JPS63108884A - 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１ 本発明は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１ 既に本発明者はＴＶカメラより人力した画像を比較し、
現画像と基準側像（前画像）との間の変化の大きな変化
ＩＩ素の値をＸ方向とＹ方向に夫々累加算した投影の大
きさが、ある設定値より大きな場合、その矩形領域を変
化領域として検出し、その変化領域の画像を伝送する静
止画伝送方式を提案している。

変化ＷＺの投影による変化検知では画像の輝度変化を検
出するので、照明や太陽光の変化や、影なども検知する
ことになる。従って、この方式では侵入物体等を検出す
るため、照明条件を一定にしたり、変化検知の有効時間
を設定、制御する必要があるという問題がある。

又本発明者は照度変化を検出し、基準画像を更新する画
像監視方式も提案しているが、この場合照度変化か侵入
物体による変化かを明確に区別する必要がある。

一方輝度変化でなく各画素の値が距離であるような距ａ
画像による監視方式が研究されている。

この典型的な方法は、レーザ光線を発してから反射して
返って米だレーザ光線のスポットの位置により、距離を
測定する三角測量による方式と、パルス状のレーザ光線
を発してから反射して戻って来るまでの時間を測定する
ものである。これらの場合スポットをＮＩＬ物体上で走
査しなければならないので、この走査のためのスキャナ
ーが必要である。このスキャナーとしては機械式に反射
鏡を回転させるものがあるが、機械式は精度や寿命の問
題がある。

またスポットを走査するのと同様にスリット光（細い線
状の光）を投光し、このスリット光を走査しながらスリ
ットの像より三角測量で距離を測定して３次元の距Ｍ１
１像を得る方法もあるが、スリット光と同様に走査しな
がら逐次計算するため距離画像が得られるまでに計算時
間がかかるという問題がある。

尚機械部品のように形が決まったものを識別するために
距離画像を用いる公知例がある。

ところで画像監視の場合は侵入物体や変化が多様である
ためＩｆｆ械部品とは異なった特徴により、照合するこ
とが必要になると思われる。

第３図は［三次元計測研究、最近の動向と展望」映像情
報６月号（１９８６年）より引用したスポット光による
光レーダ型レンジ７アイングの公知例を示しており、Ｐ
ＩＳ３図（ａ）の光パルス投光型の場合はパルスレーザ
１により発射されたレーザ光をビームスキャナー２によ
りターゲット３に対して走査し、ターゲット３により反
射された反射ビームを７ｔ）マルに４により受光し、閾
値回路５で受光レベルを弁別し、更に反射して戻って米
るまでの時間を時間−パルス高変換回路６によって変換
し、変換された信号の平均値を平均化Ａ／Ｄ変換器７で
デジタル変換し、デジタル変換されたデータをコンビエ
ータ８で処理するようになっており、この例の場合１ｃ
−の距離を０．０７ｎｓの時間で往復するので時間分解
能を嶌くしていると言われている。またＰＩＳ３図（ｂ
）の変調波投光位相差計測法はＨｅ−Ｎｅレーザ９をＡ
ＧＣで制御すした変ＷＲＲＳ１０で９ＭＨｚに変調し、
この変調光を分岐ミラー１７で分岐し、更にネットワー
クアナライザ１４へ電気信号に変換して送るととともに
、ビームスキャナ１１でターゲット３に投光し、ターゲ
ット３で反射した反射ビームを更にビームスキャナ１１
で反射させてフォトマル１２で受光し、その受光信号を
フィルタ１３を介してネットワーク７ナフイザ１４に送
りそこで振幅データ及び位相差データを得で、コンビ１
−夕１５で処理を行うもので、この方法では０．１度の
位相差検出精度で１ｃ−の距離の検出精度があるといわ
れている。

この他のものとしては米国特許３，７２７，２０７号の
ように光線が侵入物体に反射して返って米るまでの伝播
時間が短くなることを検出することにより侵入物体を識
別するものもあるが、この従来例では侵入物体の大きさ
等は識別出来ない。

又上記の三角測量によるものとしては、特開昭６０−１
８９５８１号があり、更に２台のＴＶカメラの視差を利
用したものとしてはｖｔＷＲ昭６０−１１９１９１号や
、特開昭６０−１１９１９２号等がある。

［発明の目的１ 本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的と
するところは照明のオンオフや、日照に急激な変化に対
して異常変化と見なさず、侵入者や火災等を検知するこ
とができる誤報の無い画像監視方式を提供するにある。

［発明の開示Ｊ 本発明はスざット尤によらず、散乱光の投光により距Ｉ
ＩＩＩＩｌ像を得るもので、言わばストロボ発光器の発
光時間を極めて短くし、光がターゲットに反射して戻っ
てくるまでの時間により距離を測定するもので、しかも
大きな対物レンズで集光し、光電センサアレイ上の実像
を用いるので、スポット光やスリット光のような走査を
必要としないことを特徴とする。

以下本発明を実施例によりａ明する。

第１図は実施例の全体の構成を示しており、投光器Ａは
タイミング回路３６からのタイミング信号によりレーザ
又はＬＥＤより成る発光要素１８からの光を光デート１
９を介して１　ｎ５ｅｅ程度の光パルスとして発生させ
るようになっている。この光パルスのパルス間隔の設定
は光デート１９により行う、光デート１９を出た光パル
スは光分岐ミラー２０により時間差計測部（又は位相差
計測部）２１のスタートパルスとして分岐されるととも
に、拡散レンズ２２で拡散されて散乱光となり、ターゲ
ット３を照らす。

このターゲット３で反射された光パルスは対物レンＸ：
２３で光電センサアレイ２４に結像されて光電センサア
レイ２４からストップパルスとして出力される。光電セ
ンサ７レイ２４上で実像を結ぶ時間は対象物の距離によ
り各センサセルごとにまちまちの値となる。センサセル
に使用している光電センサ素子の応答時間は光パルスを
パルスとして検出できる程度に高速なものとする。

而して各センサセル毎に光パルスのスタートからストッ
プまでの時間差を時間差計測部（又は位相差検出部）２
１で計測することで約７　ｎ５ｅｅの時間差で１一単位
の距離画像を得ることができるが、本発明では距離計３
部２５で時間差を距離に変換し、現画像７レームメモリ
２６に距離画像を書き込むようになっている。ここで光
パルスの幅を１０　ｐｓｅｅ程度にして約０．０７ｎｓ
ｅｃの時間差で１ｃｍの距離精度が出せることになる。

通常距離画像を光波渕距或いは変調波投光位相差測距で
計測するものでは、発光源の光と反射光との変調波の位
相差で距離を測定するが、ｌ！離の計測精度を高（する
ため、ｔＩＬ氏２０−と２０００ｍと言った２波を用い
ることが多いが、計算時間や回路がやや複雑になるので
、本実施例では原理的に簡単な光パルス投光型を用いて
いる。

さて第１図の基Ｓ＊像メモリ２７は侵入者の存在しない
背景の距離画像が予め記憶されており、現画像と、基準
画像とを比較して侵入者等のｌＩＩ常な変化が無かった
場合に、基準側更新回路２８により背景の基準画像が現
画像に更新されるようになっている。尚基準画像として
は移動平均をとる場合もある。

ここで現画像も基準画像も距ＩａＷ像であるので、通常
のＴＶカメラの画像のような輝度変化の影響を受けない
。

さて侵入物体等の変化物体があると距１ａＩＩ１１像が
変化し、現画像と基準画像との差がある設定値より大き
な変化画素が変化画素検出部２９により検出される、 この変化画素検出部２９で検出された変化画素は照明等
の輝度変化の影響を受けていないので、通常のＴＶカメ
ラによる変化検知より誤報が少な＋１１゜ さて変化画素検出［２９は変化画素の集まったｆｆＩ域
の輪郭を切り出すため、この変化画素データを形状パラ
メータ抽出１！５３０で、変化ｉ１１素を所定の閾値で
２値化し、この２値化データにより連結置載の面積や外
接する矩形等の形状パラメータを抽出する。

この形状パラメータは照合・識別部３１により判定基準
値として設定した基準パターン３２とを比較されて照合
・識別される。照合・識別データは更に論理判断ｆｆ５
３３により異常状態か否かが判断される。

ここで侵入者等は形が変化するので、形状パラメータと
して利用できるのは、面積や大ささなどの単純なもので
、照合できる範囲も幅を持たせる必要がある。

而して論理判断部３３は環境モデル判断条件３４によっ
て侵入者は移動し、火災は静止して拡大するという性質
を知識ベースと持ち、更に他の防災、防犯センサなどの
外部センサ情＄１３５からの情報を総合して推論し異常
状態であるか否を判断するのである。

以上のように本実施例では光パルスを用いてターゲット
３の距離画像を得て、距離画像からなる基準画像と現画
像との間の変化画素を検出することにより異常状態なの
かそうでないのかの１′４断を行うから照明のオン、オ
フや日照の急激な変化（輝度変化）に対して誤報を起こ
さないのである。

第２図は距離画像を得るための具体的構成を示しており
、次にこの回路構成に基づいて距離画像を得るまでの動
作を詳細に説明する。まずタイミング回路３６のタイミ
ングパルスで投光器Ａより光パルスを発生させる。この
光パルスは分岐ミラー２０で分岐されるとともに拡散レ
ンＸ：２２へ入光する１分岐ミラー２０で分岐された光
パルスは時間差計測部２１の集光レンズ２１ｂを持つ光
電センサ２１ａにより電気的信号に変換され、アンプ２
１ｃ、コンパレータ２１ｄを経て７リツプ７０ツブ２１
ｅをセットし、７リツプ７０ツブ２１ｅの出力でカウン
タ２１１をスタートさせる。つまり分岐された光パルス
は時間差計測部２１のスタートパルスとなる。カウンタ
２１ｆはクロック発生器２１ｇからのクロックをカウン
トアツプする。

一方４１１：故レンズ２２で拡散した光パルスはターゲ
ット３で反射し、対物レンズ２３で集光され光電センサ
アレイ２４上に実像を結ぶ、対物レンズ２３と光電セン
サ７レイ２４との間に設けられた電子ンヤッタ３６は光
電センサ７レイ２４に光が入光するに不要な時間帯に閉
成するようになっている。

光電センサ７レイ２４はセンサセル２４ｍ毎に集光レン
ズ２４＆が設けられており、各光電センサセル２４ｍの
受光部に周囲の光が集められるようになっている。

さて反射光パルスがセンサセル２４ｍに鋼達しで電気的
信号に変換され、アンプ３７、コンパレータ３８を経て
７リツプ７０ツブ３９をセットすると、７リツプ７０ツ
ブ３９はカウンタ２１ｆにストップパルスを与える。こ
こで７リツプ７０ツブ２１ｅ及び７す、プ７０ツブ３９
の出力は互いのリセット信号となっている。さてカウン
タ２１ｆはストップパルスが与えられると、クロックの
カウント値を距離計算部２５のＩ！ＪＩ＊換回路２５ａ
に出力する。距離変換回路２５ｍはカウント値（時間）
を距離に変換する。ここでタイミング回路３６の出力は
光電センサアレイ２４のアドレス及び現画像フレームメ
モリ２６のアドレスを選択するので、データセレクタ２
５ｂを介して光電センサアレイ２４上のセンサセル２４
ｍの特定アドレスの距離データが現画像７レームメモリ
２６”の選択されたメモリセルに書き込まれる。アドレ
スヵッンタ４０はタイミング回路７のタイミング信号に
よりアドレスを設定するためのものである。

各センサセル２４ｍより距離変換回路２５ａまでは各セ
ンサセル２４ｍ毎に並列処理されるため、一つの光パル
スに対して実像となる反射光パルス毎に距Ｉａ両像が得
られるが、通常の検知器のように複数の光パルスに跨が
る時定数の移動平均をとることにより、外乱をＰＪＩ去
することができる。

更には検知サイクル（ｆｌＩ期）を長くすることが可能
な場合は各センサセル２４ａ毎の距離計算はライン毎に
並列化したり、１個の光パルス毎に１ｇｓのセンサセル
２４ｍの実像の距離画像を計算しても良い。

又上記実施例では光パルスを用いる代わりに変調光を用
いでもよく、この場合光デート１９の代わりに変Ｉｌｌ
器を、時間差計測部２１の代わりに位相差計測部を用い
る。

【発明の効果Ｊ 本発明は上述のように構成したから光電センサアレイ上
の実像上り距＊Ｗ像を作成することができ、その為光パ
ルスや変調光を走査させる必要がなく、又並着処理によ
り亮速に距離１１１ｍを作成することができ、しかも走
査時の機械的トラブルや、精度の不安定要因が除かれ、
また画像監視が距離画像により行なわれるので照明等の
輝度変化による誤報が少ない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全体構成図、第２図は同上の
同上の要部の全体構成図、第３図は従来例の構成図であ
る。 Ａ・・・投光器、３・・・ターゲット、２１・・・時間
差計測部、２４・・・光電センサアレイ、２４ｍ・・・
センサセル、２５・・・距離計算部、２６・・・現画像
７レームメモリである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）散乱光からなる光パルスを発生させ、該光パルス
   と、ターゲットにより反射され、対物レンズで集光され
   実像として２次元配列した光電センサアレイで受光され
   る受光パルスとの時間差より光電センサアレイの各セン
   サセルの実像に対応するターゲットの距離を計算し、各
   センサセルに対応させてある現画像フレームメモリセル
   に距離画像を形成したことを特徴とする画像監視方式。
2. （２）波長の長い変調波でレーザやＬＥＤ等の発光要素
   の発光を変調して散乱光からなる変調光を発生させ、該
   変調光と、ターゲットにより反射され対物レンズで集光
   された実像として２次元配列した光電センサアレイで受
   光される受光変調光との位相差より光電センサアレイの
   各センサセルの実像に対応するターゲットの距離を計算
   し、各センサセルに対応させてある現画像フレームメモ
   リセルに距離画像を形成したことを特徴とする画像監視
   方式。