JPH1132323A - スチル画像による監視システム - Google Patents

スチル画像による監視システム

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JPH1132323A
JPH1132323A JP9182337A JP18233797A JPH1132323A JP H1132323 A JPH1132323 A JP H1132323A JP 9182337 A JP9182337 A JP 9182337A JP 18233797 A JP18233797 A JP 18233797A JP H1132323 A JPH1132323 A JP H1132323A
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JP9182337A
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Yukinori Kuwano
幸徳 桑野
Yukio Mori
幸夫 森
Toshiyuki Okino
俊行 沖野
Haruhiko Murata
治彦 村田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタルスチルカメラなどにより撮影された
スチル画像を用いて画像中の動きベクトルを検出し、必
要な画像のみを選択して記録できる監視システムを提供
する。 【解決手段】 一定時間毎に所定範囲のスチル画像を撮
影するスチル画像撮像部12と、スチル画像撮像部12にて
撮影された画像を解析し、移動物体の画像を含む必要な
画像のみを選択する画像解析手段17と、画像解析手段17
にて選択された必要な画像のみを記録する記録手段18を
具える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルスチルカ
メラなどのスチル画像撮影手段を用いた監視システムに
関するものであり、特に、スチル画像撮影手段によって
撮影された画像のうち、移動物体の画像を含む必要な画
像のみを記録可能な監視システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】建物の出入口や通路、車庫、銀行の現金
自動支払機コーナーなどにおいて、所定の監視範囲を、
防犯、管理などの目的で監視するシステムが知られてい
る。その種監視システムは、一般的に、所定の監視範囲
をビデオカメラを用いて連続的に又は所定時間毎に撮影
し、モニターに出力して監視員が監視したり、必要に応
じて撮影した映像すべて又は所定時間毎の映像を、テー
プなどの記録媒体に記録している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】撮影された映像を記録
媒体に記録する従来の監視システムにおいては、侵入者
などの撮影対象の有無に関係なく、自動的に映像の書き
込みを行なうため、撮影対象の写っていない映像まで記
録されてしまう。この結果、大容量の記録媒体が必要と
なり、また、記録媒体の頻繁な交換作業も必要であっ
た。さらに、撮影された映像中に、侵入者などの撮影対
象が写っているかどうかを確認するには、撮影対象の写
っていない映像を含めた全ての映像を再生する必要があ
り、多大な時間が必要であった。このため、確認作業も
長時間に亘り、撮影対象が写っていても見落とされる可
能性もあった。
【0004】本発明の目的は、デジタルスチルカメラな
どにより撮影されたスチル画像を用いて画像中の動きベ
クトルを検出し、必要な画像のみを選択して記録できる
監視システムを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の監視システム(10)は、一定時間毎に所定範
囲のスチル画像を撮影するスチル画像撮像部(12)と、ス
チル画像撮像部(12)にて撮影された画像を解析し、移動
物体の画像を含む必要な画像のみを選択する画像解析手
段(17)と、画像解析手段(17)にて選択され、移動物体の
画像を含む必要な画像のみを記録する記録手段(18)を具
える。
【0006】スチル画像撮像部(12)として、CCDや、
MOS型の撮像素子を挙げることができ、この種スチル
画像撮像部(12)を有する撮影手段としてデジタルスチル
カメラを挙げることがきる。スチル画像撮像部(12)は、
所定微小時間Δt(Δt<<t)毎に所定範囲の画像を撮
影し、順次画像解析手段(17)に送信する。
【0007】画像解析手段(17)は、スチル画像撮像部(1
2)で時間Δt毎に撮影された画像を解析し、侵入者など
の撮影対象(移動物体)の動きを検出することにより、撮
影対象の有無を判別する。撮影対象の動きは、画像の動
きベクトルを検出することによって判別することができ
る。動きベクトルを検出するために、画像解析手段(17)
は、スチル画像撮像部(12)にて撮影された画像を複数の
検出エリア(36)に分割し、時刻tにおける検出エリア(3
6)中の少なくとも1つの代表点(40)の画像データと、前
記検出エリア(36)の時刻t+Δtにおける画像データに
基づいて、時間Δtの間の代表点(40)の動きを動きベク
トル化する動きベクトル検出手段(16)と、動きベクトル
(MV)がゼロでない検出エリアの数をカウントし、カウ
ントされた検出エリアの数Nが所定数N-THよりも大であ
るか否かを判別し、動きベクトルMVがゼロでない検出
エリアの数Nが所定数N-THよりも大であると判別された
場合にのみ記録手段(18)に時刻t以降の少なくとも1画
像の記録命令を送信するベクトル処理手段(46)から構成
することができる。
【0008】記録手段(18)は、前記画像解析手段(17)の
記録命令に基づいて、スチル画像撮像部(12)にて撮影さ
れた画像を記録するものであり、記録媒体(52)として、
フラッシュメモリ、RAM、ミニディスク、光ディス
ク、ビデオテープなどを挙げることができる。
【0009】
【作用及び効果】本発明の監視システム(10)によれば、
例えば、撮影された画像中の動きベクトルを観察するこ
とによって、画像中の侵入者などの撮影対象の有無を監
視しておき、撮影対象の写っていない画像は記録せず、
撮影対象の写っている画像のみを選択して記録できるの
で、不要な画像が記録されることがない。不要な画像が
記録されることがないから、記録媒体(52)の容量も小さ
くすることができ、また、記録された画像の確認作業に
ついても、不要な画像が入っていないので短時間且つ確
実に行なうことができる。さらに、不要な画像を記録し
ないので、監視システム(10)を作動させるために必要な
電力消費量を全体として小さくすることができる。この
ため、家庭用電源などに接続しないで、電池や小型バッ
テリーなどでの長時間の作動を可能にすることができ
る。従って、監視システム(10)の取付けにも電源配線が
不要であり、容易に設置することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の監視システム(10)は、図1に示す
ように、微小時間Δt毎に画像を撮影するスチル画像撮
像撮像部(12)と、撮像部(12)で写された画像をデジタル
化するAD変換器(14)と、デジタル化された画像信号の
うちの特定の画像データ(例えば、輝度信号Y)を取り出
して、Δt間における画像の変化を検出し、必要な画像
の記録命令を送信する画像解析手段(17)と、画像解析手
段(17)の記録命令に基づいて、撮像部(12)で撮影された
画像を圧縮して記録する記録手段(18)とから構成するこ
とができる。
【0011】以下、上記各構成要素について詳細に説明
する。撮像部 撮像部(12)は、CCDやMOS型の撮像素子を具え、所
定の監視範囲を撮影可能に配置される。撮像部は、微小
時間Δt毎に画像を撮影し、撮影された画像信号をAD
変換器に送信する。微小時間Δtは、1フィールド又は
1フレームの走査時間又はその整数倍に設定することが
望ましく、例えば1/60秒とすることができる。
【0012】画像解析手段 画像解析手段(17)は、図2に示すように、フィルタ(20)
(22)、代表点メモリ(24)、相関演算部(26)、相関累積部
(28)、平均値積算部(30)、最小値位置検出部(32)及びタ
イミング発生部(34)を具える動きベクトル検出手段(16)
と、動きベクトル検出手段(16)の検出結果を解析するベ
クトル処理手段(46)を具える。入力された輝度信号Y
は、まず、動きベクトル検出手段(16)の垂直方向のロー
パスフィルター(VLPF)(20)と水平方向のバンドパス
フィルタ(HBPF)(22)を通過し、所定の周波数成分以
外が取り除かれる。タイミング発生部(34)は、所定のク
ロック(35)に規制されており、図3に示すように画面を
m×nの検出エリア(36)(但しm、nは共に正の整数)に
分割して、輝度信号Yを走査する。
【0013】各検出エリア(36)は、さらに複数の検出セ
クションに分割されている。以下の説明では検出エリア
を図3に示すように、4つの検出セクション(S1〜S
4)に分割した例について説明する。各検出セクション
(S1〜S4)は、s×tの画素(38)から構成されてお
り、セクション中の1又は複数の任意の画素(本実施例
では検出セクションの中央の画素)が、予め代表点(401)
(402)(403)(404)として設定されている。また、検出エ
リア(36)の中央の画素が、検出エリア(36)の代表点(40)
として設定されている。なお、本実施例では、各検出エ
リア(36)をさらに複数の検出セクション(S1〜S4)に
分割して、各検出エリアに属する検出セクションの動き
ベクトルの平均値を求めているが、これは検出エリア毎
の動きベクトルの信頼性を向上させるためである。
【0014】時刻tにおける画面の輝度信号Yのうち、
代表点メモリ(24)は、各検出エリアについて、各セクシ
ョンの代表点(401)〜(404)の輝度信号Yを、代表点デー
タとして記憶する。
【0015】つぎに、時刻t+Δtにおける画像の輝度
信号Yが、ベクトル検出手段(16)に入力される。入力さ
れた輝度信号Yも同様にフィルタ(20)(22)を通過し、所
定の周波数成分以外が取り除かれ、同様にタイミング発
生部(34)に制御されて、画面を走査する。
【0016】相関演算部(26)は、時刻t+Δtにおける
各検出セクション(S1〜S4)の画素に対する輝度信号
Yと、記憶している該検出セクション(S1〜S4)にお
ける時刻tの代表点データを比較し、その差分を各検出
セクションの画素ごとに演算して絶対値化して、相関累
積部(28)に送信する。相関累積部(28)は、各検出エリア
(36)に対応した累積メモリ(42)を具えている。各累積メ
モリ(42)は、1つの検出セクションの画素数と同じs×
tの記憶部(44)を有しており、検出セクションの各画素
に対する前記輝度信号Yと代表点データとの輝度の差の
絶対値が、順に各記憶部(44)に累積して記憶され、差分
累積加算値となる。本実施例の場合、各記憶部には、4
つの検出セクションの輝度の差の絶対値を加算した値が
記憶される。
【0017】次に、各累積メモリ(44)に記憶された差分
累積加算値について、最小値位置検出部(32)にて、その
累積値が最も小さい点を探し、代表点(40)からその点ま
での座標の差を求める。図4に示すように、差分累積値
を3次元グラフ化したときに、時間Δtの間に、画面中
の物体の画像各部の輝度は変わらないことを前提にする
限り、検出エリア中の代表点の画像に動きがある場合に
は、差分累積加算値が最小となる点Vの座標は、代表点
(40)の座標と異なった座標となる。一方、代表点(40)に
動きがない場合には、差分累積加算値が最小となる点V
は代表点(40)の座標に一致する。最小値位置検出部(32)
は、求められた差分累積加算値が最小となる点Vと代表
点Aの座標の差(sv,tv)を算出して、ベクトル処理
手段(46)に送信する(図5のステップ1)。なお、この座
標の差(sv,tv)が、検出エリア(36)の代表点(40)の
動きベクトルとなる。
【0018】また、後述するとおり、求められた動きベ
クトルの信頼性を高めるために、相関累積部(28)で演算
された各累積メモリ(42)の差分累積加算値を、平均値積
算部(30)において全て積算し、これを画素の数(s×t)
で除算して、当該検出エリア(36)における平均差分累積
加算値(AVE)を算出する。算出された平均差分累積加算
値(AVE)は、同様にベクトル処理手段(46)に送信される
(図5のステップ1)。
【0019】ベクトル処理手段(46)における各処理の流
れを、フローチャート図5に示す。まず、相関累積部(2
8)にて演算された平均差分累積加算値(AVE)を、予め設
定された平均差分累積加算閾値(AVE-TH)と比較して、各
検出エリアの平均差分累積加算値(AVE)の信頼性を調べ
る(ステップ2)。撮影された検出エリアの画像中に、輝
度の差がほとんどなく、代表点が実際に検出された位置
まで移動していると判断することが難しいときには、平
均差分累積加算値(AVE)が閾値(AVE-TH)よりも小さくな
る。具体的には、無地の壁を撮影している部分に検出エ
リアが相当しているときには、その検出エリア内の画素
に殆んど輝度の差がない。このときには、代表点の移動
を正確に判定することは困難であるため以下の動きベク
トル判定から除外する。
【0020】上記ステップにて、平均差分累積加算値(A
VE)が、閾値(AVE-TH)よりも小さいと判断された検出エ
リアの動きベクトルについてのみ、以下の判定を行なう
(ステップ3)。まず、全ての動きベクトルの中の最小値
(MIN)を求め、該最小値(MIN)が最小値閾値(MIN-TH)より
も小さいことを確認する。これは、得られた動きベクト
ルの信頼性を高めるためのものであり、動きベクトルの
最小値(MIN)が、閾値(MIN−TH)以上となってい
るときには、デジタルスチルカメラが何らかの原因で振
れたり、移動して、撮影された画像が全体として移動し
ている可能性があり、信頼性に欠けるためである。
【0021】上記ステップにて、動きベクトルの最小値
(MIN)が、最小値閾値(MIN-TH)よりも大きいときに
は、演算された動きベクトルの信頼性が低いと判断して
判定を中止し(ステップ4)、再度動きベクトル検出手段
に入力される画像について動きベクトルを演算する。一
方、動きベクトルの最小値(MIN)が、最小値閾値(MIN)よ
りも小さいときには、演算された動きベクトルの信頼性
は高いと判断して、以下の演算を行なう。
【0022】検出エリアの動きベクトルについて、動き
ベクトルMVの各成分(sv,tv)について、成分sv
又はtvの絶対値|sv|、|tv|の少なくとも一方
が、所定の閾値sv-TH、tv-THよりも大きい動きベクトル
を検出する。成分の何れかが所定の閾値よりも大きいと
きには、検出エリア中に侵入者などの動きのある撮影対
象が撮影されていたことを意味し、閾値以下であるとき
には、検出エリアの画像が時間Δt間で変化していな
い、つまり侵入者などの撮影対象が撮影されていないこ
とを意味する。
【0023】各検出エリアについて、動きベクトルの成
分の大きさを閾値と比較して、閾値よりも大きい動きベ
クトルを有する検出エリアの数Nをカウントする(ステ
ップ5)。カウントされた大きい動きベクトルの検出エ
リアの数Nが、所定数N-THよりも多いときには、画像中
で撮影対象が移動していると判定し(ステップ6及びス
テップ7、以下「動画モード」という)、逆に、所定数N
-TH以下である場合には、画像中に移動している物体が
存在しないと判定する(ステップ6及びステップ8、以
下「静止モード」という)。「動画モード」であると判
断されたときには(ステップ7)、後述する記録手段(18)
に画像の記録命令を発信する(ステップ9)。また、静止
モードと判断されたときには、画像の記録を行わない
で、時刻t+Δtと時刻t+2Δtの画像について上記
と同様に動きベクトルを求め、動画モード、静止モード
の判定を行なう。
【0024】記録手段 記録手段(18)は、図1に示すように、JPEGなどの公
知方法により画像を圧縮する画像圧縮手段(50)と、記録
媒体(52)への信号の書き込みを制御する書き込み制御手
段(54)と、フラッシュメモリ、RAM、ミニディスクな
どの記録媒体(52)から構成することができる。記録手段
(18)は、ベクトル検出手段(16)が「動画モード」と判断
したときに、ベクトル検出手段(16)からの書き込み命令
を受けて、時刻t+2Δtに撮像部(12)にて撮影される
画像を圧縮して、記録媒体(52)に記録する。記録された
画像には、必要に応じてタイムスタンプを付してもよ
い。記録する画像を時刻t+2Δtの画像としたのは、
時刻t又は時刻t+Δtにおける画像を記録しておくた
めのメモリを不要とするためであり、Δtを1/60秒
程度の微小時間変化量とすると、同時に記録をしなくて
も、撮影対象が消失するほどの画像の変化はないからで
ある。
【0025】なお、「動画モード」と判断され、記録媒
体(52)に画像が記録された場合、次の動きベクトルの検
出は、記録後数秒から約十秒程度の時間(ウエイトタイ
ム)を経過してから行なうことが望ましい。これは、撮
影された画像を、後で確認するときに、Δt毎の画像を
撮影しておいても、Δt間の侵入者などの撮影対象の動
きの変化を目視で判断することができず、殆んど同一の
画像が撮影されるためである。また、撮影間隔をあける
ことによって、記録媒体(52)の容量の節約をすることも
できる。
【0026】記録された画像の再生は、公知の再生手段
(60)によって再生することができ、例えば、図1に示す
ように、記録媒体(52)の読み出しを行なう読み出し制御
手段(62)と、画像復調手段(64)、DA変換器(66)を介し
てモニター(図示せず)などに出力することにより、実施
することができる。なお、再生手段(60)は、上記監視シ
ステム(10)と一体に設けてもよいし、別体に設けてもよ
い。
【0027】
【実施例】上記構成の監視システム(10)を、建物の部屋
(70)の人の出入りの監視用に適用した実施例について説
明する。図6は、建物の部屋(70)の内部を示している。
部屋(70)の一方の壁(72)には扉(74)が形成されており、
部屋(70)の内部には、机とイス(76)が置かれている。な
お、部屋(70)には、時刻t(図7B)から時刻t+Δt
(図7C)にかけて、扉から移動物体として「侵入者(8
0)」が入ってくるものとする。図7及び以下では、画像
を4×4の検出エリア(36)に分割して動きベクトルを求
めるものとし、動きベクトルがゼロである場合にはその
動ベクトルMVを点で表わし、動きベクトルがゼロでな
い場合にはその動き方向に一致した矢印で動きベクトル
MVを表わすものとする。また、以下では2以上の検出
エリアで、大きさがゼロでない動きベクトルが検出され
たときに「動画モード」、大きさがゼロでない動きベク
トルMVの検出された検出エリアが1又は0であるとき
には、「静止モード」と判定するものとする。
【0028】スチル画像撮像部(12)を具えた監視システ
ム(10)は、部屋(70)の天井(78)に取り付けられており、
扉(74)及び扉周辺を撮影可能となっている。スチル画像
撮像部(12)による撮像範囲(監視範囲)は図7Aに示すと
おりである。
【0029】時刻t−Δt(図7A)と時刻t(図7B)の
画像間には、部屋内部には侵入者(80)などの動きを有す
る物体は存在せず、机、イス(76)などの静止物のみが写
されているだけであるため、図7(B−1)に示すよう
に、各検出エリアの動きベクトルMVはゼロであり、画
像解析手段(17)は「静止モード」と判定する。従って、
画像の記録は行なわない。
【0030】時刻t(図7B)から時刻t+Δt(図7C)
にかけて、扉(74)を開けて侵入者(80)が入ってくると、
図7(C−1)に示すように、扉部分に相当する検出エリ
ア(図中の領域α)に、大きさがゼロでない動きベクトル
MVが検出される。大きさがゼロでない動きベクトルが
検出された検出エリア数は4エリアであるため、画像解
析手段(17)にて「動画モード」と判定され、時刻t+Δ
2tの画像(図7D)が記録媒体に記録される。
【0031】画像を記録した後、数秒のウエイトタイム
を存して、上記と同様に、動きベクトルMVの検出(図
7E、F及びF−1)を行ない、大きさがゼロでない動
きベクトルMVが2検出エリア以上検出されると、画像
(図7G)の記録が行なわれる。
【0032】他の実施例 市販のデジタルスチルカメラ(90)に、本発明の動きベク
トル検出手段(16)を取り付けることによって、上記と同
様の制御を行なうこともできる。この場合、図8に示す
ように、デジタルスチルカメラ(90)の外部映像出力端子
(92)に、画像解析手段(17)を接続し、動きベクトルが検
出されたときに、デジタルスチルカメラ(90)の外部入力
シャッタ(94)をオンにして画像を撮影するようにすれば
よい。なお、画像解析手段(17)への画像の入力は、撮像
部(12)からAD変換器(14)に入力された画像を、記録手
段(18)を通さずに、選択回路(96)及びDA変換器(66)を
経由させて直接画像解析手段(17)に出力すればよい。記
録された画像を再生する場合には、外部映像出力端子(9
2)にモニター(図示せず)などを接続し、読み出し制御手
段(62)、画像復調手段(64)により記録された画像を読み
出して復調し、選択回路(96)及びDA変換器(66)を経由
させて出力すればよい。液晶型のモニターなどを内蔵し
たデジタルスチルカメラを使用する場合には、記録され
た画像の再生は内蔵のモニターで行なえばよい。
【0033】また、デジタルスチルカメラをターンテー
ブル(図示せず)などの上に置いて、侵入者などの撮影対
象が動きベクトルとして認識されたときに、動きベクト
ルがゼロでない検出エリアの動きベクトルをゼロに近づ
ける方向にターンテーブルを回転させて、撮影対象を追
跡するようにしてもよい。
【0034】なお、MOS型の撮像素子を撮像部(12)と
して具えるデジタルスチルカメラに本発明を実施した場
合には、大きさがゼロでない動きベクトルを有する領域
(図7Dの点線で囲まれる領域α)のみの画像を取り出し
て記録することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の監視システムの構成を示すブロック図
である。
【図2】画像解析手段のブロック図である。
【図3】画像を検出エリアで分割し、検出エリアをさら
に検出セクションに分割した概念図である。
【図4】差分累積値の3次元グラフである。
【図5】ベクトル処理手段における処理の流れを示すフ
ローチャート図である。
【図6】本発明の監視システムの取付け形態を示す斜視
図である。
【図7】監視システムの画像と、検出された動きベクト
ル及び記録される画像を示す説明図である。
【図8】監視システムの他の実施例を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
(10) 監視システム (12) スチル画像撮像部 (16) 動きベクトル検出手段 (17) 画像解析手段 (18) 記録手段 (46) ベクトル処理手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 治彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定時間毎に所定範囲のスチル画像を撮
    影するスチル画像撮像部(12)と、 スチル画像撮像部(12)にて撮影された画像を解析し、移
    動物体の画像を含む必要な画像のみを選択する画像解析
    手段(17)と、 画像解析手段(17)にて選択され、移動物体の画像を含む
    必要な画像のみを記録する記録手段(18)と、を具えるこ
    とを特徴とするスチル画像による監視システム。
  2. 【請求項2】 画像解析手段(17)は、スチル画像撮像部
    (12)にて撮影された画像中の動きを検出して、移動物体
    の画像を含む必要な画像のみを選択する請求項1に記載
    のスチル画像による監視システム。
  3. 【請求項3】 画像解析手段(17)は、 スチル画像撮像部(12)にて撮影された画像を複数の検出
    エリア(36)に分割し、時刻tにおける検出エリア(36)中
    の少なくとも1つの代表点(40)の画像データと、前記検
    出エリア(36)の時刻t+Δt(但しΔt<<t)における
    画像データに基づいて、時間Δtの間の代表点(40)の動
    きを動きベクトル化する動きベクトル検出手段(16)と、 動きベクトル(MV)がゼロでない検出エリアの数をカウ
    ントし、カウントされた検出エリアの数Nが所定数N-TH
    よりも大であるか否かを判別し、動きベクトルMVがゼ
    ロでない検出エリアの数Nが所定数N-THよりも大である
    と判別された場合にのみ記録手段(18)に時刻t以降の少
    なくとも1画像の記録命令を送信するベクトル処理手段
    (46)を具える請求項2に記載のスチル画像による監視シ
    ステム。
  4. 【請求項4】 記録手段(18)は、ベクトル処理手段(46)
    にて、動きベクトルMVがゼロでない検出エリアの数N
    が所定数N-THより大であると判別されたときに、時刻t
    +2Δtにおける画像を記録する請求項3に記載のスチ
    ル画像による監視システム。
JP9182337A 1997-07-08 1997-07-08 スチル画像による監視システム Pending JPH1132323A (ja)

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