JP4766492B2 - 界面の近隣に位置した区域におけるオブジェクトを検出するための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、２つの液体および／または気体媒質の間の界面、特に水／空気タイプの界面の近隣に位置した区域におけるオブジェクトを検出するための、方法、システム、および装置に関する。本発明の意味の範囲では、「近隣における（in the proximity）」はまた、「界面における（at the interface）」も意味する。

課題（Problem posed）
課題は、水／空気タイプの界面の近傍におけるオブジェクトの存在の検出に関する。この中心的問題と並んで、他の問題は、界面の一方または他方に位置するオブジェクト間の識別と、静止したオブジェクトの検出を含む。

本発明は、より詳細には、以下の４つの適用の事例のうち特に３つの異なる問題を解決することに関する。
−静止オブジェクトが界面下に位置する場合に警報を発する。例えば、長すぎると見なされる時間にわたって物体が水に浸されている事例における警報である。
−監視された区域の占有時間の統計的推定。この適用は、特にスイミングプールの占有に対する統計的分析を実行することを可能にする。
−オブジェクトの軌道の推定。
−監視された区域からのオブジェクトの消失の検出。この適用は、特に海岸で泳ぐ人の監視の事例で用いることができる。

ある特定の区域においてオブジェクトの存在を検出するための様々な方法がある。一般に、それらは、界面の水準より下に設置された複数のビデオセンサを使用する。それらの技術は、効率的であるが常に使用するために好都合であるとは限らない。それらはまた、特に施設を管理するための回廊席がないスイミングプールで、保守の問題を引き起こすことがある。

さらに、これらの問題を解決するために、本出願者は、２０００年１２月６日出願の「Method, system and device for detecting an object in the proximity of a water/air interface」という名称のフランス特許第００／１５８０３号を出願した。この特許に記載の装置は、界面に対してオブジェクトを検出し位置付けるために、本発明の目的を構成している原理とは異なる原理を用いる。

解決法（Solution）
本発明は、特に水／空気タイプの界面に対するオブジェクトの位置を評価すること、静止したオブジェクトから移動オブジェクトを識別すること、警告を生成すること、統計量を処理すること、軌道をプロットするための要素を提供すること、および、監視された区域にオブジェクトがいつ入りそこからいつ出るかを検出できるようにすることを可能にする方法およびシステムを提案することによって、水／空気タイプの界面の近傍に位置するオブジェクトを検出する問題を解決する。

方法（Method）
本発明は２つの液体および／または気体媒質の間の界面、特に水／空気タイプの界面の近隣に位置する区域におけるオブジェクトを検出するための方法に関する。オブジェクトは、特に一方において近赤外に対応し他方において青緑に対応する領域に位置付けられる、少なくとも２つの異なる波長を含む電磁放射によって、照射される。

媒質は、電磁放射の波長の関数としての異なる吸収係数を有する。この方法は、
−（ａ）電磁放射の波長のうちから、少なくとも２つの波長または２つの波長領域を選択する段階と、
−（ｂ）各波長または波長領域ごとに、界面および区域の画像を作成する段階と、
−（ｃ）各画像を表す電気信号を生成する段階と、
−（ｄ）各画像に対応するデータを生成するように電気信号をデジタル化する段階と、
−（ｅ）各画像に対応するデータから２つのデータグループを抽出する段階であって、それらのグループは、近赤外領域および青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分をそれぞれ表す段階と、
−（ｆ）データのグループを比較する段階とを含む。

段階（ｃ）から（ｆ）は、以下ではオブジェクトの存在を推定する工程として参照される。それは、完全に界面下に位置するオブジェクトと部分的に界面上に位置するオブジェクトを識別するとともに、オブジェクトの存在を検出すること、および／または、界面に対する検出されたオブジェクトの位置を決定することが可能である、技術的特徴の組合せに起因する。

本発明によれば、この方法は、データグループの比較の段階の結果を経時的に積算する段階をさらに含むことが好ましい。

本発明によれば、この方法は、指定の閾値より長い時間にわたって界面下で人間の寸法のオブジェクトが検出された場合に、警報を作動する段階をさらに含むことが好ましい。

本発明によれば、この方法は、好ましくは、各画像に対応するデータから２つのデータグループを抽出するために、（本発明の意味の範囲における）カロット（calotte） が生成されるようになされており、これらのグループはそれぞれ、近赤外領域および青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表す。

本発明によれば、この方法は、好ましくは、
−各カロットに特性を関連付ける段階と、
−データグループの存在を推定する段階とをさらに含み、このようなグループは、特性が所定の閾値ＳＣを超える場合、オブジェクトの少なくとも部分を表す。

本発明によれば、この方法は、好ましくは、データグループを比較するために、青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表すデータに対して探索が実行されるようになされており、そのデータについては、指定された幾何学的近傍の範囲で、近赤外領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表す対応するデータは存在しない。

このようにして、肯定的探索から、オブジェクトが界面下に位置していることを結論付けることができる。

本発明によれば、この方法は、好ましくは、データグループを比較するために、青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表すデータに対して探索が実行されるようになされており、そのデータについては、指定された幾何学的近傍の範囲で、赤外領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表す対応するデータが存在する。

このようにして、肯定的探索から、オブジェクトが少なくとも部分的に界面上に位置していることを結論付けることができる。

本発明の一代替実施形態によれば、方法は、より特定的に、静止オブジェクトと移動オブジェクトを識別することが意図されている。この代替実施形態の場合、好ましくは、データグループの比較の結果を経時的に積算するために、方法は、さらに、
−オブジェクトの存在を推定する工程を、指定された時間間隔で積算する段階と、
−指定された期間Ｔ１の間にオブジェクトが検出される回数を計算する段階と、
−区域の一点において、指定の閾値Ｓ１より多い回数で存在するオブジェクト（これらのオブジェクトは以下では静止オブジェクトとして参照される）と、指定の閾値Ｓ１より少ない回数で存在するオブジェクト（これらのオブジェクトは以下では移動オブジェクトとして参照される）を識別する段階とを含む。

このようにして、完全に界面下に位置する静止オブジェクトの存在を検出し、したがって警報を作動させることが可能である。

システム（System）
本発明はまた、２つの液体および／または気体媒質の間、特に水／空気タイプの界面の近隣に位置する区域において、オブジェクトの検出を行うためのシステムに関する。そのオブジェクトは、特に、一方で近赤外に対応し他方で青緑に対応する領域に位置する少なくとも２つの異なる波長を含む、電磁放射によって照射される。媒質は、電磁放射の波長の関数として異なる吸収係数を有する。

このシステムは、
−（ａ）電磁放射の波長のうちから、少なくとも２つの波長または２つの波長領域を選ぶための選択手段と、
−（ｂ）各波長または波長領域ごとに、界面および区域の画像を作成するための撮影手段と、
−（ｃ）各画像を表す電気信号を生成するための変換手段と、
−（ｄ）各画像に対応するデータを生成するように電気信号をデジタル化するためのデジタル化手段と、
−（ｅ）各画像に対応するデータから２つのデータグループを抽出するための情報処理手段であって、それらのグループはそれぞれ、近赤外領域および青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表す、情報処理手段と、
−（ｆ）データグループを比較するための計算手段とを含む。
変換手段、デジタル化手段、情報処理手段、および計算手段は、以下では、オブジェクトの存在を推定するための手段として参照される。

それは、完全に界面下に位置するオブジェクトと部分的に界面上に位置するオブジェクトの間を識別するとともに、オブジェクトの存在を検出すること、および／または、界面に対する検出されたオブジェクトの位置を決定することが可能である、技術的特徴の組合せに起因する。

本発明によれば、システムは、好ましくは、データグループを計算するための手段の結果を経時的に積算するための手段をさらに含む。

本発明によれば、システムは、好ましくは、人間の寸法のオブジェクトが、指定の閾値より長い時間にわたり界面下で検出された場合、警報を作動させるための作動手段をさらに含む。

本発明によれば、システムは、好ましくは、情報処理手段が（本発明の意味の範囲における）カロットを生成することを可能にするようになされる。

本発明によれば、システムは、情報処理手段が、
−各カロットに特性を関連付け、
−データグループの存在を推定することを可能にするようになされることが好ましく、特性が所定の閾値ＳＣを超える場合、そのグループは、オブジェクトの少なくとも部分を表す。

本発明によれば、好ましくは、システムは、計算手段が、青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表すデータの探索を可能にするようになされ、そのデータについては、指定された幾何学的近傍の範囲で、近赤外領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表す対応するデータが存在しない。

それは、肯定的探索からオブジェクトが界面下に位置すると結論付けることができる技術的特徴の組合せに起因する。

本発明によれば、好ましくは、システムは、計算手段が、青緑領域においてオブジェクトの少なくとも部分を表すデータを探索することを可能にするようになされ、そのデータについては、指定された幾何学的近傍の範囲で、近赤外領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表す対応するデータが存在する。

それは、肯定的探索からオブジェクトが少なくとも部分的に界面上に位置すると結論付けることができる技術的特徴の組合せに起因する。

本発明の一代替実施形態の事例では、システムは、より特定的に、静止オブジェクトと移動オブジェクトを識別することが意図されている。この代替実施形態の事例では、好ましくは、システムは、計算手段の結果を経時的に積算するための積算手段が、
−指定の時間間隔で、前記オブジェクトの存在を推定するための手段の使用を反復し、
−指定の期間Ｔ１にオブジェクトが検出された回数を計算し、
−前記区域の一地点において、指定の閾値Ｓ１より多い回数で存在するオブジェクト（これらのオブジェクトは以下では静止オブジェクトとして参照される）と、指定の閾値Ｓ１より少ない回数で存在するオブジェクト（これらのオブジェクトは以下では移動オブジェクトとして参照される）を識別することを可能にするようになされる。

このようにして、完全に界面下に位置する静止オブジェクトの存在を検出することが可能である。したがって、警報を作動することがこのようにして可能である。

本発明の他の特徴および利点は、指示的で非限定的な例によって与えられる本発明の代替実施形態の説明を読むことから、ならびに添付の図面から明らかとなろう。

システムおよびそれを構成する様々な部分を図５、６、７、および８を参照して述べる前に、図１ａから４を参照していくつかの技術用語を説明する。

定義（Definition）
以下の定義で、本発明で使用される技術用語を説明する。

ピクセル、ピクセル値
画像のほぼ規則正しいグリッドを作成することによって得られるその画像の要素の区域をピクセルと称する。イメージがビデオカメラやサーマルまたは音響カメラのようなセンサに由来するとき、一般に、ビデオイメージに対するカラーまたはグレーレベルとして、このピクセルに値を割り当てることができる。

例
図１ａは、イメージ１０１（スイミングプールの水面において泳いでいるその外形が完全には可視でない人で表されている）を示す。図１ｂにおいて、ピクセル１０３のグリッド１０２は、このイメージ上に重ね合わされている。図１ｃは、その上にピクセルの値が示されているグリッドを示す。

隣接ピクセル
グリッドの２つのピクセルは、それらの辺または角が接触している場合に隣接しているといわれる。

グリッド上のパス
グリッド上のパスは、各ピクセルが（順序付けされた方向で）それに続くピクセルに隣接している、順序付けされた有限のピクセルのセットである。パスのサイズは、それを構成するピクセルの数によって与えられる。

結合されたピクセル
２つのピクセルは、一方で開始し他方で終了する最短のパスが、指定された数のピクセルより小さいサイズであるとき、結合されているといわれる。

連結されたピクセルのセット
ピクセルのセットは、そのセットのピクセルの各対について、一方で開始し他方で終了するパスが存在し、このパスがそのセットのピクセルから構成されている場合、連結されているといわれる。

例
図２ａは、１６個のピクセル２０３のグリッド２０２を示しており、そのうち３つのピクセルは、Ａ、Ｂ、およびＣとして特に識別されている。ピクセルＡとＢが隣接し、ピクセルＢとＣが隣接していることに留意できる。したがって、これらのピクセルを結び付けるパス（Ａ−＞Ｂ−＞Ｃ）が存在する。したがって、ピクセルのセット（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、連結されている。

また、図２ｂは、文字ＡからＰで識別された１６個のピクセル２０３のグリッド２０２を示す。ピクセルのセット（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｉ）が選択された場合、ピクセルＡとＢが隣接し、ピクセルＢとＣが隣接し、さらに以下同様のことを留意できる。したがって、パスＡ−＞Ｂ−＞ＣおよびＣ−＞Ｂ−＞Ｆ−＞Ｅ−＞Ｉが存在する。セットのピクセルの各対は、セットに属するピクセルのパスによって結び付けられ、したがって、ピクセルのセット（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｉ）は連結されている。

図２ｃは、図２ｂと同じグリッド２０２を示し、ピクセルのセット（Ａ，Ｃ，Ｆ，Ｎ，Ｐ）が選択されている。ピクセルＡ、Ｃ、およびＦを結び付けるパスＡ−＞Ｃ−＞Ｆが存在するが、このセットに属し、ＮとＰ、あるいはＮからＡを結び付けるピクセルのパスは存在しない。ピクセルのセット（Ａ，Ｃ，Ｆ，Ｎ，Ｐ）は、連結されていない。対照的に、セット（Ａ，Ｃ，Ｆ）は、連結されている。

セットに隣接したピクセル
セットに属していないピクセルは、前記セットに属している少なくとも１つのピクセルに結合されているとき、前記セットに隣接しているといわれる。

カロット
その値が所定の値より大きく（あるいは小さく）、かつ下記の条件を満たす、連結されたピクセルのセットを、ポジ（あるいはネガ）カロットと称する。

セットに隣接した（セットの要素ではない）ピクセルの値が、前記所定の値より小さくまたは等しく（あるいは大きくまたは等しく）、したがって、前記セット内に位置するピクセルの値が、セットに隣接したピクセルの値より大きい（あるいは小さい）。

カロットのレベル
前記所定の値を、ポジまたはネガカロットのレベルと称する。

例
図３ａ、３ｂ、４ａ、および４ｂは、ピクセルの値がその上に示されているピクセル３０３（または４０３）のグリッド３０２（または４０２）から構成されるイメージを示す。

図３ａは、４つのピクセルからなるセットを（太線３０５の内部３０４で）表している。このセットは、以下の属性を有する。
−それは与えられた定義の意味の範囲で接続されている。
−セットのすべてのピクセルの値が、１より大きい。
−セットに隣接した（１２個の）ピクセルのうち一部が、１より大きい値を有する。
したがって、問題のピクセルのセットは、レベル１のポジカロットではない。
対照的に、このピクセルのセットは、以下の属性を有する。
−それは与えられた定義の意味の範囲で接続されている。
−セットのすべてのピクセルの値が、２より大きい。
−セットに結合された（２０個の）ピクセルのすべてが、２より小さいまたは２と等しい値を有する。
したがって、このピクセルのセットは、レベル２のポジカロットである。

図３ｂは、以下の属性を有する８個のピクセルのセット３０６を表している。
−それは与えられた定義の意味の範囲で接続されている。
−セットのすべてのピクセルの値が、１より大きい。
−セットに結合された（１８個の）ピクセルのすべてが、１より小さいまたは１と等しい値を有する。
したがって、問題のピクセルのセットは、レベル１のポジカロットである。

図４ａは、ピクセル４０３のグリッド４０２を示す。このグリッド４０２の内側において、太線４０５が、２つの区域４０４ａおよび４０４ｂ内に分散された１０個のピクセルのセット４０４を分離している。このピクセルのセット４０４は、以下の属性を有する。
−それは与えられた定義の意味の範囲で接続されていない。
−すべてのピクセルの値が、１より大きい。
−セットに結合された（２５個の）ピクセルのすべてが、１より小さいまたは１と等しい値を有する。
したがって、この接続されていないセットの１０個のピクセルは、レベル１のポジカロットを含んでいない。

図４ｂは、以下の属性を有する１２個のピクセルのセット４０６を示す。
−それは与えられた定義の意味の範囲で接続されている。
−ピクセルの値のすべてが、１より大きいわけではない。
−セットに結合された（２４個の）ピクセルのすべてが、１より小さいまたは１と等しい値を有する。
したがって、問題のピクセルのセットは、レベル１のポジカロットではない。

カロットと関連付けられた特性
カロットのピクセルの値から、および／またはグリッド内のピクセルの位置から、および／またはカロットのレベルから、予め定義された算術および／または論理演算によって得られた１つまたは複数の値を、カロットと関連付けられた１つまたは複数の特性と称する。

例えば、算術演算は、カロットの各ピクセルの値の差異の合計およびカロットのレベル、あるいは前記カロットのサイズ（ピクセルの数）を使用することを含むことができる。

具体化されたカロット
関連付けられた特性が指定された値の範囲にあるポジ（またはネガ）カロットを、具体化されたポジカロット（または具体化されたネガカロット）と称する。

幾何学的近傍
次に、システムおよびそれを構成する様々な部分を図５、６、および７を参照して説明する。

図５は、水／空気タイプの界面の近傍に位置するオブジェクトの検出を可能にするシステムの概略図を示す。

青緑画像５０１および近赤外画像５０２は、必ずしも同じ観測点から撮影されないため、有利には、データまたは画像を仮想共通参照空間５０３にマップすることが可能である。仮想参照空間は、青緑カメラ５０６で捉えられ近赤外カメラ５０７で捉えられる水面の点５０５が、仮想共通参照空間において同様の場所５０８となるように、水面５０４に対応することが可能である。このように、仮想共通空間において近い点は、現実の空間における２つの近い点に対応する。幾何学的参照空間の概念は、仮想共通参照空間における近隣の概念に対応する。

図６は、スイミングプールの事例における、水／空気タイプの界面の近隣に位置するオブジェクトの検出、特に泳ぐ人の検出および監視を可能にする、システムの概略図を示す。

本発明によるシステムは、２つの液体媒質６０４および／または気体媒質６０５の間の、特に水／空気タイプの界面６０２の近隣に位置する区域６０３におけるオブジェクト６０１を検出するための以下で記述される手段を含み、前記オブジェクトは、特に一方において近赤外に他方において青緑に対応する領域に位置する少なくとも２つの異なる波長を含む電磁放射によって照射され、前記媒質は、電磁放射の波長の関数として異なる吸収係数を有する。

本発明の意味の範囲では、「近隣において」はまた、界面におけることを意味する。
このシステムはまた、以下の手段を含む。

３００ｎｍから７００ｎｍの波長領域（以下では青緑領域と呼ぶ）における少なくとも１つのビデオ画像の作成を可能にするフィルタが装備されたビデオカメラ６０６ａ。

７８０ｎｍから１１００ｎｍの波長領域（以下では近赤外領域と呼ぶ）における少なくとも１つのビデオ画像の作成を可能にするフィルタが装備されたビデオカメラ６０６ｂ。

これらのカメラは、少なくとも２つの観測点６０７ａおよび６０７ｂから、前記界面６０２のビデオ画像、および前記区域６０３のビデオ画像を作成することを可能にする。

これらの画像は、電気信号６０８ａおよび６０８ｂによって表される。

各観測点６０７ａおよび６０７ｂは、前記界面６０２の一方の側に配置される。この事例では、観測点６０７ａおよび６０７ｂは、スイミングプール上に配置される。ビデオカメラ６０６ａおよび６０６ｂならびにそれらのケースは、架空の野外の装置である。

前記システムはさらに、青緑および近赤外ビデオ画像を表現する電気信号６０８ａおよび６０８ｂから、デジタルデータを生成するためのデジタル変換手段６０９を含む。

前記オブジェクト６０１が、前記界面で反射を生成する光で照射されるとき、有利なことに、カメラ６０６ａおよび６０６ｂは、前記画像における前記界面での光反射を少なくとも部分的に除去するための偏向フィルタ６１１ａおよび６１１ｂが装備される。この代替実施形態は、太陽の光線または人工照明の光線を反射しているスイミングプールの事例において特に適切である。

前記システムはさらに、以下で記述される情報処理手段７００を含む。
図７は、情報処理手段７００の構成図を示す。

情報処理手段７００は、現実のオブジェクトの部分の青緑ビデオ画像（図１ａ）に対応するデータを、前記界面６０２で生成された外見上青緑のビデオ画像（図１ｂ）に対応するデータから識別することを可能にする。

情報処理手段７００はまた、現実のオブジェクトの部分の近赤外ビデオ画像（図１ａ）に対応するデータを、前記界面６０２で生成された外見上近赤外のビデオ画像（図１ｂ）に対応するデータから識別することを可能にする。

前記情報処理手段７００は、計算手段、特にプロセッサ７０１およびメモリ７０２を含む。

情報処理手段７００は、近赤外領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表すグループのデータを抽出することを可能にする抽出手段７１２を含む。情報処理手段７００はまた、青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表すグループのデータを抽出することを可能にする抽出手段７１３を含む。

一実施形態では、近赤外領域におけるおよび青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表しているグループのデータを抽出するために、抽出手段７１２および７１３は、
−カロットを生成し、
−特性を各カロットに関連付け、
−グループのデータの存在を推定し、特性が所定の閾値ＳＣを超える場合、特性はオブジェクトの少なくとも部分を表現している。

カレットに関連付けられた特性の一例は、それの領域とすることができ、それを構成するピクセルの数によって定義される。カレットに関連付けられた他の特性は、そのコンストラストとすることができ、カロットの各ピクセルの値とカロットのレベルの間の差異の合計として定義される。

その場合、グループがオブジェクトの部分を表すグループのデータの一例は、閾値ＳＣより大きいコントラスト、および、オブジェクトの監視領域の最小および最大寸法を表す閾値ｔａｉｌｌｅｍｉｎ［最小サイズ］と閾値ｔａｉｌｌｅｍａｘ［最大サイズ］にわたる領域を有する、カロットとすることができる。

スイミングプールに関係する代替実施形態では、情報処理手段７００は、抽出されたデータグループのうちから、泳ぐ人の部分に対応しないものを選択することを可能にする。有利なことに、そのシステムは、スイミングプールに潜在的に存在しかつ泳ぐ人の部分に対応しない反射、レーンのロープ、マット、および任意のオブジェクトに対応するカロットを除去することを可能にする手段を含む。選択の例は、カロットのレベルを計算すること（反射の平均グレーレベルに対応する閾値ＳＲより小さくなければならない）によって、レーンのロープの通常の位置に対応するカロットの配列を計算することによって、ならびに、カロットの形状を除去すること（マットが除去される場合、長方形であるべきではない）によって達成することができる。

近赤外領域および青緑領域におけるオブジェクトの少なくとも部分を表現するデータのグループを抽出するために、抽出手段７１２および７１３は、カロットの抽出以外のやり方で実施することができる。例えば、抽出手段７１２および７１３は、所定の属性を共有するピクセルのグループを抽出し、次いで、特性をピクセルの各グループに関連付け、データのグループの存在を推定することができ、特性が所定の閾値ＳＣを超える場合、そのグループは、オブジェクト少なくとも部分を表す。例えば、水／空気界面の外観が画像から排除されるように、所定の１つまたは複数の属性を選ぶことができる。例えば、近赤外画像の事例では、その光度が界面の画像の平均光度より明らかに高く、そのサイズが人間の身体と同程度であるグループのピクセルを抽出することができる。

前記情報処理手段７００はさらに、前記グループのデータを比較するための比較手段７１４を有する。一実施形態では、前記比較手段７１４は、青緑領域における前記オブジェクトの少なくとも部分を表すデータを探索し、そのデータについては、幾何学的な比較の近傍において、近赤外領域における前記オブジェクトの少なくとも部分を表す対応するデータが存在しない。このように、探索が肯定の場合、前記オブジェクトは界面下に位置すると結論付けることができる。

泳ぐ人を水面に対して位置を求める特定の事例では、探索は、半径５０ｃｍの円形の近傍などの幾何学的な比較の近傍において、青緑画像から抽出されたカロットの重心を中心として、近赤外画像から抽出されたカロットに対して行われる。探索が否定の場合、泳ぐ人は、水面下であると見なされる。

前記グループのデータを比較するために、青緑領域の少なくとも部分を表すデータに対して探索が行われ、そのデータについて、幾何学的な比較の近傍では、近赤外領域における前記オブジェクトの少なくとも部分を表す対応するデータが存在する。このようにして、探索が肯定の場合、前記オブジェクトは、少なくとも部分的に界面上に位置すると結論付けることができる。

泳ぐ人を水面に対して位置を求める特定の事例では、探索は、半径５０ｃｍの円形の近傍などの幾何学的な比較の近傍において、青緑画像から抽出されたカロットの重心を中心として、近赤外画像から抽出されたカロットに対して行われる。探索が肯定の場合、泳ぐ人は、少なくとも部分的に水面上であると見なされる。

一代替実施形態では、やはり泳ぐ人の水／空気界面に対する位置を求めるために、（最も近い２つのピクセルの間の）最短距離が３０ｃｍ未満である場合、青緑画像から抽出されたカロットと、近赤外画像から抽出されたカロットが対にされる。次いで、青緑画像の対にされないカロットは、水面下の泳ぐ人と見なされる。青緑画像の対にされたカロットは、部分的に水面上の泳ぐ人と見なされる。

幾何学的な比較の近傍は、必ずしも指定されない。一実施形態では、幾何学的な比較の近傍は、近赤外および青緑キャロットのそれぞれに対して、前記キャロットの位置に対する幾何学的考察に応じて、場合によっては、環境に特有の幾何学的考察に応じて、特に、界面に対するカメラの方向、または、画像内の界面に対し法線の方向において、定義することができる。近赤外カメラから得られたカロットは、界面上に位置するオブジェクトの部分に対応するため、対応する青緑カロットは、界面に対し法線の方向の関数として計算される幾何学的な比較の近傍において探索される。

他の代替実施形態では、本発明に記載のシステムは、フランス特許第００／１５８０３号に記載のような立体視に基づくシステムに対する補完物として使用されうる。

フランス特許第００／１５８０３号に記載のシステムの事例では、水面下のオブジェクトを検出し、
−指定された幾何学的近傍の範囲で、近くの近赤外領域における前記オブジェクトの少なくとも部分を表す対応するデータがある場合、前記オブジェクトは少なくとも部分的に界面上に位置すると結論付けることができ、
−指定された幾何学的近傍の範囲で、近くの近赤外領域における前記オブジェクトの少なくとも部分を表す対応するデータがない場合、前記オブジェクトは界面下に位置すると結論付けることができる。

他の代替実施形態では、本発明に記載のシステムは、有利なことに、フランス特許第００／１５８０３号に記載のような立体視の原理を用いることができる。複数の青緑カメラおよび／または複数の近くにある近赤外カメラが使用される特定の事例では、それらは、立体視で動作することができる。

前記システムが、静止オブジェクト（難事にある泳ぐ人）と移動オブジェクト（プールではしゃいでいる泳ぐ人）を、より詳しく識別することが意図されている事例では、前記システムは、オブジェクトの存在を推定する上で述べた前記プロセスを指定時間間隔で反復するための、クロック７０４に関連付けられた時間積算器７０３を含む。この目的のために、ビデオ画像は、指定された時間間隔で前記観測点から撮影される。この事例では、前記情報処理手段７００は、指定された期間Ｔ１の間にオブジェクトが検出される回数を計算するための合計器７０５を含む。前記情報処理手段７００はまた、前記区域の一点において、指定の閾値Ｓ１より多い回数に存在するオブジェクトと、前記指定の閾値Ｓ１より少ない回数に存在するオブジェクトを識別するための弁別器７０６を含む。第１の事例において、前記オブジェクトは、以下で静止オブジェクトとして参照され、第２の事例において、前記オブジェクトは、以下で移動オブジェクトとして参照される。

一代替実施形態では、前記情報処理手段７００はさらに、指定の期間Ｔ２の間に静止した新しいものとしてオブジェクトが検出された回数を計算するための手段を含む。前記期間Ｔ２は、観測された現象の持続時間より長く、特にＴ１より長いように選ばれる。

前記情報処理手段７００はさらに、上述の検出基準に従って、警告信号７１１を発するための発行手段７１６を含む。特に、スイミングプールにおける泳ぐ人の監視のためにより特別に適切な代替実施形態では、システムは、界面下に位置する人間のサイズの静止物体が存在すると、警告信号７１１を発する。

前記システムの一代替実施形態では、有利なことに、１つの所与の青緑および／または近赤外カメラを起源とする画像の蓄積によって、時間積分の補足の段階を実施することができる。蓄積された画像は、例えば、指定された時間間隔にわたり撮影された連続した画像のピクセルのグレーレベルを、平均することによって計算される。青緑カメラを起源とする画像の蓄積によって得られた蓄積画像は、蓄積青緑画像と呼ばれる。同様に、近赤外カメラを起源とする画像の蓄積によって得られた蓄積画像は、蓄積近赤外画像と呼ばれる。次いで、抽出手段７１２および７１３が、蓄積された青緑および／または近赤外画像を使用することができる。例えば、抽出手段７１２は、蓄積青緑画像において近傍に同様のカロットが位置していない青緑画像のカロットのみを、抽出することができる。次いで、抽出手段７１２および７１３は、蓄積青緑画像および青緑画像から構成される合成画像、ならびに蓄積近赤外画像および近赤外画像から構成される合成画像を、使用することもできる。例えば、抽出手段７１２は、青緑画像と蓄積青緑画像の差異を用いることができる。

次に、本発明によるシステム概略図を示す図８について説明する。

このシステムは、２つの液体媒質および／または気体媒質８１３の間の界面８０３、特に水／空気タイプの界面の近隣に位置する区域８０２におけるオブジェクト８０１を検出することを可能にする。オブジェクト８０１は、特に一方で近赤外に他方で青緑に対応する領域に位置する、少なくとも２つの異なる波長を含む電磁放射８０４によって照射される。媒質８１２および８１３は、電磁放射の波長の関数として異なる吸収係数を有する。このシステムは、
−（ａ）電磁放射８０４の波長のうちから、少なくとも２つの波長または２つの波長領域を選ぶための選択手段８１４と、
−（ｂ）界面、および各波長または波長領域ごとの区域の画像８０５を作成するための撮影手段８１５と、
−（ｃ）各画像８０５を表す電気信号６を生成するための変換手段８１６と、
−（ｄ）各画像に対応するデータ８０７を生成するように電気信号８０６をデジタル化するためのデジタル化手段８１７と、
−（ｅ）各画像８０５に対応するデータ８０７から、データ８０７の２つのグループを抽出するための手段であって、２つのグループはそれぞれ、近赤外領域および青緑領域におけるオブジェクト８０１の少なくとも部分の表現である手段と、
−（ｆ）データ８０７のグループを比較するための計算手段８１９とを含む。

変換手段８１６、デジタル化手段８１７、情報処理手段８１８、および計算手段８１９は、以下でオブジェクト８０１の存在を推定するための手段として参照される。それによって、完全に界面８０３下に位置するオブジェクト８０１と、少なくとも部分的に界面８０３上に位置するオブジェクト８０１を識別するとともに、オブジェクト８０１の存在を検出すること、および／または、界面８０３に対して検出されたオブジェクトの位置を決定することが可能である。

図８０９に示される代替実施形態の事例では、システムはさらに、データ８０７のグループを計算するための手段８１９の結果を経時的に積算するための積算手段８２０を含む。

図８０９に示される代替実施形態の事例では、システムはさらに、人間の寸法のオブジェクトが、指定された閾値より長い時間の間に界面下において検出された場合に、警報８０８を作動するための作動手段８２１を含む。

それぞれ、画像、グリッドによってサポートされた画像、および、ピクセルのグリッドの概念を示すことができるようにビクセルの値がその上に示されているピクセルのグリッドから構成される画像を示す図である。 連結されたピクセルのセットの概念を示すようにビクセルの値がその上に示されているピクセルのグリッドから構成される画像を示す図である。 カロットのレベルの概念を示すようにビクセルの値がその上に示されているピクセルのグリッドから構成される画像を示す図である。 カロットのレベルの概念を示すようにビクセルの値がその上に示されているピクセルのグリッドから構成される画像を示す図である。 スイミングプールの事例で、水／空気タイプの界面の近隣に位置するオブジェクトの検出、特に泳ぐ人の検出および監視を可能にするシステムを示す概略図である。 スイミングプールの事例で、水／空気タイプの界面の近隣に位置するオブジェクトの検出、特に泳ぐ人の検出および監視を可能にするシステムを示す概略図である。 情報処理手段を示す構成図である。 本発明によるシステムを示す概略図である。

Claims (9)

1. 水と空気の界面（３）の近傍に位置する区域（２）におけるオブジェクト（１）を検出するための方法であって、前記オブジェクト（１）は、一方で近赤外に対応し他方で青緑に対応する領域内に位置する常に少なくとも２つの異なる波長を含む電磁放射（４）によって照射され、媒質としての前記水と空気は、前記電磁放射（４）の波長の関数として媒質間で異なる吸収係数を有し、
   （ａ）前記オブジェクト（１）で反射された電磁放射（４）の波長のうちから、青緑の波長領域と近赤外の波長領域を選ぶ段階と、
   （ｂ）前記各波長領域ごとに、前記界面（３）の近傍に位置する前記区域（２）におけるオブジェクト（１）の画像（５）を作成する段階と、
   （ｃ）各画像（５）を表す電気信号（６）を生成する段階と、
   （ｄ）各画像（５）に対応するデータ（７）を生成するように前記電気信号（６）をデジタル化する段階と、
   （ｅ）各画像（５）に対応する前記データ（７）から２つのグループのデータを抽出するための段階であって、前記グループはそれぞれ、前記近赤外領域と前記青緑領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部を表すデータである段階と、
   （ｆ）データ（７）中に前記２つのグループのデータが存在するか否かを比較する段階とを含み、
   前記段階（ｆ）では、青緑領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部を表すデータ（７）の抽出を実行し、青緑領域におけるオブジェクト（１）による電磁放射（４）の反射が存在した場合であって、更に、近赤外領域におけるデータ（７）の抽出を実行し、前記近赤外領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部による電磁放射（４）の反射のデータ（７）が存在しない場合は、前記オブジェクト（１）が水と空気の界面（３）の水側に位置すると結論付け、また青緑領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部を表すデータ（７）の抽出を実行し、青緑領域におけるオブジェクト（１）による電磁放射（４）の反射が存在した場合であって、更に、前記近赤外領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部による電磁放射（４）の反射のデータ（７）が存在する場合は、前記オブジェクト（１）が水と空気の界面（３）の空気側に位置すると結論付け、
   完全に水と空気の界面（３）の水側に位置するオブジェクト（１）と、少なくとも部分的に水と空気の界面（３）空気側に位置するオブジェクト（１）を識別するとともに、オブジェクト（１）の前記存在を検出する方法。
2. クロックに関連付けられた時間積算器によって前記オブジェクト（１）の存在を検出する方法を指定された時間間隔で反復し、合計器によって指定された時間内でのオブジェクトの検出回数を計算し、この検出回数を閾値と比較することでオブジェクトが静止しているか移動しているかを識別する段階をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 半径５０ｃｍの円形の探索範囲内で、オブジェクト（１）が、指定された閾値より長い時間にわたって水と空気の界面（３）の水側で検出された場合、警報（８）を作動させる段階をさらに含む請求項２に記載の方法。
4. 請求項２に記載の方法であって、完全に水と空気の界面（３）の水側に位置する静止オブジェクト（１）の存在を検出し、したがって警報（８）を作動させる方法。
5. 水と空気の界面（３）の近傍に位置する区域（２）におけるオブジェクト（１）を検出するためのシステムであって、
   前記オブジェクト（１）は、一方で近赤外に対応し他方で青緑に対応する領域内に位置する常に少なくとも２つの異なる波長を含む電磁放射（４）によって照射され、媒質としての前記水と空気は、記電磁放射（４）の波長の関数として媒質間で異なる吸収係数を有し、
   （ａ）前記オブジェクト（１）で反射された電磁放射（４）の波長のうちから、青緑の波長領域と近赤外の波長領域を選ぶための選択手段と、
   （ｂ）前記各波長領域ごとに、前記界面（３）の近傍に位置する前記区域（２）におけるオブジェクト（１）の画像（５）を作成するための
   撮影手段（１５）と、
   （ｃ）各画像（５）を表す電気信号（６）を生成するための変換手段（１６）と、
   （ｄ）各画像（５）に対応するデータ（７）を生成するように前記電気信号（６）をデジタル化するためのデジタル化手段（１７）と、
   （ｅ）各画像（５）に対応する前記データ（７）から２つのグループのデータ（７）を抽出するための情報処理手段（１８）であって、前記グループはそれぞれ、前記近赤外領域と前記青緑領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部を表すデータである手段と、
   （ｆ）データ（７）中に前記２つのグループのデータが存在するか否かを比較するための計算手段（１９）とを含み、
   前記計算手段（１９）が、前記青緑領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部を表すデータ（７）の抽出を実行し、青緑領域におけるオブジェクト（１）による電磁放射（４）の反射が存在した場合であって、更に、近赤外領域におけるデータ（７）の抽出を実行し、前記近赤外領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部による電磁放射（４）の反射のデータ（７）が存在しない場合は、前記オブジェクト（１）が水と空気の界面（３）の水側に位置すると結論付け、また青緑領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部を表すデータ（７）の抽出を実行し、青緑領域におけるオブジェクト（１）による電磁放射（４）の反射が存在した場合であって、更に、前記近赤外領域における前記オブジェクト（１）の少なくとも一部による電磁放射（４）の反射のデータ（７）が存在する場合は、前記オブジェクト（１）が水と空気の界面（３）の空気側に位置すると結論付け、
   完全に水と空気の界面（３）の水側に位置するオブジェクト（１）と、少なくとも部分的に水と空気の界面（３）の空気側に位置するオブジェクト（１）を識別するとともに、オブジェクト（１）の前記存在を検出するシステム。
6. クロックに関連付けられた時間積算器によって前記オブジェクト（１）の存在を検出するプロセスを指定された時間間隔で反復し、合計器によって指定された期間の間でのオブジェクトの検出回数を計算し、この検出回数を閾値と比較することでオブジェクトが静止しているか移動しているかを識別する請求項５に記載のシステム。
7. 半径５０ｃｍの円形の探索範囲内で、オブジェクト（１）が、指定された閾値より長い時間にわたって水と空気の界面（３）の水側で検出された場合に、警報（８）を作動させるための作動手段（２１）をさらに含む請求項６に記載のシステム。
8. 前記情報処理手段（１８）が、各画像（５）に対応する前記データ（７）から、前記オブジェクト（１）の少なくとも一部の前記近赤外領域のデータと前記青緑領域のデータからなる２つのグループのデータを抽出するために、連結されたピクセルのセットであるカロット（９）が生成するようになされ、更に異なるカロットのピクセル値の合計またはピクセル数から得られる特性（１０）を各カロット（９）に関連付け、この特性（１０）が所定の閾値ＳＣを超える場合に、前記近赤外領域のデータまたは前記青緑領域のデータは、前記オブジェクト（１）の少なくとも部分が存在することを示すデータであると推定する段階を含む請求項５から７のいずれかに記載のシステム。
9. 請求項６に記載のシステムであって、
   完全に水と空気の界面（３）の水側に位置する静止オブジェクト（１）の存在を検出し警報（８）を作動させるシステム。