JPS62147890A - 画像監視方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明はＴＶカメラによる監視画像の変化検知により警
報を発する画像監視方式に関するものである。

［背景技術］ 本発明者らは現画像と基準画像との差画像の投影より変
化検知を行い、変化ＩＪＴ［の画像情報を圧縮して狭帯
域伝送する方式を既に提案しているが、火災や、侵入者
等の識別照合が確実な方式が未だ完成していなかった。

［発明の目的］ 本発明は上述の問題、αに鑑みて為されたもので、その
目的とするところは侵入者や、火災等の異常による変化
を確実に検知することができる画像監視方式を提供する
にある。

［発明の開示１ 本発明を以下突施例によｌ）説明する。

第１図は本実施例の全体構成を示しており、ＣＯＤ等の
赤外領域まで感応する撮像素子を使用したＴＶカメラ１
により監視領域を撮像するようになっており、ＴＶカメ
ラ１は！＠４図に示すように監視領域の天井などに取り
付けられる。そしてこのＴＶカメラ１は撮像する画像が
赤外領域か、可視光領域かを帯域フィルタ３２を切り換
えることより選択ができるようになっている。Ａ／Ｄコ
ンバータ２はＴＶカメラ１からの映像信号をデジタル化
するためのもので、デジタル化された画像データは７レ
ームバツ７７に記憶される。この記憶を取り込みと称し
、通常この画像データの取り込みは変化検知の対象物体
の移動速度にもよるが通常の侵入者検知の場合０．５秒
程度に設定しである。

実施例では３つの７レームバツ７アを持ち、現画像７レ
ームバツ７７３は最新の画像データを記憶するためのも
のであり、基準画像７レームノずツ７ア５は侵入者等が
無い監視領域の背景画像のデータを記憶するためのもの
である。そして前画像７レームバツ７ア４は一つ前の取
り込み画像が記憶するためのものである。

ところで画像の変化検知は現画像と、背景の基準画像と
の比較、或いは現画像と前画像との比較の２種類があり
、前者では侵入者が静止してしする場合も変化有りと見
なし、侵入者の全体が変化領域として検出されるが、後
者では侵入者が動しまた時に、動いた部分のみが変化ｌ
ｉ域と見なされ、前画像の侵入者の位置と現画像の侵入
者の位置とが離れでいる場合には、前画像の侵入者の位
置が現画像では消失変化領域となり、現画像の侵入者の
位置が出現変化領域となる。従って背景の基準画像と現
画像との比較においでは、出現変化領域のみとなる。

本発明の実施例は主に現画像と背景の基準画像との比較
による異常変化検知に対して、照度変化に対して正規化
された画像比較を行うか、照度変化らしい場合に再度画
像比較を行うことで、照度変化を異常変化と見なさず、
背景の基準画像を更新する画像監視方式に関するもので
あるが、前画像と現画像との比較においても、照度変化
の兆候を検出し、再度画像比較を行ったり、照度に対し
て正規化することを同様に行っても良いことは勿論であ
る。

さて本実施例では照度変化の兆候を検出する方式を３種
類採用しており、その方式の切換は照度変化検知方式設
定回路６で行えるようになっている。

まずその３種類の方式の概略について述べると、第１の
方式は照度計７の出力変化を照度変化計算回路８で求め
て行う方式であり、第２の方式は画素毎の変化の大きさ
のヒストグラムをヒストグラム作成回路９で作成する方
式であり、又第３の方式は複数の画素の連続変化を判定
する連続変化判定回路１０をｍいる方式である。

照度計７による方式は照度計７で検出した現画像取り込
み時点の照度と、基準画像（或いは前画像）の取り込み
時点の照度との間の変化量（偏差）（惑いは基準画像に
対する前画像の照度の比率）を照度変化計算回路８で計
算する。このとき照度変化量（偏差）がある設定値より
大きい場合には異常変化検知す＋訳−廿慟扉島面Ｆ口酔
りＪ−ｈ　ｎ　１ｔｉｔｔｋ画像を現画像と更新させる
。また照度変化計算回路８の肚ヰ値より、現画像の照度
と同じ条件となるように基準画像の各画素を補正するた
めの補正係数（関数）を、画素毎の変化の大きさを求め
る計算回路２６の計算を基に、各画素毎に補正係数（関
数）計算回路１１により求め、求めた補正係数（関数）
を補正係数（関数）バッファ１２に登録する。

そして照度正規化演算回路１３により上記登録した補正
係数と上記計算した変化量との積を基準画像の各画素毎
に乗するか、或いは関数を基準画像の各画素毎に乗する
ことにより現画像と基準画像との比較において照度に対
する正規化を行う。勿論補正量を減じたり加算したりし
てもよい。

ここでＴＶカメラ１のオートアイリス回路或いは自動ゲ
イン調整回路が働いている場合の補正量、　数は画像全
体の明るさの平均値がほぼ一定に保たれるため、照度が
高くなった場合に影になる部分は、負の補正係数にる。

つまり平均値を同じにした後で、画像の各画素の明るさ
を補正することになる。一方オートアイリス回路や−自
動ゲイン調整回路の影響が無いようにした画像の場合の
補正係数は画像の各画素に写し出されている対象物体の
ＴＶカメラ１方向への光りの反射率に相当し、たとえば
第２図に示すようにＭ４成された照度正規化演算回路１
３の補正演算部１３ａで補正演算した後にゲインｇ整部
１３ｂでディン１ｉ１１整を行なえばオートアイリス回
路や、自動ゲイン１１１１整回路をシュミレートできる
。

また監視領域の照明の条件が変化する場合には影の部分
も変化するので、その都度補正係数（関数）を求めなけ
ればならないが、照明条件が一定の場合は照明のオンオ
フや、日照変化の影響による誤報が防げることになる。

次にヒストグラムによる照度変化の兆候検出について説
明する。まず画像毎の変化のヒストグラムは現画像と基
準画像或いは前画像との差の絶対値を変化検知格子の画
素毎に求めた差画像の各画素ごとの変化の大きさのヒス
トグラム（度数分布）で、ヒストグラム作成回路９によ
り画素毎の変化の大きさのヒストグラムを作成する。こ
こで照度変化がある場合全画像的に変化するためにある
設定値より小さな画素毎の変化の大きさの画素（を画素
）の割合（或いは個数）が小さくなるので、この状態を
検定すれば次の画像の取り込みによる変化検知プロセス
をスキップさせることができるのである。この変化検知
スキップは基準画像更新判定回路２５により行うのであ
る。勿論ヒストグラムによる方法は後述の投影を求める
ための画素毎の変化の大きさの検定に含めさせて、零画
素の割合が小さいときに照度変化として再度、次の変化
検知プロセスに移行させることもできる。

さて第１図実施例において、照度変化の正規化を行わな
い場合、第１４１！Ｉの写真で示すような照明オフ画像
を現両像とし、第１５図（ＰＩＳ６図）の写真で示すよ
うな照明オン画像を基準画像とした例では現画像のヒス
トグラム（第１６図図示）と、基準（背量）画像のヒス
トグラム（第１８図図示）と比べれば平均値に大きな差
が生じていることが分かる。ここで現画像のヒストグラ
ムの平均値は４２で、基準画像のヒストグラムの平均値
１４２である。この場合の差画像のヒストグラムは第２
０図のようになる。ここで上記基準画像更新判定回路２
５により後述の差画像の画素毎の変化の大きさを検定す
るための設定値Ｒ１（第２０図の閾値では３２）より小
さな変化の大きさの画素（零画素）の個数がある値Ｒ６
より小さいときに照度変化の兆候有りと判定を行い、基
準画像更新回路２４に基準画像を現画像に更新させる指
令を与えるのである。ちなみに第３０図の写真のような
照明オンの画像同士の差画像のヒストグラムはｆ５３３
図のようになり、設定値Ｒ１以下の零画素が殆どで、零
画素の個数が設定値Ｒ６を越えている。

又第５図、第６図の写真のような侵入検知例の場合では
、現画像（第５図）のヒストグラム（第７図）と、基準
画像（第６図）のヒストグラム（第９図）とを比べると
形状や平均値には殆ど差がない。これ１土ＴＶカメラ１
のオートアイリス（自動ゲイン調整回路）が有効に働い
ている場合も同様である。

この場合の差画像のヒストグラム（第１１図）は設定値
Ｒ１以下の零画素の個数が設定値Ｒ６より大きいので照
度変化の兆候は無いと判定できるのである。

尚照度変化監視領域設定回路２７で監視領域を設定して
、この中の変化検知格子の数が変化する場合にはヒスト
グラムの度数や設定値Ｒ６を変化検知格子の数に対して
正規化する必要がある。

かくして本ヒストグラムによる照度変化検知を行えば照
度計７を設けることなく照度変化による誤報を防止でき
る。

さて次に照度計７やヒストグラムを用いずに照度変化の
兆候を判定する方式について述べる。この方式は連続変
化判定回路１０において設定値Ｒ７以上に連続的な変化
の回数が有ると判定された場合に異常変化と判定して警
報を発し、設定値Ｒ７より少ない回数の変化であれば、
照明変化の兆候有りと判定して、基準画像を更新する指
令を基準画像更新回路２４に与え、基準画像を現画像に
更新するのである。この照度変化の兆候を検出する方式
は照明のオンオフのように短時間に画像全体が変化する
場合に有効であるが、日射の変化のように比較的緩やか
な変化の場合には基準画像と現画像との差が相当時間を
かけて増大し、ある時に異常変化とし判定される恐れが
あるので、現画像と基準画像との間で、変化無しと判定
した場合の現画像と基準画像との移動平均を計算してそ
の移動平均を基準画像としたり、或いは一定周期で基準
画像を更新することも併用する必要がある。

上記の照度変化の兆候を検出する各方式は監視領域が屋
内で、窓から太陽光が入射して、画像の一部分だけが照
らされる場合にも有効なもので、特にヒストグラムによ
る方式では照度変化判定のために使用する画素の領域を
照度変化監視領域として、太陽光に照らされる位置に限
って照度変化監視領域設定回路２７で設定することによ
り、この領域のみの差画像のヒストグラムで照度変化有
りと判定した場合に基準画像を正規化すれば良い。

また画像の一部分だけが照らされている可能性が少なく
屋内の照明条件が固定されている場合や、屋外で使用す
る場合、即ち監視領域全体の照度変化に対して基準画像
或いは現画像を正規化することによって緩やかな照度変
化に対してもより厳密な変化検知が可能である。

次に本実施例の変化検知プロセスについて説明する。ま
ず画素変化検定回路２８は画素毎の変化の大きさを設定
値Ｒ１で検定し、設定値Ｒ１より大きな変化画素のみの
大きさを投影計算回路１４によりＸ、Ｙの各座標軸と平
行な各ライン毎に累加算して投影を計算する。ｆｊＩＪ
１２図は第５図の現画像と、第６図の基準画像とを比較
してその変化画素を１、零画素を０に２値化した変化画
素の２値画像を示したもので、変化検知格子（４画素毎
）の変化画素を黒い点で示しており、侵入者の輪郭が現
れている。尚第８図、第１０図は第５図、第６図の２値
画像のバラフッイメージを示す。２値画像に対しては公
知の処理方向による伝播、縮退処理により輪郭画像を整
形して、画像の特徴としてパターン認識や位置合わせに
使われるが、この上うな２値化された変化画素の投影を
求めることも可能であり、侵入物体の識別と併用するこ
とになる。従って侵入物体の識別のために重要な照明条
件が照度に対する正規化によって実質的に一定に保たれ
、変化画素と零画素の基準値Ｒ１が明確に定まり、変化
画素の２値画素の抽出が容易になって侵入物体や火災等
の識別が確実になり、異常変化判定の誤報が少ない画像
監視が可能になるという効果を有する。又侵入物体に対
しても背景に対する補正係数を作用させるため、補正係
数のミスマツチングにより、侵入物体の画素変化が顕著
になるので、変化画素の２値化も容易になる。但し侵入
物体の照合のためには、侵入物体にマツチした補正を行
う。尚雑音が多くて変化画素の２値化が困難な場合に、
変化画素の大きさに上限を設ければ、変化画素の大きさ
に巾を持たせると同時に孤立点的な雑音による大きな差
の値の変化画素の影響を少なくできる６ 第１３図（ａ）は変化画素の大きさの累加体値によるＸ
軸上の投影を示し、第１３図（ｂ）はＹ軸上の投影を示
している。図中一点鎖線は設定値Ｒ２を、二点鎖線は設
定値Ｒ５である。この変化画素の大きさの投影は背景と
侵入物体との差に基づくので、侵入物体の識別には適さ
ないが、変化画素の２値画像の投影については変化物体
が１個の場合には変化物体の識別に役立つ。変化物体が
複数の場合には第１２図のような変化画素の２値画像の
レベルでこの変化物体の分離切り出しを変化物体切り出
し回路１５で行い、切り出した変化物体について投影を
求めることで、変化物体照合識別回路１６での照合・識
別に役立つことになる。ここで変化物体照合識別回路１
６は予め記憶した標準パターン２２を持ち、この標準パ
ターン２２と変化物体の切り出しデータや、投影計算の
データとの比較で変化物体の照合識別を行えるのである
。

更には差画像において変化画素の値を対応する現画像の
画素の値に置き換えて投影を計算し、変化物体の照合・
識別をより詳しく行うことができる。

即ち人災の場合には変化画素の値が大きくなる（発火性
）ので、投影の強さも座標軸上の変化領域の大きさの割
には大きくなり、逆に侵入者等の投影の強さは小さくな
る。つまり各座標軸上の投影を求めるときには累加算し
た変化画素の個数（２値化変化画素の投影と同じ）によ
って、現画像の変化画素の投影の値を割って１変化画素
当たりの変化物体の明るさを求め、この１変化画素当た
りの変化物体の明るさが異常に高い場合に火災の可能性
が高いと言える。この投影の変化画素毎の正規化と明暗
判定を行うのが明暗判定回路１７である。

向上記説明はモノクロ画像の場合であるが、カラー画像
の場合にはＲＧＢの各色成分別に画像を比較して変化画
素を２値化し、その２値化後２値化した変化Ｉｍ素を重
ね合わせて変化画素を求める。

又火災と侵入者とを厳密に識別するために本実施例では
帯域フィルタ３２により赤外領域と、可視光領域とに分
けて、同時に別々にＡ／Ｄ変換して侵入者の場合には可
視光領域の変化が主であることと、発火性物体の場合に
は赤外領域の変化も大きくなることとで両者を識別する
ようにしているが、白熱電球や、太陽光に対しても赤外
領域での照度変化として同様に正規化することで、誤報
を防止できる。

さて投影による変化領域の検定は、第１２図のような変
化画素の２値画像によって変化範囲を求めるよりも変化
画素の孤立点のような雑音の影響を受けにくく、変化が
明瞭に検出できるという利点がある。また複数の変化物
体がある場合には変化画素の２値画像によって変化物体
を切り出した上で投影を求めることで、変化検知領域を
より正確に分離できる。

ここで変化領域投影検定回路１８において設定値Ｒ２を
越えた投影の座標軸上のＩ１１囲を、変化検知領域検定
回路１９において各座標軸毎に（Ｘ、。

Ｘ　、２）・＝（Ｘｎ、、Ｘｎ２）、（Ｙ　、ｌ、Ｙ　
１ｚ）−（Ｙｎ６．Ｙｎ２）のように求め、（Ｘ　１１
−Ｘ　１２）（Ｙ　ｉ＋、Ｙ　ｉ２）で定まる矩形領域
の大きさが、夫々設定値ＲＸ３．ＲＹ３より大きなとき
に変化有りと判定し、変化領域計算回路２０により投影
に対する設定値Ｒ５を越えた区間を変化領域として求め
、この矩形頭載の画像を画像情報圧縮伝送回路２１にて
適宜圧縮符号化して電話回線等を通じて受信機側へ伝送
するのである。また変化領域投影検定回路１８の検定デ
ータは変化物体移動判定追跡回路２３へ上記変化物体照
合識別回路１６からの変化物体識別データと共に入力し
、変化物体移動判定追跡回路２３により変化物体の移動
、追跡が行われ、明暗判定回路１７で判定された明るい
変化物体で静止しているものは火災の発火場所、比較的
暗い変化物体で、移動するものは侵入者と判定される。

ここで赤外領域の帯域フィルタ３２を介しで撮影して得
られた赤外領域の現画像の変化画素の投影の大きさを検
定し、その大きさが可視光領域の帯域フィルタ３２を介
して撮影して得られた可視光領域の変化画素の投影の大
きさより大きい場合には発熱性変化物体とし、逆の場合
を受熱性変化物体と判定することにより、上述の火災判
定と、侵入者判定は確実なものとなる。

ところで矩形領域では無く変化画素のみを送りたいとき
には変化画素判定の設定値Ｒ４（Ｒ４＜Ｒ１）にして、
変化画素を求めなおし現画像の変化画素情報を伝送する
。

以上の照度変化の兆候検出や、正規化の方式の選択、組
み合わせや、パラメータの設定は監視現場の環境条件や
、監視対象に応じて最適に設定する。これら設定は照度
変化検知方式設定回路６や、照度変化監視領域設定回路
２７で行なう。

尚！ｔＳ１７図、第１９図は第１４図、第１５図の現画
像、基準画像の２値画像のバッファイメージを示し、第
２１図はその差画像のバッファイメージを示している。

また第２２図（ａ）（ｂ）はその差画像のＸ、Ｙの投影
を示している。更に第２３図〜ｒｊＳ２９図（、＞（ｂ
）は夫々監視領域を定めた場合の第５図の現画像のヒス
トグラム、その２値画像のバッファイメージ、第６図の
基準画像のヒストグラム、その２値画像のバッファイメ
ージ、それら画像の差画像のバッファイメージ、その差
画像のＸ、Ｙの投影を示している。

又第３１図は照度変化もなく侵入もない第３０図の画像
のヒストグラム、第３２図はその２値画像のバッファイ
メージ、第３４図は第３０回向士の差画像の２値画像の
バッファイメージ、第３５図（ａ）（ｂ）は差画像のバ
ッファイメージ、その差両像のＸ、Ｙの投影を示してい
る。

尚投影に対してスムージングを行なうこともある。これ
は各点の投影を前後の投影の平均値や、前後の投影の値
に重みづけを行った上で、平均値を求めることによって
行う。このスムージングに以乍、を白　゛ −−−Ｊ 第３図は第１図実施例を変形させた実施例の要部回路構
成を示しており、この実施例では照度正規化演算回路１
３により照度正規化した画像を照度正規化画像７レーム
バツ７Ｔ２９に記憶し、この正規化された画像と現画像
の画素毎の変化の大きさを計算回路２６で計算して差画
像を求め、その差画像を差画像７レームバツ７ｒ’３０
に記憶し、画素変化検定回路２８により変化画素の値を
対応する現画像の画素の値に置き換え、変化画素７レー
ムバツ７７３１に記憶し、上記差画像７レームバツ７ア
３０と変化画素フレームバッファ３１の記憶データに基
づいて投影計算回路１４により差画像の投影、差画像の
２値画像の投影、変化画素の投影のいずれかを選択計算
することができるようにしたものである。

［発明の効果１ 本発明は現画像と基準画像との差画像の画素毎の変化の
大きさを第１の設定値で検定して該設定値以上の変化の
あった変化画素の変化の大きさをＸ、Ｙの各座標軸と平
行な各ライン毎に累加算して投影を求める過程を持つ画
像監視方式において、赤外領域と可視光領域を帯域フィ
ルタで分けて夫々の領域の画像信号をＡ／Ｄ変換して上
記過程において夫々の変化画素の投影を求め、可視光頭
載に比べて赤外領域での変化画素の投影が大きいときに
発熱性変化物体とし、赤外領域に比べて可視光領域での
変化画素の投影が大きいとき受熱性変化物体として判定
する過程を持つので、火災と非火災の変化物体の識別が
確実となり、結果火災、侵入者の識別が容易となって、
誤報が少なくなり、また赤外領域の画像を使用するので
、煙の中での発火場所の確認も容易になるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路構成図、第２図は同上の
照度正規化演算回路、ｆｊ４３図は変化検知プロセスの
別の実施例の要部回路構成図、第４図はＴＶ左カメラ配
置側面、第５図乃至第３５図は同上の動作説明図であり
、１はＴＶ左カメラ１４は投影計算回路、１５は変化物
体照合識別回路、１７は明暗判定回路、１８は変化領域
投影計算回路、１９は変化検知領域検定回路、２０は変
化領域計算回路、３２は帯域フィルタである。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第１１図 第１２図 第１３図 （ｂ） 第２〇四 １ｎｔｅｎｓｉｔｙ 第２１図 第２２は１ （ｂ） 第２７図 １ｎｔｅｎｓｉｒ 第２８図 第２９図 （ｂ） 第３１図 第３２図 第３３図 第３４図 第３５図 （ｂ） ′：Ｊ＝続有Ｉ正”、ｊ−ｊ（方式） ％式％ ２、発明の名称 画イ？：監視方式 ３、補１１ミをする考 ｊ￥Ｉ’ｌとの関（、％　　特許出願人代表者　　藤　
　井　　自　　大 ４、代Ｊ！ｌ！人 郵便番号　５３０ ■Ｌ　所　大阪市北区梅しロ１丁目１２番１７号６、？
Ｉ１１正により増加する発明の数　なし７、補正の対象
　図面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）現画像と基準画像との差画像の画素毎の変化の大
   きさを第１の設定値で検定して該設定値以上の変化のあ
   った変化画素の変化の大きさをＸ、Ｙの各座標軸と平行
   な各ライン毎に累加算して投影を求める過程を持つ画像
   監視方式において、赤外領域と可視光領域を帯域フィル
   タで分けて夫々の領域の画像信号をＡ／Ｄ変換して上記
   過程において夫々の変化画素の投影を求め、可視光領域
   に比べて赤外領域での変化画素の投影が大きいときに発
   熱性変化物体とし、赤外領域に比べて可視光領域での変
   化画素の投影が大きいとき受熱性変化物体として判定す
   る過程を持つことを特徴とする画像監視方式。
2. （２）帯域フィルタを切り換えて同一ＴＶカメラで赤外
   領域、可視光領域の画像を得ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の画像監視方式。