JP2011061651A - 不審物検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】モニタを監視者がいる場合には、すぐに撤去する人を要請できるが、監視者がいない場合には、監視するモニタ表示画像上に不審物があっても、すぐに発見することができない。また、２次元撮像装置が複数台設置されていると、その台数分の確認を監視者が行わなければならないため、確認に時間がかかるという問題があった。
【解決手段】監視視野内を撮影する２次元撮像装置と、明るさの異なる複数の基準画像及び前記２次元撮像装置が撮影した画像を記録する記憶装置と、前記２次元撮像装置が撮影した画像の明るさと最も近い明るさの基準画像とを比較して不審物を検知する画像処理装置と、アラームを発報する警報装置とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＣＣＤカメラなど２次元撮像装置が撮影した監視画像よって監視する不審物検知システムに関わり、あらかじめ登録した複数の基準画像を監視画像と比較し、画像処理結果に応じて不審物を検知するシステムに関するものである。

従来の不審物検知システムは、アナログ固定カメラ等の２次元撮像装置を使用して不審物を検知している。このような不審物検知システムにおいては、２次元撮像装置で撮影して取得した監視画像をメモリには記録しておらず、監視者が定期的にモニタ上の監視画像を見て、不審物の有無を確認していた。
図１によって、従来の不審物検知システムを説明する、図１は、従来の不審物検知システムの一例を説明するための図である。１０１はモニタ表示画面、１０３は監視者が監視していることを模式的示した目、１０４〜１０６はモニタ表示画面１０１上の画像である。即ち、１０４は提頂、１０５はモニタ表示画面１０１上の不審物、１０６はモニタ表示画面１０１上の撤去する人である。

図１は、通常、通路にもなっているダムの提頂部分を監視視野内として２次元撮像装置によって撮影し、監視室等でモニタする不審物検知システムを説明するための図である。図１（ａ）は、モニタを監視者が監視している場合であって、監視者は、モニタ表示画面１０１を見て、不審物１０５が提頂１０４に存在することを発見したので、撤去する人１０６に要請して、不審物１０５を撤去させようとしていることを示している。しかし、図１（ｂ）に示すように、モニタ表示画面１０１には、不審物１０５が表示されている。しかし、監視する人がいないため、不審物１０５が堤頂１０４に存在することが分からない。従って、不審物１０５があってもそのまま放置される。もし、この不審物１０５が時限爆弾であれば、監視者が次にモニタ表示画面１０１を見るまで存在の確認ができないため、ダムが破壊され重大な被害が発生する可能性がある。

特開２００８−３４１号公報

従来例のようにモニタを監視者がいる場合には、すぐに撤去する人を要請できるが、監視者がいない場合には、監視するモニタ表示画像上に不審物があっても、すぐに発見することができない。また、２次元撮像装置が複数台設置されていると、その台数分の確認を監視者が行わなければならないため、確認に時間がかかるという問題があった。
さらに、従来の不審物検知システムにおいては、監視画像を記録しておらず、監視者の目視によって２次元撮像装置が撮影した画像をモニタに表示して確認していた。このため、定期的に監視者が介入する必要があった。そのため、２次元撮像装置の設置台数が多いと確認作業に時間がかかる、監視者が不審物を発見するまで不審物が放置される可能性があった。
そこで、画像処理装置を用いて自動的に不審物を特定することが必要である。特許文献１は、パチンコ機やパチスロ機などの各種遊技場における各機に放置された不審物を画像比較によって検出する技術が記載されている。しかし、屋内等、明るさがある程度一定の条件下で２次元撮像装置が撮影し、取得された映像を画像処理して不審物を特定するものである。従って、ダム等の監視のように屋外で使用され、日中であっても、晴、雨、曇り等の気候の変化や、雲や樹等による影の影響などで監視視野内の明るさが極端に変化する場合については、対応していない。
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、監視視野内の明るさが極端に変化する場合も含めて不審物の監視が可能で、監視画像を記録して監視者の目視による映像確認必ずしも必要とせず、２次元撮像装置の設置台数が多くても監視可能な不審物検知システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の不審物検知システムは、監視視野内を撮影する２次元撮像装置と、明るさの異なる複数の基準画像及び前記２次元撮像装置が撮影した画像を記録する記憶装置と、前記２次元撮像装置が撮影した画像の明るさと最も近い明るさの基準画像とを比較して不審物を検知する画像処理装置と、アラームを発報する警報装置とを備えたものである。
好ましくは、上記発明の不審物検知システムの前記記憶装置は、さらに、前記画像処理部の処理結果を記録するものである。

本発明によれば、監視視野内を２次元撮像装置で撮影した画像と、当該画像の明るさに最も近い基準画像とを比較することで、環境に応じた適切な基準画像を選択することができ、より正確に不審物のみを検出することができる。また、明るさを基に基準画像を選択するため、日照変化による影や映り込みを不審物として判断させないことが可能である。また、警報装置と記録装置を併用させ、不審物を検知した時のアラーム出力、不審物の映像表示、監視画像および画像処理結果画像の記録し、不審物の確認を迅速に確認することが可能である。

従来の不審物検知システムの一例を説明するための図である。 本発明の不審物検知システムの一実施例を説明するための系統図である。 本発明の不審物検知システムの一実施例の構成を示すブロック図である。 本発明の不審物検知システムの一実施例の処理動作を説明するためのフローチャート及び参照図である。 監視画像と基準画像との画角にずれが生じた場合に、マスク領域を設定することを説明するための図である。

本発明の不審物検知システムは、２次元撮像装置によって監視視野内を撮影し、予め記憶装置に記録した明るさの異なる複数の基準画像から、画像処理装置によって前記監視視野内を撮影した画像と明るさが最も近い基準画像と比較を行い、不審物を検知し、警報装置によってアラームを発報するものである。
好ましくは、上記発明の不審物検知システムにおいて、前記記憶装置は、さらに、前記画像処理装置の処理結果を記録するものである。
また好ましくは、上記発明の不審物検知システムにおいて、不審物をより確実に検知するために、環境変化に対応させることが必要である。不審物を確認するたびに画像処理をした結果に基づいて基準画像の更新に反映させ、最新の監視環境を保持することで、監視画像の明るさ変化や外乱変化に対応可能なとしている。

また好ましくは、上記本発明の不審物検知システムにおいて、選択する基準画像の明るさの指標として、基準画像内にパターン（複数可）を設定する。あらかじめ登録した明るさ判定パターンと２次元撮像装置で撮影した監視視野内の画像の明るさを比較し、その結果に最も近い基準画像を複数の中から選択し、監視画像の明るさ変化や外乱変化に対応するものである。
さらに好ましくは、上記本発明の不審物検知システムにおいて、基準画像の位置決めパターンを登録することで、２次元撮像装置で撮影した監視画像の画角がずれていてもパターンマッチングにより同じ画像として判断する映像ずれに対応するものである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、既に説明した図１も含め、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避ける。

図２と図３によって、本発明の一実施例の不審物検知システムについて説明する。図２は、本発明の不審物検知システムの一実施例を説明するための系統図である。また。図３は、本発明の不審物検知システムの一実施例の構成を示すブロック図である。２０１はＣＣＤカメラ等の２次元撮像装置、２０２は画像処理装置、２０３はモニタ、２０４は記憶装置、２０５は警報装置である。また、３０１はＣＣＤカメラ等の２次元撮像装置、３０２は画像処理装置、３０３はモニタ、３０４は記憶装置、３０５は警報装置、３０６は監視視野、３０７は不審物の有無の検知が必要な監視対象物、３０８は不審物である。

図２において、本発明の不審物検知システムは、少なくとも、２次元撮像装置２０１、画像処理装置２０２、モニタ２０３、記憶装置２０４、及び警報装置２０５で構成される。カメラ２０１と画像処理装置２０２間の接続、画像処理装置２０２とモニタ２０３、記憶装置２０４、及び警報装置２０５間の伝送線は、無線でも良いし有線でも良いし、それらの組み合わせでも良い。また、それらの伝送線は、同軸ケーブル、ＬＡＮ（ Local Area Network ）、若しくはＷＡＮ（ Wide Area Network ）でも良いし、それらの組み合わせでも良い。
２次元撮像装置２０１は、例えば、ＣＣＤカメラ、ネットワークカメラ、若しくは、高感度カメラである。
なお、２次元撮像装置２０１が撮影した画像は、映像信号として出力され、その画像は、圧縮せずにそのまま記憶装置２０３に記録される。

本発明の不審物検知システム構成を、図３によって、さらに説明する。
記憶装置３０４には、予め、監視視野３０６内の画像を基に抽出された、明るさの異なる基準画像を記録している。以下、その記録手順の一実施例を説明する。
モニタ３０３には、ＨＭＩ（ Human Machine Interface ）が設けられており、監視者は、表示画面を見ながら、例えば、ＧＵＩ（ Graphical User Interface ）操作等の操作を行うことができる。

図３において、監視者はモニタ３０３を操作し、基準画像の登録モードとする。既に、記憶装置３０４には、２次元撮像装置３０１が、異なる明るさで、視野範囲３０６内を撮影し、それらの画像が記録されている。異なる明るさは、例えば、視野範囲３０６内を、１乃至複数回、昼夜２４時間撮影するようにして可能である。また、監視視野３０６内に人為的に影が生ずるように大道具をセットしても良い。
上述のように、記憶装置３０４に蓄積された異なる明るさの画像から、監視者は、明るさのクラス分けを行い、明るさ毎の基準画像を設定し、明るさのクラスと関連付けて、記憶装置３０４に登録する。後述する２値化処理のためのしきい値を、基準画像と関連付けて記憶装置３０４に登録する。
なお、上記の基準画像を決定する場合には、その前に、監視画像と選択した基準画像の合致性（画角ずれの有無）を確認し、位置補正（画角合わせ）をするための位置決め判定パターンを定める必要がある。所定の範囲を位置合わせパターンとして、記憶装置３０４若しくは画像処理装置３０２に登録する。位置決め判定パターンは、明るさ変化や映像変化が少ない部分を選択し、登録する。

なお、２次元撮像装置３０１が撮影した画像及び基準画像における、明るさのクラス分けには、例えば、それらの画像の一部領域を明るさ判定パターンとして定め、当該パターン内の画素毎の輝度の代表値を求め、求めた代表値を基にクラス分けする。なお、代表値は、例えば、平均値でも良く、中央値でも良い。
また、例えば、判定パターン内の輝度の最大値及び最小値を除いた値の代表値でも良い。
これらの記録は、記憶装置３０４でも良く、また画像処理装置３０２で記録しても良い。

なお、好ましくは、２値化するしきい値は、明るさ毎に異なっていても良い。また、明るくなるほど、明るさのクラス毎のしきい値を徐々に下げるようにしても良いし、逆にしきい値を徐々に上げる用にしても良い。
また、好ましくは、所定の明るさのクラスのしきい値を最小値とし、その前後の明るさのクラスでは、しきい値を徐々に上げていくようにしても良い。さらにまた、所定の明るさのクラスのしきい値を最大値とし、その前後の明るさのクラスでは、しきい値を徐々に下げていくようにしても良い。
さらに好ましくは、上記処理を自動的に実行するプログラムがモニタ３０３若しくは画像処理装置３０２にインストールされており、監視者のプログラム実行指示に従って自動的に基準画像が登録されるようにしても良い。

次に、図３によって、不審物検知システムの動作について説明する。
図３において、２次元撮像装置３０１は、監視視野３０６内を撮影し、取得した画像を画像処理装置３０２に出力する。画像処理装置３０２は、入力された画像をモニタ３０３と記録装置３０４に出力する。モニタ３０３は、入力された画像を表示画面に表示する。また、記憶装置３０４は入力された画像を記録する。
また画像処理装置２０２は、２次元撮像装置３０１から入力された画像の所定の領域の明るさを検出する。検出した明るさは、明るさのクラス分けができるように、所定の明るさ（輝度値）の範囲でクラス分けされている。またこのクラス分けされる明るさの範囲は、記憶装置３０４に予め登録された基準画像の明るさのクラス分けと対応している。

２次元撮像部３０１は、監視視野３０６内を撮影して、撮影した画像を映像信号として画像処理装置３０２に出力する。画像処理装置３０２は、入力された画像の明るさを検出し、検出された明るさが、どの明るさのクラスに所属するかを調べ、該当する明るさのクラスの基準画像を記憶装置３０４から読み出す。
画像処理装置３０２は、入力された画像（監視画像）と記憶装置３０４から読み出した画像を、２値化して、画素毎の差分をとる。そして、差分値が所定のしきい値以上の画素の領域を抽出する。抽出した画素領域が、所定の大きさ以上の画素のかたまり（画素領域）を不審物として検知する。即ち、監視画像と基準画像との差分画像では、検出すべき対象物の他に、外乱や映像変化によるノイズが含まれていることが通常であるため、しきい値を設定し、不審物のみを抽出する。
さらに好ましくは、画像処理装置３０２は、抽出した画素領域について、膨張収縮処理、ナンバリング、ノイズ成分除去処理、等を行ってから、所定の大きさ以上の画素のかたまり（画素領域）を不審物として検知する。

画像処理装置３０２は、上述のようにして不審物が検知された場合には、警報装置３０５に不審物を検知したことを通報する信号を伝送する。警報装置３０５は、通報の信号を受信した場合には、アラームを出力する。
さらに画像処理装置３０２は、警報装置３０５に不審物を検知したことを通報する信号を伝送すると共に、モニタ３０３に画像処理後の検知画像を出力し、モニタ３０３の表示画面に表示させる。
また画像処理装置３０２は、不審物の検知画像と画像処理後の検知画像を記憶装置３０４に出力し、記憶装置３０４に記録させる。

図３〜図５によって、本発明の不審物検知システムの処理動作を説明する。図４は、本発明の不審物検知システムの一実施例の処理動作を説明するためのフローチャート及び参照図である。図４（ａ）は、処理動作のフローチャートである。また図４（ｂ）は、ステップＳ１で取り込まれた監視画像４０１である。図４（ｃ）は、それぞれ、記憶装置３０４に登録された基準画像Ｔ−１、Ｔ−２、Ｔ−３、及び、Ｔ−４である。図４（ｄ）は、ステップＳ６における差分画像４４１である。図４（ｅ）は、ステップＳ７で検出された画像処理画像４５１である。図５は、監視画像５０１と基準画像５０２との画角にずれが生じた場合に、マスク領域を設定することを説明するための図である。
なお図４（ａ）のフローチャートにおいて、特に記述しない限り、処理動作は画像処理装置３０２が実行している。

不審物検知システムを動作すると、ステップＳ１では、まず２次元撮像装置３０１から入力された監視画像４０１を取り込む。監視画像４０１には、不審物４０５と、明るさ判定パターン４０７と、位置決め判定用パターン４０８がある。
次にステップＳ２では、監視画像を記憶装置３０４に記録する。
次にステップＳ３では、監視画像の明るさ判定パターン４０７部分の明るさを算出する。
そして、ステップＳ４において、その結果から監視画像４０１の明るさと最も近い基準画像Ｔ−１を選択し、記憶装置３０４から読み出す。

ステップＳ５では、画像処理領域に設定する。
即ち、不審物の有無を判定するためには、既に説明したように、予め基準画像（複数可）を登録する。基準画像は、最も頻度が多いと思われる一般的な画像、日照変化の影響を受けた画像、明るい画像、暗い画像（雲がかかって全体が暗い画像等）等多様にあるとよい。そして、明るさ判定パターンは、基準画像を監視画像の明るさを基に選択するために、基準とする明るさを決定し、その箇所を明るさ判定パターンとして登録されている。またこの場合には、明るさの影響を受けやすい部分（日光が当たる部分、輝度変化がある部分等の領域）が選択される。

次に監視画像と選択した基準画像の合致性（画角ずれの有無）を確認する。このため、位置決め判定パターンを用いて、画像がずれて基準画像に映っていない部分はマスクし、マスクされた部分（マスク領域５０８）以外を画像処理領域に設定する（図５参照）。なお、所定の量（画素数）未満であれば、ずれが無いとする。
また、画角ずれにより位置決め判定パターンの領域が、監視画像上に映っていない場合がある。この場合には、所定の回数、位置決め判定パターンの検出処理を行い、検出できなければ、画像処理は行わず、画角ずれのエラーを返す。

ステップＳ６では、監視画像及び基準画像に対して、画像処理を実行する。この実施例では、差分処理と２値化処理を行うが、この処理に限らない。
ステップＳ７では、ステップＳ６の結果を画像処理画像として不審物の有無を検出し、不審物が無ければステップＳ１０に進む。また、不審物が検知されれば、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、画像処理画像を記憶装置３０４に記録する。
続いてステップＳ９では、判定結果を反映させるために、警報装置３０５及びモニタ３０３にデータ出力を行う。このように、不審物があった場合には監視者へ連絡する形態となっている。
ステップＳ１０では、現在の監視映像の環境変化を記録するために、基準画像を更新する。更新する基準画像は、画像処理を実行する前に選択された画像としている。これにより、微小な環境変化にも逐次対応させることができるため、適切な基準画像を選択でき、より正確に不審物を検知することが可能である。
さらに、すテップＳ１１では、他にも監視場所があり、他の２次元撮像装置から入力された監視画像があれば、ステップＳ１に戻り同様の処理を繰返す。

上記実施例によれば、監視視野内を２次元撮像装置で撮影した画像と、当該画像の明るさに最も近い基準画像とを比較することで、環境に応じた適切な基準画像を選択することができ、より正確に不審物のみを検出することができる。また、明るさを基に基準画像を選択するため、日照変化による影や映り込みを不審物として判断させないことが可能である。また、警報装置と記録装置を併用させ、不審物を検知した時のアラーム出力、不審物の映像表示、監視画像および画像処理結果画像の記録し、不審物の確認を迅速に確認することが可能である。
この結果、画像処理画像に対して、不審物が検出された場合には、警報装置及びモニタ等の出力部にデータを出力し、監視者へ連絡することができる。これにより、監視画像の環境変化に左右されることなく安定した検知ができ、必要に応じて監視者が不審物の確認および撤去を迅速に行うことが可能となる。

１０１：モニタ表示画面、 １０３：監視者が監視していることを模式的示した目、 １０４：提頂、 １０５：不審物、 １０６：撤去する人、 ２０１：２次元撮像装置、 ２０２：画像処理装置、 ２０３：モニタ、 ２０４：記憶装置、 ２０５：警報装置、 ３０１：２次元撮像装置、 ３０２：画像処理装置、 ３０３：モニタ、 ３０４：記憶装置、 ３０５：警報装置、 ３０６：監視視野、 ３０７：監視対象物、 ３０８：不審物。

Claims (1)

1. 監視視野内を撮影する２次元撮像装置と、明るさの異なる複数の基準画像及び前記２次元撮像装置が撮影した画像を記録する記憶装置と、前記２次元撮像装置が撮影した画像の明るさと最も近い明るさの基準画像とを比較して不審物を検知する画像処理装置と、アラームを発報する警報装置とを備えたことを特徴とする不審物検知システム。

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