JP3259027B2 - 広域監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広い区域を監視す
る広域監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の広域監視装置として、1993年電子
情報通信学会秋季大会Ｄ−157で述べられている分散監
視システムが挙げられる。図８にこの装置の構成を示
す。図８では、２つのサブシステムしか示していない
が、サブシステムは増設可能であり、その動作は、共通
である。図８において、801はメインシステム、802，80
3はサブシステムであり、メインシステムが上位レイ
ヤ、サブシステムが下位レイヤとなる階層構造をもって
いる。

【０００３】以上のように構成された、広域監視装置に
ついて、以下にその動作を説明する。各サブシステム80
2，803は、個々のシステムが担当する監視区域を、重な
りをもつ複数の区域に分割して、各区域で得られる監視
情報を融合しながら、監視対象の抽出結果やその特徴な
どを用いて、自律的に抗体と呼ばれる画像特徴を記述し
た認識パラメータを作成し、他のサブシステムへと配送
する。配送された抗体はそれぞれのサブシステムにおい
て、追跡用データとして登録され、各サブシステムの監
視区域において、同様の特徴を有する対象が検索され
る。対象が存在する場合には、上位レイヤであるメイン
システム801に検出情報を転送し、対象の確認を依頼す
る。メインシステム801は、サブシステムの依頼に基づ
いて、対象を確認するとともに、必要に応じて、抗体や
画像情報などをサブシステムから取り込むことにより、
対象を追跡、検索、識別する。また、メインシステム80
1は、システム全体を監視、コントロールする。

【０００４】従来の小監視装置として、1995年電子情報
通信学会総合大会Ｄ−413で述べられている分散監視シ
ステムが挙げられる。図９にこの装置の構成を示す。以
下、その動作を説明する。

【０００５】動領域抽出部902は、カメラ901から入力さ
れる画像からフレーム間差分を用いて動領域を抽出す
る。ラベリング部903は、動領域抽出部902で抽出された
動領域にラベルをつける。ラベル整形部904では、ラベ
リング部903でラベルを付けられた動領域中に含まれる
鏡面反射像を取り除く。カメラ911、動領域抽出部912、
ラベリング部913、ラベル整形部914も同様に動作する。
統合部905では、各ラベル整形部904，914から入力され
る対象領域の対応を求め、対象の実空間位置を算出して
運動軌跡を求める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上位システムと下位シ
ステムとを組み合わせる階層型のシステムでは、下位シ
ステムの個数の増加がそのまま上位システムの負荷の増
加につながる。また、上位システムのバックアップが必
要であったり、下位システムと上位システムとを独立に
変更することが困難であったりと、システムの拡張性
や、融通性に欠ける。

【０００７】単体カメラによる監視では、障害物が存在
したり、複数の対象が接近して存在したりして、対象の
一部を撮影できないことがある。この場合、対象物の検
出、追跡が困難となり、監視結果の信頼性が低下する。
また複数のカメラによる監視では、カメラの設置位置は
様々に組み合わせが可能であり、設置位置によって監視
精度が大きく左右される。

【０００８】本発明は、監視区域の拡大や機能の変更が
容易で、しかも簡単な構成で広域監視装置を実現するこ
とを目的とする。また、複数のカメラを適当な位置に設
置することで、障害物が存在したり、対象同士が接近し
て存在したりしても、安定して対象を抽出、追跡する広
域監視装置を実現することも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下のような手段を講じた。 請求項１に記
載の発明は、広い区域を監視する広域監視装置で、監視
区域が複数の小監視区域に分割されており、各小監視区
域を独立に監視する複数の小監視装置と、それら複数の
小監視装置の監視結果をまとめて管理する複数の管理装
置と、さらに複数の管理装置の管理結果をまとめて、前
記各管理装置の負荷に応じて動的に担当する小監視装置
を割当て管理する上位管理装置とを有し、前記小監視装
置は担当小監視区域内の対象の属性を抽出、追跡する対
象監視装置と、隣接する小監視区域を監視する小監視装
置からの情報に基づいて、前記対象監視装置により抽出
された対象の属性と、隣接する小監視区域から侵入した
対象の属性とを対応付ける小監視区域間対応装置とを有
していることを特徴とするものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、全ての小監視装置、全ての管理装置及
び上位管理装置とが、単一のネットワークによって結合
され、上位管理装置により各管理装置の負荷に応じて動
的に担当する小監視装置を割当て管理することを特徴と
するものである。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、小監視装置は、監視区域が必ず
２台以上のカメラの撮影区域内になるように配置された
複数台のカメラと、カメラ毎に監視対象を抽出、同定、
追跡するなどして対象を監視する対象監視装置と、監視
区域の重複する複数の対象監視装置の監視結果を統合処
理して、最終的な監視結果を得る統合処理装置と、隣接
する他の小監視区域を担当している小監視装置からの情
報に基づいて、担当監視区域内で監視されている対象
と、隣接する小監視区域から侵入した対象とを、対応付
ける小監視区域間対応装置とを有することを特徴とする
ものである。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、４台のカメラをもち、それらのカメラ
を道路の前方、後方に向けて向き合うように２台ずつ、
同方向を向くカメラはほぼ同一撮影区域をもつように、
互いに向き合うようにカメラは重複した撮像区域をもつ
ように設置し、同一の方向を向いたカメラ毎に監視結果
を統合し、さらに２組の結果を統合処理することを特徴
とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜７を用いて説明する。図１は、本発明の広域
監視装置の実施の形態を示したものである。図１におい
て、111，112，113，114は小監視装置、101，102は管理
装置、121は上位管理装置、130はネットワークである。
監視区域は複数の小監視区域に分割され、１つの小監視
装置が１つの小監視区域を監視する。図１では、監視区
域を４つの小監視区域に分割し、４台の小監視装置によ
り監視している。

【００１４】各小監視装置は、独立に機能しており、監
視対象を抽出、追跡するなどして、担当小監視区域を監
視する。各小監視装置では、例えば、カメラで監視区域
内を撮影し、フレーム間差分や背景差分などにより対象
を抽出し、位置予測やテンプレートマッチングなどによ
り抽出した対象を追跡する。管理装置は、必要に応じ
て、小監視装置に対象の個数や属性などをネットワーク
130を通じて入手し、任意の小監視装置の監視結果を表
示したり、複数の小監視装置による監視結果をまとめて
表示したりする。

【００１５】小監視装置の個数が多い場合には、上位管
理装置121を設け、例えば、管理装置101は小監視装置11
1と112との結果を管理し、管理装置102は小監視装置113
と114との結果を管理をする等と、各管理装置が予め管
理すべき小監視装置を設定しておく。これにより、上位
管理装置121は、例えば直接、小監視装置111から監視結
果を入手するのではなく、管理装置101から小監視装置1
11の監視結果を入手する。小監視装置、管理装置、並び
に上位管理装置は、ネットワーク上では全く同列に扱わ
れ、各装置間の通信は適当な通信プロトコルにより実現
される。

【００１６】なお、図１では、小監視装置が４台、管理
装置が２台、上位管理装置が１台の構成であるが、これ
ら装置の個数は変更可能である。また、管理装置が担当
する小監視装置を予め設定せずに、上位管理装置が各管
理装置の負荷を見ながら、適当な管理装置に動的に担当
する小監視装置を割り当ててもよい。

【００１７】図２は、本発明の広域監視装置に用いられ
る小監視装置の実施の形態を示したものである。対象監
視装置202は、カメラなどのセンサーにより担当する小
監視区域内を監視し、対象を抽出、追跡すると同時に対
象の属性を入手する。小監視区域間対応装置201は、ネ
ットワーク130を通じて、隣接する小監視区域から担当
する小監視区域へと侵入する対象についての属性を入手
する。小監視区域間対応装置201は、担当小監視区域に
侵入した対象がある場合は、ネットワーク130を通じて
入手した対象の属性と、対象監視装置202から入力され
る対象の属性とから、隣接する小監視区域内で把握され
ていた対象と、担当する小監視区域内で把握された対象
とを対応付ける。つまり、管理装置は、ネットワーク13
0を通じて、この対応結果を入手することで、小監視区
域間を移動する対象を追跡できる。

【００１８】図３は、本発明の広域監視システムに用い
られる管理装置の実施の形態を示したものである。状況
把握装置301は、例えば、特定の対象の追跡や、特定区
域内の状況の把握など使用者の要望から、その実現に必
要なデータを割り出して、状況転送装置302に通知す
る。状況転送装置302は、状況把握装置301から通知され
た必要なデータを適当な小監視装置からネットワーク13
0を通して入手し、状況把握装置301へと転送する。状況
把握装置301は、状況転送装置302から入手したデータを
用いて使用者の要望を実現し、例えば、ディスプレイに
表示する。例えば、特定の監視区域内の状況を把握する
場合、状況把握装置301は、把握したい監視区域を担当
する小監視装置と、存在する監視対象の個数やその位置
等の属性や、小監視装置間での対応結果など必要とする
データを、状況転送装置302に通知する。状況転送装置3
02は、状況把握装置301から通知された内容に基づいて
適当な小監視装置からデータを転送し、状況把握装置30
1に出力する。状況把握装置301は、状況転送装置302か
ら転送されたデータから、例えば、予め作成してある監
視区域の地図上に抽出された現在の対象位置や、その移
動軌跡を書き込んでディスプレイに表示する。

【００１９】図４は、本発明の小監視装置の実施の形態
を示したものである。401，411はカメラで、小監視区域
全体がいずれのカメラからも撮影できるように配置す
る。402，412は対象監視装置で、それぞれカメラ401，4
11から入力される画像を用いて、例えば、フレーム間差
分とテンプレートマッチングにより対象を抽出、追跡す
るなどして対象を監視し、統合処理装置421へとその結
果を出力する。統合処理装置421では、対象監視装置40
2，412から入力される監視結果、例えば、対象の個数や
その位置などの属性を、比較、修理するなどして統合
し、最終の監視結果を得る。小監視区域間対応装置422
は、隣接する小監視区域から侵入する対象がある場合、
ネットワーク130を通じて入手したその対象の属性と、
統合処理装置421で得られた対象の属性とから、他の小
監視装置で把握されていた対象と現在把握している対象
とを対応つける。なお、図４では、１台のカメラと１台
の対象監視装置を１組みとして計２組み使用している
が、この組みは増やすことができる。又、図７ａのよう
にカメラを道路に沿って向かい合わせて設置すること
で、対象の前後の位置を捕捉するとともに、例えば、２
つの三角形△ＡＢＤと△ＡＣＥとの相似性を利用するこ
とで、対象の高さを推定できる。

【００２０】図５は、本発明の小監視装置の第２の実施
例を示したものである。カメラ501，511は、２台とも道
路に沿って同一方向を向いており、ほぼ同一の撮影範囲
を持つように設置されている。カメラ521，531も、２台
とも道路に沿って同一方向を向いており、ほぼ同一の撮
影範囲を持つように設置されている。

【００２１】また、カメラ501，511と、カメラ521，531
とは、互いに向き合っており、向き合うカメラは重複し
た撮影範囲を持つように設置されている。この様子を図
７ｂに示す。502，512は対象監視装置であり、それぞれ
カメラ501，511から入力される画像を用いて、例えば、
フレーム間差分とテンプレートマッチングとを用いて対
象を抽出、追跡するなどして、対象を監視し、１次統合
処理装置503へとその結果を出力する。522，532は対象
監視装置であり、それぞれカメラ521，531から入力され
る画像を用いて対象を監視し、１次統合処理装置523へ
とその結果を出力する。

【００２２】１次統合処理装置503，504では、それぞれ
が担当する２台の対象監視装置から入力される監視結
果、例えば、対象の個数やその位置などの属性を統合
し、その結果を２次統合処理装置504へと出力する。２
次統合処理装置504では、１次統合処理装置503，523か
ら入力される監視結果を統合し、最終の監視結果を得
る。小監視区域間対応装置505は、隣接する小監視区域
から侵入する対象がある場合、ネットワーク130を通じ
て入手したその対象の属性と、２次統合処理装置504で
得られた対象の属性とから、他の小監視装置で把握され
ていた対象と現在把握している対象とを対応つける。な
お、この小監視装置を監視区域が隣り合うように複数設
置することで、道路上の任意の区間を監視できる。

【００２３】図６は、本発明のテンプレート処理装置の
実施例を示したものである。カメラ601とカメラ602と
は、監視区域が重複するように設置する。対象抽出装置
602は、カメラ601から入力される画像中の監視対象を、
例えばフレーム間差分により抽出し、単独テンプレート
生成装置603へとその結果を出力する。単独テンプレー
ト生成装置603は、カメラ601から入力される画像を用い
て、対象抽出装置602により抽出された対象のテンプレ
ートを生成し、多視点型テンプレート処理装置621へと
出力する。対象抽出装置612は、カメラ611から入力され
る画像中の監視対象を抽出し、単独テン プレート生成
装置613へとその結果を出力する。

【００２４】単独テンプレート生成装置613は、カメラ6
11から入力される画像を用いて、対象抽出装置612によ
り抽出された対象のテンプレートを生成し、多視点型テ
ンプレート処理装置621へと出力する。多視点型テンプ
レート処理装置621は、単独テンプレート生成装置602，
612から入力されるテンプレートを、例えば、テンプレ
ート毎にマッチングして、同一の対象のテンプレートを
用いた結果を１つにまとめて対象を追跡するなど、同一
の対象に対して生成された複数のテンプレートを一括し
て処理する。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、監視範
囲の拡大や機能の変更が容易で、簡単な構成により大規
模な監視システムを実現することが可能となる。また、
障害物が存在したり、対象同士が接近して存在したりし
ても、安定して対象を検出、追跡するシステムを実現す
ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の広域監視装置の実施形態の構成図であ
る。

【図２】本発明の広域監視装置に用いられる小監視装置
の第１の実施形態の構成図である。

【図３】本発明の広域監視システムに用いられる管理装
置の実施形態の構成図である。

【図４】本発明の小監視装置の実施形態の構成図であ
る。

【図５】本発明の小監視装置の第２の実施形態の構成図
である。

【図６】本発明のテンプレート処理装置の実施形態の構
成図である。

【図７】本発明の小監視装置の第２の実施形態における
カメラ配置図である。

【図８】従来の広域監視装置の実施形態の構成図であ
る。

【図９】従来の小監視装置の実施形態の構成図である。

【符号の説明】

101 管理装置 102 管理装置 111 小監視装置 112 小監視装置 113 小監視装置 114 小監視装置 130 ネットワーク 200 小監視装置 201 小監視区域間対応装置 202 対象監視装置 300 管理装置 301 状況把握装置 302 状況転送装置 401 カメラ 402 対象監視装置 411 カメラ 412 対象監視装置 421 統合処理装置 422 小監視区域間対応装置 501 カメラ 502 対象監視装置 503 １次統合処理
装置 504 ２次統合処理装置 505 小監視区域間
対応装置 511 カメラ 512 対象監視装置 521 カメラ 522 対象監視装置 523 １次統合処理装置 531 カメラ 532 対象監視装置 601 カメラ 602 対象抽出装置 603 単独テンプレ
ート生成装置 611 カメラ 612 対象抽出装置 613 単独テンプレート生成装置 614 多視点型テン
プレート処理装置 801 メインシステム 802 サブシステム 803 サブシステム 901 カメラ 902 動領域抽出部 903 ラベリング部 904 ラベル整形部 905 統合部 911 カメラ 912 動領域抽出部 913 ラベリング部 914 ラベル整形部

フロントページの続き (72)発明者 成岡 知宣 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 中 基孫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−251573（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−315287（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−83996（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−105690（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−265496（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】広い区域を監視する広域監視装置で、監視
   区域が複数の小監視区域に分割されており、各小監視区
   域を独立に監視する複数の小監視装置と、それら複数の
   小監視装置の監視結果をまとめて管理する複数の管理装
   置と、さらに複数の管理装置の管理結果をまとめて、前
   記各管理装置の負荷に応じて動的に担当する小監視装置
   を割当て管理する上位管理装置とを有し、前記小監視装
   置は担当小監視区域内の対象の属性を抽出、追跡する対
   象監視装置と、隣接する小監視区域を監視する小監視装
   置からの情報に基づいて、前記対象監視装置により抽出
   された対象の属性と、隣接する小監視区域から侵入した
   対象の属性とを対応つける小監視区域間対応装置とを有
   していることを特徴とする広域監視装置。
2. 【請求項２】全ての小監視装置、全ての管理装置及び上
   位管理装置とが、単一のネットワークによって結合さ
   れ、上位管理装置により各管理装置の負荷に応じて動的
   に担当する小監視装置を割当て管理することを特徴とす
   る請求項１に記載の広域監視装置。
3. 【請求項３】小監視装置は、監視区域が必ず２台以上の
   カメラの撮影区域内になるように配置された複数台のカ
   メラと、カメラ毎に監視対象を抽出、同定、追跡するな
   どして対象を監視する対象監視装置と、監視区域の重複
   する複数の対象監視装置の監視結果を統合処理して、最
   終的な監視結果を得る統合処理装置と、隣接する他の小
   監視区域を担当している小監視装置からの情報に基づい
   て、担当監視区域内で監視されている対象と、隣接する
   小監視区域から侵入した対象とを、対応付ける小監視区
   域間対応装置とを有することを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の広域監視装置。
4. 【請求項４】４台のカメラをもち、それらのカメラを道
   路の前方、後方に向けて向き合うように２台ずつ、同方
   向を向くカメラはほぼ同一撮影区域をもつように、互い
   に向き合うようにカメラは重複した撮影区域をもつよう
   に設置し、同一の方向を向いたカメラ毎に監視結果を統
   合し、さらに２組の結果を統合処理するこを特徴とする
   請求項３に記載の広域監視装置。