JP5077066B2

JP5077066B2 - 映像監視装置

Info

Publication number: JP5077066B2
Application number: JP2008136206A
Authority: JP
Inventors: 伸行藤原; 誠庭川
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-05-26
Also published as: JP2009284371A

Description

本発明は、監視カメラの映像を基に遠隔地にてカメラ設置箇所の状況監視を行う映像監視システムに関し、特に監視場所の立ち入り禁止区域とその他の区域の境界線を監視モニタ上に表示する映像監視装置に関する。

監視対象場所に監視カメラを設置し、遠隔地の監視室において監視対象場所の状況監視を行う映像監視システムが多く運用されている。例えば、鉄道駅構内の通路や広場での人の流れの監視、プラットホームでの乗降客と進入する電車との接触等の監視、デパートやコンビニの店内での客の挙動の監視、美術館や博物館の展示室の展示品の監視、建物や施設の出入り口の人の出入り状況の監視、あるいは生産現場における産業用ロボットの動作範囲内への作業員の立ち入り監視など、室内はもとより、浄水場や変電所における運転状況や侵入者監視、ダムサイトや農業用水路の取水口近辺へのボートや倒木などの接近の監視、工事現場における作業状況や危険区域内への侵入者の監視、高速道路を中心とした道路における車両走行状況の監視など、屋外にも監視カメラが多く設置されている。

これらの監視カメラの利用方法には主として二つの方法がある。一つは、監視員による目視での監視で、監視室のモニタに映る監視カメラの映像を監視員が目視にて観察するものである。もう一つの利用方法は、監視カメラの映像を常時または間欠的にＶＴＲに保存しておき何らかの異常が発生したときに再生し異常の原因を調査分析するのに使用する方法である。また、これらの二つの方法を同時に実施する例もある。つまり、監視カメラの映像をＶＴＲに保存しながらモニタでの監視も行うものである。

ところで、目視による監視が行われる施設において、監視カメラが多数設置されていて監視室に設置されたモニタが多い場合には、監視員の疲労軽減や見落としの予防のために、画像処理による自動監視を行う場合がある。これは、監視カメラの映像を画像処理装置に入力し、背景差分法、時間差分法、領域差分法などの画像処理手法を用いて映像中の異常状況を検出し監視員に警告するものである。

背景差分法は、監視場所の正常時の映像を予め保存しておき監視カメラの映像がこれと異なる場合に異常と判断する方法で、ドアや門の前の障害物や侵入者を検出するような場合に使用される。

時間差分法は、時間的に連続する２枚の画像の異なる部分を検出しこの部分に移動する物体があると判断する方法で、夜間のビル内の通路の侵入者や爆発などの異常検出に使用される。

領域差分法は、入力画像のエッジ検出を行い、本来検出されるべきでない場所にエッジ成分が抽出された場合にこれを異常と判断するもので、道路上の障害物の検出などに使用される。

これらの方法は独立に使用されることもあるが、これ以外の方法を含む複数の手法を組み合わせて使用することもある。

また、一般に上述の画像処理は入力画像の全範囲に対して行うことは少なく、異常が発生する可能性のあるエリアを設定して、そのエリアのみに対して画像処理を行い、異常状況を監視することが行われている。図１０に通用門の映像と監視エリアの例、図１１に道路の映像と追い越し車線の監視エリアの例を示す。図１０中に破線で囲んで示す領域０１、図１１中に破線で囲んで示す領域０２が監視エリアである。

監視カメラの映像中の監視対象は一般に限定されており異常が発生する場所が決まっているので、監視エリアを設定することにより、特定の監視エリア以外の異常状況をノイズとして排除でき、また、画像処理の対象範囲を小さくすることで画像処理装置による画像処理の時間が短縮できる。

このような監視エリアの設定は、カメラが固定で監視場所が決まっている場合は手動で設定が実施される。すなわち、作業者（オペレータ）が監視カメラの映像を見て監視エリアをマウス操作やキー操作により設定する。そして画像処理装置により作業者が設定した監視エリアのみを対象として画像処理を行い、異常検出を行う。

従来、上述した監視エリアを設定する技術として、監視カメラの映像に映る範囲内で監視場所と同一の水平面上に等間隔且つ直線的にマーカを施し、監視カメラによって撮像した映像を画像処理してマーカを検出し、検出されたマーカの位置に基づいて監視カメラのカメラパラメータを求めてマーカを設置した直線と平行な直線（監視境界線）の画像上の位置を計算し、求めた監視境界線を監視モニタに表示するようにしたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００１−１４５０９２号公報特開２００１−２０４００７号公報

上述した特許文献１，２のような従来の技術においては、監視場所と同一の水平面上に等間隔且つ直線的にマーカを設置することで自動的にカメラパラメータとマーカを設置した直線に平行な監視境界線の画像上の位置を計算し、監視境界線を監視モニタ上へ表示することができる。

しかしながら、港湾、河川敷、堤防等のような長い距離にわたって監視する必要がある場所においては、マーカを広範囲にわたって設置する必要、もしくは、他の目的のために設置されている工事現場や道路脇の杭やポストマーク等のマーカの代わりとなる構造物が設置されている必要がある。

そのため、マーカを設置するためのコストが掛かる、または、マーカを設置することができないような場所に対しては監視境界線の表示が困難となる問題が考えられた。また、監視対象領域が長い距離にわたっている場合は、その一部にマーカが設置できないとその部分の監視境界線が表示できないおそれがあった。

このようなことから本発明は、低コスト化、設置作業の簡便化が可能な映像監視装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る映像監視装置は、監視対象領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像される領域内の監視境界上の少なくとも二箇所にスポット光を照射するスポット光照射手段と、前記撮像手段によって撮像された映像中の前記スポット光を抽出し、抽出された前記スポット光の位置に基づいて監視境界線を設定する監視境界線設定手段とを備え、
前記監視境界線設定手段が、前記撮像手段によって撮像された画像を入力する画像入力手段、前記画像を作業画面に表示する画像表示手段、前記作業画面上に外部指示機能により指示された位置を基準として予め定める大きさの領域を設定するスポット光領域設定手段、画像処理により前記領域内の前記スポット光を抽出し該スポット光の位置を検出するスポット光位置検出手段、検出された前記スポット光の位置に基づいて監視境界線を設定する監視境界線位置計算手段、及び、前記作業画面に表示された画像と前記監視境界線との合成画像を作成する重畳画像作成手段を有することを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明に係る映像監視装置は、第１の発明に係る映像監視装置において、前記撮像手段が、パン・チルト・ズーム機能を備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明に係る映像監視装置は、第２の発明に係る映像監視装置において、前記スポット光照射手段が、パン・チルト機能を備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第４の発明に係る映像監視装置は、第１乃至第３のいずれかの発明に係る映像監視装置において、前記スポット光照射手段が、複数の前記スポット光を相互に異なる方向へ向かって照射可能に構成された複数照射型スポット光照射手段であることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第５の発明に係る映像監視装置は、第１乃至第４のいずれかの発明に係る映像監視装置において、前記監視境界線設定手段が、前記合成画像を外部へ出力可能に構成されていることを特徴とする。

上述した第１の発明に係る映像監視装置によれば、作業画面上に監視境界線を表示するために監視対象領域の境界上にマーカを設置する必要がなく、監視対象領域が広範囲にわたる場合であってもコストを抑制することが可能である。さらに、監視対象領域に直接マーカを設置することが困難な場合であっても、遠隔地からスポット光を照射することができれば作業画面上に監視境界線を表示することが可能であり、装置の設置作業を簡便化することができる。また、監視境界線設定手段が、撮像手段によって撮像された画像を入力する画像入力手段、画像を作業画面に表示する画像表示手段、作業画面上に外部指示機能により指示された位置を基準として予め定める大きさの領域を設定するスポット光領域設定手段、画像処理により領域内のスポット光を抽出し該スポット光の位置を検出するスポット光位置検出手段、検出されたスポット光の位置に基づいて監視境界線を設定する監視境界線位置計算手段、及び、作業画面に表示された画像と監視境界線との合成画像を作成する重畳画像作成手段を有するので、バラツキがなく監視境界線の表示をより高精度に実施することができる。

また、第２の発明に係る映像監視装置によれば、撮像手段が、パン・チルト・ズーム機能を備えるので、監視対象領域が広範囲にわたる場合であっても監視境界線を設定することができる。

また、第３の発明に係る映像監視装置によれば、前記スポット光照射手段が、パン・チルト機能を備えるので、撮像手段が撮像している領域に応じてスポット光を照射することができる。

また、第４の発明に係る映像監視装置によれば、前記スポット光照射手段を、複数の前記スポット光を相互に異なる方向へ向かって照射可能に構成された複数照射型スポット光照射手段としたので、装置を構成する部材の数を低減し、設置作業を簡素化することができる。

また、第５の発明に係る映像監視装置によれば、前記監視境界線設定手段を、前記合成画像を外部へ出力可能に構成したので、複数の監視モニタで前記合成画像を確認することが可能になる。

本発明の実施の形態を以下に示す実施例において詳細に説明する。

（１）基本的な方式
図１乃至図４を用いて本発明の第１の実施例を説明する。図１は本実施例に係る映像監視装置の概略構成図、図２は本実施例における監視境界線設定装置の構成を表すブロック図、図３は監視カメラによって撮像された画像の一例を示す説明図、図４は本実施例に係る監視境界線の表示例を示す説明図である。

図１に示すように、本実施例において映像監視システムは、監視対象領域及びその周辺領域を撮像する撮像手段としての監視カメラ１０と、監視境界上に目印として日中でも目視可能な点状の光であるスポット光（例えば、レーザ光）を照射するスポット光照射手段としての複数のスポット光照射装置（本実施例では、二つのスポット光照射装置２０ａ，２０ｂ）と、監視カメラ１０によって撮像した画像に対して画像処理を行い、監視境界線を設定する監視境界線設定手段としての監視境界線設定装置３０とから構成されている。

監視カメラ１０は、例えば電動雲台ズームレンズ付監視カメラ等のパン・チルト・ズーム機構を備えた撮像手段であり、道路における車両走行状況の監視など監視対象領域が長い距離にわたっているような場合であっても監視対象領域を撮像可能に構成されている。また、スポット光照射装置２０ａ，２０ｂは、パン・チルト機構を備え、監視対象領域のうち監視カメラ１０が撮像している範囲の監視境界上にそれぞれスポット光２ａ，２ｂを照射するように構成されている。

監視境界線設定装置３０は、監視カメラ１０から入力された画像に対して画像処理を行い、監視境界線を画面上に表示するものであり、図２に示すように画像入力手段としての画像入力部３１、画像データ保存手段としての画像データ保存部３２、スポット光位置指定手段としてのスポット光位置指定部３３、監視境界線位置計算手段としての監視境界線位置計算部３４、重畳画像作成手段としての重畳画像作成部３５、及び画像表示手段としての画像表示部３６を備えている。

画像入力部３１は、監視カメラ１０が撮像した画像が予め設定する一定時間間隔で入力される手段、画像データ保存部３２は画像入力部３１に連続的に入力される画像を画像データとして保管する手段、スポット光位置指定部３３はマウス操作等の指示機能により指示されたスポット光２ａ，２ｂの画面上の位置を既知の計算手法で求める手段、監視境界線位置計算部３４はスポット光位置指定部３３において求められたスポット光２ａ，２ｂの位置の情報（スポット光位置データ）に基づき複数のスポット光を通るような近似直線を求める手段である。

また、重畳画像作成部３５は、画像データ保存部３２から取り出した画像データと監視境界線位置計算部３４によって求めた監視境界線の位置の情報（監視境界線位置データ）とを重畳してなる重畳画像（合成画像）を作成する手段、画像表示部３６は画像データ保存部３２から取り出した画像データ、又は、重畳画像作成部３５によって得られた重畳画像データを取り出し、これを作業画面に表示する手段である。

以下、図３及び図４を用いて監視境界線設定部３０による監視境界線の設定の流れの一例を説明する。本実施例において、監視カメラ１０によって連続的に撮像される図３に示すような画像１は、監視境界線設定部３０の画像入力部３１に入力し、画像データ保存部３２に保存され、画像表示部３６によって作業画面に表示される。

作業画面に画像１が表示されたら、作業者によりマウス操作などによる指示機能を利用して画面上のスポット光２ａ，２ｂの位置を指示する。スポット光２ａ，２ｂの位置が指示されたら、スポット光位置指定部３３において既知の計算手法を用いてスポット光２ａ，２ｂの画面上の位置を求め、続いてこのスポット光２ａ，２ｂの位置に基づき監視境界線位置計算部３４でスポット光２ａ，２ｂを通る直線を既知の計算手法を用いて求め、得られた直線を図４に示すように監視境界線３として作業画面上に表示する。

なお、監視エリアを設定する場合には画像上に設定した監視境界線３に対し、作業者によって画面上の所望の位置をマウス操作等によって指示し、監視境界線３と、作業者が指示した点を通り監視境界線３に一定間隔で平行な直線（図示せず）によって囲まれた領域を監視エリアとして設定するようにしてもよい。

上述した本実施例に係る映像監視装置によれば、監視境界線３を求める際に監視対象領域に直接マーカを設置する必要がなく、監視対象領域が広い場合であっても低コストに監視境界線３を設定することができる。また、マーカを設置することができないような場所であってもスポット光を照射することができれば監視境界線３を設定することができるため、監視対象領域が広範囲な場合であっても監視境界線３を容易に設定することができる。

（２）複数照射型スポット光照射装置を用いる方法
図５に基づいて本発明の第２の実施例を説明する。図５は本実施例に係る映像監視装置の概略構成図である。本実施例は、図１及び図２に示し上述した実施例１の映像監視装置のスポット光照射装置２０ａ，２０ｂに代えて、図５に示す複数照射型スポット光照射手段としての複数照射型スポット光照射装置４０を用いる例である。

複数照射型スポット光照射装置４０は、複数のスポット光を相互に異なる位置に照射可能に構成されたものである。その他の構成は図１及び図２に示し上述したものと概ね同様であり、同一の作用を奏する部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例の映像監視装置によれば、上述した実施例１の効果に加えて、スポット光照射装置の設置個数が低減するため、設置コストを抑えることができる。

（３）画像上のスポット光位置を検出する監視境界設定装置を用いる方式
図６及び図７に基づいて本発明の第３の実施例を説明する。図６は本実施例における監視境界線設定装置の構成を表すブロック図、図７は本実施例によって得られる画像の一例を示す説明図である。

本実施例は、図１及び図２に示し上述した実施例１の映像監視装置の監視境界線設定装置３０のスポット光位置指定部３３に代えて、図６に示すスポット光領域設定手段としてのスポット光領域設定部３７、及び、スポット光位置検出手段としてのスポット光位置検出部３８を備えるようにした例である。

スポット光領域設定部３７は作業者がマウス操作等の指示機能を利用して指示した画面上の複数のスポット光の位置を基準（例えば、中心）として、予め定めた大きさのスポット光検出用領域を画像上に設定する手段である。また、スポット光位置検出部３８は、スポット光領域設定部３７によって設定されたスポット光検出用領域に対して二値化処理等の画像処理を行い、このスポット光検出用領域内にスポット光を検出し、既知の計算手法によりスポット光の位置を求める手段である。その他の構成は図１及び図２に示したものと概ね同様であり、同一の作用を奏する部材には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

以下、図３及び図７を用いて監視境界線設定部３０による監視境界線の設定の流れの一例を説明する。本実施例において、監視カメラ１０によって連続的に撮像される図３に示すような画像１は、監視境界線設定部３０の画像入力部３１に入力し、画像データ保存部３２に保存され、画像表示部３６によって作業画面に表示される。

作業画面に画像１が表示されたら、作業者によりマウス操作などによる指示機能を利用して画面上のスポット光２ａ，２ｂの位置を指示する。指示機能によりスポット光２ａ，２ｂの位置が指示されたら、スポット光領域設定部３７により作業者が指示した位置を基準としてスポット光検出用領域４ａ，４ｂを指定する。

続いて、スポット位置検出部３８によりスポット光検出用領域４ａ，４ｂそれぞれに対して二値化処理等の画像処理を行い、スポット光検出用領域４ａ，４ｂ中にスポット光２ａ，２ｂを検出し、これらスポット光２ａ，２ｂの位置を取得する。その後、実施例１と同様に監視境界線位置計算部３４で図４に示すようにスポット光２ａ，２ｂを通る直線を求め、これを監視境界線３として作業画面上に表示する。

本実施例の映像監視装置によれば、実施例１の効果に加えて作業者によるスポット光の位置の指示が容易になるとともに、スポット光の画像上の位置を作業者によらず画像処理によって行うので作業者によるバラツキが生じることがなく、また、監視カメラ１０の映像中にスポット光と類似する形状の部分が存在したとしても確実にスポット光を抽出し、監視境界線を正確に設定することができる。

（４）重畳画像出力機能を有する監視境界線設定装置を用いる方式
図８及び図９に基づいて本発明の第４の実施例を説明する。図８は本実施例に係る映像監視装置の概略構成図、図９は本実施例の監視境界線設定装置の構成を表すブロック図である。図８及び図９に示すように、本実施例は、図１及び図２に示し上述した実施例１の監視境界線設定装置に、重畳画像を外部へ出力する機能を設けた例である。

図８に示すように、本実施例において映像監視装置には複数の監視モニタ５０が設けられている。そして、図９に示すように監視境界線設定装置３０は、重畳画像作成部３５において作成された重畳画像を外部へ出力可能に構成されている。即ち、本実施例では、監視境界線設定装置３０から出力された重畳画像が図８に示す複数の監視モニタ５０に入力され、この監視モニタ５０に表示されるようになっている。その他の構成は図１及び図２に示し上述した構成と概ね同様であり、同一の作用を奏する部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例の映像監視装置によれば、実施例１の効果に加えて、複数の監視モニタ５０において重畳画像、即ち監視画像を確認することができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば各実施例を組み合わせる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行い得ることはいうまでもない。

本発明は、監視カメラの映像を基に遠隔地にてカメラ設置箇所の状況監視を行う映像監視システムに関し、特に監視場所の立ち入り禁止区域とその他の区域の境界線を監視モニタ上に表示する映像監視装置に適用して好適なものである。

本発明の実施例１に係る映像監視装置の概略構成図である。本発明の実施例１の監視境界線設定装置の構成を表すブロック図である。監視カメラによって撮像される画像の一例を示す説明図である本発明の実施例１における監視境界線の表示例を示す説明図である。本発明の実施例２に係る映像監視装置の概略構成図である。本発明の実施例３の監視境界線設定装置の構成を表すブロック図である。本発明の実施例３におけるスポット光領域の指示例を示す説明図である。本発明の実施例４に係る映像監視装置の概略構成図である。本発明の実施例４の監視境界線設定装置の構成を表すブロック図である。通用門の映像と監視エリアの例を示す説明図である。道路の映像と追い越し車線の監視エリアの例を示す説明図である。

符号の説明

１作業画面
２ａ，２ｂスポット光
３監視境界線
４ａ，４ｂスポット光領域
１０監視カメラ
２０ａ，２０ｂスポット光照射装置
３０監視境界線設定装置
３１画像入力部
３２画像データ保存部
３３スポット光位置指定部
３４監視境界線位置計算部
３５重畳画像作成部
３６画像表示部
３７スポット光領域設定部
３８スポット光位置検出部
４０複数照射型スポット光照射装置
５０監視モニタ

Claims

監視対象領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像される領域内の監視境界上の少なくとも二箇所にスポット光を照射するスポット光照射手段と、前記撮像手段によって撮像された映像中の前記スポット光を抽出し、抽出された前記スポット光の位置に基づいて監視境界線を設定する監視境界線設定手段とを備え、
前記監視境界線設定手段が、前記撮像手段によって撮像された画像を入力する画像入力手段、前記画像を作業画面に表示する画像表示手段、前記作業画面上に外部指示機能により指示された位置を基準として予め定める大きさの領域を設定するスポット光領域設定手段、画像処理により前記領域内の前記スポット光を抽出し該スポット光の位置を検出するスポット光位置検出手段、検出された前記スポット光の位置に基づいて監視境界線を設定する監視境界線位置計算手段、及び、前記作業画面に表示された画像と前記監視境界線との合成画像を作成する重畳画像作成手段を有することを特徴とする映像監視装置。
前記撮像手段が、パン・チルト・ズーム機能を備えることを特徴とする請求項１に記載の映像監視装置。
前記スポット光照射手段が、パン・チルト機能を備えることを特徴とする請求項２記載の映像監視装置。
前記スポット光照射手段が、複数の前記スポット光を相互に異なる方向へ向かって照射可能に構成された複数照射型スポット光照射手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の映像監視装置。
前記監視境界線設定手段が、前記合成画像を外部へ出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の映像監視装置。