識別し易い画像として取得することが可能となる。
【００１３】
ところで、自然環境の斜面監視をする場合、斜面に存在する一般的な土壌は、１．５μｍ前後及び２．０〜２．５μｍの波長帯の赤外線放射量が含有水分量を正確に表すことが知られているので、これらの波長帯の放射強度を観測することで、斜面の湿り具合を測定することができる。これによって、露出している表面の乾いた土と、崩れて現れた内部の湿った土の差を明瞭に識別できる。そこで、土の水分量に敏感に反応する近赤外領域の放射特性を利用すべく、赤外線カメラ装置１００の受光素子１１，１２，１３の波長感度を設定することにより、崩落特有の新鮮な内部の土が露出する変化を、強調して捕らえることができる。
【００１４】
また、監視において移動体検出を行う場合には、動き情報を的確に抽出することを目標にすると、高フレームレートで撮影する必要があるが、これによれば、各フレームにおける露光時間が短くなり、その分信号強度が弱くなり、低コントラストが助長される。これに対し、露光時間を長く取り、フレームレートを長く設定すれば、取得できる受光強度が増し、コントラストが付き易くなる。この場合に画像処理装置２００でフレーム間差分を取ると、移動の様子が軌跡として残り、崩落箇所を点ではなく線分などのある程度の塊として抽出できる。赤外線カメラ装置１００における露光時間を長く設定することで、夜間における微弱信号を強調して観測することができるのである。
【００１５】
また、一般的に用いられている可視光カメラ装置を用いて夜間に照明を当てて監視する場合には、２．０μｍの近赤外カメラ装置を併用することで監視をより強化することができる。この波長帯は物体の水分量に敏感に反応するため、可視光域では目を擬らさないと明繚な変化が見られないような状況において、変化領域を抽出することができる。（２．０μｍの波長領域に限ることはない。）その後、可視光カメラ装置で目視確認する監視体制をとることができる。
【００１６】
赤外線カメラ装置１００から画像処理装置２００へのデータの伝送手法には３つある。１つ目は有線、２つ目は無線である。３つ目は、赤外線カメラ装置１００を設置した観測場所まで有線を配設できるとは限らないので、観測場所から有線が配設できるところまで無線で伝送し、残りを有線で画像処理装置２００まで伝送する手法である。さらに、画像処理装置２００で危険情報等を抽出し、その処理結果を配信装置３００配信する。配信には２つの手法がある。１つ目は処理結果を逐次情報として配信する手法、２つ目は処理結果を判断して危険時や異常時のみ情報を配信する手法である。
【００１７】
画像処理装置２００は例えば２つのデータべースを備える。１つは赤外線カメラ装置１００で得られた画像データを蓄えるもの、もう１つは処理結果を蓄えるものである。赤外線カメラ装置１００で得られた画像データは、このようにしてデータベースに保存し、いつでも参照できる状況にする。また、画像処理装置２００はＣＰＵを含み、データベースから読み出した画像を参照しながら監視対象の移動体の検出を行い、配信装置３００により情報を関係者に配信する。関係者としては自治体などの管理体制にある者と住民などの地域に属する者があり、それぞれに受信装置を装備させておけば、そこで情報を受け取ることができる。また、監視対象の内の抽出された画像を変化箇所としてデータベースに保存しておき、そのデータベースを参照し、変化箇所の時空間的特徴から必要な情報だけをさらに抽出し、配信することができる。必要な情報の配信には、変化箇所が生じたら、内容に拘わらず配信する速報的な一次配信と、変化箇所がノイズに起因するものか否かを振り分けてから配信する二次配信がある。
【００１８】
＜第２の実施例＞
図４は第２の実施例の監視装置の構成を示すブロック図であり、観測する赤外線の波長帯が異なる複数（ここでは３個）の赤外線カメラ装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを同一箇所に設置したものである。それぞれの赤外線カメラ装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃで測定した反射強度や放射強度を対応する画素単位で組にして、ベクトル量とする。
【００１９】
なお、この実施例では、赤外線カメラ装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの設置位置の違いにより、撮影される画像の範囲がそれぞれの赤外線カメラ装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃによって異なる場合がある。そのときは前処理として画像の位置合わせを行い、各赤外線カメラ装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの対応する画素が実際の空間における同一地点を観測しているようにセットする。その他の処理は第１の実施例と同様である。
【００２０】
＜その他の実施例＞
なお、以上の説明ではベクトル量からスカラー量を得るために、ベクトル量を表す複数の波長帯の受光強度の線形和を演算していたが、その複数の受光強度の内から１つを選択してこれをスカラー量としてもよく、あるいはＮ（Ｎ≧２）個の受光強度の内の任意の数の強度データをの線形和を演算してスカラー量としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施例の監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】一般的な赤外線カメラ装置により撮像した監視対象の画像を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例の監視装置の赤外線カメラ装置により撮像した監視対象の画像を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例の監視装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ：赤外線カメラ装置、１１０：撮像装置、１１，１２，１３：受光素子、１４：画素
２００：画像処理装置
３００：配信装置
【図１】
2009302828.tif 000003
【図２】
2009302828.tif 000004
【図３】
2009302828.tif 000005
【図４】
2009302828.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月12日(2008.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項４に記載の監視装置において、前記ベクトル量をスカラー量に変換して前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする監視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
請求項５に記載の監視装置において、前記ベクトル量のスカラー量への変換が、前記複数の波長帯の受光強度から選択した１つの受光強度に基づくスカラー量、または２以上の受光強度の線形和で得られるスカラー量であることを特徴とする監視装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の監視方法は、互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもつ撮像手段を用いて監視対象を撮像し、該監視対象の画像の各画素につき前記複数の波長帯の受光強度からなるベクトル量を取得し、該ベクトル量に基づき前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の監視方法において、前記ベクトル量をスカラー量に変換して前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の監視方法において、前記ベクトル量のスカラー量への変換が、前記複数の波長帯の受光強度から選択した１つの受光強度に基づくスカラー量、または２以上の受光強度の線形和で得られるスカラー量であることを特徴とする。
請求項４にかかる発明の監視装置は、互いに異なる複数の波長帯の赤外線に個別に感度をもち、撮像した画像の各画素についての前記複数の波長帯の受光強度をベクトル量として取得し、該ベクトル量に基づき前記画像の各画素についての画像データを出力する撮像手段を備えることを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の監視装置において、前記ベクトル量をスカラー量に変換して前記画像の各画素についての画像データを得ることを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項５に記載の監視装置において、前記ベクトル量のスカラー量への変換が、前記複数の波長帯の受光強度から選択した１つの受光強度に基づくスカラー量、または２以上の受光強度の線形和で得られるスカラー量であることを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項４，５又は６に記載の監視装置において、前記撮像手段は、撮像用の１画素が互いに異なる波長帯の赤外線に感度をもつ複数の受光素子を備えた１個の赤外線カメラ装置であることを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項４，５又は６に記載の監視装置において、前記撮像手段は複数の赤外線カメラ装置からなり、該各赤外線カメラ装置の撮像用の画素は互いに異なる波長帯の赤外線に個別に感度をもち、該複数の赤外線カメラ装置で撮像した複数の画像の同一画素の複数の受光強度を前記ベクトル量とすることを特徴とする。