JP6174968B2 - 撮像シミュレーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、監視空間に設置された撮像装置によって、当該監視空間の所定の位置がどの程度詳細に監視されているかをシミュレーションにより評価する撮像シミュレーション装置に関する。

近年、セキュリティを目的として、街やビルディングといった広い監視空間に、多くの可視カメラや赤外線カメラ等の撮像装置を設置して監視するケースが増加しつつある。このように広い監視空間に多くの撮像装置を設置する場合、各撮像装置によって監視空間内のどの領域を撮像することができるのかを、管理者が計画段階において容易に把握できることが管理上必要とされている。

例えば、特許文献１には、撮像装置の設置位置、姿勢（光軸）、焦点距離等の情報を用いて、監視空間についての地図（平面図）上に撮像装置の撮像範囲を生成して明示する技術が開示されている。

特開２００８−０１１４３３

しかしながら、上記の従来技術では、監視空間における所定の領域が撮像装置の撮像範囲内にあるか否かを把握することができたとしても、当該領域が当該撮像装置によってどの程度詳細に撮像されているのかといったことを、管理者が把握することができなかった。例えば、同じ撮像装置を用いてある領域を撮像するとき、遠方の位置から広範囲に撮像した場合と、近辺の位置から撮像した場合とでは、当該領域に相当する撮像画像の領域の情報量（画素数）は、後者の撮像画像の方が大きく、後者の撮像画像の方が当該領域を詳細に把握することができる。また、異なる撮像装置を用いて同じ位置からある領域を撮像する際、解像度の大きい撮像装置の方が当該領域をより詳細に把握することができる。したがって、監視空間内のある位置が撮像範囲内に含まれているか否かだけでなく、どの程度詳細に撮像されているのかを把握できるようにしたいといった監視ニーズがあった。

そこで本発明は、監視空間内の所定位置が撮像装置によってどの程度詳細に撮像されているのかといった監視度合いを表す監視量を求めることにより、上記監視ニーズを満たすことを目的とする。

上記した目的を達成するために、監視空間に設置した一又は複数の撮像装置により、該監視空間内の所定位置における監視度合いを表す監視量を求める撮像シミュレーション装置であって、
前記監視空間を３次元の仮想空間として表現した空間モデルと、前記撮像装置の前記監視空間における設置位置及び姿勢を前記仮想空間に対応付けた情報並びに該撮像装置の画角及び解像度とからなる撮像条件情報と、を記憶する記憶部と、前記所定位置に対応する前記空間モデル上の位置を含む評価領域を設定し、前記撮像条件情報を用いて前記撮像装置から該空間モデルを３次元投影した投影面における該評価領域に相当する領域の画素数を求め、該画素数と該評価領域に相当する面積とを用いて該評価領域の単位面積当たりの画素の割合から前記所定位置の前記監視量を求める制御部と、前記監視量を出力する出力部と、を有することを特徴とする撮像シミュレーション装置を提供する。

かかる構成により、管理者は、出力部にて出力された監視量によって、監視空間の所定の位置がどの程度詳細に撮像されているのかといった監視度合いを容易に把握することができる。したがって、管理者は、監視量を考慮して、当該位置における監視状況を判断し、必要に応じて撮像装置を増設や設置変更したり、警備員を配置したり、監視ロボットを向かわせたりといった、対応を行うことが容易になる。

また、本発明の好ましい態様として、前記記憶部は、更に、前記撮像装置のフレームレートを記憶し、前記制御部は、前記監視量を前記フレームレートが大きいほど大きくなるよう算出するものとする。

一般的に、フレームレートが大きくなるほど、素早く移動する物体を捉えることができたり、短い時間で多くの物体の特徴を捉えることができるため、撮像画像から取得できる情報量は大きくなる。したがって、上記構成により、管理者は、フレームレートを考慮したより精度の高い監視量を把握することができるため、監視するにあたってより適切な対応をとることが可能となる。

また、本発明の好ましい態様として、前記記憶部は、更に、前記撮像装置の被写界深度を記憶し、前記制御部は、前記撮像装置の前記設置位置から前記評価領域の重心位置までの距離を算出し、該距離が前記被写界深度の範囲から外れるほど前記監視量が小さくなるよう算出するものとする。

一般的に、被写界深度の範囲外に物体が存在すればする程、当該物体の焦点が合わずにボケた表示になるため、たとえ撮像装置の撮像範囲内に位置していたとしても撮像画像から得られる情報量は相対的に小さくなる。したがって、上記構成により、被写界深度として、例えば、近点距離（前端距離）と遠点距離（後端距離）を予め記憶部に記憶しておき、評価領域の重心位置までの距離が当該被写界深度の距離範囲から外れるほど（すなわち、近点距離よりも小さい値であるほど／遠点距離よりも大きい値であるほど）、監視量が小さくなるよう算出する。これにより、管理者は、被写界深度を考慮したより高精度の監視量を把握することができるため、監視するにあたってより適切な対応をとることが可能となる。

また、本発明の好ましい態様として、前記制御部は、更に、前記評価領域に対応する前記空間モデルの領域を前記監視量に応じた色又は濃淡にて表した監視量画像を生成し、前記出力部は、前記監視量画像を表示出力するものとする。

かかる構成により、監視空間の複数の評価領域について監視量を算出し、当該評価領域について監視量に応じた色や濃淡によって表した監視量画像を出力することができる。これにより、管理者は、監視量画像を参照することにより、広い監視空間において撮像装置によってしっかり監視（撮像）されている箇所と、あまり監視（撮像）されていない箇所といった監視の「粗密」について、一目で把握することができる。

また、本発明の好ましい態様として、前記記憶部は、更に、所定の高さにおける前記監視量の閾値を予め記憶し、前記制御部は、更に、前記高さにおける前記評価領域の前記監視量を算出し、前記監視量が前記閾値よりも大きい評価領域を、それ以外の空間モデルの領域と識別可能に表示した識別領域画像を生成し、前記出力部は、前記識別領域画像を表示出力するものとする。

かかる構成により、管理者は、所定の高さにおいて所定の監視量よりも大きい領域を一目で把握することができる。これにより、例えば、監視空間に設置した撮像装置によって人物・車等の物体を認証する認証装置が認証できる領域を識別することができる。すなわち、認証装置が認証対象とする物体部位の地面からの高さ（例えば、顔の高さやナンバープレートの高さ）と、該認証装置が認証可能となる前記監視量の下限を示す閾値とを予め記憶し、当該高さにおける監視量が閾値以上となる領域を識別領域画像として表示することにより、当該識別領域画像を見た管理者は、広い監視空間において認証装置により認証可能な領域を一目で把握することができる。

本発明のプログラムは、監視空間に設置した一又は複数の撮像装置により、該監視空間内の所定位置における監視度合いを表す監視量を求めるプログラムであって、
前記監視空間を３次元の仮想空間として表現した空間モデルと、前記撮像装置の前記監視空間における設置位置及び姿勢を前記仮想空間に対応付けた情報並びに該撮像装置の画角及び解像度とからなる撮像条件情報と、を記憶しており、前記プログラムは、コンピュータに、前記所定位置に対応する前記空間モデル上の位置を含む評価領域を設定する処理と、前記撮像条件情報を用いて前記撮像装置から該空間モデルを３次元投影した投影面における該評価領域に相当する領域の画素数を求める処理と、該画素数と該評価領域に相当する面積とを用いて該評価領域の単位面積当たりの画素の割合から前記所定位置の前記監視量を求める処理と、を実行させる。

このプログラムによっても、上記と同様に、管理者は、監視空間の所定の位置がどの程度詳細に撮像されているのかといった監視度合いを容易に把握することができる。

上記のように、本発明によれば、管理者は、監視空間内の所定位置が撮像装置によってどの程度詳細に撮像されているのかといった監視度合いを表す監視量を把握することができる。

撮像シミュレーション装置の構成を示すブロック図 空間モデルを説明する図 評価領域情報を示すテーブル 空間モデルを評価領域で区分して表した図 画素数算出処理を説明する図 画素数算出処理を説明する図 制御部における処理を示すフローチャート 監視量画像の一例を表す図 画素数算出処理を説明する図 監視量画像の他の例を表す図 識別領域画像の一例を表す図

以下、屋外（街）の所定のエリアを監視空間とし、当該監視空間内に複数の撮像装置が設置されているとき、当該監視空間における所定の位置が、これらの撮像装置によってどの程度詳細に撮像されているのかといった監視度合いについて一目で把握できるよう、監視空間の領域毎に当該監視度合いを表す監視量を算出し、算出した監視量に基づいた色（又は濃淡）によって当該領域を着色して表示出力する撮像シミュレーション装置の実施形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態における撮像装置は、ＣＣＤ素子やＣ−ＭＯＳ素子等の撮像素子、光学系部品等を含んで構成される所謂監視カメラであり、建物壁面の上部又は電柱等に設置されて監視空間を俯瞰して撮像するものであるが、詳細については、本発明の本質的なことでないので説明を省略する。

（撮像シミュレーション装置の全体構成について）
図１に示すように、本実施形態の撮像シミュレーション装置１は、記憶部１１、制御部１２、表示部１３及び入力部１４を含んで概略構成される。入力部１４は、キーボードやマウス、タッチパネル、可搬記憶媒体の読み取り装置等の情報入力デバイスである。撮像シミュレーション装置１の管理者は、入力部１４を用いて、例えば、後述する空間モデル１１１の３次元形状データなどを記憶部１１に記憶させたり、様々な設定情報を設定することができる。

記憶部１１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の情報記憶装置である。記憶部１１は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部１２との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、空間モデル１１１、撮像条件情報１１２、フレームレート１１３、評価領域情報１１４、その他、制御部１２の処理に使用される各種情報（例えば、後述する評価領域の画素数や監視量等）を記憶している。

空間モデル１１１は、監視空間に存在する現実世界の建造物・地面・樹木等の物体をモデル化することにより作成された３次元形状データを含む３次元の仮想空間を表した座標情報である。空間モデル１１１における３次元形状データは、監視空間の形状情報に基づいて３次元ＣＡＤで作成されたものでも良いし、３次元レーザースキャナー等により監視空間の３次元形状を取り込んだデータを利用しても良い。このようにして作成された空間モデル１１１は、管理者により入力部１４から設定登録されることにより記憶部１１に記憶される。図２は、本実施形態で利用する空間モデル１１１について、３次元の仮想空間を表す座標情報から３次元形状として表現したものである。

撮像条件情報１１２は、監視空間に設置された撮像装置の設置位置や姿勢に関する情報と、画角（視野角）に関する情報と、解像度（縦横の画素数）に関する情報とからなり、撮像装置毎に記憶される。ここで、設置位置及び姿勢に関する情報は、空間モデル１１１の仮想空間における座標情報に対応付けられた値で記憶されている。すなわち、設置位置に関する情報とは、監視空間内（実空間）を３次元直交座標系として表し、当該３次元直交座標系で座標が既知である基準点の座標値に基準点からの相対距離、方向を測定して補正する等の公知の技術を使用して算出した座標データとして表した情報である。また、姿勢に関する情報とは、上記３次元直交座標系の座標軸に対する撮像装置の光軸の回転角度に関する情報であり、撮像装置のいわゆるパン角度、チルト角度から求めることができる。撮像条件情報１１２は、初期設定時に管理者によって入力部１４から設定登録されることにより、記憶部１１に記憶される。

フレームレート１１３は、監視空間に設置された撮像装置の単位時間あたりに取得する撮像画像の数（フレーム数）を表す情報であり、撮像装置毎に１秒間当たりのフレーム数として、例えば３０ｆｐｓなどのように記憶される。フレームレート１１３は、初期設定時に管理者によって入力部１４から設定登録されることにより、記憶部１１に記憶される。

評価領域情報１１４は、空間モデル１１１上に設定された監視量を算出する単位領域である評価領域についての情報であり、図３に表すように、各評価領域の識別情報と、評価領域の範囲を表す座標情報と、評価領域に相当する実空間における面積とを対応付けたテーブルとして記憶される。本実施形態では、図４の点線にて区分した領域のように、監視空間における地面と建造物壁面に相当する空間モデル１１１の全ての領域をそれぞれ評価領域として区分し、各評価領域の監視量について算出する。そのため、図３に表すように、評価領域は区分した数分だけ複数の情報（レコード）が評価領域情報１１４に記憶される。これらの評価領域情報１１４は、後述する評価領域設定手段１２１にて自動的に算出され、設定される。しかし、これに限らず、管理者によって入力部１４（例えばマウス等）により、空間モデル１１１に所定の位置が指定されたとき、当該位置を含む所定の範囲の領域（例えば、実空間において１ｍ×１ｍに相当する範囲の領域）を評価領域とし、当該１つの評価領域についてのレコードからなる情報を評価領域情報１１４として記憶してもよい。

制御部１２は、ＣＰＵ等を備えたコンピュータで構成され、後述する図７に示す一連の処理を実行するべく、評価領域設定手段１２１、画素数算出手段１２２、監視量算出手段１２３、監視量画像生成手段１２４を含んでいる。

評価領域設定手段１２１は、空間モデル１１１上に監視量を算出する単位領域である評価領域を設定し、評価領域情報１１４として記憶部１１に記憶する評価領域設定処理を行う。本実施形態では、図４の点線にて区分した領域のように、監視空間の地面と建造物壁面に相当する空間モデル１１１の全ての領域をそれぞれ評価領域として区分し、各評価領域についての評価領域情報１１４を求める。すなわち、監視空間の地面と建造物壁面に相当する空間モデル１１１の全ての領域を、予め設定した面積内に納まるよう分割し、それら分割された各領域を評価領域として、範囲を表す座標値と、当該評価領域に相当する実空間における面積とを幾何算出する。しかし、実空間における面積に限らず、空間モデル１１１の当該領域に相当する仮想的な面積であってもよい。

画素数算出手段１２２は、撮像条件情報１１２を用いて前記撮像装置から空間モデル１１１を３次元投影（透視投影）した投影面における評価領域に相当する領域の画素数を算出する画素数算出処理を行う。以下、画素数算出処理の詳細について説明する。

画素数算出処理では、まず、撮像条件情報１１２の設置位置及び姿勢に基づいて、空間モデル１１１上に仮想カメラを配置する。ここで、仮想カメラとは、実空間である監視空間内に配置された撮像装置を、仮想空間である空間モデル１１１において模した仮想的なカメラであり、当該撮像装置の設置位置や姿勢、画角、解像度等により仮想空間を撮像して仮想カメラ画像を出力する。図５は、画素数算出処理を模式的に説明する図である。図５において、符号１１１ａ、１１１ｂは、空間モデル１１１の一部を切り欠いて表したものであり、そのうち１１１ａが監視空間の地面に相当するものであり、１１１ｂが監視空間に存在する建造物の壁面に相当するものとする。図５に表すように、画素数算出処理では、仮想カメラ３２の光学中心Ｏが撮像条件情報１１２の設置位置に基づいて仮想空間内に設定され、また、仮想カメラ３２の光軸（座標軸に対する回転角度ω, φ, κ）が撮像条件情報１１２の姿勢に基づいて設定される。

次に、画素数算出処理では、仮想カメラ３２の位置及び姿勢から撮像条件情報１１２の画角び解像度に基づいて、当該仮想カメラ３２から撮像したときの画像に相当する仮想カメラ画像を求める。この際、仮想カメラ画像を、既知のコンピュータグラフィックス技術によるレンダリング処理にて求める。なお、その手法については、例えば、「コンピュータグラフィックス」（コンピュータグラフィックス編集委員会
編集・出版、平成１８年刊）に詳細に記述されている
図５において、仮想カメラ３２の光学中心Ｏを頭頂点とした四角錐Ｏａ’ｂ’ｃ’ｄ’は、撮像条件情報１１２から幾何学的に算出した仮想カメラ３２の視野に相当し、当該四角錘に接して光軸に垂直な平面である投影面ａｂｃｄが仮想カメラ画像に相当する。また、当該四角錐と空間モデル１１１との干渉面ＡＢＥＣＤＦは仮想カメラ３２の撮像範囲に相当し、当該撮像範囲内の空間モデル１１１を二次元画像として投影したものが仮想カメラ画像として表示される。すなわち、図５において、空間モデル１１１ａ上の符号Ｉで記す箇所は、仮想カメラ画像（投影面）の符号ｉで記す箇所に投影される。

次に、画素数算出処理では、空間モデル１１１上の所定の評価領域に相当する仮想カメラ画像（投影面）の画像領域を求める。例えば、図５に示すように、監視量を算出したい評価領域３０が空間モデル１１１ａ上に示した矩形ＧＨＩＪからなる領域であるとしたとき、当該評価領域３０に相当する仮想カメラ画像（投影面）における画像領域ｇｈｉｊ（以下、「対応領域３１」という）を求める。次に、画素数算出処理では、仮想カメラ画像上の対応領域３１の画素数を計数する。このようにして、画素数算出処理では、撮像条件情報１１２を用いて空間モデル１１１を３次元投影した投影面における評価領域に相当する対応領域３１の画素数を求める。

なお、本実施形態では、レンダリング処理によって求めた仮想カメラ画像を用いて評価領域に相当する対応領域３１の画素数を求めているが、これに限らず、仮想カメラ画像を出力するまでもなく、既知の幾何計算により当該画素数を求めることができる。すなわち、３次元の仮想空間上で定義された空間モデル１１１を、撮像装置の設置位置・姿勢から得られる変換行列により視野変換し、さらに、撮像装置の画角より得られる変換行列により透視変換することで２次元の投影面に投影する。そして、既知の陰面消去技術（物体空間アルゴリズム、画像空間アルゴリズム、優先順位アルゴリズム等による）を施して手前に存在する面によって隠されて見えない面を消去することによって、任意の評価領域の投影面上に投影された対応領域３１について、投影面全体の面積に対する当該対応領域３１の面積割合を計算することができる。この面積割合と解像度とを用いて、対応領域の画素数を算出することができる。なお、上記の幾何計算については、前述の「コンピュータグラフィックス」に詳細に説明されている。

監視量算出手段１２４は、画素数算出手段１２２にて算出した評価領域の画素数と、評価領域設定処理にて算出した当該評価領域に相当する実空間における面積とを用いて、当該評価領域の単位面積当たりの画素の割合（以下、「画素密度」という）を算出し、当該画素密度を用いて当該評価領域の監視量を求める監視量算出処理を行う。以下、監視量算出処理の詳細について説明する。

監視量算出処理では、まず、評価対象の評価領域についての画素密度を、画素数算出手段１２２にて算出した評価領域の画素数Ｎと、評価領域情報１１４の面積Ｓとを用いて、画素密度ρ［ｐｉｃｓ／ｍ＾２］＝Ｎ／Ｓにより算出する。次に、算出した画素密度ρとフレームレート１１３とを用いて、フレームレート１１３が大きいほど監視量が大きくなるよう算出する。本実施形態では、基準とするフレームレートによって、正規化した値を画素密度ρに乗ずることにより監視量を算出する。すなわち、基準とするフレームレートを３０ｆｐｓとし、画素密度ρを求めた撮像装置のフレームレートが６０ｆｐｓとしたとき、監視量Ｖ＝画素密度ρ×（６０／３０）によって算出する。なお、評価領域によっては、複数の撮像装置によって撮像される場合がある。このような複数の撮像装置によって撮像されている評価領域の監視量は、撮像装置毎に算出した監視量の総和によって算出する。

以上の評価領域設定処理、画素数算出処理、監視量算出処理といった一連の処理により、所定の評価領域についての監視量を算出することが可能となる。ここで、評価領域が建造物等の陰になっている場合の監視量について説明する。図６は、壁面１１１ｂから庇部１１１ｃが突き出している場合における空間モデル１１１を表している。同図に表すように、仮想カメラ３２から見たとき評価領域３０ａの一部が庇部１１１ｃの陰に隠れているため対応領域３１ａは小さくなる。そのため、当該対応領域３１ａの画素数は少なく計数されるため、当該対応領域３１ａの監視量は、図５における評価領域３０の監視量と比べて小さくなる。また、仮想カメラ３２から見たとき全部が庇部１１１ｃの陰に隠れている評価領域３０ｂについては、対応領域が存在せず、監視量は０となる。このように、本発明は、建造物等の陰になって撮像範囲から外れている評価領域の監視量が小さく算出されるといったように、監視空間の３次元構造を踏まえた監視量を求めることができる。したがって、管理者は、監視するにあたって監視空間の３次元構造を踏まえたより適切な対応（例えば、死角となる領域に警備員を配置する等）をとることが可能となる。

監視量画像生成手段１２４は、記憶部１１の空間モデル１１１と、評価領域設定手段１２１にて設定した評価領域情報１１４と、監視量算出手段１２３にて算出した監視量とを用いて、所定の視点・視野から空間モデル１１１をレンダリング処理した仮想画像であって、空間モデル１１１における評価領域に対応する監視量に応じた色（又は濃淡）で着色した画像である監視量画像を生成する監視量画像生成処理を行い、生成した監視量画像を表示部２４に出力する処理を行う。以下、監視量画像生成処理の詳細について説明する。

監視量画像生成処理では、まず、監視量画像を生成するために実施するレンダリング処理にて必要とされる視点・視野に関する情報を記憶部１１から読み出す。なお、この視点・視野に関する情報は、管理者等により初期設定時に固定的に設定入力されていることとする。しかし、管理者等が必要に応じて入力部１４を用いて設定入力してもよい。次に、監視量画像生成処理では、記憶部１１から読み出した視点・視野に関する情報を用いて空間モデル１１１を撮像した仮想画像を生成する。そして、評価領域情報１１４の評価領域の範囲に関する情報に基づいて、生成した仮想画像における評価領域に相当する画像領域に、当該評価領域に対応する監視量に応じた色で着色（テクスチャマッピング）する。例えば、監視量が大きい値であるほど、濃い赤色で着色し、監視量が小さくなる程、白色（無色）に近づいていくように着色する。

表示部１３は、ディスプレイ等の情報表示デバイスである。表示部１３は、制御部１２の監視量画像生成手段１２４から出力された監視量画像を表示する。なお、表示部１３は、本発明における出力部として機能する。

（撮像シミュレーション装置１の制御部１２が実行する処理について）
以下、本実施形態の撮像シミュレーション装置１の制御部１２が実行する処理の流れの一例について、図７を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施例では、監視空間に２台の撮像装置が設置されているものとして説明する。

撮像シミュレーション装置１の動作に先立ち、管理者により撮像シミュレーション装置１の入力部１４を用いて撮像条件情報１１２の設定、及び空間モデル１１１の登録等の各種初期設定が行なわれる（ＳＴ１）。本実施形態では、監視空間に２台の撮像装置が設置されている場合を想定しているため、撮像装置ごとに撮像条件情報１１２が初期設定にて登録される。また、空間モデル１１１として図２の３次元形状データが、初期設定にて登録されたとして以下の処理を説明する。

次に、評価領域設定手段１２１は、図４の点線で表す領域のような、空間モデル１１１上に監視量を算出する単位領域である評価領域を設定する評価領域設定処理を行う（ＳＴ２）。評価領域設定処理では、評価領域の範囲を表す座標値と、当該評価領域に相当する実空間における面積とを求め記憶部１１に評価領域情報１１４として記憶する。なお、以降の処理である図７のループ１の処理では、設定した評価領域毎に処理を行う。すなわち、ループ１は、設定した評価領域の数分だけ実行することを意味する。以降の説明において、対象評価領域とは、ループ１にて処理対象となっている評価領域をいう。また、図７のループ２の処理では、監視空間に設置した撮像装置毎に処理を行う。すなわち、ループ２は、設置した撮像装置の数分だけ実行することを意味する。以降の説明において、対象撮像装置とは、ループ２にて処理対象となっている撮像装置をいう。

次に、画素数算出手段１２２は、画素数算出処理を行う（ＳＴ３）。画素数算出処理では、対象撮像装置に対応する撮像条件情報１１２を読出し、当該撮像条件情報１１２を用いて前記撮像装置から空間モデル１１１を３次元投影（透視投影）した投影面（二次元の仮想カメラ画像）において、対象評価領域に相当する画像領域（対応領域）の画素数を算出する。画素数算出処理の詳細については、前述したためここでは説明を省略する。

次に、監視量算出手段１２３は、ＳＴ３にて算出した画素数と、ＳＴ２にて算出した対象評価領域に相当する実空間における面積と、対象撮像装置のフレームレート１１３とを用いて、対象撮像装置による対象評価領域の監視量を算出する監視量算出処理を行う（ＳＴ４）。監視量算出処理の詳細については、前述したためここでは説明を省略する。

次に、監視量算出手段１２３は、ループ２にて対象撮像装置毎に算出した対象評価領域の監視量の総和を求め、その値を対象評価領域の監視量として算出する（ＳＴ５）。一般的に、所定の評価領域が複数の撮像装置によって撮像されているとき、当該評価領域について得られる情報量（＝監視度合い）は１台のときに比べて大きくなる。そのため、対象評価領域の監視量を、各撮像装置による監視量の総和として算出することにより、複数の撮像装置が設置された監視空間についての監視量を簡易的に算出することができる。このようにして算出した監視量を各対象評価領域の識別情報と対応付けて記憶部１１に一時的に記憶し、ループ１にて全ての評価領域についての監視量を算出するよう処理を繰り返す。

次に、評価領域設定手段１２１は、ループ１にて算出した全ての評価領域の監視量と、ＳＴ２にて設定した評価領域情報１１４と、記憶部１１の空間モデル１１１とを用いて、監視量画像を生成する監視量画像生成処理を行う（ＳＴ６）。監視量画像生成処理の詳細については、前述したためここでは説明を省略する。次に、制御部１２は、ＳＴ６にて生成された監視量画像を表示部１３に表示出力する出力処理を行う（ＳＴ７）。

図８は、監視量画像４０の一例を表した図である。図８において、符号３２ａ、３２ｂは、それぞれ監視空間に設置された２台の撮像装置に対応した仮想カメラを表している。本実施形態では、仮想カメラ３２ａに対応する撮像装置は比較的低い位置から建物の間の通りを撮像しており、仮想カメラ３２ｂに対応する撮像装置は比較的高高度の位置から広い範囲を撮像している。同図において表すように、仮想カメラ３２ａ、３２ｂの視野方向近傍の位置である符号３３ａ、３３ｂの点線内の評価領域の監視量は濃い色で表示され、監視量が大きいことが容易に把握できる。特に、低い位置から撮像している仮想カメラ３２ａの視野方向近傍の領域３３ａにおいては、領域３３ｂと比べて大きい監視量であることがわかり、これは当該領域３３ａの方が多くの情報量（画素数）で撮像されていることを意味している。一方、高高度の位置から広い範囲を撮像している仮想カメラ３２ｂの視野方向近傍の領域３３ｂは領域３３ａと比較して監視量が小さいことがわかる。これは当該領域３３ａが仮想仮想カメラ３２ｂから離れているため、領域３３ａと比較して少ない情報量（画素数）で撮像されていることを意味している。また、同図から、仮想カメラ３２ａの視野と仮想カメラ３２ｂの視野とが重なる領域３３ｃの監視量が比較的大きいことが把握できるが、これはＳＴ５にて仮想カメラ３２ａによる監視量と仮想カメラ３２ｂによる監視量との総和を求めたためである。

以上のように、本実施形態の撮像シミュレーション装置１は、監視空間に設置された撮像装置により、監視空間の所定の位置がどの程度詳細に撮像されているのかといった監視度合いを表す監視量を監視量画像として集約表示することができる。これにより、管理者は、表示部１３からの表示出力された監視量画像を参照することにより、これらの撮像装置によってどの程度詳細に撮像されているのかといった監視度合いについて一目で把握することができる。したがって、管理者は、既設の撮像装置による監視が弱い領域、例えば、当該撮像装置の撮像範囲に含まれていたとしても監視画像においては小さく（少ない画素数で）表示されるような領域を把握することができる。そして、当該監視が弱い領域のセキュリティを確保するよう、撮像装置の増設や、警備員の配置、又は監視移動ロボットを向かわせるなどのような対応を取ることができる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で、更に種々の異なる実施形態で実施されてもよいものである。また、実施形態に記載した効果は、これに限定されるものではない。

上記実施形態では、監視量を算出するにあたって、撮像装置の設置位置や姿勢、画角、解像度といった撮像条件情報１１２を用いた。しかし、これに限らず、撮像装置の被写界深度を更に用いて監視量を算出してもよい。一般的に、被写界深度の範囲外に物体が位置すればする程、当該物体にフォーカス（焦点）が合わずにボケた表示になるため、たとえ撮像装置の撮像範囲内に位置し、大きく撮像されていたとしても、このような場合において撮像画像から得られる情報量は相対的に小さくなる。したがって、被写界深度を考慮することにより、より正確な監視量を算出することができる。例えば、被写界深度として近点距離（前端距離）と遠点距離（後端距離）を予め記憶部１１に記憶しておく。そして、評価領域設定手段１２１は、仮想カメラの光学中心Ｏ（撮像装置の設置位置）から評価領域の重心位置までの距離を幾何計算する。そして、監視量算出手段１２３は、当該距離が近点距離よりも小さい値であるほど監視量が小さい値になるよう、また、当該距離が遠点距離よりも大きい値であるほど監視量が小さい値になるよう補正する。これにより、管理者は、被写界深度を考慮したより適切な監視量を把握することができる。なお、被写界深度を予め記憶部１１に記憶するのではなく、他のパラメーター（例えば、焦点距離、絞り値等）を予め記憶部１１に記憶しておき、当該パラメーターを用いて既知の方法により被写界深度を算出してもよい。

上記実施形態では、評価領域設定手段１２１が監視空間の地面と建造物壁面に相当する空間モデル１１１の領域を評価領域として設定したが、これに限らず、監視空間の地面や壁面ではない上空部分を評価領域として設定してもよい。例えば、図９に表すように、評価領域設定手段１２１は上空部分に球体等の評価領域３０ｃを設定し、画素数算出手段１２２は当該評価領域３０ｃに対応する対応領域３１ｃの画素数を算出することにより、監視量画像生成手段１２４は当該評価領域３０ｃにおける監視量を同様に算出することができる。図１０は監視空間において人物が通行できる地面上空に評価領域を設定して、上空における複数個所の監視量を算出したときの監視量画像４０を例示したものである。このように、地面や壁面等の空間モデル１１１に接する領域の監視量だけでなく、上空部分の監視量を算出することにより、管理者は所定の高さにおける監視量を正確に把握することができる。したがって、例えば、人物の顔位置の高さにおける監視量を把握したいときにおいても本発明を利用することができる。

上記実施形態では、監視量画像生成手段１２４にて監視量に応じた色や濃淡にて着色した監視量画像を生成し、表示部１３にて表示出力しているが、これに限らず、監視量画像を生成せずに監視量を数値出力してもよい。例えば、管理者が入力部１４（例えばマウス等）を用いて監視空間の所定の地点を指定したとき、当該地点を含む評価領域の監視量を算出し、当該監視量を数値として表示部１３に出力してもよい。
或いは、監視空間のあらゆる領域について監視量を算出し、所定の閾値以下の監視量となる領域を他の領域と識別可能に画像出力してもよい。
或いは、算出した監視量を用いて認証装置が認証できる領域を表示出力してもよい。すなわち、認証装置が認証対象する物体部位の床面からの高さと、当該認証装置が認証可能となる監視量の下限値を表す閾値とを対応付けた認証装置情報を、予め記憶部１１に記憶しておく。例えば、認証装置が認証対象する物体の部位を「人物の顔」とし、その高さを１．７ｍと記憶しておく。また、認証装置が認証可能となる監視量の下限値として、認証可能となる顔画像の画素数と、顔の概略面積から求められる画素密度を記憶しておく。そして、評価領域設定手段１２１は適当な大きさ（例えば、頭部に相当する大きさ）からなる評価領域を当該高さの位置に設定し、画素数算出手段１２２は当該評価領域に相当する対応領域の画素数を算出し、監視量算出手段１２３は、当該評価領域における監視量を同様に算出する。なお、より好適には、監視量の算出にあたっては、フレームレート１１３を考慮せず、また、撮像装置毎の監視量の総和を算出しないことが望ましい。そして、監視量画像生成手段１２４は、前記閾値よりも大きい評価領域を、それ以外の空間モデルの領域と識別可能に表示した識別領域画像を生成し、当該識別領域画像を表示部１３により表示出力する。図１１は、識別領域画像の一例であり、監視量が閾値よりも大きい評価領域の垂直下方向の地面部分３３ｄを他の領域と識別可能に表示（塗りつぶし表示）したときの識別領域画像４１である。このように、管理者は、識別領域画像４１を見ることにより、広い監視空間において認証装置により認証可能な領域３３ｄを一目で把握することができる。

上記実施形態では、撮像装置の設置位置や姿勢、画角、解像度といった撮像条件情報１１２やフレームレート１１３を、予め管理者等により設定登録されることにより記憶部１１に記憶されている。しかし、これに限らず、撮像シミュレーション装置１に有線ＬＡＮ／無線ＬＡＮやＵＳＢ等の通信インタフェースである通信部を備え、当該通信部を介して撮像装置や当該撮像装置を管理するサーバ装置とネットワーク接続し、これらの装置から撮像条件情報１１２やフレームレート１１３を受信して記憶部１１に記憶する構成であってもよい。これにより、例えば、カメラコントローラー等によるパン、チルト、ズーム等の操作により撮像装置の姿勢や画角が変更された場合や、移動ロボット搭載の撮像装置の撮像位置が変更された場合であっても、管理者は、当該変更を反映した監視量を適宜把握することができる。

１・・・撮像シミュレーション装置
１１・・・記憶部
１２・・・制御部
１３・・・表示部
１４・・・入力部
１１１・・・空間モデル
１１２・・・撮像条件情報
１１３・・・フレームレート
１１４・・・評価領域情報
１２１・・・評価領域設定手段
１２２・・・画素数算出手段
１２３・・・監視量算出手段
１２４・・・監視量画像生成手段
３０・・・評価領域
３１・・・対応領域
３２・・・仮想カメラ
４０・・・監視量画像
４１・・・識別領域画像

Claims (6)

1. 監視空間に設置した一又は複数の撮像装置により、該監視空間内の所定位置における監視度合いを表す監視量を求める撮像シミュレーション装置であって、
   前記監視空間を３次元の仮想空間として表現した空間モデルと、前記撮像装置の前記監視空間における設置位置及び姿勢を前記仮想空間に対応付けた情報並びに該撮像装置の画角及び解像度とからなる撮像条件情報と、を記憶する記憶部と、
   前記所定位置に対応する前記空間モデル上の位置を含む評価領域を設定し、前記撮像条件情報を用いて前記撮像装置から該空間モデルを３次元投影した投影面における該評価領域に相当する領域の画素数を求め、該画素数と該評価領域に相当する面積とを用いて該評価領域の単位面積当たりの画素の割合から前記所定位置の前記監視量を求める制御部と、
   前記監視量を出力する出力部と、
   を有することを特徴とする撮像シミュレーション装置。
2. 前記記憶部は、更に、前記撮像装置のフレームレートを記憶し、
   前記制御部は、前記監視量を前記フレームレートが大きいほど大きくなるよう算出する請求項１に記載の撮像シミュレーション装置。
3. 前記記憶部は、更に、前記撮像装置の被写界深度を記憶し、
   前記制御部は、前記撮像装置の前記設置位置から前記評価領域の重心位置までの距離を算出し、該距離が前記被写界深度の範囲から外れるほど前記監視量が小さくなるよう算出する請求項１又は請求項２に記載の撮像シミュレーション装置。
4. 前記制御部は、更に、前記評価領域に対応する前記空間モデルの領域を前記監視量に応じた色又は濃淡にて表した監視量画像を生成し、
   前記出力部は、前記監視量画像を表示出力する請求項１から請求項３の何れか一項に記載の撮像シミュレーション装置。
5. 前記記憶部は、更に、所定の高さにおける前記監視量の閾値を予め記憶し、
   前記制御部は、更に、前記高さにおける前記評価領域の前記監視量を算出し、前記監視量が前記閾値よりも大きい評価領域を、それ以外の空間モデルの領域と識別可能に表示した識別領域画像を生成し、
   前記出力部は、前記識別領域画像を表示出力する請求項１から請求項４の何れか一項に記載の撮像シミュレーション装置。
6. 監視空間に設置した一又は複数の撮像装置により、該監視空間内の所定位置における監視度合いを表す監視量を求めるプログラムであって、
   前記監視空間を３次元の仮想空間として表現した空間モデルと、前記撮像装置の前記監視空間における設置位置及び姿勢を前記仮想空間に対応付けた情報並びに該撮像装置の画角及び解像度とからなる撮像条件情報と、を記憶しており、
   前記プログラムは、コンピュータに、
   前記所定位置に対応する前記空間モデル上の位置を含む評価領域を設定する処理と、前記撮像条件情報を用いて前記撮像装置から該空間モデルを３次元投影した投影面における該評価領域に相当する領域の画素数を求める処理と、該画素数と該評価領域に相当する面積とを用いて該評価領域の単位面積当たりの画素の割合から前記所定位置の前記監視量を求める処理と、
   を実行させることを特徴とするプログラム。