(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像内に現れる検出対象を検知する画像認識装置において、
過去に得られた前記入力画像を基準画像として保存する基準画像登録手段と、前記入力画像と前記基準画像とを比較して、変化領域を抽出する変化領域抽出手段と、
前記変化領域が前記検出対象に起因するか否かを判定する判定手段と、
前記入力画像内において、移動可能な監視障害物が映る障害物領域を検出する障害物領域検出手段と、
前記基準画像内に含まれる前記障害物領域を登録する障害物領域登録手段と、を有し、
前記判定手段は、前記障害物領域登録手段に登録された前記障害物領域に基づいた基準障害物領域と前記入力画像における前記障害物領域との論理和に応じた合成障害物領域と、前記変化領域とを比較し、その比較結果を前記判定に利用すること、
を特徴とする画像認識装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像認識装置において、
前記判定手段は、前記変化領域に占める前記合成障害物領域の割合が所定値以下であることを、前記検出対象を検知する場合の少なくとも１つの判定要件とすることを特徴とする画像認識装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の画像認識装置において、
前記基準画像登録手段は、前記基準画像を前記入力画像で漸次、更新し、
前記障害物領域登録手段は、前記基準画像の更新に対応して、登録された前記障害物領域を更新すること、
を特徴とする画像認識装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像認識装置において、
前記基準画像登録手段は、複数のタイミングにてそれぞれ取得された前記入力画像からなる複数の基準画像を保存することを特徴とする画像認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、侵入者等の検出対象を検知する画像認識装置に関し、特に検知精度・信頼性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮像装置から得られた画像に基づいて侵入者を検出する侵入者検出システムでは、侵入者判定の基準となる基準画像と、カメラから時々刻々と入力される監視画像（入力画像）とを比較し、基準画像と監視画像とが相違する領域を分析して侵入者を検出する画像認識処理が行われている。
【０００３】
この従来の画像認識処理を行う画像認識装置は、太陽の日周運動、照明変動、撮影場所のレイアウト変更などの撮影環境変動に適応させるため、基準画像を適宜の方法により更新している。基準画像を撮影環境の変動に適応させないと、画像認識装置は侵入者ではない照明変動等を侵入者と誤って検出するおそれがあるからである。そこで、順次入力される画像から新たな基準画像を取得し、基準画像を更新する。侵入者を検知する目的から、基準画像としては背景のみからなる画像が望ましい。通常は、侵入者等の移動体が写っていない画像を背景のみからなる画像とみなし、これを新たな基準画像として選択する。
【０００４】
さて、撮像装置のレンズの直近の虫は、比較的大きな画像領域を占める。そのため入力画像における虫に起因する移動体像を侵入者として誤って検出するおそれがある。そこで、虫等のレンズ近傍の小物体に起因する移動体像を侵入者に起因する移動体像と区別する技術が開発されている（特開２００１−２１６６６号公報）。その技術では、レンズ近傍に弱い光を投光して、レンズ近傍の物体像を画像において浮かび上がらせる。そして、浮かび上がって映った移動体を虫であると判定するなどしている。また、レンズ近傍の物体には焦点を合致させることができず、像がぼやけるという特徴から、移動体の領域のうち虫に起因するものを判別する技術も提案されている（特開２０００−３５０１９１号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、従来技術の問題点を説明する模式図であり、同図（ａ）は基準画像、同図（ｂ）は入力画像、同図（ｃ）は入力画像と基準画像との差分二値化画像である。虫等がカメラレンズ等の撮影面に貼り付いたまま長時間に停滞すると、その貼り付いた虫の画像が基準画像２に取り込まれることとなる。しかる後、止まっていた虫等が移動すると、基準画像内の虫と判定された領域４、及び入力画像６に現れる虫の移動先における像の領域８の両方が変化領域１０を形成する。ここで、変化領域のうち虫の移動先に対応する部分には、入力画像に虫が映っており、その像の特徴に基づいて人間との区別が可能である。しかし、変化領域のうち基準画像内に取り込まれた虫に対応する部分の入力画像は虫の特徴を示さないので人間との区別がつかない。このため、変化領域１０全体としては、侵入者による変化として誤って検出するおそれがあるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、上述の虫のように基準画像に取り込まれた後、移動したときに真の検出対象との見分けがつきにくいダミーを、侵入者等の真の検出対象として誤検出しにくく、検知精度、信頼性が向上した画像認識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】
本発明に係る画像認識装置は、過去に得られた入力画像を基準画像として保存する基準画像登録手段と、前記入力画像と前記基準画像とを比較して、変化領域を抽出する変化領域抽出手段と、前記変化領域が前記検出対象に起因するか否かを判定する判定手段と、前記入力画像内において、移動可能な監視障害物が映る障害物領域を検出する障害物領域検出手段と、前記基準画像内に含まれる前記障害物領域を登録する障害物領域登録手段とを有し、前記判定手段が、前記障害物領域登録手段に登録された前記障害物領域に基づいた基準障害物領域と前記入力画像における前記障害物領域との論理和に応じた合成障害物領域と、前記変化領域とを比較し、その比較結果を前記判定に利用するものである。
【０００８】
本発明によれば、基準画像は過去に得られた入力画像である。変化領域抽出手段は、入力画像と基準画像とを比較して、基準画像に対して入力画像が変化した変化領域を抽出する。この変化領域は、何らかの移動体に起因して生じ得る。侵入者等の検出対象を含め入力画像内に現れる何らかの移動体を検出する目的から、基準画像登録手段は、過去の入力画像のうち基本的に移動体が映っていないものを基準画像として選択し、記憶手段に格納する。しかし、移動可能であって検出対象の出現の監視処理の妨げとなり得る監視障害物が静止しているタイミングにて、当該監視障害物の像が映る入力画像が基準画像として取り込まれることがある。障害物領域検出手段は、入力画像において監視障害物の像が現れる領域に対応した障害物領域を検出し、障害物領域登録手段は、基準画像として保存された入力画像における当該障害物領域を記憶手段に登録する。ここで、監視障害物が移動すると、変化領域抽出手段は、新たな入力画像において監視障害物の移動先に対応する障害物領域と共に、基準画像における障害物領域も変化領域として抽出する。すなわち、監視障害物の移動に伴い、新たな入力画像の障害物領域だけでなく、基準画像の障害物領域も変化領域に含まれ得る。判定手段は、登録された障害物領域に基づいて得られる基準障害物領域と新たな入力画像の障害物領域との論理的な和を合成障害物領域とし、変化領域に含まれる合成障害物領域が基本的には検出対象に起因するものではないことを踏まえて、変化領域と合成障害物領域とを比較し、その比較結果を、変化領域が検出対象に起因するものであるか否かの判定に利用する。比較の形態としては、例えば、全体の変化領域と合成障害物領域との面積比を求めるものや、全体の変化領域と合成障害物領域との差分を求めるものなどがある。
【０００９】
本発明の好適な態様は、前記判定手段が、前記変化領域に占める前記合成障害物領域の割合が所定値以下であることを、前記検出対象を検知する場合の少なくとも１つの判定要件とする画像認識装置である。
【００１０】
他の本発明の好適な態様は、前記基準画像登録手段が、前記基準画像を前記入力画像で漸次、更新し、前記障害物領域登録手段が、前記基準画像の更新に対応して、登録された前記障害物領域を更新する画像認識装置である。本態様により、基準画像と障害物領域との整合性が確保できる。これにより、判定手段の処理において、基準画像に存在しない基準障害物領域が用いられることが防止され、検出対象の見逃しが回避される。
【００１１】
また他の本発明の好適な態様は、前記基準画像登録手段が、複数のタイミングにてそれぞれ取得された前記入力画像からなる複数の基準画像を保存する画像認識装置である。本態様では、基準画像が過去の複数の入力画像から構成されるので、変化領域の抽出に際し、個々の基準画像に含まれ得る虫や微小な画像変化の影響が希釈化される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態である侵入者監視装置について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る侵入者監視装置の概略のブロック構成図である。本装置は、監視領域を撮影可能な撮像装置２０と、撮像装置２０により得られる現在の監視画像（入力画像）として取得し、当該監視画像内に人影があるか否かを判断する画像認識装置２２とから構成される。
【００１４】
撮像装置２０は、例えば、特開２００１−２１６６６号公報に開示される画像センサに用いられるものを採用することができ、監視窓を通して監視対象領域を撮影するカメラと、監視窓の近傍の所定の領域に照明を施す弱照明手段とを含んで構成される。弱照明手段は、監視画像撮影時の照明光に比べて弱い光を発することによって監視窓の近傍の所定の領域に限定した照明を行い、監視窓に貼り付いた虫等を画像において浮かび上がらせることができる。撮像装置２０は、監視画像を取得する際に、弱照明手段で照明された画像（以下、弱照明画像と呼ぶ）と、照明されていない状態での画像（以下、無照明画像と呼ぶ）とを併せて取得する。カメラは例えばＣＣＤ撮像素子を用いて構成される。なお、弱照明手段の光はカメラに直接、入射しないように構成される。
【００１５】
画像認識装置２２は、処理部２４と記憶部２６とを有する。処理部２４は基準画像登録モジュール３０、変化領域抽出モジュール３２、障害物領域検出モジュール３４、障害物領域登録モジュール３６及び判定モジュール３８を含んでいる。処理部２４は、撮像装置２０から監視画像、弱照明画像及び無照明画像を得る。
【００１６】
基準画像登録モジュール３０は、本装置が動作を開始すると、順次入力される監視画像から複数の基準画像を選択し、記憶部２６に登録すると共に、その後も、従来の技術の欄にて説明した理由から、新たな監視画像で基準画像を更新する。侵入者を検知する目的から、基準画像としては背景のみからなる画像が望ましい。そこで、基準画像登録モジュール３０は、順次入力される監視画像を比較して移動体の検出を行い、移動体が写っていない監視画像を背景のみからなる画像とみなし、これを新たな基準画像として選択する。
【００１７】
変化領域抽出モジュール３２は、監視画像と基準画像とを比較して、それら両画像間で互いに相違する部分を変化領域として抽出する。変化領域は、監視画像と基準画像との差分画像を所定の閾値で二値化した差分二値化画像の形で抽出される。以降、この差分二値化画像を抽出画像と呼ぶ。
【００１８】
障害物領域検出モジュール３４は、弱照明画像と無照明画像とを比較して、撮像装置２０の監視窓に貼り付いた虫等といった、侵入者の有無の監視に妨げとなる異物（監視障害物）が映っている画像領域（障害物領域）を検出する。障害物領域検出モジュール３４は、障害物領域を、弱照明画像と無照明画像との差分画像を所定の閾値で二値化した差分二値化画像の形で表す。以降、この差分二値化画像を弱照明差分画像と呼ぶ。なお、監視障害物の像が現れる領域を、弱照明画像からではなく、弱照明画像と無照明画像との差分に基づいて抽出する理由は、弱照明画像には弱照明に照らされて光る物だけでなく、自ら発光する物が含まれ得るからである。つまり、弱照明画像と無照明画像との差分画像に基づいて得られる障害物領域からは、自ら発光する物に関わる領域を除去することができる。
【００１９】
障害物領域登録モジュール３６は、本装置が動作を開始すると、各基準画像に対して生成された弱照明差分画像を記憶部２６に格納する。また、基準画像が更新されると、それに対応して障害物領域登録モジュール３６は弱照明差分画像を入れ替える更新処理を行う。このようにして、記憶部２６には弱照明差分画像の形で、各基準画像に対応する障害物領域が登録される。
【００２０】
判定モジュール３８は、監視画像の障害物領域（現障害物領域）及び基準画像に対応した障害物領域（基準障害物領域）の論理和である合成障害物領域を生成する。そして、変化領域抽出モジュール３２により得られた変化領域と、合成障害物領域とを比較し、その比較結果を考慮に入れて、当該変化領域が検出対象である侵入者に起因するものであるか否かを判定する。ここで、基準障害物領域は、例えば、記憶部２６に登録された複数の弱照明差分画像のうち所定数以上にわたって、それぞれの障害物領域が互いに重複して存在する画像領域とすることができる。この基準障害物領域を表した画像を障害物基準画像と呼ぶ。
【００２１】
処理部２４は、例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を用いて構成することができ、各モジュール３０〜３８はこのＣＰＵ上で実行されるプログラムとして実現することができる。
【００２２】
記憶部２６はハードディスク装置等の磁気記録装置を用いることもできるが、その他、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて処理の高速化を図ることもできる。記憶部２６には、基準画像登録モジュール３０によって、複数の基準画像からなる基準画像セット４０が格納され、また障害物領域登録モジュール３６によって、基準画像に対応した弱照明差分画像からなる弱照明差分画像セット４２が格納される。
【００２３】
図２は、本装置の概略の処理を示す処理フロー図である。また図３は、本装置の処理内容を説明する説明図である。本装置の動作は、例えば装置の電源スイッチをＯＮ状態とすることにより開始される（Ｓ１００）。装置が起動されると、まず初期化動作として、処理部２４は撮像装置２０から監視画像、弱照明画像、及び無照明画像を繰り返し取得する。そして、基準画像登録モジュール３０が記憶部２６へ基準画像セット４０を登録する一方で、障害物領域検出モジュール３４が弱照明画像及び無照明画像から弱照明差分画像を生成し、障害物領域登録モジュール３６が、生成された弱照明差分画像を記憶部２６に格納し、弱照明差分画像セット４２が登録される（Ｓ１０５）。判定モジュール３８は、現在登録されている弱照明差分画像セット４２に基づいて、基準障害物領域６０を含んだ障害物基準画像６２を生成する（Ｓ１１０）。基準画像セット４０及び弱照明差分画像セット４２として必要な所定数の基準画像及び弱照明差分画像が登録された後は、監視動作へ移行するまで、基準画像セット４０、弱照明差分画像セット４２及び障害物基準画像６２の更新が継続される。
【００２４】
初期化動作から監視動作への移行は、例えば、本装置を遠隔監視している監視者からの通信回線を用いた遠隔操作や、装置の設置者による指示、スイッチ操作によって行われる。処理部２４は、その指示を検知すると（Ｓ１１５）、監視動作を開始する。
【００２５】
監視動作に移行した後、処理部２４が撮像装置２０から監視画像５０、弱照明画像、及び無照明画像を取得すると（Ｓ１２０）、変化領域抽出モジュール３２及び障害物領域検出モジュール３４が処理を行う。変化領域抽出モジュール３２は当該監視画像と基準画像セット４０の基準画像との差分画像である抽出画像５２を生成し、これにより変化領域５４が求められる（Ｓ１２５）。例えば、抽出画像５２は基準画像ごとに生成される。また、このように基準画像に対応して複数生成された抽出画像を互いに加算合成して１つに統合された抽出画像とすることもできる。
【００２６】
障害物領域検出モジュール３４は、弱照明画像と無照明画像との差分画像である弱照明差分画像５６を生成し、これにより現障害物領域５８が求められる（Ｓ１３０）。
【００２７】
一方、判定モジュール３８は現障害物領域５８と基準障害物領域６０との論理和である合成障害物領域６４を算出し（Ｓ１３５）、この合成障害物領域６４のうち変化領域５４に包含される部分、すなわち合成障害物領域６４と変化領域５４との重複領域を算出する（Ｓ１４０）。この重複領域は、検出対象である侵入者に起因するものでなく、虫等の非検出対象物に起因する非検出対象領域と考えることができる。変化領域５４に占める非検出対象領域の割合が所定値以上である場合は（Ｓ１４５）、当該変化領域５４は虫等の監視障害物の移動により生じたものであると判定される（Ｓ１５０）。逆に割合が所定値未満である場合には、そのことだけを以て当該変化領域が一概に虫等の非検出対象に起因するものであるとも検出対象である人であるとも判定できないため、さらに他の要件を考慮に入れた判定処理が行われる（Ｓ１５５）。
【００２８】
上述の監視動作が１回終了するごとに、監視終了指示がなされているか否かが判断され（Ｓ１６０）、指示されている場合には、例えば装置の動作を停止する。一方、監視終了指示がなされていない場合には、続いて、基準画像の更新タイミングか否かが判断される（Ｓ１６５）。更新タイミングでない場合には、処理Ｓ１２０からの監視動作を繰り返す。一方、更新タイミングである場合には、基準画像セット４０及び弱照明差分画像セット４２の更新動作に移行する。
【００２９】
この更新動作では、現在の監視画像５０が新たな基準画像として基準画像セット４０に登録される。ここでは基準画像セット４０は所定数の基準画像で構成されるので、新たな基準画像は、今まで基準画像セット４０に含まれていた基準画像のうち不要なものと入れ替えられることになる。例えば、不要な基準画像は、その登録タイミングに基づいて選択することができ、通常、一番古いものが不要なものとして選択される。また、現在の弱照明画像及び無照明画像に基づいて生成された弱照明差分画像５６が新たに弱照明差分画像セット４２に登録される。ここでも、弱照明差分画像セット４２を構成する画像数は一定に制限しているので、新たな弱照明差分画像５６は、弱照明差分画像セット４２内の弱照明差分画像と入れ替えられる。廃棄される弱照明差分画像は、不要とされ廃棄される基準画像に同期して得られた弱照明差分画像である（Ｓ１７０）。
【００３０】
さらに、更新された弱照明差分画像セット４２に基づいて、新たな障害物基準画像６２が生成される（Ｓ１７５）。しかる後、処理Ｓ１２０からの監視動作が再開される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の画像認識装置によれば、撮像装置の直近に留まっている虫のように基準画像に取り込まれた意図しない移動体が移動した場合に、それを侵入者等の検出対象として誤検出することを防止し、目的とする検出対象の検知の精度及び検出結果の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る侵入者監視装置の概略のブロック構成図である。
【図２】  本装置の概略の処理を示す処理フロー図である。
【図３】  本装置の処理内容を説明する説明図である。
【図４】  従来技術の問題点を説明する模式図である。
【符号の説明】
２０  撮像装置、２２  画像認識装置、２４  処理部、２６  記憶部、３０  基準画像登録モジュール、３２  変化領域抽出モジュール、３４  障害物領域検出モジュール、３６  障害物領域登録モジュール、３８  判定モジュール、４０基準画像セット、４２  弱照明差分画像セット。
【図１】
0003833528.tif 000002
【図２】
0003833528.tif 000003
【図３】
0003833528.tif 000004
【図４】
0003833528.tif 000005