JP2007124269A

JP2007124269A - 侵入者監視方法および装置

Info

Publication number: JP2007124269A
Application number: JP2005313640A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakao; 隆司中尾
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP4594209B2

Abstract

【課題】本発明の目的は外光による誤報を防止して侵入者を検知することを簡単な処理で行え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】２台のカメラ１ａ、１ｂからなるステレオカメラ１は監視対象範囲への侵入者を撮像する。左右差分画像算出部４はステレオカメラ１で撮像した右画像と左画像の差分を採り左右差分画像を求める。侵入者画像演算部５は左右差分画像と予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出する。設定背景画像は右画像の右背景画像と左画像の左背景画像の左右背景差分画像である。侵入者判定部８は侵入者画像を２値化した２値化侵入者画像の領域が閾値より大きいときに侵入者と判定する。
【選択図】図１

Description

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。

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２台のカメラからなるステレオ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。

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、２台のカメラでそれぞれ撮像した画像（右画像と左画像）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、左右画像でそれぞれ特定した物***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。

また、２台のカメラでそれぞれ撮像した画像（右画像と左画像）から対象物体（侵入者）を抽出するには右画像と右背景設定画像の差分を採り、左画像の左背景設定画像の差分を採るようにしている。このことは、例えば、下記の特許文献２に記載されている。

特許第３０５０２８３号明細書特開２００５−１８９１０９号公報

従来技術のパターンマッチング処理によるステレオ画像処理は、左右画像で同一点を撮像している画素あるいは領域の対応付けを画面全体について行うための処理量が膨大なものになり、また、外光の影響で監視対象範囲に輝度変化が生じると輝度差による外光画像を侵入者と判定し誤報を発生するという問題点を有する。

本発明の目的は外光による誤報を防止して侵入者を検知することを簡単な処理で行える侵入者監視方法および装置を提供することにある。

本発明の特徴とするところは、侵入者を撮像する２台のカメラからなるステレオカメラで撮像された右画像と左画像の左右両画面の画面中心を合せた左右差分画像を求めて予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出し、侵入者画像の大きさによって侵入者と判定するようにしたことにある。

換言すると、本発明は右画像と左画像の左右両画面のカメラ光軸を合せて左右差分画像を求めて予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出し、侵入者画像の領域が閾値より大きいときに侵入者と判定するものである。

本発明は右画像と左画像の左右差分画像を求めて侵入者画像を抽出し、侵入者画像の大きさによって侵入者と判定するようにしている。右画像と左画像の左右差分画像を求めると左右両画面の外光差分画像はステレオカメラの２台のカメラ間距離（視差）に相当の無視できる誤差範囲の大きさになるので外光画像を侵入者と判定し誤報を発生することを防止でき、また、侵入者画像領域の大きさを測定するという簡単な処理で侵入者を検知することができる。

光軸平行な２台のカメラからなるステレオカメラは監視対象範囲への侵入者を撮像する。左右差分画像算出手段はステレオカメラで撮像された右画像と左画像の両画面のカメラ光軸を合せた左右差分画像を求める。侵入者画像演算手段は左右差分画像と予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出する。設定背景画像は右画像の右背景画像と左画像の左背景画像の左右背景差分画像である。侵入者判定手段は侵入者画像を２値化した２値化侵入者画像の領域が閾値より大きいときに侵入者と判定する。

図１に本発明の一実施例を示す。

図１において、光軸平行な２台のカメラ１ａ、１ｂからなるステレオカメラ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。２台のカメラ１ａ、１ｂの距離Ｌは１０ｃｍ程度に設定されている。カメラ間距離Ｌは非検出とする小動物より大きく設定される。カメラ１ａ、１ｂ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１秒に３０フレーム程度撮像する。カメラ１ａで撮像した右画像とカメラ１ｂで撮像した左画像は画像処理装置２に入力される。

カメラ１ａで撮像した右画像は画像入力部３ａを介して差分画像算出部４に入力され、また、カメラ１ｂで撮像した左画像は画像入力部３ｂを介して差分画像算出部４に入力される。差分画像算出部４はステレオカメラ１で撮像された右画像と左画像の両画面の画面中心を合せて重ね合わせた左右差分画像を求め、侵入者画像演算部５に加える。画面中心は２台のカメラ１ａ、１ｂのカメラ光軸に相当する。

侵入者画像演算部５には背景画像ファイル６から設定背景画像が与えられている。設定背景画像は右画像の右背景画像と左画像の左背景画像の差分を採った左右背景差分画像である。左右の背景画像はカメラ間距離Ｌに相当するカメラ視差だけ異なっている。

侵入者画像演算部５は差分画像算出部４で求めた左右差分画像とファイル６に設定されている設定背景画像の差分を求め侵入者画像を出力する。侵入者画像は２値画像作成部７により２値化される。２値化された侵入者画像は侵入者判定部８に加えられる。侵入者判定部８は侵入者画像の領域が閾値より大きいときに侵入者と判定する。閾値はノイズにより誤動作しないように画素数で設定される。

次に、図２に示すフローチャートを参照して動作を説明する。

ステレオカメラ１は３３ｍｍ秒の撮像周期（一定周期）で監視対称範囲を撮像する。画像処理装置２はステップＳ１においてカメラ１ａで撮像した右画像を画像入力部３ａで入力し、カメラ１ｂで撮像した左画像を画像入力部３ｂで入力する。

画像入力部３ａに入力された右画像と画像入力部３ｂに入力された左画像は左右差分画像算出部４に加えられる。左右差分画像算出部４はステップＳ２で右画像と左画像の左右差分画像を演算により算出する。侵入者画像演算部５はステップＳ３において左右差分画像算出部４で算出した左右差分画像とファイル６の設定背景画像の差分画像を演算により求める。侵入者がいない場合、侵入者画像演算部５は差分画像（侵入者画像）を出力しないことになる。

カメラ１ａ、１ｂで撮像した左右画像に侵入者が撮像されると、左右差分画像算出部４の左右差分画像には侵入者画像が含まれることになる。左右差分画像算出部４はステップＳ２において左右画面の画面中心を合せて重ね合わせた右侵入者画像と左侵入者画像の差分になる侵入者画像を抽出する。画面中心は２台のカメラ１ａ、１ｂのカメラ光軸に相当する。

図示を簡単にするために侵入者を円筒形で示すと、右侵入者画面９Ｒの右侵入者画像１０Ｒは図３（ａ）に示すようになり、左侵入者画面９Ｌの左侵入者画像１０Ｌは図３（ｂ）に示すようになる。右侵入者画面９Ｒにおける右侵入者画像１０Ｒと左侵入者画面９Ｌにおける左侵入者画像１０Ｌの画面位置はカメラ１ａ、１ｂのカメラ視差（カメラ間隔Ｌ）だけ異なっている。

左右侵入者画面９Ｒ、９Ｌの×印の画面中心を合せて重ね合わると、侵入者の身体幅はカメラ視差より大きいので右侵入者画像１０Ｒと左侵入者画像１０Ｌに重畳する重畳領域と重畳しない非重畳領域が生じる。図３（ｃ）に示す左右侵入者画面９Ｒ、９Ｌを重ね合せた左右侵入者画像１０Ｒ、１０Ｌのハッチング部分が非重畳領域になり侵入者画像１１になる。

また、背景画像を四角形で示すと、右背景画面１２Ｒの右背景画像１３Ｒは図４（ａ）に示すようになり、左背景画面１２Ｌの左背景画像１３Ｌは図４（ｂ）に示すようになる。なお、右背景画像１３Ｒと左背景画像１３Ｌは図３（ａ）、（ｂ）に示す右侵入者画像１０Ｒあるいは左侵入者画像１０Ｌと同一画面に表示されるが説明の便宜上別個に示している。

左右背景画面１２Ｒ、１２Ｌの×印の画面中心を合せて重ね合わると、背景画像１３はカメラ視差より大きいので右背景画像１３Ｒと左背景画像１３Ｌに重畳しない非重畳領域が生じる。図４（ｃ）に示す左右背景画像１３Ｒ、１３Ｌのハッチング部分が両背景画像１３Ｒ、１３Ｌの差分を採った非重畳領域になり背景画像１４になる。

ファイル６には図４（ｃ）に示すような左右背景画像の差分を採った左右背景差分画像１４が設定背景画像として設定されている。侵入者画像演算部５はステップＳ３において左右差分画像算出部４で算出した左右差分画像からファイル６に記憶されている設定背景画像の差分を採り、侵入者画像を出力する。

２値画像作成部７はステップＳ３からステップＳ４に移行して侵入者画像を２値化して侵入者２値画像を作成する。２値化された侵入者画像は侵入者判定部８に加えられる。侵入者判定部８はステップＳ５で侵入者重畳画像１１の領域（画素数）と閾値を比較して、侵入者画像１１が大きいときに侵入者と判定する。侵入者判定部８はステップＳ６に移り警報を発生する。警報は警備会社などに通報される。

このように左右侵入者画像１０Ｒ、１０Ｌの差分を採り抽出した侵入者画像１１の大きさによって侵入者を検知するのであるが、一般人の身体幅はカメラ視差より大きいので侵入者を確実に検知でき、かつ、侵入者差分画像領域を測定するという簡単な処理で侵入者検知を行うことができる。

一方、右画像と左画像の左右差分画像を求めると左右両画面の外光差分画像はステレオカメラの２台のカメラ視差に相当の無視できる誤差範囲の大きさになるので外光画像を侵入者と判定し誤報を発生することを防止できる。

このようにして侵入者の監視を行うのであるが、ステレオカメラで撮像された右画像と左画像の左右両画面の画面中心を合せた左右差分画像を求めて予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出し、侵入者画像の大きさによって侵入者と判定するようにしている。右画像と左画像の左右差分画像を求めると左右両画面の外光差分画像はステレオカメラの２台のカメラ視差に相当の無視できる誤差範囲の大きさになるので外光画像を侵入者と判定し誤報を発生することを防止できる。また、侵入者画像領域の大きさを測定するという簡単な処理で侵入者を検知することができる。

また、簡単な処理で外光による誤報を防止して侵入者を検知することができるので、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。

本発明の一実施例を示す構成図である。本発明の動作を説明するためのフローチャートである。本発明の説明図である。本発明の説明図である。

符号の説明

１…ステレオカメラ、１ａ、１ｂ…カメラ、２…画像処理装置、３…画像入力部、４…左右差分画像算出部、５…侵入者画像演算部、６…背景画像ファイル、７…２値画像作成部、８…侵入者判定部、Ｌ…カメラ間距離（カメラ視差）。

Claims

監視対象範囲への侵入者を撮像する２台のカメラからなるステレオカメラと、前記ステレオカメラで撮像された右画像と左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、前記左右両画面の中心を合せた左右差分画像を求めて予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出し、前記侵入者画像の大きさによって前記侵入者と判定するようにしたことを特徴とする侵入者監視方法。
監視対象範囲への侵入者を撮像する光軸平行な２台のカメラからなるステレオカメラと、前記ステレオカメラで撮像された撮像画像を２値化した２値化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、右画像と左画像の両画面のカメラ光軸を合せた左右差分画像を求めて予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出し、前記侵入者画像を２値化した２値化侵入者画像の領域が閾値より大きいときに前記侵入者と判定するようにしたことを特徴とする侵入者監視方法。
監視対象範囲への侵入者を撮像する２台のカメラからなるステレオカメラと、前記ステレオカメラで撮像された右画像と左画像の両画面の中心を合せた左右差分画像を求める左右差分画像算出手段と、前記左右差分画像と予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出する侵入者画像演算手段と、前記侵入者画像の大きさによって前記侵入者と判定する侵入者判定手段とを具備することを特徴とする侵入者監視装置。
監視対象範囲への侵入者を撮像する光軸平行な２台のカメラからなるステレオカメラと、前記ステレオカメラで撮像された右画像と左画像の両画面のカメラ光軸を合せた左右差分画像を求める左右差分画像算出手段と、前記左右差分画像と予め定めた設定背景画像との差分を採り侵入者画像を抽出する侵入者画像演算手段と、前記侵入者画像を２値化した２値化侵入者画像の領域が閾値より大きいときに前記侵入者と判定する侵入者判定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３、４のいずれか１項において、前記設定背景画像は前記右画像の右背景画像と前記左画像の左背景画像の左右背景差分画像であることを特徴とする侵入者検知装置。