(57)【要約】【課題】簡素な構成で信頼性の高い画像処理による侵入者検知装置を提供する。【解決手段】監視対象領域を撮像する監視カメラ１と、監視カメラ１で撮像された入力画像を処理した結果に基づいて侵入物の検出を行う画像処理部２とを備え、画像処理部２が、記憶部２１、少なくとも侵入検出確認時間を設定する処理設定部２２、入力画像の入力を行う画像入力部２３、入力画像と予め撮像しておいた背景画像とを比較して画像上に変化が生じている領域を検出する画像変化検出部２４、画像上に変化が生じている領域の幾何学的特徴量と予め設定する侵入物の特徴量範囲とを比較して侵入物候補を検出する侵入物候補検出部２５、侵入物候補が侵入検出確認時間以上継続して検出された場合に侵入物候補を侵入物として検出する侵入物検出部２６、及び、検知結果を出力する結果出力部２７を有する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された入力画像を処理した結果に基づいて侵入物の検出を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段が、記憶手段、少なくとも侵入検出確認時間を設定する処理設定手段、前記入力画像の入力を行う画像入力手段、前記入力画像と予め撮像しておいた背景画像とを比較して画像上に変化が生じている領域を検出する画像変化検出手段、前記画像上に変化が生じている領域の幾何学的特徴量と予め設定する侵入物の特徴量範囲とを比較して侵入物候補を検出する侵入物候補検出手段、前記侵入物候補が前記侵入検出確認時間以上継続して検出された場合に前記侵入物候補を侵入物として検出する侵入物検出手段、及び、検知結果を出力する結果出力手段を有する
ことを特徴とする画像処理による侵入者検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施設や道路における立ち入り禁止箇所等の監視対象領域への侵入者を検知する画像処理による侵入者検知装置に関するもので、特に監視対象領域及びその周辺を撮像する監視カメラを設置し、この監視カメラが撮像した画像を処理することによって立ち入り禁止箇所に侵入する人物等を検出する画像処理による侵入者検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、屋外施設を対象とした画像処理による侵入者検知装置が公知となっている。例えば、特許文献１に開示されているものは、監視カメラにより監視対象領域を撮像した画像と、予め撮像しておいた背景画像とを比較して画像上に変化が生じている領域（部分領域）を検出し、その部分領域の幾何学的特徴量を予め設定する侵入物の特徴量範囲と比較することで侵入者の有無を判断し、画像中における侵入者の位置を特定するものである。この特許文献１に記載のものは、既設の監視カメラを利用してより高精度に侵入物を検出することができるという利点を有する。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているものは、外光による誤報を防止するため、監視カメラとして２台のカメラを平行に設置してなるステレオカメラを用い、左右の画像の差分を採って左右差分画像を求め、この左右差分画像と予め保管しておいた設定背景画像とを比較して画像上で変化が生じた部分を抽出し、変化が生じた部分の領域が閾値より大きいときに当該変化が生じた部分を侵入者と判定するものである。これは、左右差分画像において外光による変化部分の大きさは誤差範囲となることを利用している。
【０００４】
また、特許文献３に開示されているものは、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を排除するために、撮像部とレーザ測距部とを設け、撮像部が撮像した画像を基準画像と比較するとともに、レーザ測距部が測定した対象物までの距離と基準距離とを比較することにより侵入者の判定を行うようにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５２２４８号公報
【特許文献２】特開２００７−１２４２６９号公報
【特許文献３】特開２００２−２０８０７３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に記載の従来技術においては、画像情報のみで侵入者の検知を行う構成であり、一時的な日照の変化、突発的な風による草木の揺れ、画像信号のノイズ等によって画像上に変化が生じた場合に誤報が発生するおそれがあるという問題があった。特に、屋外施設を監視対象とし、「停止している人物（以下、停止者）」、「歩行者」、「走っている人物（以下、走行者）」、「自転車」、「自動車」、「フォークリフト」等、複数の対象物を侵入物の対象として設定した場合には、設定する侵入物の特徴量範囲が広くなるため、誤報を生じる可能性があった。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の従来技術においては、入力装置として２台のカメラを必要とするために高コストとなり、また、２台のカメラを所定間隔で配置する必要があるなど設置作業が煩雑になることが考えられるという問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献３に記載の従来技術においては、監視箇所ごとにレーザ測距部を設置する必要があるためコストが掛かるという問題、また、監視装置を設置可能な場所がレーザ測距部による計測の妨げとなる遮蔽物のない場所に限定されるため、設置が困難となる問題が考えられる。さらに、撮像部によって撮像された対象物に対し、レーザ測距部においてこの対象物までの距離を検出するように構成されているため、撮像部とレーザ測距部との位置合わせを行う必要があり、装置を設置する際の調整が煩雑であるという問題があった。
【０００９】
このようなことから本発明は、簡素な構成で信頼性の高い画像処理によ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の発明に係る画像処理による侵入者検知装置は、監視対象領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された入力画像を処理した結果に基づいて侵入物の検出を行う画像処理手段とを備え、前記画像処理手段が、記憶手段、少なくとも侵入検出確認時間を設定する処理設定手段、前記入力画像の入力を行う画像入力手段、前記入力画像と予め撮像しておいた背景画像とを比較して画像上に変化が生じている領域を検出する画像変化検出手段、前記画像上に変化が生じている領域の幾何学的特徴量と予め設定する侵入物の特徴量範囲とを比較して侵入物候補を検出する侵入物候補検出手段、前記侵入物候補が前記侵入検出確認時間以上継続して検出された場合に前記侵入物候補を侵入物として検出する侵入物検出手段、及び、検知結果を出力する結果出力手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述した本発明に係る画像処理による侵入者検知装置によれば、屋外施設の監視対象領域への侵入物を検知する侵入者検知装置において、一時的な日照の変化、突発的な風による草木の揺れ、画像信号のノイズ等による誤報を抑制でき、信頼性の高い侵入者検知結果を得ることができる。
【００１２】
また、撮像手段としてステレオカメラ等の特殊な装置を用いる必要がなく、一般的な撮像手段を用いて監視システムの導入コストを抑制しつつ、高精度に監視対象領域への侵入物を検出することができる。
【００１３】
さらに、撮像手段と他のセンサ装置とを併用する等の必要がないため、装置の設置作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態の詳細を以下に示す実施例において説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は本実施例に係る侵入者検知装置の概略構成を示すブロック図、図２は本実施例の画像処理部における処理を示すフローチャート、図３は本実施例において監視カメラで撮像された画像の例を示す説明図、図４は本実施例において監視カメラで撮像された画像の他の例を示す説明図、図５（ａ）は入力画像を小領域に分割する例を示す説明図、図５（ｂ）は入力画像を変化小領域と背景小領域に分ける例を示す説明図、図５（ｃ）は変化検出小領域の設定例を示す説明図である。
【００１６】
本実施例に係る侵入者検知装置は、施設や道路等における立ち入り禁止箇所などの監視対象領域への侵入者を検知する装置であり、図１に示すように、撮像手段としての監視カメラ１と、監視カメラ１によって撮像された画像の解析を行う画像処理手段としての画像処理部２とから構成されている。
【００１７】
監視カメラ１は、施設や道路における立ち入り禁止箇所等の監視対象領域を俯瞰することができる位置に設置されて監視対象領域及びその周辺領域を連続的に撮像し、撮像した画像を画像データとして画像処理部２へ伝送するように構成されている。
【００１８】
一方、画像処理部２は、記憶手段としての記憶部２１、処理設定手段としての処理設定部２２、画像入力手段としての画像入力部２３、画像変化検出手段としての画像変化検出部２４、侵入物候補検出手段としての侵入物候補検出部２５、侵入物検出手段としての侵入物検出部２６、及び結果出力手段としての結果出力部２７から構成されている。
【００１９】
記憶部２１は種々のデータが保管される部分であり、例えば、予め監視対象領域を撮像した背景画像データ等が保管される。
【００２０】
処理設定部２２は侵入者検知の判断に必要なパラメータ（例えば、侵入物の特徴量範囲、侵入検出確認時間等）を設定する部分であり、設定された処理パラメータ（処理変数）は記憶部２１へ保管される。なお、本実施例において侵入検出確認時間は、侵入者の有無を判断するために予め設定する時間であり、種々の条件に応じて適宜設定される。
【００２１】
また、画像入力部２３は監視カメラ１から伝送されてくる画像データを予め定めた時間間隔で取り込む部分であり、取り込んだ画像データは入力画像データとして記憶部２１に保管される。
【００２２】
画像変化検出部２４は、二つの画像の輝度等を比較して変化が発生した領域を検出する部分であり、入力画像データ、背景画像データ及び処理パラメータ（本実施例では、後述する相関値の時間的な変化が「変化の発生」もしくは「背景との変化が少ない」のどちらに相当するかを判断するしきい値）を記憶部２１から取り出し、その画像を適当な小領域に分割し、一つ一つの小領域に対応する背景画像データと入力画像データとの相関計算を行い、相関値の時間的な変化を基にして画像中に設定した小領域の中から、変化の発生を検出した変化小領域と、背景との変化が少ない背景候補小領域とを検出し、得られた結果を小領域データとして記憶部２１に保管する。
【００２３】
侵入物候補検出部２５は、小領域データ及び処理パラメータ（本実施例では、侵入物に対応する特徴量範囲）を記憶部２１から取り出し、隣接する変化小領域を結合して変化検出部分領域を決定し、変化検出部分領域の幾何学的特徴量が予め設定した侵入物に対応する特徴量範囲内である場合にその変化検出部分領域を侵入物候補として検出する部分である。得られた結果は侵入物候補データとして記憶部２１に保管される。
【００２４】
侵入物検出部２６は、侵入物候補データ及び処理パラメータ（本実施例では、侵入検出確認時間）を記憶部２１から取り出し、侵入物候補として検出した領域が予め設定した侵入検出確認時間以上継続して検出されているか否かを判断し、侵入検出確認時間以上継続して検出された侵入物候補を侵入物として検出する部分である。得られた結果は侵入物データとして記憶部２１に保管される。
【００２５】
結果出力部２７は入力画像データ及び侵入物データを記憶部２１から取り出し、入力画像データと、侵入物データに基づいて得られる侵入物検出の有無、侵入物候補の画像上の位置、及び侵入物の種類（例えば、人物、車両等）を表す幾何学データ等で構成する検知結果データを出力する部分である。
【００２６】
以下に、図２乃至図４に基づいて本実施例の画像処理部による処理の流れを説明する。
【００２７】
図２に示すように、本実施例においてはまず画像入力部２３において監視カメラ１から連続的に伝送される図３、図４に示すような画像データを入力画像データとして取り込み、記憶部２１に保管する（ステップＳ１）。
【００２８】
その後、画像変化検出部２４において、記憶部２１から入力画像データ、予め記憶部に保管しておいた背景画像データ、及び処理変数を取り出し、例えば図５（ａ）に示すように入力画像３を適当な小領域３１に分割し、処理変数に基づいて入力画像３を背景画像と比較して図５（ｂ）に示すような変化小領域３１ａと背景候補小領域３１ｂとを検出し、得られた結果を小領域データとして記憶部２１に保管する（ステップＳ２）。
【００２９】
続いて、侵入物候補検出部２５において、記憶部２１から小領域データ及び侵入者に対応する特徴量範囲を取り出し、図５（ｃ）に示すように隣接する変化小領域３１ａを結合して変化検出部分領域３１ｃを決定し、この変化検出部分領域３１ｃ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以内である場合に変化検出部分領域３１ｃに侵入物候補４が存在するとみなし、検出結果を侵入物候補データとして記憶部２１に保管する（ステップＳ３）。
【００３０】
続いて、侵入物検出部２６において、記憶部２１から侵入物候補データ及び処理変数を取り出し、侵入物候補４が侵入検出確認時間以上継続して検出されているか否かの判定を行い、例えば図３に示すように、侵入物候補４が侵入検出確認時間以上（図３では例えばｔ＝ｎ以上）継続して画像上に検出されている場合に侵入物候補４を侵入物５であるとみなしこれを侵入物データとして記憶部２１に保管する（ステップＳ４）。
【００３１】
その後、結果出力部２７において、記憶部２１から画像データ及び侵入物データを取り出し、入力画像データと、侵入物データに基づいて得られる侵入物検出の有無、侵入物候補４の画像上の位置、及び幾何学データ等で構成するデータを検知結果として出力する（ステップＳ５）。
【００３２】
上述したように、検知したい侵入物の対象として例えば「停止者」、「歩行者」、「走行者」、「自転車」、「自動車」、「フォークリフト」等、複数の種類を設定するような場合には、侵入者に対応する特徴量の範囲が広くなるため、一時的な日照変化、突発的な風による草木の揺れ、画像信号のノイズ等による画像上の変化によって検出される変化検出部分領域の特徴量が「侵入物に対応する特徴量の範囲」に適合する可能性が大きくなる。
【００３３】
従って特許文献１に記載のものにおいては、一時的な日照変化、突発的な風による草木の揺れ、画像信号のノイズ等による画像上の変化から検出される変化検出部分領域の特徴量が、一瞬でも侵入物に対応する特徴量範囲内であるときは侵入者検知を発生し、この侵入者検知は誤検知となる可能性があった。
【００３４】
これに対し、本実施例に係る侵入者検知装置によれば、侵入物検出部２６において、侵入物候補を検出した場合に、侵入物候補が所定時間継続して画像上に現れているか否かを判定し、判定結果に基づいて侵入者の有無を判断する工程を備えるため、一時的な日照の変化、突発的な風による草木の揺れ、画像信号のノイズ等による誤報を抑制でき、信頼性の高い侵入者検知結果を得ることができる。
【００３５】
また、上述した特許文献２，３に記載された技術のように入力装置に特殊な構成を必要としないため、一般的な監視カメラを利用して侵入者検知装置を構成することができる。そのため、屋外施設に設置してある既存の監視カメラを利用することができ、監視システムの導入コストを低く抑えることができる。
【００３６】
さらに、特許文献３に記載されているような、監視カメラと他のセンサ装置とを併用する構成を採らず、監視カメラによって撮像した画像を解析することにより侵入者検知を行う構成を採っているため、監視カメラと他のセンサ装置との位置合わせを行うなどの煩雑な調整を必要とせず、装置設置時の調整が容易になる。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、施設や道路における立ち入り禁止箇所等への侵入者を検知する画像処理による侵入者検知装置に関し、特に屋外施設の立ち入り禁止箇所を監視する監視カメラを設置して、その監視カメラが撮像した画像を処理することにより、画像中の立ち入り禁止箇所へ侵入する人物等を検出する画像処理による侵入者検知装置に適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例に係る侵入者検知装置の概略構造を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例の画像処理部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施低において監視カメラによって撮像された画像の例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施低において監視カメラによって撮像された他の画像の例を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）は入力画像を小領域に分割する例を示す説明図、図５（ｂ）は変化小領域及び背景候補小領域の設定例を示す説明図、図５（ｃ）は変化検出部分領域の設定例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  監視カメラ
２  画像処理部
３  入力画像
２１  記憶部
２２  処理設定部
２３  画像入力部
２４  画像変化検出部
２５  侵入物候補検出部
２６  侵入物検出部
２７  結果出力部
３１  小領域
３１ａ  変化小領域
３１ｂ  背景候補小領域
３１ｃ  変化検出部分領域
【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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