侵入者監視方法および装置

【課題】
本発明の目的は監視対象範囲への侵入者監視を行うセキュリティシステムを低コストで構成できる侵入者監視方法および装置を提供することにある。
【解決手段】
１台の監視カメラ１の両側に監視カメラ１を中心として対称位置となるように一対の照明手段２Ｒ、２Ｌを配置する。視差演算部８は一方の照明手段２Ｒの光照射時に撮像した第１侵入者画像と他方の照明手段２Ｌの光照射時に撮像した第２侵入者画像との照明視差を求める。距離演算部９は照度視差に基づいて監視カメラ１から侵入者までの距離を算出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は監視カメラを用いて建造物室内や敷地内への不審者などの侵入者を監視する侵入者監視方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安全性確保のために建造物室内や敷地内への不審者が侵入したことを検知し、警備会社に通報するセキュリティシステムの実用化が検討されている。侵入者監視のセキュリティシステムは監視カメラで撮像した侵入者の距離画像を用いるのが有効と考えられている。
【０００３】
周知のように、距離画像はステレオパターンマッチング処理により生成することができる。ステレオパターンマッチング処理は、メインカメラとサブカメラでそれぞれ撮像した画像から対象物体（侵入者）をパターンマッチング処理にて探索し、メインカメラ画像で特定した物体位置とサブカメラ画像で特定した物体位置の差を視差（カメラ視差）として距離を算出している。このことは、例えば、下記の特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１７０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術のステレオ画像処理は少なくとも２台の監視カメラで得られる画像から対象物体（侵入者）を探査している。このため、２台の監視カメラの製作精度を一致させなければならず、また、撮像画角の調整が面倒であり装置が高価になるという問題点を有する。
【０００６】
本発明の目的は監視対象範囲への侵入者監視を行うセキュリティシステムを低コストで構成できる侵入者監視方法および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】
本発明の特徴とするところは、１台の監視カメラの両側に監視カメラを中心として対称位置となるように一対の照明手段を配置して監視対象範囲に交互に光を照射させ、一方の照明手段の光照射時に撮像した第１侵入者画像と他方の照明手段の光照射時に撮像した第２侵入者画像との照明視差を求め、照明視差に基づいて監視カメラから侵入者までの距離を算出するようにしたことにある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は１台の監視カメラを中心として対称位置となるように配置した一対の照明手段に個別に光照射させて撮像した２つの侵入者画像の照明視差を求めているので、侵入者監視を行うセキュリティシステムを低コストで構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
１台の監視カメラは監視対象範囲への侵入者を周期的に撮像する。監視対象範囲へ光を照射する一対の照明手段は監視カメラを中心として左右対称位置に配置される。撮像制御手段は監視カメラの撮像周期毎に交互に監視対象範囲へ光を照射するように一対の照明手段を制御する。第１差分処理手段は監視カメラが撮像周期の一周期において一方の照明手段の光照射時に撮像した撮像画像と背景画像の差分処理によって第１侵入者画像を抽出する。第２差分処理手段は監視カメラが一方の照明手段の光照射時に撮像した撮像周期の次周期において他方の照明手段の光照射時に撮像した撮像画像と背景画像の差分処理によって第２侵入者画像を抽出する。視差演算手段は第１、第２の両侵入者画像における垂直方向輝度投影分布の重心により両侵入者画像の照明視差を求める。距離演算手段は視差演算手段で求めた照明視差に基づいて監視カメラから侵入者までの距離を算出する。
【実施例】
【００１０】
図１に本発明の一実施例を示す。
【００１１】
図１において、１台の監視カメラ１は建造物室内の天井部に配置され、室内（監視対象範囲）への侵入者を周期的に撮像する。監視カメラ１は電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラなどが用いられ、３３ｍｍ秒程の撮像周期（一定周期）で３０フレーム／秒程度撮像する。監視カメラ１の撮像画像と撮像周期同期信号は撮像制御部３に入力される。
【００１２】
監視カメラ１の両側の対称位置には一対の照明装置２Ｒ、２Ｌが配置されている。一対の照明装置２Ｒ、２Ｌは監視カメラ１を中心として左右対称位置に配置されるので、右側照明装置２Ｒ、左側照明装置２Ｌと称する。左右の照明装置２Ｒ、２Ｌは同じ照度の近赤外線などを発光する発光ダイオードなどで構成され、円錐状の高輝度パルス光を発光する。円錐状の高輝度パルス光は９０°の角度で照射される。
【００１３】
監視カメラ１、一対の照明装置２Ｒ、２Ｌおよび撮像制御部３は画像入力装置１１を構成する。
【００１４】
一対の照明装置２Ｒ、２Ｌは図２に示すように監視カメラ１から１００〜２００ｍｍの間隔で対象位置配置され、監視対象範囲に侵入した対象物体（侵入者）４に光を照射する。監視カメラ１と侵入者４の間は５ｍ程度である。撮像制御部３は監視カメラ１から撮像周期同期信号を入力する毎に交互に監視対象範囲へ光を照射するように照明装置２Ｒ、２Ｌを制御する。照明装置２Ｒ、２Ｌは監視対象範囲に交互に光を照射することになる。
【００１５】
一方の照明装置２Ｒの光照射時に監視カメラ１で撮像した撮像画像（右照明撮像画像）は撮像制御部３により画像記憶部５Ｒに記憶される。また、他方の照明装置２Ｌの光照射時に監視カメラ１で撮像した撮像画像（左照明撮像画像）は撮像制御部３により画像記憶部５Ｌに記憶される。画像記憶部５Ｒ、５Ｌには撮像画像が上書き記憶される。
【００１６】
画像抽出部６Ｒは画像記憶部５Ｒに記憶された右照明撮像画像を取込み背景画像と差分処理して右照明侵入者画像（第１侵入者画像）を抽出する。画像抽出部６Ｒで抽出された
第１侵入者画像は画像記憶部７Ｒに記憶される。
【００１７】
また、画像抽出部６Ｌは画像記憶部５Ｌに記憶された左照明撮像画像を取込み背景画像と差分処理して左照明侵入者画像（第２侵入者画像）を抽出する。画像抽出部６Ｌで抽出された第２侵入者画像は画像記憶部７Ｌに記憶される。
【００１８】
視差演算部８は画像記憶部７Ｒ、７Ｌに記憶された第１、第２の両侵入者画像におけるそれぞれの垂直方向輝度投影分布の重心を求めて両侵入者画像の照明視差を算出する。距離演算部９は視差演算部８で算出した照明視差を入力して監視カメラ１と侵入者４との距離を求める。
【００１９】
距離演算部９で算出した監視カメラ１と侵入者４との距離は警報発生部１０に入力される。警報発生部１０は監視カメラ１と侵入者４との距離が設定値以上のときに警報発生の要件として警報を発生する。警報は警備会社などに通報される。なお、警報発生部１０は通常、距離と侵入者画像の大きさ（画素数）も判断して警報を発生するようにしている。
【００２０】
画像記憶部５Ｒ、５Ｌ、画像抽出部６Ｒ、６Ｌ、画像記憶部７Ｒ、７Ｌ、視差演算部８、距離演算部９および警報発生部１０は画像処理装置１２を構成する。
【００２１】
次に、図３に示すフローチャートと図4に示すタイムチャートを参照して動作を説明する。
【００２２】
監視カメラ１は図４（ａ）に示すように３３ｍｍ秒の撮像周期（一定周期）で撮像周期同期信号を発生して撮像制御部３に加えて監視対称範囲を撮像する。撮像制御部３は監視カメラ１から撮像周期同期信号を入力する毎に交互に監視対象範囲へ光を照射するように照明装置２Ｒ、２Ｌを制御する。
【００２３】
撮像制御部３は監視カメラ１の奇数フレームにおいて図４（ｂ）に示すように右側照明装置２Ｒを発光させ、偶数フレームでは図４（ｃ）に示すように左側照明装置２Ｌを発光させる。照明装置２Ｒ、２Ｌは監視対象範囲に交互に光を照射することになる。照明装置２Ｒ、２Ｌの発光時間は１〜１０ｍｓ程度である。
【００２４】
撮像制御部３はステップＳ１において一方の照明装置２Ｒを発光させ、その光照射時に監視カメラ１で撮像した奇数フレームの撮像画像（右照明撮像画像）を入力して画像記憶部５Ｒに記憶する。撮像制御部３はステップＳ２に移行して他方の照明装置２Ｌを発光させ、その光照射時に監視カメラ１で撮像した偶数フレームの撮像画像（左照明撮像画像）を画像記憶部５Ｌに記憶する。このように両撮像画像が画像記憶部５Ｒ、５Ｌに記憶されると、図４（ｄ）に示す画像処理が実行される。
【００２５】
画像抽出部６ＲはステップＳ３で画像記憶部５Ｒに記憶された右照明撮像画像を取込み背景画像と差分処理して右照明侵入者画像（第１侵入者画像）を抽出する。画像抽出部６Ｒで抽出された第１侵入者画像は画像記憶部７Ｒに記憶される。
【００２６】
また、画像抽出部６ＬはステップＳ４において画像記憶部５Ｌに記憶された左照明撮像画像を取込み背景画像と差分処理して左照明侵入者画像（第２侵入者画像）を抽出する。画像抽出部６Ｌで抽出された第２侵入者画像は画像記憶部７Ｌに記憶される。
【００２７】
監視カメラ１と対象物体（侵入者）４が図２に示す位置関係にあるときに、右照明侵入者画像（第１侵入者画像）４は図５（ａ）に示すように図示右側の輝度が高く、左側に行くに従い輝度が低下する。図５は×印が密に記載されていると輝度が低くなることを示している。第１侵入者画像４の垂直方向における輝度累積値の輝度投影分布は図６（ａ）のようになる。
【００２８】
一方、左照明侵入者画像（第２侵入者画像）４は図５（ｂ）に示すように図示左側の輝度が高く、右側に行くに従い輝度が低下する。第２侵入者画像４の垂直方向における輝度累積値の輝度投影分布は図６（ｂ）のようになる。
【００２９】
なお、図５において（０．０）と（５１１．５１１）は画素の座標位置を示している。
【００３０】
視差演算部８はステップＳ５において画像記憶部７Ｒに記憶された第１侵入者画像４における垂直方向輝度投影分布の重心位置を求める。図６（ａ）に示す輝度投影分布では水平座標の画素座標値（２７０）が重心として求められる。
【００３１】
同様に、視差演算部８はステップＳ６において画像記憶部７Ｌに記憶された第２侵入者画像４における垂直方向輝度投影分布の重心を求める。図６（ｂ）に示す輝度投影分布では水平座標の画素座標値（２４０）が重心として求められる。
【００３２】
視差演算部８はステップＳ７においてステップＳ５とステップＳ６で求めた第１、第２の両侵入者画像４における輝度投影分布の重心位置（２７０）、（２４０）の差から輝度視差つまり照明視差を算出する。
【００３３】
距離演算部９はステップＳ８において視差演算部８で算出した照明視差を入力して監視カメラ１と侵入者４との距離を求める。図７は監視カメラ１と侵入者４との対物距離の違いにより照明視差量に差が発生することを示している。
【００３４】
図７に示すように、監視カメラ１の光軸上に遠距離物体（侵入者）４ａと近距離物体４ｂを配置した場合、照明装置２から物体４に照射された光はカメラ光軸上を通過して監視カメラ１に到達する。照明装置２と物体４（カメラ光軸）の成す角度をそれぞれＸ度、Ｙ度とすると、対物距離の短い物体４ｂと照明装置２の成すＹ度は対物距離の長い物体４ａと照明装置２の成すＸ度と比較すると大きくなる。
【００３５】
このことは、対物距離と照明角度には相関があることを意味している。照明角度の大きさは物体４の左右の輝度差に相当する。したがって、遠くの物体４ａの左右輝度差は小さく、近くの物体４ｂの左右輝度差は大きくなり、輝度差の違いにより物体４の遠近（距離）を測定することが可能となる。
【００３６】
距離演算部９で算出した監視カメラ１と侵入者４との距離は警報発生部１０に入力される。警報発生部１０は監視カメラ１と侵入者４との距離が設定値以上のときに警報発生の要件として警報を発生する。警報は警備会社などに通報される。警報発生部１０は侵入者４との距離が設定値以上のときに警報発生の要件としているのは虫などの小動物による誤報を防止するためである。なお、警報発生部１０は通常、距離と侵入者画像の大きさ（画素数）も判断して警報を発生するようにしている。
【００３７】
このようにして侵入者の監視を行うのであるが、１台の監視カメラの両側に監視カメラを中心として対称位置となるように一対の照明手段を配置し、一方の照明手段の光照射時に撮像した第１侵入者画像と他方の照明手段の光照射時に撮像した第２侵入者画像との照明視差を求め、照明視差に基づいて監視カメラから侵入者までの距離を算出している。したがって、１台の監視カメラを中心として対称位置となるように配置した一対の照明手段に個別に光照射させて撮像した２つの侵入者画像の照明視差を求めているので、侵入者監視を行うセキュリティシステムを低コストで構成することができる。
また、上述の実施例は監視カメラと侵入者との距離が設定値以上のときに警報発生の要件としているので、虫などの小動物による誤報を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の位置実施例を示す構成図である。
【図２】本発明における照明装置の一例配置図である。
【図３】本発明の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図５】本発明を説明するための輝度分布図である。
【図６】本発明を説明するための投影輝度分布図である。
【図７】本発明の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…監視カメラ、２…照明装置、３…撮像制御部、４…侵入者、５…画像記憶部、６…
画像抽出部、７…画像記憶部、８…視差演算部、９…距離演算部、１０…警報発生部、
１１…画像入力装置、１２…画像処理装置。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象範囲への侵入者を撮像する１台の監視カメラと、前記監視カメラの両側の対称位置に配置され、前記監視対象範囲に交互に光を照射する一対の照明手段と、前記監視カメラで撮像された侵入者画像を画像処理する画像処理装置を有し、前記画像処理装置は、前記一方の照明手段の光照射時に撮像した第１侵入者画像と前記他方の照明手段の光照射時に撮像した第２侵入者画像との照明視差を求め、前記照明視差に基づいて前記監視カメラから前記侵入者までの距離を算出するようにしたことを特徴とする侵入者監視方法。
【請求項２】
監視対象範囲への侵入者を周期的に撮像する１台の監視カメラと、前記監視カメラの左右対称位置に配置され、前記監視カメラの撮像周期毎に交互に前記監視対象範囲へ光を照射する一対の照明手段と、前記監視カメラで撮像された侵入者画像を画像処理する画像処理装置を有し、前記画像処理装置は、前記監視カメラが撮像周期の一周期において前記一方の照明手段の光照射時に撮像した第１侵入者画像の輝度投影分布の重心と次周期において前記他方の照明手段の光照射時に撮像した第２侵入者画像の輝度投影分布の重心により両侵入者画像の照明視差を求め、前記照明視差に基づいて前記監視カメラから前記侵入者までの距離を算出するようにしたことを特徴とする侵入者監視方法。
【請求項３】
監視対象範囲への侵入者を撮像する１台の監視カメラと、前記監視カメラの両側の対称位置に配置され、前記監視対象範囲に交互に光を照射する一対の照明手段と、前記監視カメラが前記一方の照明手段の光照射時に撮像した第１侵入者画像と前記他方の照明手段の光照射時に撮像した第２侵入者画像を抽出する画像抽出手段と、前記画像抽出手段で抽出した両侵入者画像の照明視差を求める視差演算手段と、前記照明視差に基づいて前記監視カメラから前記侵入者までの距離を算出する距離演算手段とを具備することを特徴とする侵入者監視装置。
【請求項４】
監視対象範囲への侵入者を周期的に撮像する１台の監視カメラと、前記監視カメラの左右対称位置に配置され、前記監視カメラの撮像周期毎に交互に前記監視対象範囲へ光を照射する一対の照明手段と、前記監視カメラが撮像周期の一周期において前記一方の照明手段の光照射時に撮像した第１侵入者画像を抽出する第１画像抽出手段と、前記監視カメラが前記一方の照明手段の光照射時に撮像した撮像周期の次周期において前記他方の照明手段の光照射時に撮像した第２侵入者画像を抽出する第２画像抽出手段と、前記第１、第２の両侵入者画像における輝度投影分布の重心により両侵入者画像の照明視差を求める視差演算手段と、前記照明視差に基づいて前記監視カメラから前記侵入者までの距離を算出する距離演算手段とを具備することを特徴とする侵入者監視装置。
【請求項５】
監視対象範囲への侵入者を周期的に撮像する１台の監視カメラと、前記監視カメラの左右対称位置に配置され、前記監視対象範囲へ光を照射する一対の照明手段と、前記一対の照明手段が前記監視カメラの撮像周期毎に交互に前記監視対象範囲へ光を照射するように制御する撮像制御手段と、前記監視カメラが撮像周期の一周期において前記一方の照明手段の光照射時に撮像した撮像画像と背景画像の差分処理によって第１侵入者画像を抽出する第１差分処理手段と、前記監視カメラが前記一方の照明手段の光照射時に撮像した撮像周期の次周期において前記他方の照明手段の光照射時に撮像した撮像画像と背景画像の差分処理によって第２侵入者画像を抽出する第２差分処理手段と、前記第１、第２の両侵入者画像における垂直方向輝度投影分布の重心により前記両侵入者画像の照明視差を求める視差演算手段と、前記照明視差に基づいて前記監視カメラから前記侵入者までの距離を算出する距離演算手段と、前記距離演算手段で算出した距離が設定値以上のときに警報発生の要件とする警報発生手段とを具備することを特徴とする侵入者監視装置。

【図１】