JPH0638217A - 赤外線監視システム - Google Patents

赤外線監視システム

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JPH0638217A
JPH0638217A JP4190495A JP19049592A JPH0638217A JP H0638217 A JPH0638217 A JP H0638217A JP 4190495 A JP4190495 A JP 4190495A JP 19049592 A JP19049592 A JP 19049592A JP H0638217 A JPH0638217 A JP H0638217A
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JP
Japan
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temperature
infrared
monitoring system
measurement range
infrared camera
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Withdrawn
Application number
JP4190495A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Nakamura
哲也 中村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH0638217A publication Critical patent/JPH0638217A/ja
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】赤外線を利用した侵入者監視システムに関し、
環境温度の変化が大きい場合でも確実に被検出体を検出
できる赤外線監視システムを提供することを目的とす
る。 【構成】赤外線によって監視領域を撮像して、温度分布
を求める赤外線カメラ1と、赤外線カメラ1の画像にお
ける背景領域と異なる温度を有する温度変化領域を検出
する温度変化領域検出手段2とを備え、この温度変化領
域の情報に基づいて被検出体を検出する赤外線監視シス
テムにおいて、温度計測範囲設定手段3を設けて、赤外
線カメラ1の温度計測範囲を背景領域の最低温度と最高
温度とで定まる範囲に追随して設定することで構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線を利用した侵入
者監視システムに関し、特に環境温度の変化が大きい場
合でも確実に侵入者を検出できる赤外線監視システムに
関するものである。
【0002】防犯システムに利用される侵入者検出方式
には、各種のものが既に知られている。このうち、赤外
線カメラによる画像を処理して侵入者を検出する赤外線
監視システムは、侵入者に対する隠密性と、侵入者検出
の信頼性が高い点で優れている。
【0003】このような赤外線監視システムにおいて
は、屋外に設置する場合等のように、背景をなす環境温
度の変化等のように、外乱が大きい場合でも、確実に侵
入者を検出できることが要望される。
【0004】
【従来の技術】図4は、従来のおよび本発明が適用され
る赤外線監視システムの全体構成を示したものである。
111 〜11n は、複数のチャネルCH1 〜CHn に対
応して設けられた赤外/可視複合カメラであって、警戒
区域内に分散して配置され、それぞれの分担する監視領
域内の画像を赤外線カメラと可視光カメラとによって撮
像する。121 〜12n はそれぞれのカメラに対応して
設けられたコントローラであって、それぞれのカメラに
対する測定温度範囲等の所要の制御を行う。
【0005】131 〜13n および141 〜14n は、
それぞれのカメラに対応して設けられた伝送系の送信部
および受信部であって、離れた場所に設けられたそれぞ
れのカメラからの情報を伝送する。15はビデオスイッ
チであって、受信部141 〜14n からのそれぞれのカ
メラの信号を切り替えて出力する。
【0006】16はTVモニタであって、ビデオスイッ
チ15で選択された可視光カメラからの映像を表示す
る。17は画像処理部であって、ビデオスイッチ15で
選択された赤外線カメラの映像信号によって、それぞれ
の監視領域における侵入者検出のための画像処理を行
う。
【0007】18はデータ処理部であって、画像処理部
17における処理結果に基づいて、侵入者の判定,警報
発生等の処理を行う。19は警報装置であって、データ
処理部18における警報発生の判定時、所要の警報を行
う。20はディスプレイであって、データ処理部18に
おける各種警報条件の設定,警報発生時の表示等を行
う。21はプリンタであって、データ処理部18におけ
る警報発生時、所要の記録を行う。
【0008】データ処理部18はまた、ビデオスイッチ
15に対して、各チャネルのカメラを周期的に切り替え
て監視を行うように制御するとともに、各カメラのコン
トローラに対して、赤外線カメラの測定温度範囲,画像
表示時の階調数等を指示する制御を行う。
【0009】図5は、赤外線監視システムにおける侵入
者検出の基本概念を示したものであって、入力画像と、
背景を示す基準画像との差分演算を行うことによって、
侵入者を検出することを示している。
【0010】入力画像において、背景温度をt1 ,侵入
者温度をt2 とし、両者の差分温度をt3 とすると、入
力画像と、背景温度に等しい基準画像との差分を求める
ことによって、差分温度t3 によって侵入者を示す画像
が得られる。
【0011】は背景温度t1 =20°C、侵入者温度
2 =30°Cのとき、差分温度t 3 =10°Cによっ
て侵入者が表示されることを示し、は背景温度t1
0°C、侵入者温度t2 =30°Cのとき、差分温度t
3 =30°Cによって侵入者が表示されることを示し、
は背景温度t1 =50°C、侵入者温度t2 =30°
Cのとき、差分温度t3 =−20°Cによって侵入者が
表示されることを示している。
【0012】図6は、赤外線監視システムにおける温度
計測範囲の例を示したものであって、図5に示された各
場合に対応して、は20°C〜30°Cであり、は
0°C〜30°Cであり、は30°C〜50°Cであ
ることが示されている。
【0013】赤外線監視システムにおいては、背景と侵
入者との温度差を利用して検出を行うため、環境温度変
動に応じて、赤外線カメラの測定する温度範囲は、例え
ば図6〜に示されるように変化する。
【0014】しかしながら、赤外線カメラの温度計測範
囲を、環境温度の変化に合わせて設定替えすることは困
難であり、そのため、赤外線カメラの温度計測範囲は、
想定される温度範囲をカバーできるように、予め広く取
っておかなければならない。図5に示された例の場合
は、温度計測範囲を、図6においてに示すように、0
°C〜50°Cに設定する必要がある。
【0015】図7は、赤外線画像における温度計測範囲
と、温度分解能との関係を示したものである。図中、α
は画像の1階調に対応する温度幅を示し、赤外線カメラ
の場合、αは1温度分解能に対応する。ここで、温度分
解能とは、対象の温度を何°Cの分解精度で計測できる
かの限界性能をいうものである。
【0016】図7において、下限温度TMIN,上限温度T
MAX としたとき、 温度計測範囲=TMAX −TMIN …(1) TMAX =TMIN +α・n …(2) ここで、nは画像の階調数である。
【0017】図8は、温度分解能と検出性との関係を例
示したものである。は温度計測範囲が0°C〜50°
Cの場合を示し、この場合の温度分解能α1 は α1 =(50−0)/n=50/n …(3) または温度計測範囲が20°C〜30°Cの場合を示
し、この場合の温度分解能α2 は α2 =(30−20)/n=10/n …(4)
【0018】 ∴α2 >α1 …(5) このように、赤外線カメラの温度計測範囲が広くなる
と、これに伴って、温度分解能の値は大きくなり、従っ
て、差分温度の検出精度が低下する。
【0019】図9は、侵入者温度と環境温度との関係を
概念的に示したものである。一般に侵入者(人間)の皮
膚露出部の温度は高く、被服部の温度は低い。しかしな
がら、これらの温度は一定値ではなく、図9に示すよう
に、気象条件等による環境温度の変動に伴って変化す
る。一方、背景の温度も環境温度とともに変化する。こ
れらのことから、侵入者と背景との温度差は、通常、か
なり小さい。
【0020】従来の赤外線監視システムでは、前述のよ
うに、環境温度変動に対応して赤外線カメラの温度計測
範囲を広くとらざるを得ず、従って温度分解能値が大き
くなることを避けられなかった。これに対して、侵入者
と背景との温度差は小さいため、屋外環境下において、
侵入者を確実に検出することが難しいという問題があっ
た。
【0021】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、環境温度変動に追随し
て、赤外線カメラの温度計測範囲を設定することによっ
て、必要最小限の温度分解能値で検出処理を行い、環境
温度変動の影響を排除して侵入者を確実に検出できる、
赤外線監視システムを提供することを目的としている。
【0022】
【課題を解決するための手段】(1) 図1は、本発明の原
理的構成を示したものである。本発明は、赤外線によっ
て監視領域を撮像して温度分布を求める赤外線カメラ1
と、赤外線カメラ1の画像における背景領域と異なる温
度を有する温度変化領域を検出する温度変化領域検出手
段2とを備え、この温度変化領域の情報に基づいて被検
出体を検出する赤外線監視システムにおいて、赤外線カ
メラ1の温度計測範囲を背景領域の最低温度と最高温度
とで定まる範囲に追随して設定する温度計測範囲設定手
段3を設けたものである。
【0023】(2) また本発明は、(1) において、温度計
測範囲設定手段3が、赤外線カメラ1の温度計測範囲を
背景領域の最低温度と最高温度とで定まる範囲の上下に
システム温度分解能値だけ広げて設定するものである。
【0024】(3) また本発明は、(1) または(2) におい
て、赤外線カメラ1の温度計測範囲の設定を一定時間ご
とに更新する見直し更新手段4を設けたものである。
【0025】
【作用】図2は、本発明における背景温度と赤外線カメ
ラの温度計測範囲の設定との関係を示したものであっ
て、本発明の作用を説明するものである。図中におい
て、(a)は背景温度を示し、(b)は赤外線カメラの
温度計測範囲の設定を示している。
【0026】本発明においては、赤外線カメラの温度計
測範囲を、測定された背景領域の最低温度と最高温度と
で定まる範囲に追随して設定する。この場合、温度測定
値には、システムとしての温度分解能値ΔT以内の誤差
が伴うので、温度計測範囲の設定は、この誤差分だけ余
裕を持たせて行う必要がある。
【0027】そこで図2に示すように、赤外線カメラの
温度計測範囲の下限設定値TMIN は、背景の最低温度値
BMINよりシステム温度分解能値ΔTだけ低くし、赤外
線カメラの温度計測範囲の上限設定値TMAX は、背景の
最高温度値TBMAXよりシステム温度分解能値ΔTだけ高
く設定する。ΔTの値は、赤外線カメラの画像の1階調
に対応する温度幅αよりは、通常、かなり大きい値とな
る。
【0028】背景の最低温度値TBMIN,最高温度値T
BMAXの値は、一定時間周期で赤外線カメラの画像から取
り込み、これに対してΔTだけ範囲を広げて、温度計測
範囲の下限設定値TMIN ,上限設定値TMAX を更新す
る。
【0029】すなわち TMIN =TBMIN−ΔT …(6) TMAX =TBMAX+ΔT …(7) 従って、画像の1階調の温度分解能αは、次の関係で定
まる。 α=(TMAX −TMIN )/n …(8) ここでnは階調数であって、システムで定まる固定値で
ある。
【0030】これによって、不特定温度である侵入者温
度が、背景の最低温度値TBMINより低い場合でも、また
は背景の最高温度値TBMAXより高い場合でも、温度計測
範囲内として、検出を行うことができる。これは、赤外
線カメラにおいては、温度計測範囲の下限設定値TMIN
より低い対象物の温度はTMIN に、上限設定値TMAX
り高い対象物の温度はTMAX に表示する、スケールオー
バ機能を有しているためである。
【0031】このようにすることによって、環境温度変
動の影響を排除して、必要最小限の温度計測範囲で、す
なわち、必要最小限の温度分解能値で、侵入者の検出処
理を行うことができ、侵入者を確実に検出できるように
なる。
【0032】
【実施例】図3は、本発明の一実施例を示したものであ
って、本発明の赤外線監視システムにおける処理方式を
フローチャートによって例示したものであって、25は
赤外線カメラを示し、26は画像処理部の処理、27は
データ処理部の処理、28は、コントローラにおける赤
外線カメラの温度設定制御の処理をそれぞれ示し、これ
に対して全体を制御するシステムソフトテーブル29が
設けられていて、これによって各部に対する制御とパラ
メータの設定とが行われる。
【0033】画像処理部においては、31に示すフレー
ムサンプリングによって、赤外線カメラ25からの赤外
線映像を所定のサンプリング周期ごとにサンプルして、
画像フレームを作成する。画像フレームに対して、32
に示すマスク生成によって画像フレーム内における、警
戒領域外の部分を除去する。
【0034】そして前回の画像フレームと今回の画像フ
レームとの間で、33に示すように差分演算を行って、
背景領域に対する温度変化領域を抽出し、34に示す2
値化を行って、温度変化領域と背景領域とで2値化す
る。
【0035】さらに35に示すヒストグラム演算で、温
度変化領域について、温度計測範囲を所定の階調数に分
割した各階調ごとに画素数を求めるヒストグラム化を行
って、所定の閾値以上の各階調に所定の閾値以上の画素
数がある領域を抽出する。
【0036】さらに36に示す投影演算において、ヒス
トグラム演算35で抽出された温度変化領域について、
画面上における形状の縦横比を求めて、侵入者を検出す
る処理と、ヒストグラム演算35で抽出された温度変化
領域について、そのうちの最高温度の領域(顔の部分)
が占める相対的位置すなわち温度重心を求めて、侵入者
を検出する処理とを行う。
【0037】このような画像処理部における処理は、各
画像フレームごとに繰り返して行われる。データ処理部
においては、37に示す判定処理において、投影処理3
6によって求められた縦横比と温度重心との値が、それ
ぞれ所定の閾値を超えたとき、侵入者を判定する処理を
行う。
【0038】38に示す警報処理においては、判定処理
37において侵入者の判定が行われたとき、警報装置に
おいて所定のアラームを発生し、ディスプレイにおいて
異常発生の表示を行い、プリンタにおいて記録のプリン
トアウトを行う。
【0039】また、35に示すヒストグラム演算で、背
景領域について、温度計測範囲を所定の階調数に分割し
た各階調ごとに画素数を求めるヒストグラム化を行い、
39に示す背景温度範囲算出で、最小の画素数を有する
最低温度によって、背景の最低温度TBMINを定め、最小
の画素数を有する最高温度によって、背景の最高温度T
BMAXを定める。
【0040】次に40に示す温度設定・階調算出で、背
景温度範囲算出39で求められた温度範囲の上下にそれ
ぞれシステム温度分解能ΔTを加えて、赤外線カメラに
設定する下限温度TMIN と、上限温度TMAX とを定め、
さらに上下限の温度範囲を所定の階調数nで分割して、
1階調の温度分解能αを求める。
【0041】温度設定制御28において、コントローラ
は赤外線カメラ25に対して、温度設定・階調算出40
で求められた測定すべき上下限温度と、1階調幅の温度
分解能αとを設定する処理を行い、赤外線カメラ25は
設定されたこれらのパラメータによって、温度計測を行
う。
【0042】さらに41に示す見直し更新によって、温
度設定・階調算出40における上下限温度と、1階調の
温度分解能αとの算定を、システムソフトテーブル29
からの所定の更新時間ごとに実行して、温度設定制御2
8において、更新されたこれらのパラメータによって赤
外線カメラ25における設定を行う。これは背景温度等
の変化は、比較的緩慢なので、ある程度の時間ごとに設
定変更を行えばよいからである。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、赤
外線監視システムにおいて、赤外線カメラの温度計測範
囲を、背景をなす環境温度の変化に追随して変化させ、
必要最小限の測定温度幅で、侵入者に基づく温度変化領
域の検出処理を行うので、検出性を定める赤外線画像上
の温度階調幅を小さくとることができ、検出性の向上を
図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成を示す図である。
【図2】本発明における背景温度と赤外線カメラの温度
測定範囲の設定との関係を示す図であって、(a)は背
景温度を示し、(b)は赤外線カメラの温度測定範囲の
設定を示す。
【図3】本発明の一実施例を示す図である。
【図4】従来のおよび本発明が適用される赤外線監視シ
ステムの全体構成を示す図である。
【図5】赤外線監視システムにおける侵入者検出の基本
概念を示す図である。
【図6】赤外線監視システムにおける温度計測範囲の例
を示す図である。
【図7】赤外線画像における温度計測範囲と、温度分解
能との関係を示す図である。
【図8】温度分解能と検出性との関係を例示する図であ
る。
【図9】侵入者温度と環境温度との関係を概念的に示す
図である。
【符号の説明】
1 赤外線カメラ 2 温度変化領域検出手段 3 温度計測範囲設定手段 4 見直し更新手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外線によって監視領域を撮像して、温
    度分布を求める赤外線カメラ(1)と、 該赤外線カメラ(1)の画像における背景領域と異なる
    温度を有する温度変化領域を検出する温度変化領域検出
    手段(2)とを備え、 該温度変化領域の情報に基づいて被検出体を検出する赤
    外線監視システムにおいて、 該赤外線カメラ(1)の温度計測範囲を背景領域の最低
    温度と最高温度とで定まる範囲に追随して設定する温度
    計測範囲設定手段(3)を設けたことを特徴とする赤外
    線監視システム。
  2. 【請求項2】 前記温度計測範囲設定手段(3)が、前
    記赤外線カメラ(1)の温度計測範囲を前記背景領域の
    最低温度と最高温度とで定まる範囲の上下にシステム温
    度分解能値だけ広げて設定することを特徴とする請求項
    1に記載の赤外線監視システム。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の赤外線監視シ
    ステムにおいて、 前記赤外線カメラ(1)の温度計測範囲の設定を一定時
    間ごとに更新する見直し更新手段(4)を設けたことを
    特徴とする赤外線監視システム。
JP4190495A 1992-07-17 1992-07-17 赤外線監視システム Withdrawn JPH0638217A (ja)

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JP4190495A JPH0638217A (ja) 1992-07-17 1992-07-17 赤外線監視システム

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JP4190495A JPH0638217A (ja) 1992-07-17 1992-07-17 赤外線監視システム

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3703618A1 (de) * 1987-02-06 1988-08-18 Opel Adam Ag Hinterachse fuer ein kraftfahrzeug
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CN115406934A (zh) * 2022-08-26 2022-11-29 山东大学 红外热像仪参数可调的隧道渗漏水检测方法、系统及装置

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