侵入物体検出装置
【課題】監視領域を撮影した画像上における、熱変化に基づいて侵入物体を検知する検知エリアの位置を高精度に特定できる侵入物体検出装置を提供する。
【解決手段】侵入物体検出装置１は、人の移動を制限する制限物の近傍を検知エリアとし、検知エリアから放射される熱線に応じた検知レベルを出力するセンサ部２０と、制限物及び検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を所定周期で取得する撮像部１０と、人に相当する領域を抽出する変化領域抽出手段７２と、検知レベルが所定値になったときの監視画像から抽出された領域の位置を人像位置として抽出する人像位置抽出手段７３と、所定期間の間に抽出された複数の人像位置に基づいて、制限物によって制限される人の移動範囲の端部を監視画像上で抽出し、移動範囲の端部を検知エリアの一端として監視画像上の検知エリアを表す領域を特定するエリア特定手段７４を有する。
【解決手段】侵入物体検出装置１は、人の移動を制限する制限物の近傍を検知エリアとし、検知エリアから放射される熱線に応じた検知レベルを出力するセンサ部２０と、制限物及び検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を所定周期で取得する撮像部１０と、人に相当する領域を抽出する変化領域抽出手段７２と、検知レベルが所定値になったときの監視画像から抽出された領域の位置を人像位置として抽出する人像位置抽出手段７３と、所定期間の間に抽出された複数の人像位置に基づいて、制限物によって制限される人の移動範囲の端部を監視画像上で抽出し、移動範囲の端部を検知エリアの一端として監視画像上の検知エリアを表す領域を特定するエリア特定手段７４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知エリア内の熱変化に基づいて侵入物体を検知するとともに、その検知エリアを含む監視領域を撮影する侵入物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、焦電型赤外線センサ（ＰＩＲセンサ；Passive InfraRed Sensor）などのセンサを用いて侵入物体を検知する侵入物体検出装置が広く開発されている。例えば、特許文献１には、このような侵入物体検出装置において、センサが侵入物体を検知する検知エリアがどのような位置（範囲）に設定されているかを操作者が確認できるように、その検知エリアを含む領域をカメラで撮影した監視画像に検知エリアを示すマーカを重畳して表示する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、カメラとセンサの視野角が予め所定の角度になるように設定しておく必要があり、カメラの向きとセンサの向きとを任意に変更できなかった。
【０００３】
これに対して、特許文献２には、カメラとセンサの視野角の相対関係によらず、監視画像にセンサの検知エリアを示すマーカを重畳して表示する技術が開示されている。特許文献２に開示された監視用画像処理装置は、操作者によってウォークテストが実施された際に撮影した監視画像上の移動物体（操作者）の位置をモーションデテクションの画像処理により抽出し、センサが物体を検出したときの監視画像上の移動物体の位置の集合を検知エリアとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３３７３号公報
【特許文献２】特開２００６−１７８５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ＰＩＲセンサには一又は複数の検知ゾーンで構成された検知エリアが設定され、ＰＩＲセンサは、焦電素子を用いて各検知ゾーンにおける熱エネルギーの変化を検出する。このような特性上、ＰＩＲセンサは、熱エネルギーの変化を検出するためには人体の移動に伴うある程度の時間が必要なため、ＰＩＲセンサが熱エネルギーの変化を検出したときの人体の位置と、実際に人体が存在していた検知エリア（検知ゾーン）とにずれが生じる場合もある。
従って、特許文献２に記載の技術では、監視画像上のＰＩＲセンサの検知エリアの位置（範囲）を正しく特定できない場合があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、監視領域を撮影した画像上における、熱変化に基づいて侵入物体を検知するセンサの検知エリアを表す領域を高精度に特定できる侵入物体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するための本発明は、人の移動を制限する制限物の近傍を検知エリアとし、検知エリアから放射される熱線に応じた検知レベルを出力するセンサ部と、制限物及び検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を所定周期で取得する撮像部と、を有し、人によるテスト歩行により監視画像上の検知エリアに対応する領域を特定する侵入物体検出装置を提供する。かかる侵入物体検出装置は、監視画像において人に相当する領域を抽出する領域抽出手段と、センサ部によって出力された検知レベルが検知エリアに人が存在することを示す値になったときに撮像部により取得された監視画像から抽出された領域の位置を人像位置として抽出する人像位置抽出手段と、所定期間の間に人像位置抽出手段によって抽出された複数の人像位置に基づいて、制限物によって制限される人の移動範囲の端部を監視画像上で検出し、当該移動範囲の端部を検知エリアの一端として監視画像上の検知エリアを表す領域を特定するエリア特定手段と、を有する。
【０００８】
また、本発明に係る侵入物体検出装置において、エリア特定手段は、監視画像上の各位置について、所定期間の間に抽出された人像位置の出現頻度を求め、隣接する位置に対して出現頻度が急減する位置を移動範囲の端部とすることが好ましい。
【０００９】
あるいは、本発明に係る侵入物体検出装置において、人像位置抽出手段は、検知レベルが検知エリアに人が存在することを示す値になったときの人像位置と検知レベルとを関連付けて記憶し、エリア特定手段は、監視画像上において人像位置と関連付けて記憶された検知レベルが隣接する位置に対して急減する位置を移動範囲の端部とすることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係る侵入物体検出装置において、さらに表示部を有し、エリア特定手段は、監視画像上に端部を特定できなかった場合、センサ部に設定されている検知エリアが正しくない旨を表示部に表示させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る侵入物体検出装置は、監視領域を撮影した画像上における、熱変化に基づいて侵入物体を検知するセンサの検知エリアを表す領域を高精度に特定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した警備システムの全体システム構成を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は、撮像部の撮影範囲とセンサ部の検知エリアとを斜め方向からみた図であり、（ｂ）は撮像部の撮影範囲とセンサ部の検知エリアとを鉛直方向からみた図であり、（ｃ）は、撮像部の監視画像とセンサ部の検知エリアとを表す図である。
【図３】人像位置の出現頻度分布の一例を示すである。
【図４】エリア設定手段による登録モード時の処理を示すフローチャートである。
【図５】異常監視手段による警戒モード時の処理を示すフローチャートである。
【図６】検知レベルのピーク分布の一例を示すである。
【図７】エリア設定手段による登録モード時の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態である侵入物体検出装置について図を参照しつつ説明する。
この侵入物体検出装置は、検知エリア内の熱変化に基づいて侵入物体を検知するとともに、その検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を取得する。検知エリアは、人の移動を制限する物体（建物の壁などの構造物など）に隣接する領域とし、監視画像には、その制限物体の一部又は全部が含まれるものとする。特に、この侵入物体検出装置では、作業者が監視領域内を歩くことにより監視画像上における検知エリアの位置を確認するウォークテスト（テスト歩行）が実施される。このとき侵入物体検出装置は、検知エリア内の熱変化により人体が存在すると判別したときに取得した監視画像から人体の位置を抽出する。そして侵入物体検出装置は、人体の位置の出現頻度の分布に基づいて監視画像上の検知エリアの境界を特定する。これにより侵入物体検出装置は、監視画像上の検知エリアの範囲を統計的に求めることができ、検知エリアを表す領域を高精度に特定することができる。実際に侵入物体を検知した場合、このときの監視画像上に検知エリアをマーカ表示することで、発報要因や周囲の状況を容易に把握可能となる。
【００１４】
図１は、本発明を適用した警備システムの全体システム構成を示す図である。図１に示すように、警備システム１００は、侵入物体検出装置１及び２と、警備装置３と、操作表示器４と、監視センタ装置５とを有する。そして侵入物体検出装置１及び２と警備装置３と操作表示器４は、監視領域またはその近傍に設置され、無線または有線のローカルエリアネットワーク６により接続される。一方、監視センタ装置５は、遠隔地にある警備センタに設置され、公衆電話回線などの広域通信ネットワーク７を介して警備装置３と接続される。
【００１５】
そして侵入物体検出装置１及び２は、検知エリア内に侵入した侵入物体を検知すると、侵入物体を検知したことを示す侵入物体検知信号並びにそのとき監視領域を撮影した監視画像を、ローカルエリアネットワーク６を通じて警備装置３へ送信する。警備装置３は、侵入物体検出装置１または２から侵入物体検知信号及び監視画像を受信すると、侵入物体検知信号、監視画像及び侵入物体が検知された監視領域を特定する識別コードなどの情報を監視センタ装置５へ送信する。なお、侵入物体が検知された監視領域を特定する識別コードは、例えば、侵入物体検出装置１、２、警備装置３または対応する監視領域の識別コードなどとすることができる。
【００１６】
また侵入物体検出装置１及び２は監視画像を定期的に操作表示器４へ送信してもよい。操作表示器４は、例えば、タッチパネルディスプレイを有し、利用者が操作コマンドを入力するための操作ボタンを表示する。そして利用者が表示された操作ボタンの何れかを押下すると、操作表示器４は、その操作ボタンに応じた操作コマンドに従って侵入物体検出装置１または２から受信した監視画像の表示等を行う。なお、操作表示器４は、タッチパネルディスプレイではなく、情報を表示するためのディスプレイ装置と、キーパッドまたはトラックボールなど、利用者が入力操作を行うための入力装置とを別個に有していてもよい。
【００１７】
なお、監視領域は、屋外でもよいし、屋内でもよいが、本実施形態では、監視領域として家屋の庭を監視する場合を例に説明する。
また侵入物体検出装置１、２及び操作表示器４は、それぞれ信号線により警備装置３と接続され、警備装置３を介して各装置間の通信を行う構成にしてもよい。
また警備装置３は、侵入物体検出装置１または２から侵入物体検知信号を受信したとき、侵入異常の有無を判定してから、侵入物体検知信号、監視画像及び識別コードなどの情報を監視センタ装置５へ送信するようにしてもよい。その場合、例えば警備装置３に警備システムの利用者が携帯するＩＣタグを検知するリーダを別途設けておく。そして警備装置３は、そのリーダが監視領域においてＩＣタグを検知していないときに侵入物体検出装置１または２から侵入物体検知信号及び監視画像を受信した場合のみ侵入異常と判定する。
【００１８】
以下、侵入物体検出装置１及び２の構成及び動作について説明する。なお、侵入物体検出装置１及び２の構成及び動作は同じであるため、以下では代表して侵入物体検出装置１について説明する。
【００１９】
侵入物体検出装置１は、例えば家屋の屋外側の壁面等に設置され、窓または扉を備える壁際の空間を監視する。すなわち、侵入物体検出装置１は、保護すべき対象である家屋内部への侵入行為を屋外側で事前に検出するものであり、そのために家屋内部との境界を成す壁（制限物体）に沿った、壁際の空間を監視する。また侵入物体検出装置１は、監視領域等を設定する登録モードと、窓または扉からの侵入を企てる侵入者を監視する警戒モードの二つの動作モードの何れかにより動作する。そのために、侵入物体検出装置１は、撮像部１０と、センサ部２０と、記憶部３０と、操作部４０と、表示部５０と、通信部６０と、監視処理部７０とを有する。
【００２０】
撮像部１０は、センサ部２０が侵入物体を検知する検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を取得する。そのために、撮像部１０は、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサなどの光電変換器で構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に監視領域の像を結像する結像光学系と、２次元検出器から出力された電気信号を増幅し、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換する電気回路などで構成される。また撮像部１０は、ＮＴＳＣタイプのカメラでもよく、あるいはハイビジョン対応などの高解像度タイプのデジタルカメラでもよい。本実施形態の撮像部１０のレンズの画角は90°〜180°であり、撮像部１０は窓または扉を備える壁面、及び検知エリアである壁際の空間を撮影可能なように設置される。そして撮像部１０は、一定の時間間隔（例えば1/5秒）ごとに撮影を行って監視画像を取得し、その監視画像を監視処理部７０へ送信する。
監視画像は、例えば、横340画素×縦240画素を持ち、各画素が0〜255の画素値を有するデジタル画像データとして表現される。なお、撮像部１０は、監視画像をカラー画像として作成してもよい。
【００２１】
センサ部２０は、焦電素子および光学系を用いた焦電型赤外線センサ（ＰＩＲセンサ；Passive InfraRed Sensor）を備える。ＰＩＲセンサが侵入物体を検知する検知エリアは、一又は複数の検知ゾーンによって構成される。各検知ゾーンは一対のゾーンからなり、それぞれ侵入物体を検知すべき領域内に定められる。
ＰＩＲセンサは、例えば逆極性で接続された一対の焦電素子を備える。そしてＰＩＲセンサは、各検知ゾーンの一対のゾーンのうち、一方のゾーンからの赤外線（熱線）を光学系により集光して一方の焦電素子で受光して正電圧に変換する。またＰＩＲセンサは、各検知ゾーンの他方のゾーンからの赤外線（熱線）を光学系により集光して他方の焦電素子で受光して負電圧に変換する。そのため、一対のゾーンを横切る方向に人体が通過すると、ＰＩＲセンサにおいて正電圧から負電圧（または負電圧から正電圧）への電圧変化が発生する。
そこで、センサ部２０は、この電圧変化の大きさに基づいて検知エリアに人が存在する確かさの度合いを表す検知レベルPを求める。なお、検知レベルPは、電圧変化が大きくなるほど大きい値となるものであり、例えば電圧変化の大きさ自体を検知レベルPとしてもよい。そしてセンサ部２０は、検知レベルPを示す検知レベル情報を監視処理部７０へ送信する。
【００２２】
家屋の窓または扉から侵入しようとする侵入者を検知することを目的とする場合、家屋の壁際の空間が検知エリアとして設定される。その場合、センサ部２０の視野角は比較的狭くてもよく、例えば20°程度でよい。そのため、センサ部２０の視野角は撮像部１０の画角より狭く、検知エリアは監視画像に含まれる一部の領域となる。
【００２３】
図２（ａ）は、撮像部１０の撮影範囲とセンサ部２０の検知エリアとを斜め方向からみた図である。図２（ａ）において、画角２０１は、撮像部１０の画角であり、撮像部１０が撮影範囲２００を撮影するように設定される。また視野角２１１は、センサ部２０の視野角であり、センサ部２０が検知エリア２１０の領域の侵入物体を検知するように設定される。図２（ａ）に示すように、監視者が画像による異常確認を行うときに発報要因や周囲の状況を容易に把握できるように、撮像部１０の撮影範囲２００は、センサ部２０の検知エリア２１０を含むように広範囲に設定される。
【００２４】
図２（ｂ）は、撮像部１０の撮影範囲とセンサ部２０の検知エリアとを鉛直方向からみた図である。図２（ｂ）において、画角２１２は、撮像部１０の画角であり、撮像部１０が撮影範囲２０２を撮影するように設定される。また視野角２１３は、センサ部２０の視野角であり、センサ部２０が検知エリア２０３の領域の侵入物体を検知するように設定される。図２（ｂ）に示すように、侵入物体検出装置１は、家屋に侵入しようとする侵入物体を検知し撮影できるように、家屋の壁２２０（縦線部分）に据え付けられ、撮像部１０の撮影範囲２０２とセンサ部２０の検知エリア２０３がそれぞれ壁２２０の壁際を含むように設定され、撮影部１０の撮影範囲２０２が壁２２０の壁面を含むように設定される。
【００２５】
図２（ｃ）は、撮像部１０の監視画像とセンサ部２０の検知エリアとを表す図である。図２（ｃ）において、画像２０４は、撮像部１０が撮像した監視画像であり、監視画像２０４内の領域２１４（ハッチング部分）は、センサ部２０の検知エリアを表し、領域２２１（縦線部分）は、家屋の壁２２０が撮像された領域を表す。図２（ｃ）に示すように、撮像部１０は家屋の壁２２０に沿った空間を撮像し、センサ部２０は家屋の壁２２０に沿った空間を検知エリア２１４としている。そして監視画像２０４は、検知エリア２１４を含むように設定される。
【００２６】
このように、本実施形態の侵入物体検出装置１では、撮像部１０の撮影範囲は、センサ部２０の検知エリアを含むように設定されるので、検知エリアが家屋の壁際に設定される場合、監視画像には左右いずれかの端側にその壁面が撮像される。そしてこの壁面からセンサ部２０の視野角及び撮像部１０の画角の大きさによって定まる所定の大きさの領域が、監視画像上のＰＩＲセンサの検知エリアを表す領域となる。
【００２７】
また本実施形態では、センサ部２０は、パン機能を備え、撮像部１０の視軸に対して水平（左右）方向に回動可能なものとする。つまり監視画像上の検知エリアを表す領域の位置は、垂直（縦）方向には固定であり、水平（横）方向には変動する。なおセンサ部２０および撮像部１０の水平方向の向きは、侵入物体検出装置１の設置環境等に応じて、設置者の手動により調整されるが、少なくとも撮像部１０の撮影範囲がセンサ部２０の検知エリアを含むように設定される。また撮像部１０も、パン機能を備え、視軸を侵入物体検出装置１に対して水平方向に回動可能なものとしてもよい。またセンサ部２０及び撮像部１０は、さらにチルト機能を備え、それぞれの視軸を侵入物体検出装置１に対して垂直方向にも回動可能なものとしてもよい。
【００２８】
記憶部３０は、フラッシュメモリ（登録商標）などの不揮発性半導体メモリ、揮発性半導体メモリ、磁気ディスク（ＨＤＤ）、またはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光ディスクドライブおよびその記録媒体で構成される。そして記憶部３０は、監視画像上の検知エリアを表す領域の位置を示す位置情報を記憶する。さらに記憶部３０は、監視処理部７０上で実行されるプログラム、そのプログラムにより使用される各種設定パラメータ、各種処理の結果あるいは途中結果として得られた計算値または画像なども記憶する。そして記憶部３０は、監視処理部７０からの制御信号にしたがって、上記の計算値または画像などを記憶し、あるいは記憶している各種の情報を監視処理部７０へ出力する。
【００２９】
操作部４０は、キーボード、マウス等の入力デバイスで構成され、操作者から登録モードと警戒モードの切換操作または登録モード時の各種操作を受け付け、それらの操作に対応する信号を監視処理部７０へ出力する。
【００３０】
表示部５０は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成され、監視処理部７０から受け取った各種情報などを表示して、操作者へ報知する。
【００３１】
なお各種操作の入力及び各種情報の表示は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の侵入物体検出装置１とは別の端末により実現してもよい。その場合、操作部４０及び表示部５０は、通信部６０を介してＰＤＡ等の端末と通信することにより、各種操作の入力及び各種情報の表示を実施する。
【００３２】
通信部６０は、侵入物体検出装置１と警備装置３との間でローカルエリアネットワーク６などの通信ネットワークを介して各種の設定信号及び制御信号などを送受信する入出力インタフェースであり、イーサネット（登録商標）などの各種の通信インタフェース回路及びそれらを駆動するドライバソフトウェアなどで構成される。
【００３３】
監視処理部７０は、組み込み型のマイクロプロセッサユニットとその周辺回路を有し、侵入物体検出装置１全体を制御する。また監視処理部７０は、登録モードでは、撮像部１０から受け取った監視画像上の検知エリアを表す領域を特定し、監視モードでは、センサ部２０から受け取った検知レベル情報に基づいて検知エリア内の侵入物体の有無を判定して警報を発する。そのために、監視処理部７０は、エリア設定手段７１と、異常監視手段７６を有する。監視処理部７０が有するこれらの各部は、例えば、マイクロプロセッサユニット上で動作するプログラムの機能モジュールとして実装される。
【００３４】
エリア設定手段７１は、登録モードにおいて、作業者がウォークテストを実施しているとき、センサ部２０から取得した検知レベル情報および撮像部１０から取得した監視画像に基づいて監視画像上の検知エリアを表す領域を特定する。そのために、エリア設定手段７１は、変化領域抽出手段７２と、人像位置抽出手段７３と、エリア特定手段７４と、エリア登録手段７５とを有する。
【００３５】
なお、エリア設定手段７１は、ウォークテストが実施されているか否かを、操作部４０からウォークテストの開始操作、終了操作がされたことを示す信号を受信することにより判別する。あるいは、ウォークテストの開始操作を示す信号を受信してから所定期間経過後に自動的にウォークテストを終了してもよい。
【００３６】
変化領域抽出手段７２は、撮像部１０が監視画像を取得する度に、監視画像から作業者が写された領域を抽出する。例えば変化領域抽出手段７２は、撮像部１０によって連続して取得される複数の監視画像から、フレーム間差分処理または背景差分処理を利用して、輝度値の時間的な変化のある変化領域を抽出する。そして変化領域抽出手段７２は、抽出した変化領域を記憶部３０に記憶する。
【００３７】
人像位置抽出手段７３は、ウォークテストの実施中に、センサ部２０から検知レベル情報を受け取り、検知レベルPが所定の基準値Z1以上であるか否かを判定する。そして人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1以上である場合、そのとき変化領域抽出手段７２によって抽出された変化領域の重心位置を人像位置として抽出し、記憶部３０に記憶する。
なお、基準値Z1は、検知レベルPが検知エリアに人が存在することを示す値に設定される。またウォークテストにおいて、短時間に多くのサンプルを取得できるように、警戒モード中よりも人を検出しやすくすることが好ましく、そのために基準値Z1は、警戒モードにおいて侵入物体を判定するための閾値以下の値とすることが好ましい。
【００３８】
また侵入物体装置１において、センサ部２０と撮像部１０はそれぞれ独立したタイミングで動作するため、センサ部２０が検知レベル情報を監視処理部７０へ出力するタイミングと撮像部１０が監視画像を取得するタイミングは、必ずしも一致しない。従って人像位置抽出手段７３が検知レベルを判定するタイミングと、変化領域抽出手段７２が変化領域を抽出する画像が取得されたタイミングも、必ずしも一致しない。そのため人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1以上であると判定した直前の監視画像の変化領域から人像位置を抽出する。あるいは人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1以上であると判定した直後の監視画像の変化領域から人像位置を抽出する。
【００３９】
エリア特定手段７４は、ウォークテストの終了後、ウォークテスト中に記憶部３０に記憶された人像位置を解析して、人の移動を制限する制限物によって制限される人の移動範囲の端部を監視画像上で検出する。そしてエリア特定手段７４は、検出した人の移動範囲の端部から監視画像上の制限物の位置を特定する。本実施形態では、制限物として家屋の壁を想定し、エリア特定手段７４は、制限物の位置として、壁面が写された位置である壁面位置を特定する。図２（ｂ）、（ｃ）に示した通り、本実施形態では、撮像部１０は家屋の壁２２０を横方向から撮像し、かつ監視領域を水平方向から撮像するように設置される。そのため監視画像上の壁面が撮像される水平位置は、撮像部１０の近傍（監視画像上の下側）と遠方（監視画像上の上側）とで大きく異ならない。そこでエリア特定手段７４は、壁面位置を監視画像上の水平位置により特定する。
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、壁際を監視する場合、人の移動範囲はその一端で壁面により制限され、他端では制限されない。従って、撮影範囲内をテスト歩行した場合、センサ部２０で人を検出したときの人像位置は、壁側では実際の人の位置とのずれは生じ難く、逆側では移動が妨げられないためずれが生じ易い。そこで、エリア特定手段７４は、ウォークテスト時の人の移動範囲について、水平方向のいずれの端部が壁側であるかを検出する。
【００４０】
本実施形態では、エリア特定手段７４は、まず、記憶部３０に記憶された人像位置について監視画像上の各水平位置における出現頻度分布を作成する。このとき、測定誤差の影響を緩和するために、エリア特定手段７４は、ある程度の範囲毎に人像位置の出現回数を求めることが好ましい。例えば、エリア特定手段７４は、監視画像を水平方向に所定幅を持つ複数の領域に分割し、分割した領域毎に人像位置が記録された回数を求める。あるいは、エリア特定手段７４は、監視画像上の水平位置毎に、その水平位置を中央とする所定幅の領域において人像位置が記録された回数を求め、各水平位置に対応する出現回数としてもよい。
【００４１】
図３に、人像位置の出現頻度分布の一例を示す。図３において、グラフ３００は、監視画像上の人像位置の出現頻度分布を表し、横軸は監視画像上の水平位置を、縦軸は各位置における人像位置の出現回数を表す。グラフ３００では、人像位置の出現回数は、座標X1より左側の一定範囲では一定以上の値をもつが、座標X1で急激に減少し、座標X1より右側の範囲では0となっている。つまり、この場合、座標X1より右側の位置に相当する場所には作業者は移動していず、その近傍に壁面位置X2が存在すると推定できる。
【００４２】
そこで、エリア特定手段７４は、作成した人像位置の出現頻度分布について、出現回数が急激に減少する位置（以降、エッジ位置と称する）を求める。例えば、エリア特定手段７４は、人像位置の出現回数が所定数以下であり、且つ、その隣接する位置における人像位置の出現回数に対して所定閾値以上減少する位置をエッジ位置とする。さらには、以降の水平位置での出現回数が0又は所定数以下で継続していることを条件とするのが好ましい。あるいは、エリア特定手段７４は、最小２乗法等を用いて人像位置の出現回数の近似曲線を生成し、各水平位置における近似曲線による値が所定値以下であり、その隣接する位置における近似曲線による値に対して所定閾値以上減少する位置をエッジ位置としてもよい。また、出現頻度が急減した位置より以後の水平位置において、出現頻度が0又は所定以下で継続していることをエッジ位置判定の条件に加えてもよい。なお、これらの減少幅に関する所定閾値は、例えば実験によりウォークテストを実施し、人像位置の出現回数を計測することにより適切な値を決定できる。また、本例では、減少幅だけでなく、その水平位置での絶対数（値）が所定以下であることをエッジ位置の条件とする。これは、壁により移動が制限される側では、出現頻度が0若しくは極めて0に近い数（値）になるためである。
なお、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、監視者が画像によって周囲の状況をより詳しく把握できるように、一般に、撮像部１０は家屋の壁２２０と反対側の領域をより広範囲に撮像するように設置される。つまり右方向に壁面が撮像される場合、その壁面は監視画像上の中心位置より右側に撮像され、左方向に壁面が撮像される場合、その壁面は監視画像上の中心位置より左側に撮像される。従って、エリア特定手段７４は、監視画像上の中心位置より右側の領域では、左側に隣接する位置に対する人像位置の出現回数の減少量に基づいてエッジ位置を検出し、監視画像上の中心位置より左側の領域では、右側に隣接する位置に対する人像位置の出現回数の減少量に基づいてエッジ位置を検出するようにしてもよい。
【００４３】
そしてエリア特定手段７４は、求めたエッジ位置を壁面位置であると推定する。なお、作業者が壁面に接する位置まで移動しないことを考慮して、エリア特定手段７４は、求めたエッジ位置に対して人像位置の出現回数の少ない側、すなわち人の移動範囲の逆側（図３に示した例では右側）に所定量ずらした位置を壁面位置であると推定してもよい。なお、この所定量も、例えば実験によりウォークテストを実施し、エッジ位置と壁面位置の差を計測することにより適切な値を決定できる。
【００４４】
そしてエリア特定手段７４は、推定した壁面位置から人像位置の出現回数の多い側、すなわち人の移動範囲側（図３に示した例では左側）の、センサ部２０の視野角、撮像部１０の画角等に基づいて定められる大きさの領域をセンサ部２０の検知エリアを表す領域として特定する。図３に示した例では、斜線部分３０１が検知エリアを表す領域として特定される。
【００４５】
またウォークテストの実施後にエッジ位置を検出できなかった場合、センサ部２０の検知エリアは、壁面に沿った領域を含むように設定されていない可能性が高い。そこで、エリア特定手段７４は、エッジ位置を検出できなかった場合、センサ部２０の検知エリアが正しく設定できていない旨を表示部５０に表示させて作業者に報知する。
【００４６】
エリア登録手段７５は、エリア特定手段７４によって特定された監視画像上の検知エリアを表す領域の位置を示す位置情報を生成し、記憶部３０に登録する。
【００４７】
以下に図４に示したフローチャートを参照しつつ、エリア設定手段７１によって制御される登録モード時の処理について説明する。なお、以下に説明する処理は、作業者が操作部４０を用いて、警戒モードから登録モードへの切換操作と、ウォークテストの開始操作を行い、エリア設定手段７１がそれらの操作に対応する信号を操作部４０から受け取ったタイミングで実行される。
【００４８】
作業者は、操作部４０を用いてウォークテストの開始操作を実施した後、監視領域全体にわたって移動する。このとき、人像位置抽出手段７３は、センサ部２０から検知レベル情報を受け取り、検知レベルPが基準値Z1以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。そして人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1未満の場合、制御をステップＳ１へ戻し、新たにセンサ部２０から検知レベル情報を受け取るまで待機する。
【００４９】
一方、人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1以上になると、そのとき変化領域抽出手段７２によって抽出された変化領域の重心位置を人像位置として抽出し、記憶部３０に記憶する（ステップＳ２）。その後、人像位置抽出手段７３は、作業者からウォークテストの終了操作がされたか否かを判定する（ステップＳ３）。人像位置抽出手段７３は、ウォークテストの終了操作に対応する信号を操作部４０から受け取っていない場合、制御をステップＳ１へ戻し、ステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返す。
【００５０】
一方、人像位置抽出手段７３がウォークテストの終了操作に対応する信号を操作部４０から受け取った場合、エリア特定手段７４は、記憶部３０に記憶された人像位置の出現頻度分布を作成する（ステップＳ４）。エリア特定手段７４は、人像位置の出現頻度分布を作成すると、作成した人像位置の出現頻度分布について、出現回数が急激に減少するエッジ位置を求める（ステップＳ５）。そしてエリア特定手段７４は、エッジ位置を検出したか否かを判定する（ステップＳ６）。エリア特定手段７４は、エッジ位置を検出した場合、そのエッジ位置またはそのエッジ位置に対して人像位置の出現回数の少ない側に所定量ずらした位置を壁面位置であると推定する。そしてエリア特定手段７４は、推定した壁面位置から人像位置の出現回数の多い側の、センサ部２０の視野角、撮像部１０の画角等に基づいて定められる大きさの領域をセンサ部２０の検知エリアを表す領域として特定する（ステップＳ７）。
【００５１】
エリア特定手段７４が監視画像上の検知エリアを表す領域を特定すると、エリア登録手段７５は、その領域の位置を示す位置情報を生成し、記憶部３０に登録する（ステップＳ８）。
【００５２】
一方、ステップＳ６において、エッジ位置を検出できなかった場合、エリア特定手段７４は、センサ部２０の検知エリアが正しく設定できていない旨を表示部５０に表示させて作業者に報知する（ステップＳ９）。
【００５３】
図１に戻って、異常監視手段７６は、警戒モードにおいて、センサ部２０から受け取った検知レベル情報に基づいて監視領域内に侵入した侵入物体を検知する。そして異常監視手段７６は、侵入物体を検知すると侵入物体検知信号並びにそのとき撮像部１０が撮影した監視画像を、通信部６０を介して警備装置３へ送信する。
【００５４】
以下に図５に示したフローチャートを参照しつつ、異常監視手段７６によって制御される警戒モード時の処理について説明する。なお、以下に説明する処理は、異常監視手段７６がセンサ部２０から検知レベル情報を受け取ったタイミングで実行される。
【００５５】
異常監視手段７６は、センサ部２０から検知レベル情報を受け取ると、検知レベルPが所定の閾値Th以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。なお、閾値Thは、実験または経験的に、検知レベルPが検知エリアに侵入物体が存在することを示す値に設定される。そして異常監視手段７６は、検知レベルPが閾値Th以上である場合、侵入異常と判定する（ステップＳ１２）。異常監視手段７６は、侵入異常と判定すると、撮像部１０が撮影した最新の監視画像（以降、異常監視手段７６が侵入異常または後述する障害物異常と判定したときの最新の監視画像を異常画像と称する）に対して、センサ部２０の検知エリアを表示した画像（以降、合成画像と称する）を生成する（ステップＳ１３）。例えば異常監視手段７６は、記憶部３０からセンサ部２０の検知エリアの位置情報を読み出し、検知エリアの範囲を表す枠を異常画像に合成して合成画像とする。そして異常監視手段７６は、侵入物体検知信号及び合成画像を、通信部６０を介して警備装置３へ送信する（ステップＳ１４）。
【００５６】
一方、異常監視手段７６は、検知レベルPが閾値Th未満の場合、侵入物体の検知を妨げる障害物が存在するか否かを判定する（ステップＳ１５）。例えば遠方の飛来物のような小さい障害物が存在しても問題ないが、悪意により侵入物体検出装置１が布等で被覆されたり、検知エリア内に大きな障害物が置かれたりするような画策行為がされた場合、侵入物体検出装置１は侵入物体を適切に検出できなくなるおそれがある。そのため侵入物体検出装置１は、監視画像上の検知エリアを表す領域の大部分に障害物が写っている場合、その旨を警備装置３へ通知する必要がある。そこで、異常監視手段７６は、例えば撮像部１０によって連続して取得される複数の監視画像から、フレーム間差分処理または背景差分処理を利用して輝度値の時間的な変化のある変化領域を抽出し、抽出した変化領域が所定のサイズ以上であるか否かを判定する。なお、所定のサイズは、侵入物体の検知を妨げる障害物のサイズを示す値に設定される。この所定のサイズは、侵入物体検出装置１が設置される環境や侵入物体を検知する目的などに応じて適宜最適化される。
【００５７】
異常監視手段７６は、障害物が存在しないと判定すると、制御をステップＳ１１へ戻す。一方、異常監視手段７６は、障害物が存在すると判定すると、その障害物が検知エリア内に存在するか否かを判定する（ステップＳ１６）。例えば異常監視手段７６は、監視画像から抽出した変化領域が検知エリアの範囲と重なるか否かによって障害物が検知エリア内に存在するか否かを判定する。
【００５８】
異常監視手段７６は、障害物が検知エリア内に存在しないと判定すると、制御をステップＳ１１へ戻す。一方、異常監視手段７６は、障害物が検知エリア内に存在すると判定すると、障害物異常と判定する（ステップＳ１７）。異常監視手段７６は、障害物異常と判定すると、合成画像を生成し（ステップＳ１８）し、障害物を検知したことを示す障害物検知信号及び合成画像を、通信部６０を介して警備装置３へ送信する（ステップＳ１９）。
【００５９】
なお、異常監視手段７６は、異常画像に対して検知エリアの範囲を表す枠を合成せず、侵入物体検知信号または障害物検知信号とともに、異常画像及び検知エリアの位置情報を、通信部６０を介して警備装置３へ送信してもよい。その場合、警備装置３が異常画像及び検知エリアの位置情報から合成画像を生成し、監視センタ装置５に送信する。あるいは、警備装置３は異常画像及び検知エリアの位置情報を転送し、監視センタ装置５で合成、表示する。
【００６０】
また警備装置３は、侵入物体検知信号または障害物検知信号と合成画像を受信すると、受信した合成画像を操作表示器４に転送し、操作表示器４に合成画像を表示させるようにしてもよい。
【００６１】
また異常監視手段７６は、警備装置３または操作表示器４からの要求に応じて、撮像部１０が撮影した最新の監視画像に対して検知エリアの範囲を表す枠を合成した画像を生成し、警備装置３または操作表示器４に送信してもよい。これにより、警備装置３は、監視センタ装置６からの要求に応じて検知エリアを合成した画像を監視センタ装置６に送信でき、操作表示器４は、利用者の操作に応じて検知エリアの範囲を表した画像を表示できる。
【００６２】
以上説明してきたように、本発明に係る侵入物体検出装置では、人像位置抽出手段７３がセンサ部２０から取得した検知レベル情報に基づいて侵入物体の有無を判別し、侵入物体が存在すると判別したときの監視画像上の変化領域に基づいて人像位置を抽出する。そしてエリア特定手段７４は、人像位置の出現頻度分布に基づいて、監視画像上の人の移動範囲のうち壁側の端部を検出し、さらに監視画像上の検知エリアを表す領域を特定する。これにより、侵入物体検出装置は、監視画像上の検知エリアを表す領域を統計的に求めることができ、検知エリアの範囲を高精度に特定することができる。
【００６３】
さらにエリア特定手段７４は、出現頻度分布から壁面に近接する移動範囲の特性が得られなかった場合、センサ部２０の検知エリアが正しく設定できていない旨を表示部５０に表示させて作業者に報知する。これにより、侵入物体検出装置は、ＰＩＲセンサの向きについての人為的な設定の誤りを防止することができ、侵入監視に対する信頼性を向上することができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、人像位置抽出手段７３が、撮像部１０から監視画像を取得する度に、検知レベルPの値によらず人像位置を抽出して記憶部３０に記憶しておき、エリア特定手段７４は、エッジ位置を検出した後も、検出したエッジ位置よりさらに壁面側に人像位置が存在するか否かを判定するようにしてもよい。そしてエリア特定手段７４は、検出したエッジ位置よりさらに壁面側に人像位置が存在する場合、センサ部２０の検知エリアが正しく設定できていないと判定してその旨を表示部５０に表示させて作業者に報知する。これにより、侵入物体検出装置は、ＰＩＲセンサの向きについての人為的な設定の誤りを防止することができ、侵入監視に対する信頼性を向上することができる。
【００６５】
また本実施形態では、異常監視手段７６が、障害物がセンサ部２０の検知エリア内に存在すると判定した場合のみ、障害物を検知したことを示す障害物検知信号を警備装置３へ送信する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、異常監視手段７６は、障害物がセンサ部２０の検知エリア内に存在しないと判定した場合も、画策行為があったものと判断して、障害物検知信号を警備装置３へ送信してもよい。
【００６６】
また本実施形態では、画像上の水平方向における検知エリアの位置を求める例について説明したが、垂直方向、斜方向など、撮像方向、制限物である壁、検知エリアの位置関係に応じて所定の方向に置き換えて実現することができる。また、一方向に限らず、二方向を用いてもよい。
【００６７】
また、他の実施形態では、人の移動範囲の端部を人像位置の出現頻度分布ではなく、検知レベルのピーク分布を用いて推定してもよい。この場合の侵入物体検出装置の全体構成は図１に示した構成と同じであり、上記の実施形態に係る侵入物体検出装置と比較して、人像位置抽出手段７３及びエリア特定手段７４により実現される機能のみが異なる。そこで、以下では、上記の実施形態に係る侵入物体検出装置と異なる点についてのみ説明する。人像位置抽出手段７３は、ウォークテストの実施中に、センサ部２０から受け取った検知レベルPが所定の基準値Z2以上であるか否かを判定する。そして人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z2以上である場合、そのとき変化領域抽出手段７２によって抽出された変化領域の重心位置を人像位置として抽出し、そのときの検知レベルPと関連付けて記憶部３０に記憶する。
なお、基準値Z2は、基準値Z1と同様に、検知レベルPが検知エリアに侵入物体が存在することを示す値に設定される。また、各位置での検知レベルPの変化を観察できるように、基準値Z2は、警戒モードにおける侵入物体を判定するための閾値Thより低い値とすることが好ましい。
【００６８】
この実施形態では、エリア特定手段７４は、ウォークテストの終了後、記憶部３０に記憶された人像位置と検知レベルPに基づいて、監視画像上の各水平位置における検知レベルのピーク分布を作成する。例えば、エリア特定手段７４は、監視画像を水平方向に所定幅を持つ複数の領域に分割し、分割した領域毎にその領域内の位置を示す人像位置と関連付けられた検知レベルPのうち最も高い値を抽出してピーク値とする。あるいは、エリア特定手段７４は、監視画像上の水平位置毎に、その水平位置を中央とする所定幅の領域において記録された人像位置と関連付けられた検知レベルPのうち最も高い値を抽出し、各水平位置に対応するピーク値としてもよい。
【００６９】
図６に、検知レベルのピーク分布の一例を示す。図６において、グラフ６００は、監視画像上の検知レベルのピーク分布を表し、横軸は監視画像上の水平位置を、縦軸は各位置における検知レベルのピーク値を表す。グラフ６００では、実線で示された範囲、すなわち閾値Z2以上の値をとる範囲が実際にピーク値を抽出した領域を示している。そしてグラフ６００では、検知レベルのピーク値は、座標X3より左側の一定範囲では一定以上の値をもつが、座標X3で急激に減少し、座標X3より右側の範囲では0となっている。つまり、この場合、座標X3より右側の位置に相当する場所には作業者は移動していず、座標X3の近傍に壁面位置X4が存在すると推定できる。
【００７０】
そこで、エリア特定手段７４は、作成した検知レベルのピーク分布について、ピーク値が急激に減少するエッジ位置を求める。例えば、エリア特定手段７４は、各水平位置における検知レベルのピーク値がその隣接する位置における検知レベルのピーク値に対して所定閾値以上減少する位置をエッジ位置とする。あるいは、エリア特定手段７４は、最小２乗法等を用いて検知レベルのピーク値の近似曲線を生成し、各水平位置における近似曲線による値が、その隣接する位置における近似曲線による値に対して所定閾値以上減少する位置をエッジ位置としてもよい。また、ピーク値が急減した位置より以後の水平位置において、ピーク値が0又は所定以下で継続することをエッジ位置判定の条件に加えてもよい。なお、これらの所定閾値は、例えば実験によりウォークテストを実施し、検知レベルのピーク値を計測することにより適切な値を決定できる。
また、エリア特定手段７４は、監視画像上の中心位置より右側の領域では、左側に隣接する位置に対する検知レベルのピーク値の減少量に基づいてエッジ位置を検出し、監視画像上の中心位置より左側の領域では、右側に隣接する位置に対する検知レベルのピーク値の減少量に基づいてエッジ位置を検出するようにしてもよい。
【００７１】
そしてエリア特定手段７４は、求めたエッジ位置、またはエッジ位置に対して検知レベルのピーク値の小さい側、すなわち人の移動範囲の逆側に所定量ずらした位置を壁面位置であると推定する。そしてエリア特定手段７４は、推定した壁面位置から検知レベルのピーク値の大きい側、すなわち人の移動範囲側の所定の大きさの領域をセンサ部２０の検知エリアを表す領域として特定する。図６に示した例では、斜線部分６０１が検知エリアを表す領域として特定される。
【００７２】
エリア設定手段７１が検知レベルのピーク分布を用いて検知エリアを表す領域を特定する場合のフローチャートを図７に示す。
【００７３】
図７に示すフローチャートのステップＳ２１では、人像位置抽出手段７３は、図４に示したステップＳ１と同様に、センサ部２０から検知レベル情報を受け取り、検知レベルPが基準値Z2以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。そして人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z2以上になると、そのとき変化領域抽出手段７２によって抽出された変化領域の重心位置を人像位置として抽出し、記憶部３０に記憶する（ステップＳ２２）。その後、人像位置抽出手段７３は、作業者からウォークテストの終了操作がされたか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００７４】
そして、人像位置抽出手段７３がウォークテストの終了操作に対応する信号を操作部４０から受け取った場合、エリア特定手段７４は、記憶部３０に記憶された人像位置と検知レベルPに基づいて、検知レベルのピーク分布を作成する（ステップＳ２４）。エリア特定手段７４は、検知レベルのピーク分布を作成すると、作成した検知レベルのピーク分布について、ピーク値が急激に減少するエッジ位置を求める（ステップＳ２５）。
ステップＳ２６〜Ｓ２９の処理は、図４に示したステップＳ６〜Ｓ９の処理と同じであるため、説明を省略する。
【００７５】
この実施形態では、エリア特定手段７４は、撮影画像上の各位置における、センサ部２０が検知した検知レベルのピーク値に基づいて、撮影画像上の人の移動範囲の端部を検出し、さらに撮影画像上の検知エリアを表す領域を特定する。侵入物体検出装置は、撮影画像上の各位置における、検知レベルのピーク値を求めることにより、検知エリア内の熱変化の測定誤差の影響を低減することができ、撮影画像上の検知エリアの範囲を精度よく特定することができる。
【００７６】
以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１、２ 侵入物体検出装置
３ 警備装置
４ 操作表示器
５ 監視センタ
６ ローカルエリアネットワーク
７ 広域通信ネットワーク
１０ 撮像部
２０ センサ部
３０ 記憶部
４０ 操作部
５０ 表示部
６０ 通信部
７０ 監視処理部
７１ エリア設定手段
７２ 変化領域抽出手段
７３ 人像位置抽出手段
７４ エリア特定手段
７５ エリア登録手段
７６ 異常監視手段
１００ 警備システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知エリア内の熱変化に基づいて侵入物体を検知するとともに、その検知エリアを含む監視領域を撮影する侵入物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、焦電型赤外線センサ（ＰＩＲセンサ；Passive InfraRed Sensor）などのセンサを用いて侵入物体を検知する侵入物体検出装置が広く開発されている。例えば、特許文献１には、このような侵入物体検出装置において、センサが侵入物体を検知する検知エリアがどのような位置（範囲）に設定されているかを操作者が確認できるように、その検知エリアを含む領域をカメラで撮影した監視画像に検知エリアを示すマーカを重畳して表示する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、カメラとセンサの視野角が予め所定の角度になるように設定しておく必要があり、カメラの向きとセンサの向きとを任意に変更できなかった。
【０００３】
これに対して、特許文献２には、カメラとセンサの視野角の相対関係によらず、監視画像にセンサの検知エリアを示すマーカを重畳して表示する技術が開示されている。特許文献２に開示された監視用画像処理装置は、操作者によってウォークテストが実施された際に撮影した監視画像上の移動物体（操作者）の位置をモーションデテクションの画像処理により抽出し、センサが物体を検出したときの監視画像上の移動物体の位置の集合を検知エリアとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３３７３号公報
【特許文献２】特開２００６−１７８５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ＰＩＲセンサには一又は複数の検知ゾーンで構成された検知エリアが設定され、ＰＩＲセンサは、焦電素子を用いて各検知ゾーンにおける熱エネルギーの変化を検出する。このような特性上、ＰＩＲセンサは、熱エネルギーの変化を検出するためには人体の移動に伴うある程度の時間が必要なため、ＰＩＲセンサが熱エネルギーの変化を検出したときの人体の位置と、実際に人体が存在していた検知エリア（検知ゾーン）とにずれが生じる場合もある。
従って、特許文献２に記載の技術では、監視画像上のＰＩＲセンサの検知エリアの位置（範囲）を正しく特定できない場合があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、監視領域を撮影した画像上における、熱変化に基づいて侵入物体を検知するセンサの検知エリアを表す領域を高精度に特定できる侵入物体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するための本発明は、人の移動を制限する制限物の近傍を検知エリアとし、検知エリアから放射される熱線に応じた検知レベルを出力するセンサ部と、制限物及び検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を所定周期で取得する撮像部と、を有し、人によるテスト歩行により監視画像上の検知エリアに対応する領域を特定する侵入物体検出装置を提供する。かかる侵入物体検出装置は、監視画像において人に相当する領域を抽出する領域抽出手段と、センサ部によって出力された検知レベルが検知エリアに人が存在することを示す値になったときに撮像部により取得された監視画像から抽出された領域の位置を人像位置として抽出する人像位置抽出手段と、所定期間の間に人像位置抽出手段によって抽出された複数の人像位置に基づいて、制限物によって制限される人の移動範囲の端部を監視画像上で検出し、当該移動範囲の端部を検知エリアの一端として監視画像上の検知エリアを表す領域を特定するエリア特定手段と、を有する。
【０００８】
また、本発明に係る侵入物体検出装置において、エリア特定手段は、監視画像上の各位置について、所定期間の間に抽出された人像位置の出現頻度を求め、隣接する位置に対して出現頻度が急減する位置を移動範囲の端部とすることが好ましい。
【０００９】
あるいは、本発明に係る侵入物体検出装置において、人像位置抽出手段は、検知レベルが検知エリアに人が存在することを示す値になったときの人像位置と検知レベルとを関連付けて記憶し、エリア特定手段は、監視画像上において人像位置と関連付けて記憶された検知レベルが隣接する位置に対して急減する位置を移動範囲の端部とすることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係る侵入物体検出装置において、さらに表示部を有し、エリア特定手段は、監視画像上に端部を特定できなかった場合、センサ部に設定されている検知エリアが正しくない旨を表示部に表示させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る侵入物体検出装置は、監視領域を撮影した画像上における、熱変化に基づいて侵入物体を検知するセンサの検知エリアを表す領域を高精度に特定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した警備システムの全体システム構成を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は、撮像部の撮影範囲とセンサ部の検知エリアとを斜め方向からみた図であり、（ｂ）は撮像部の撮影範囲とセンサ部の検知エリアとを鉛直方向からみた図であり、（ｃ）は、撮像部の監視画像とセンサ部の検知エリアとを表す図である。
【図３】人像位置の出現頻度分布の一例を示すである。
【図４】エリア設定手段による登録モード時の処理を示すフローチャートである。
【図５】異常監視手段による警戒モード時の処理を示すフローチャートである。
【図６】検知レベルのピーク分布の一例を示すである。
【図７】エリア設定手段による登録モード時の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態である侵入物体検出装置について図を参照しつつ説明する。
この侵入物体検出装置は、検知エリア内の熱変化に基づいて侵入物体を検知するとともに、その検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を取得する。検知エリアは、人の移動を制限する物体（建物の壁などの構造物など）に隣接する領域とし、監視画像には、その制限物体の一部又は全部が含まれるものとする。特に、この侵入物体検出装置では、作業者が監視領域内を歩くことにより監視画像上における検知エリアの位置を確認するウォークテスト（テスト歩行）が実施される。このとき侵入物体検出装置は、検知エリア内の熱変化により人体が存在すると判別したときに取得した監視画像から人体の位置を抽出する。そして侵入物体検出装置は、人体の位置の出現頻度の分布に基づいて監視画像上の検知エリアの境界を特定する。これにより侵入物体検出装置は、監視画像上の検知エリアの範囲を統計的に求めることができ、検知エリアを表す領域を高精度に特定することができる。実際に侵入物体を検知した場合、このときの監視画像上に検知エリアをマーカ表示することで、発報要因や周囲の状況を容易に把握可能となる。
【００１４】
図１は、本発明を適用した警備システムの全体システム構成を示す図である。図１に示すように、警備システム１００は、侵入物体検出装置１及び２と、警備装置３と、操作表示器４と、監視センタ装置５とを有する。そして侵入物体検出装置１及び２と警備装置３と操作表示器４は、監視領域またはその近傍に設置され、無線または有線のローカルエリアネットワーク６により接続される。一方、監視センタ装置５は、遠隔地にある警備センタに設置され、公衆電話回線などの広域通信ネットワーク７を介して警備装置３と接続される。
【００１５】
そして侵入物体検出装置１及び２は、検知エリア内に侵入した侵入物体を検知すると、侵入物体を検知したことを示す侵入物体検知信号並びにそのとき監視領域を撮影した監視画像を、ローカルエリアネットワーク６を通じて警備装置３へ送信する。警備装置３は、侵入物体検出装置１または２から侵入物体検知信号及び監視画像を受信すると、侵入物体検知信号、監視画像及び侵入物体が検知された監視領域を特定する識別コードなどの情報を監視センタ装置５へ送信する。なお、侵入物体が検知された監視領域を特定する識別コードは、例えば、侵入物体検出装置１、２、警備装置３または対応する監視領域の識別コードなどとすることができる。
【００１６】
また侵入物体検出装置１及び２は監視画像を定期的に操作表示器４へ送信してもよい。操作表示器４は、例えば、タッチパネルディスプレイを有し、利用者が操作コマンドを入力するための操作ボタンを表示する。そして利用者が表示された操作ボタンの何れかを押下すると、操作表示器４は、その操作ボタンに応じた操作コマンドに従って侵入物体検出装置１または２から受信した監視画像の表示等を行う。なお、操作表示器４は、タッチパネルディスプレイではなく、情報を表示するためのディスプレイ装置と、キーパッドまたはトラックボールなど、利用者が入力操作を行うための入力装置とを別個に有していてもよい。
【００１７】
なお、監視領域は、屋外でもよいし、屋内でもよいが、本実施形態では、監視領域として家屋の庭を監視する場合を例に説明する。
また侵入物体検出装置１、２及び操作表示器４は、それぞれ信号線により警備装置３と接続され、警備装置３を介して各装置間の通信を行う構成にしてもよい。
また警備装置３は、侵入物体検出装置１または２から侵入物体検知信号を受信したとき、侵入異常の有無を判定してから、侵入物体検知信号、監視画像及び識別コードなどの情報を監視センタ装置５へ送信するようにしてもよい。その場合、例えば警備装置３に警備システムの利用者が携帯するＩＣタグを検知するリーダを別途設けておく。そして警備装置３は、そのリーダが監視領域においてＩＣタグを検知していないときに侵入物体検出装置１または２から侵入物体検知信号及び監視画像を受信した場合のみ侵入異常と判定する。
【００１８】
以下、侵入物体検出装置１及び２の構成及び動作について説明する。なお、侵入物体検出装置１及び２の構成及び動作は同じであるため、以下では代表して侵入物体検出装置１について説明する。
【００１９】
侵入物体検出装置１は、例えば家屋の屋外側の壁面等に設置され、窓または扉を備える壁際の空間を監視する。すなわち、侵入物体検出装置１は、保護すべき対象である家屋内部への侵入行為を屋外側で事前に検出するものであり、そのために家屋内部との境界を成す壁（制限物体）に沿った、壁際の空間を監視する。また侵入物体検出装置１は、監視領域等を設定する登録モードと、窓または扉からの侵入を企てる侵入者を監視する警戒モードの二つの動作モードの何れかにより動作する。そのために、侵入物体検出装置１は、撮像部１０と、センサ部２０と、記憶部３０と、操作部４０と、表示部５０と、通信部６０と、監視処理部７０とを有する。
【００２０】
撮像部１０は、センサ部２０が侵入物体を検知する検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を取得する。そのために、撮像部１０は、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサなどの光電変換器で構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に監視領域の像を結像する結像光学系と、２次元検出器から出力された電気信号を増幅し、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換する電気回路などで構成される。また撮像部１０は、ＮＴＳＣタイプのカメラでもよく、あるいはハイビジョン対応などの高解像度タイプのデジタルカメラでもよい。本実施形態の撮像部１０のレンズの画角は90°〜180°であり、撮像部１０は窓または扉を備える壁面、及び検知エリアである壁際の空間を撮影可能なように設置される。そして撮像部１０は、一定の時間間隔（例えば1/5秒）ごとに撮影を行って監視画像を取得し、その監視画像を監視処理部７０へ送信する。
監視画像は、例えば、横340画素×縦240画素を持ち、各画素が0〜255の画素値を有するデジタル画像データとして表現される。なお、撮像部１０は、監視画像をカラー画像として作成してもよい。
【００２１】
センサ部２０は、焦電素子および光学系を用いた焦電型赤外線センサ（ＰＩＲセンサ；Passive InfraRed Sensor）を備える。ＰＩＲセンサが侵入物体を検知する検知エリアは、一又は複数の検知ゾーンによって構成される。各検知ゾーンは一対のゾーンからなり、それぞれ侵入物体を検知すべき領域内に定められる。
ＰＩＲセンサは、例えば逆極性で接続された一対の焦電素子を備える。そしてＰＩＲセンサは、各検知ゾーンの一対のゾーンのうち、一方のゾーンからの赤外線（熱線）を光学系により集光して一方の焦電素子で受光して正電圧に変換する。またＰＩＲセンサは、各検知ゾーンの他方のゾーンからの赤外線（熱線）を光学系により集光して他方の焦電素子で受光して負電圧に変換する。そのため、一対のゾーンを横切る方向に人体が通過すると、ＰＩＲセンサにおいて正電圧から負電圧（または負電圧から正電圧）への電圧変化が発生する。
そこで、センサ部２０は、この電圧変化の大きさに基づいて検知エリアに人が存在する確かさの度合いを表す検知レベルPを求める。なお、検知レベルPは、電圧変化が大きくなるほど大きい値となるものであり、例えば電圧変化の大きさ自体を検知レベルPとしてもよい。そしてセンサ部２０は、検知レベルPを示す検知レベル情報を監視処理部７０へ送信する。
【００２２】
家屋の窓または扉から侵入しようとする侵入者を検知することを目的とする場合、家屋の壁際の空間が検知エリアとして設定される。その場合、センサ部２０の視野角は比較的狭くてもよく、例えば20°程度でよい。そのため、センサ部２０の視野角は撮像部１０の画角より狭く、検知エリアは監視画像に含まれる一部の領域となる。
【００２３】
図２（ａ）は、撮像部１０の撮影範囲とセンサ部２０の検知エリアとを斜め方向からみた図である。図２（ａ）において、画角２０１は、撮像部１０の画角であり、撮像部１０が撮影範囲２００を撮影するように設定される。また視野角２１１は、センサ部２０の視野角であり、センサ部２０が検知エリア２１０の領域の侵入物体を検知するように設定される。図２（ａ）に示すように、監視者が画像による異常確認を行うときに発報要因や周囲の状況を容易に把握できるように、撮像部１０の撮影範囲２００は、センサ部２０の検知エリア２１０を含むように広範囲に設定される。
【００２４】
図２（ｂ）は、撮像部１０の撮影範囲とセンサ部２０の検知エリアとを鉛直方向からみた図である。図２（ｂ）において、画角２１２は、撮像部１０の画角であり、撮像部１０が撮影範囲２０２を撮影するように設定される。また視野角２１３は、センサ部２０の視野角であり、センサ部２０が検知エリア２０３の領域の侵入物体を検知するように設定される。図２（ｂ）に示すように、侵入物体検出装置１は、家屋に侵入しようとする侵入物体を検知し撮影できるように、家屋の壁２２０（縦線部分）に据え付けられ、撮像部１０の撮影範囲２０２とセンサ部２０の検知エリア２０３がそれぞれ壁２２０の壁際を含むように設定され、撮影部１０の撮影範囲２０２が壁２２０の壁面を含むように設定される。
【００２５】
図２（ｃ）は、撮像部１０の監視画像とセンサ部２０の検知エリアとを表す図である。図２（ｃ）において、画像２０４は、撮像部１０が撮像した監視画像であり、監視画像２０４内の領域２１４（ハッチング部分）は、センサ部２０の検知エリアを表し、領域２２１（縦線部分）は、家屋の壁２２０が撮像された領域を表す。図２（ｃ）に示すように、撮像部１０は家屋の壁２２０に沿った空間を撮像し、センサ部２０は家屋の壁２２０に沿った空間を検知エリア２１４としている。そして監視画像２０４は、検知エリア２１４を含むように設定される。
【００２６】
このように、本実施形態の侵入物体検出装置１では、撮像部１０の撮影範囲は、センサ部２０の検知エリアを含むように設定されるので、検知エリアが家屋の壁際に設定される場合、監視画像には左右いずれかの端側にその壁面が撮像される。そしてこの壁面からセンサ部２０の視野角及び撮像部１０の画角の大きさによって定まる所定の大きさの領域が、監視画像上のＰＩＲセンサの検知エリアを表す領域となる。
【００２７】
また本実施形態では、センサ部２０は、パン機能を備え、撮像部１０の視軸に対して水平（左右）方向に回動可能なものとする。つまり監視画像上の検知エリアを表す領域の位置は、垂直（縦）方向には固定であり、水平（横）方向には変動する。なおセンサ部２０および撮像部１０の水平方向の向きは、侵入物体検出装置１の設置環境等に応じて、設置者の手動により調整されるが、少なくとも撮像部１０の撮影範囲がセンサ部２０の検知エリアを含むように設定される。また撮像部１０も、パン機能を備え、視軸を侵入物体検出装置１に対して水平方向に回動可能なものとしてもよい。またセンサ部２０及び撮像部１０は、さらにチルト機能を備え、それぞれの視軸を侵入物体検出装置１に対して垂直方向にも回動可能なものとしてもよい。
【００２８】
記憶部３０は、フラッシュメモリ（登録商標）などの不揮発性半導体メモリ、揮発性半導体メモリ、磁気ディスク（ＨＤＤ）、またはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光ディスクドライブおよびその記録媒体で構成される。そして記憶部３０は、監視画像上の検知エリアを表す領域の位置を示す位置情報を記憶する。さらに記憶部３０は、監視処理部７０上で実行されるプログラム、そのプログラムにより使用される各種設定パラメータ、各種処理の結果あるいは途中結果として得られた計算値または画像なども記憶する。そして記憶部３０は、監視処理部７０からの制御信号にしたがって、上記の計算値または画像などを記憶し、あるいは記憶している各種の情報を監視処理部７０へ出力する。
【００２９】
操作部４０は、キーボード、マウス等の入力デバイスで構成され、操作者から登録モードと警戒モードの切換操作または登録モード時の各種操作を受け付け、それらの操作に対応する信号を監視処理部７０へ出力する。
【００３０】
表示部５０は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成され、監視処理部７０から受け取った各種情報などを表示して、操作者へ報知する。
【００３１】
なお各種操作の入力及び各種情報の表示は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の侵入物体検出装置１とは別の端末により実現してもよい。その場合、操作部４０及び表示部５０は、通信部６０を介してＰＤＡ等の端末と通信することにより、各種操作の入力及び各種情報の表示を実施する。
【００３２】
通信部６０は、侵入物体検出装置１と警備装置３との間でローカルエリアネットワーク６などの通信ネットワークを介して各種の設定信号及び制御信号などを送受信する入出力インタフェースであり、イーサネット（登録商標）などの各種の通信インタフェース回路及びそれらを駆動するドライバソフトウェアなどで構成される。
【００３３】
監視処理部７０は、組み込み型のマイクロプロセッサユニットとその周辺回路を有し、侵入物体検出装置１全体を制御する。また監視処理部７０は、登録モードでは、撮像部１０から受け取った監視画像上の検知エリアを表す領域を特定し、監視モードでは、センサ部２０から受け取った検知レベル情報に基づいて検知エリア内の侵入物体の有無を判定して警報を発する。そのために、監視処理部７０は、エリア設定手段７１と、異常監視手段７６を有する。監視処理部７０が有するこれらの各部は、例えば、マイクロプロセッサユニット上で動作するプログラムの機能モジュールとして実装される。
【００３４】
エリア設定手段７１は、登録モードにおいて、作業者がウォークテストを実施しているとき、センサ部２０から取得した検知レベル情報および撮像部１０から取得した監視画像に基づいて監視画像上の検知エリアを表す領域を特定する。そのために、エリア設定手段７１は、変化領域抽出手段７２と、人像位置抽出手段７３と、エリア特定手段７４と、エリア登録手段７５とを有する。
【００３５】
なお、エリア設定手段７１は、ウォークテストが実施されているか否かを、操作部４０からウォークテストの開始操作、終了操作がされたことを示す信号を受信することにより判別する。あるいは、ウォークテストの開始操作を示す信号を受信してから所定期間経過後に自動的にウォークテストを終了してもよい。
【００３６】
変化領域抽出手段７２は、撮像部１０が監視画像を取得する度に、監視画像から作業者が写された領域を抽出する。例えば変化領域抽出手段７２は、撮像部１０によって連続して取得される複数の監視画像から、フレーム間差分処理または背景差分処理を利用して、輝度値の時間的な変化のある変化領域を抽出する。そして変化領域抽出手段７２は、抽出した変化領域を記憶部３０に記憶する。
【００３７】
人像位置抽出手段７３は、ウォークテストの実施中に、センサ部２０から検知レベル情報を受け取り、検知レベルPが所定の基準値Z1以上であるか否かを判定する。そして人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1以上である場合、そのとき変化領域抽出手段７２によって抽出された変化領域の重心位置を人像位置として抽出し、記憶部３０に記憶する。
なお、基準値Z1は、検知レベルPが検知エリアに人が存在することを示す値に設定される。またウォークテストにおいて、短時間に多くのサンプルを取得できるように、警戒モード中よりも人を検出しやすくすることが好ましく、そのために基準値Z1は、警戒モードにおいて侵入物体を判定するための閾値以下の値とすることが好ましい。
【００３８】
また侵入物体装置１において、センサ部２０と撮像部１０はそれぞれ独立したタイミングで動作するため、センサ部２０が検知レベル情報を監視処理部７０へ出力するタイミングと撮像部１０が監視画像を取得するタイミングは、必ずしも一致しない。従って人像位置抽出手段７３が検知レベルを判定するタイミングと、変化領域抽出手段７２が変化領域を抽出する画像が取得されたタイミングも、必ずしも一致しない。そのため人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1以上であると判定した直前の監視画像の変化領域から人像位置を抽出する。あるいは人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1以上であると判定した直後の監視画像の変化領域から人像位置を抽出する。
【００３９】
エリア特定手段７４は、ウォークテストの終了後、ウォークテスト中に記憶部３０に記憶された人像位置を解析して、人の移動を制限する制限物によって制限される人の移動範囲の端部を監視画像上で検出する。そしてエリア特定手段７４は、検出した人の移動範囲の端部から監視画像上の制限物の位置を特定する。本実施形態では、制限物として家屋の壁を想定し、エリア特定手段７４は、制限物の位置として、壁面が写された位置である壁面位置を特定する。図２（ｂ）、（ｃ）に示した通り、本実施形態では、撮像部１０は家屋の壁２２０を横方向から撮像し、かつ監視領域を水平方向から撮像するように設置される。そのため監視画像上の壁面が撮像される水平位置は、撮像部１０の近傍（監視画像上の下側）と遠方（監視画像上の上側）とで大きく異ならない。そこでエリア特定手段７４は、壁面位置を監視画像上の水平位置により特定する。
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、壁際を監視する場合、人の移動範囲はその一端で壁面により制限され、他端では制限されない。従って、撮影範囲内をテスト歩行した場合、センサ部２０で人を検出したときの人像位置は、壁側では実際の人の位置とのずれは生じ難く、逆側では移動が妨げられないためずれが生じ易い。そこで、エリア特定手段７４は、ウォークテスト時の人の移動範囲について、水平方向のいずれの端部が壁側であるかを検出する。
【００４０】
本実施形態では、エリア特定手段７４は、まず、記憶部３０に記憶された人像位置について監視画像上の各水平位置における出現頻度分布を作成する。このとき、測定誤差の影響を緩和するために、エリア特定手段７４は、ある程度の範囲毎に人像位置の出現回数を求めることが好ましい。例えば、エリア特定手段７４は、監視画像を水平方向に所定幅を持つ複数の領域に分割し、分割した領域毎に人像位置が記録された回数を求める。あるいは、エリア特定手段７４は、監視画像上の水平位置毎に、その水平位置を中央とする所定幅の領域において人像位置が記録された回数を求め、各水平位置に対応する出現回数としてもよい。
【００４１】
図３に、人像位置の出現頻度分布の一例を示す。図３において、グラフ３００は、監視画像上の人像位置の出現頻度分布を表し、横軸は監視画像上の水平位置を、縦軸は各位置における人像位置の出現回数を表す。グラフ３００では、人像位置の出現回数は、座標X1より左側の一定範囲では一定以上の値をもつが、座標X1で急激に減少し、座標X1より右側の範囲では0となっている。つまり、この場合、座標X1より右側の位置に相当する場所には作業者は移動していず、その近傍に壁面位置X2が存在すると推定できる。
【００４２】
そこで、エリア特定手段７４は、作成した人像位置の出現頻度分布について、出現回数が急激に減少する位置（以降、エッジ位置と称する）を求める。例えば、エリア特定手段７４は、人像位置の出現回数が所定数以下であり、且つ、その隣接する位置における人像位置の出現回数に対して所定閾値以上減少する位置をエッジ位置とする。さらには、以降の水平位置での出現回数が0又は所定数以下で継続していることを条件とするのが好ましい。あるいは、エリア特定手段７４は、最小２乗法等を用いて人像位置の出現回数の近似曲線を生成し、各水平位置における近似曲線による値が所定値以下であり、その隣接する位置における近似曲線による値に対して所定閾値以上減少する位置をエッジ位置としてもよい。また、出現頻度が急減した位置より以後の水平位置において、出現頻度が0又は所定以下で継続していることをエッジ位置判定の条件に加えてもよい。なお、これらの減少幅に関する所定閾値は、例えば実験によりウォークテストを実施し、人像位置の出現回数を計測することにより適切な値を決定できる。また、本例では、減少幅だけでなく、その水平位置での絶対数（値）が所定以下であることをエッジ位置の条件とする。これは、壁により移動が制限される側では、出現頻度が0若しくは極めて0に近い数（値）になるためである。
なお、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、監視者が画像によって周囲の状況をより詳しく把握できるように、一般に、撮像部１０は家屋の壁２２０と反対側の領域をより広範囲に撮像するように設置される。つまり右方向に壁面が撮像される場合、その壁面は監視画像上の中心位置より右側に撮像され、左方向に壁面が撮像される場合、その壁面は監視画像上の中心位置より左側に撮像される。従って、エリア特定手段７４は、監視画像上の中心位置より右側の領域では、左側に隣接する位置に対する人像位置の出現回数の減少量に基づいてエッジ位置を検出し、監視画像上の中心位置より左側の領域では、右側に隣接する位置に対する人像位置の出現回数の減少量に基づいてエッジ位置を検出するようにしてもよい。
【００４３】
そしてエリア特定手段７４は、求めたエッジ位置を壁面位置であると推定する。なお、作業者が壁面に接する位置まで移動しないことを考慮して、エリア特定手段７４は、求めたエッジ位置に対して人像位置の出現回数の少ない側、すなわち人の移動範囲の逆側（図３に示した例では右側）に所定量ずらした位置を壁面位置であると推定してもよい。なお、この所定量も、例えば実験によりウォークテストを実施し、エッジ位置と壁面位置の差を計測することにより適切な値を決定できる。
【００４４】
そしてエリア特定手段７４は、推定した壁面位置から人像位置の出現回数の多い側、すなわち人の移動範囲側（図３に示した例では左側）の、センサ部２０の視野角、撮像部１０の画角等に基づいて定められる大きさの領域をセンサ部２０の検知エリアを表す領域として特定する。図３に示した例では、斜線部分３０１が検知エリアを表す領域として特定される。
【００４５】
またウォークテストの実施後にエッジ位置を検出できなかった場合、センサ部２０の検知エリアは、壁面に沿った領域を含むように設定されていない可能性が高い。そこで、エリア特定手段７４は、エッジ位置を検出できなかった場合、センサ部２０の検知エリアが正しく設定できていない旨を表示部５０に表示させて作業者に報知する。
【００４６】
エリア登録手段７５は、エリア特定手段７４によって特定された監視画像上の検知エリアを表す領域の位置を示す位置情報を生成し、記憶部３０に登録する。
【００４７】
以下に図４に示したフローチャートを参照しつつ、エリア設定手段７１によって制御される登録モード時の処理について説明する。なお、以下に説明する処理は、作業者が操作部４０を用いて、警戒モードから登録モードへの切換操作と、ウォークテストの開始操作を行い、エリア設定手段７１がそれらの操作に対応する信号を操作部４０から受け取ったタイミングで実行される。
【００４８】
作業者は、操作部４０を用いてウォークテストの開始操作を実施した後、監視領域全体にわたって移動する。このとき、人像位置抽出手段７３は、センサ部２０から検知レベル情報を受け取り、検知レベルPが基準値Z1以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。そして人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1未満の場合、制御をステップＳ１へ戻し、新たにセンサ部２０から検知レベル情報を受け取るまで待機する。
【００４９】
一方、人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z1以上になると、そのとき変化領域抽出手段７２によって抽出された変化領域の重心位置を人像位置として抽出し、記憶部３０に記憶する（ステップＳ２）。その後、人像位置抽出手段７３は、作業者からウォークテストの終了操作がされたか否かを判定する（ステップＳ３）。人像位置抽出手段７３は、ウォークテストの終了操作に対応する信号を操作部４０から受け取っていない場合、制御をステップＳ１へ戻し、ステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返す。
【００５０】
一方、人像位置抽出手段７３がウォークテストの終了操作に対応する信号を操作部４０から受け取った場合、エリア特定手段７４は、記憶部３０に記憶された人像位置の出現頻度分布を作成する（ステップＳ４）。エリア特定手段７４は、人像位置の出現頻度分布を作成すると、作成した人像位置の出現頻度分布について、出現回数が急激に減少するエッジ位置を求める（ステップＳ５）。そしてエリア特定手段７４は、エッジ位置を検出したか否かを判定する（ステップＳ６）。エリア特定手段７４は、エッジ位置を検出した場合、そのエッジ位置またはそのエッジ位置に対して人像位置の出現回数の少ない側に所定量ずらした位置を壁面位置であると推定する。そしてエリア特定手段７４は、推定した壁面位置から人像位置の出現回数の多い側の、センサ部２０の視野角、撮像部１０の画角等に基づいて定められる大きさの領域をセンサ部２０の検知エリアを表す領域として特定する（ステップＳ７）。
【００５１】
エリア特定手段７４が監視画像上の検知エリアを表す領域を特定すると、エリア登録手段７５は、その領域の位置を示す位置情報を生成し、記憶部３０に登録する（ステップＳ８）。
【００５２】
一方、ステップＳ６において、エッジ位置を検出できなかった場合、エリア特定手段７４は、センサ部２０の検知エリアが正しく設定できていない旨を表示部５０に表示させて作業者に報知する（ステップＳ９）。
【００５３】
図１に戻って、異常監視手段７６は、警戒モードにおいて、センサ部２０から受け取った検知レベル情報に基づいて監視領域内に侵入した侵入物体を検知する。そして異常監視手段７６は、侵入物体を検知すると侵入物体検知信号並びにそのとき撮像部１０が撮影した監視画像を、通信部６０を介して警備装置３へ送信する。
【００５４】
以下に図５に示したフローチャートを参照しつつ、異常監視手段７６によって制御される警戒モード時の処理について説明する。なお、以下に説明する処理は、異常監視手段７６がセンサ部２０から検知レベル情報を受け取ったタイミングで実行される。
【００５５】
異常監視手段７６は、センサ部２０から検知レベル情報を受け取ると、検知レベルPが所定の閾値Th以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。なお、閾値Thは、実験または経験的に、検知レベルPが検知エリアに侵入物体が存在することを示す値に設定される。そして異常監視手段７６は、検知レベルPが閾値Th以上である場合、侵入異常と判定する（ステップＳ１２）。異常監視手段７６は、侵入異常と判定すると、撮像部１０が撮影した最新の監視画像（以降、異常監視手段７６が侵入異常または後述する障害物異常と判定したときの最新の監視画像を異常画像と称する）に対して、センサ部２０の検知エリアを表示した画像（以降、合成画像と称する）を生成する（ステップＳ１３）。例えば異常監視手段７６は、記憶部３０からセンサ部２０の検知エリアの位置情報を読み出し、検知エリアの範囲を表す枠を異常画像に合成して合成画像とする。そして異常監視手段７６は、侵入物体検知信号及び合成画像を、通信部６０を介して警備装置３へ送信する（ステップＳ１４）。
【００５６】
一方、異常監視手段７６は、検知レベルPが閾値Th未満の場合、侵入物体の検知を妨げる障害物が存在するか否かを判定する（ステップＳ１５）。例えば遠方の飛来物のような小さい障害物が存在しても問題ないが、悪意により侵入物体検出装置１が布等で被覆されたり、検知エリア内に大きな障害物が置かれたりするような画策行為がされた場合、侵入物体検出装置１は侵入物体を適切に検出できなくなるおそれがある。そのため侵入物体検出装置１は、監視画像上の検知エリアを表す領域の大部分に障害物が写っている場合、その旨を警備装置３へ通知する必要がある。そこで、異常監視手段７６は、例えば撮像部１０によって連続して取得される複数の監視画像から、フレーム間差分処理または背景差分処理を利用して輝度値の時間的な変化のある変化領域を抽出し、抽出した変化領域が所定のサイズ以上であるか否かを判定する。なお、所定のサイズは、侵入物体の検知を妨げる障害物のサイズを示す値に設定される。この所定のサイズは、侵入物体検出装置１が設置される環境や侵入物体を検知する目的などに応じて適宜最適化される。
【００５７】
異常監視手段７６は、障害物が存在しないと判定すると、制御をステップＳ１１へ戻す。一方、異常監視手段７６は、障害物が存在すると判定すると、その障害物が検知エリア内に存在するか否かを判定する（ステップＳ１６）。例えば異常監視手段７６は、監視画像から抽出した変化領域が検知エリアの範囲と重なるか否かによって障害物が検知エリア内に存在するか否かを判定する。
【００５８】
異常監視手段７６は、障害物が検知エリア内に存在しないと判定すると、制御をステップＳ１１へ戻す。一方、異常監視手段７６は、障害物が検知エリア内に存在すると判定すると、障害物異常と判定する（ステップＳ１７）。異常監視手段７６は、障害物異常と判定すると、合成画像を生成し（ステップＳ１８）し、障害物を検知したことを示す障害物検知信号及び合成画像を、通信部６０を介して警備装置３へ送信する（ステップＳ１９）。
【００５９】
なお、異常監視手段７６は、異常画像に対して検知エリアの範囲を表す枠を合成せず、侵入物体検知信号または障害物検知信号とともに、異常画像及び検知エリアの位置情報を、通信部６０を介して警備装置３へ送信してもよい。その場合、警備装置３が異常画像及び検知エリアの位置情報から合成画像を生成し、監視センタ装置５に送信する。あるいは、警備装置３は異常画像及び検知エリアの位置情報を転送し、監視センタ装置５で合成、表示する。
【００６０】
また警備装置３は、侵入物体検知信号または障害物検知信号と合成画像を受信すると、受信した合成画像を操作表示器４に転送し、操作表示器４に合成画像を表示させるようにしてもよい。
【００６１】
また異常監視手段７６は、警備装置３または操作表示器４からの要求に応じて、撮像部１０が撮影した最新の監視画像に対して検知エリアの範囲を表す枠を合成した画像を生成し、警備装置３または操作表示器４に送信してもよい。これにより、警備装置３は、監視センタ装置６からの要求に応じて検知エリアを合成した画像を監視センタ装置６に送信でき、操作表示器４は、利用者の操作に応じて検知エリアの範囲を表した画像を表示できる。
【００６２】
以上説明してきたように、本発明に係る侵入物体検出装置では、人像位置抽出手段７３がセンサ部２０から取得した検知レベル情報に基づいて侵入物体の有無を判別し、侵入物体が存在すると判別したときの監視画像上の変化領域に基づいて人像位置を抽出する。そしてエリア特定手段７４は、人像位置の出現頻度分布に基づいて、監視画像上の人の移動範囲のうち壁側の端部を検出し、さらに監視画像上の検知エリアを表す領域を特定する。これにより、侵入物体検出装置は、監視画像上の検知エリアを表す領域を統計的に求めることができ、検知エリアの範囲を高精度に特定することができる。
【００６３】
さらにエリア特定手段７４は、出現頻度分布から壁面に近接する移動範囲の特性が得られなかった場合、センサ部２０の検知エリアが正しく設定できていない旨を表示部５０に表示させて作業者に報知する。これにより、侵入物体検出装置は、ＰＩＲセンサの向きについての人為的な設定の誤りを防止することができ、侵入監視に対する信頼性を向上することができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、人像位置抽出手段７３が、撮像部１０から監視画像を取得する度に、検知レベルPの値によらず人像位置を抽出して記憶部３０に記憶しておき、エリア特定手段７４は、エッジ位置を検出した後も、検出したエッジ位置よりさらに壁面側に人像位置が存在するか否かを判定するようにしてもよい。そしてエリア特定手段７４は、検出したエッジ位置よりさらに壁面側に人像位置が存在する場合、センサ部２０の検知エリアが正しく設定できていないと判定してその旨を表示部５０に表示させて作業者に報知する。これにより、侵入物体検出装置は、ＰＩＲセンサの向きについての人為的な設定の誤りを防止することができ、侵入監視に対する信頼性を向上することができる。
【００６５】
また本実施形態では、異常監視手段７６が、障害物がセンサ部２０の検知エリア内に存在すると判定した場合のみ、障害物を検知したことを示す障害物検知信号を警備装置３へ送信する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、異常監視手段７６は、障害物がセンサ部２０の検知エリア内に存在しないと判定した場合も、画策行為があったものと判断して、障害物検知信号を警備装置３へ送信してもよい。
【００６６】
また本実施形態では、画像上の水平方向における検知エリアの位置を求める例について説明したが、垂直方向、斜方向など、撮像方向、制限物である壁、検知エリアの位置関係に応じて所定の方向に置き換えて実現することができる。また、一方向に限らず、二方向を用いてもよい。
【００６７】
また、他の実施形態では、人の移動範囲の端部を人像位置の出現頻度分布ではなく、検知レベルのピーク分布を用いて推定してもよい。この場合の侵入物体検出装置の全体構成は図１に示した構成と同じであり、上記の実施形態に係る侵入物体検出装置と比較して、人像位置抽出手段７３及びエリア特定手段７４により実現される機能のみが異なる。そこで、以下では、上記の実施形態に係る侵入物体検出装置と異なる点についてのみ説明する。人像位置抽出手段７３は、ウォークテストの実施中に、センサ部２０から受け取った検知レベルPが所定の基準値Z2以上であるか否かを判定する。そして人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z2以上である場合、そのとき変化領域抽出手段７２によって抽出された変化領域の重心位置を人像位置として抽出し、そのときの検知レベルPと関連付けて記憶部３０に記憶する。
なお、基準値Z2は、基準値Z1と同様に、検知レベルPが検知エリアに侵入物体が存在することを示す値に設定される。また、各位置での検知レベルPの変化を観察できるように、基準値Z2は、警戒モードにおける侵入物体を判定するための閾値Thより低い値とすることが好ましい。
【００６８】
この実施形態では、エリア特定手段７４は、ウォークテストの終了後、記憶部３０に記憶された人像位置と検知レベルPに基づいて、監視画像上の各水平位置における検知レベルのピーク分布を作成する。例えば、エリア特定手段７４は、監視画像を水平方向に所定幅を持つ複数の領域に分割し、分割した領域毎にその領域内の位置を示す人像位置と関連付けられた検知レベルPのうち最も高い値を抽出してピーク値とする。あるいは、エリア特定手段７４は、監視画像上の水平位置毎に、その水平位置を中央とする所定幅の領域において記録された人像位置と関連付けられた検知レベルPのうち最も高い値を抽出し、各水平位置に対応するピーク値としてもよい。
【００６９】
図６に、検知レベルのピーク分布の一例を示す。図６において、グラフ６００は、監視画像上の検知レベルのピーク分布を表し、横軸は監視画像上の水平位置を、縦軸は各位置における検知レベルのピーク値を表す。グラフ６００では、実線で示された範囲、すなわち閾値Z2以上の値をとる範囲が実際にピーク値を抽出した領域を示している。そしてグラフ６００では、検知レベルのピーク値は、座標X3より左側の一定範囲では一定以上の値をもつが、座標X3で急激に減少し、座標X3より右側の範囲では0となっている。つまり、この場合、座標X3より右側の位置に相当する場所には作業者は移動していず、座標X3の近傍に壁面位置X4が存在すると推定できる。
【００７０】
そこで、エリア特定手段７４は、作成した検知レベルのピーク分布について、ピーク値が急激に減少するエッジ位置を求める。例えば、エリア特定手段７４は、各水平位置における検知レベルのピーク値がその隣接する位置における検知レベルのピーク値に対して所定閾値以上減少する位置をエッジ位置とする。あるいは、エリア特定手段７４は、最小２乗法等を用いて検知レベルのピーク値の近似曲線を生成し、各水平位置における近似曲線による値が、その隣接する位置における近似曲線による値に対して所定閾値以上減少する位置をエッジ位置としてもよい。また、ピーク値が急減した位置より以後の水平位置において、ピーク値が0又は所定以下で継続することをエッジ位置判定の条件に加えてもよい。なお、これらの所定閾値は、例えば実験によりウォークテストを実施し、検知レベルのピーク値を計測することにより適切な値を決定できる。
また、エリア特定手段７４は、監視画像上の中心位置より右側の領域では、左側に隣接する位置に対する検知レベルのピーク値の減少量に基づいてエッジ位置を検出し、監視画像上の中心位置より左側の領域では、右側に隣接する位置に対する検知レベルのピーク値の減少量に基づいてエッジ位置を検出するようにしてもよい。
【００７１】
そしてエリア特定手段７４は、求めたエッジ位置、またはエッジ位置に対して検知レベルのピーク値の小さい側、すなわち人の移動範囲の逆側に所定量ずらした位置を壁面位置であると推定する。そしてエリア特定手段７４は、推定した壁面位置から検知レベルのピーク値の大きい側、すなわち人の移動範囲側の所定の大きさの領域をセンサ部２０の検知エリアを表す領域として特定する。図６に示した例では、斜線部分６０１が検知エリアを表す領域として特定される。
【００７２】
エリア設定手段７１が検知レベルのピーク分布を用いて検知エリアを表す領域を特定する場合のフローチャートを図７に示す。
【００７３】
図７に示すフローチャートのステップＳ２１では、人像位置抽出手段７３は、図４に示したステップＳ１と同様に、センサ部２０から検知レベル情報を受け取り、検知レベルPが基準値Z2以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。そして人像位置抽出手段７３は、検知レベルPが基準値Z2以上になると、そのとき変化領域抽出手段７２によって抽出された変化領域の重心位置を人像位置として抽出し、記憶部３０に記憶する（ステップＳ２２）。その後、人像位置抽出手段７３は、作業者からウォークテストの終了操作がされたか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００７４】
そして、人像位置抽出手段７３がウォークテストの終了操作に対応する信号を操作部４０から受け取った場合、エリア特定手段７４は、記憶部３０に記憶された人像位置と検知レベルPに基づいて、検知レベルのピーク分布を作成する（ステップＳ２４）。エリア特定手段７４は、検知レベルのピーク分布を作成すると、作成した検知レベルのピーク分布について、ピーク値が急激に減少するエッジ位置を求める（ステップＳ２５）。
ステップＳ２６〜Ｓ２９の処理は、図４に示したステップＳ６〜Ｓ９の処理と同じであるため、説明を省略する。
【００７５】
この実施形態では、エリア特定手段７４は、撮影画像上の各位置における、センサ部２０が検知した検知レベルのピーク値に基づいて、撮影画像上の人の移動範囲の端部を検出し、さらに撮影画像上の検知エリアを表す領域を特定する。侵入物体検出装置は、撮影画像上の各位置における、検知レベルのピーク値を求めることにより、検知エリア内の熱変化の測定誤差の影響を低減することができ、撮影画像上の検知エリアの範囲を精度よく特定することができる。
【００７６】
以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１、２ 侵入物体検出装置
３ 警備装置
４ 操作表示器
５ 監視センタ
６ ローカルエリアネットワーク
７ 広域通信ネットワーク
１０ 撮像部
２０ センサ部
３０ 記憶部
４０ 操作部
５０ 表示部
６０ 通信部
７０ 監視処理部
７１ エリア設定手段
７２ 変化領域抽出手段
７３ 人像位置抽出手段
７４ エリア特定手段
７５ エリア登録手段
７６ 異常監視手段
１００ 警備システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の移動を制限する制限物の近傍を検知エリアとし、該検知エリアから放射される熱線に応じた検知レベルを出力するセンサ部と、前記制限物及び前記検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を所定周期で取得する撮像部と、を有し、人によるテスト歩行により前記監視画像上の前記検知エリアに対応する領域を特定する侵入物体検出装置であって、
前記監視画像において人に相当する領域を抽出する領域抽出手段と、
前記センサ部によって出力された前記検知レベルが前記検知エリアに人が存在することを示す値になったときに前記撮像部により取得された前記監視画像から抽出された前記領域の位置を人像位置として抽出する人像位置抽出手段と、
所定期間の間に前記人像位置抽出手段によって抽出された複数の前記人像位置に基づいて、前記制限物によって制限される人の移動範囲の端部を前記監視画像上で検出し、当該移動範囲の端部を前記検知エリアの一端として前記監視画像上の前記検知エリアを表す領域を特定するエリア特定手段と、
を有することを特徴とする侵入物体検出装置。
【請求項２】
前記エリア特定手段は、前記監視画像上の各位置について、前記所定期間の間に抽出された前記人像位置の出現頻度を求め、隣接する位置に対して前記出現頻度が急減する位置を前記移動範囲の端部とする、請求項１に記載の侵入物体検出装置。
【請求項３】
前記人像位置抽出手段は、前記検知レベルが前記検知エリアに人が存在することを示す値になったときの前記人像位置と該検知レベルとを関連付けて記憶し、
前記エリア特定手段は、前記監視画像上において前記人像位置と関連付けて記憶された前記検知レベルが隣接する位置に対して急減する位置を前記移動範囲の端部とする、請求項１に記載の侵入物体検出装置。
【請求項４】
さらに表示部を有し、
前記エリア特定手段は、前記監視画像上に前記端部を特定できなかった場合、前記センサ部に設定されている前記検知エリアが正しくない旨を前記表示部に表示させる、請求項２または３に記載の侵入物体検出装置。
【請求項１】
人の移動を制限する制限物の近傍を検知エリアとし、該検知エリアから放射される熱線に応じた検知レベルを出力するセンサ部と、前記制限物及び前記検知エリアを含む監視領域を撮影した監視画像を所定周期で取得する撮像部と、を有し、人によるテスト歩行により前記監視画像上の前記検知エリアに対応する領域を特定する侵入物体検出装置であって、
前記監視画像において人に相当する領域を抽出する領域抽出手段と、
前記センサ部によって出力された前記検知レベルが前記検知エリアに人が存在することを示す値になったときに前記撮像部により取得された前記監視画像から抽出された前記領域の位置を人像位置として抽出する人像位置抽出手段と、
所定期間の間に前記人像位置抽出手段によって抽出された複数の前記人像位置に基づいて、前記制限物によって制限される人の移動範囲の端部を前記監視画像上で検出し、当該移動範囲の端部を前記検知エリアの一端として前記監視画像上の前記検知エリアを表す領域を特定するエリア特定手段と、
を有することを特徴とする侵入物体検出装置。
【請求項２】
前記エリア特定手段は、前記監視画像上の各位置について、前記所定期間の間に抽出された前記人像位置の出現頻度を求め、隣接する位置に対して前記出現頻度が急減する位置を前記移動範囲の端部とする、請求項１に記載の侵入物体検出装置。
【請求項３】
前記人像位置抽出手段は、前記検知レベルが前記検知エリアに人が存在することを示す値になったときの前記人像位置と該検知レベルとを関連付けて記憶し、
前記エリア特定手段は、前記監視画像上において前記人像位置と関連付けて記憶された前記検知レベルが隣接する位置に対して急減する位置を前記移動範囲の端部とする、請求項１に記載の侵入物体検出装置。
【請求項４】
さらに表示部を有し、
前記エリア特定手段は、前記監視画像上に前記端部を特定できなかった場合、前記センサ部に設定されている前記検知エリアが正しくない旨を前記表示部に表示させる、請求項２または３に記載の侵入物体検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−９３９１２（Ｐ２０１２−９３９１２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０００４（Ｐ２０１０−２４０００４）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００１０８０８５）セコム株式会社 (596)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００１０８０８５）セコム株式会社 (596)
【Ｆターム（参考）】
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