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1. WO2020111053 - DISPOSITIF DE SURVEILLANCE, SYSTÈME DE SURVEILLANCE, PROCÉDÉ DE SURVEILLANCE ET PROGRAMME DE SURVEILLANCE

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明 細 書

発明の名称 監視装置、監視システム、監視方法、監視プログラム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022  

発明の効果

0023  

図面の簡単な説明

0024  

発明を実施するための形態

0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100  

符号の説明

0101  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21  

明 細 書

発明の名称 : 監視装置、監視システム、監視方法、監視プログラム

技術分野

[0001]
 本発明は、監視装置、監視システム、監視方法、監視プログラムに関するものである。

背景技術

[0002]
 従来、防犯や防災等の目的で監視カメラを用いた監視システムが利用されている。この種の監視システムでは、例えば店舗や商業施設、公共施設等の所定の監視対象領域や監視対象物に監視カメラを設置し、監視カメラで撮影された画像を用いて、異常状態や危険事象の発生の有無を監視する。
[0003]
 監視システムとして、従来、監視領域の背景にメッシュモデルを適用して、監視に利用する技術が知られている(特許文献1参照)。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特許第5899506号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 しかし、特許文献1に開示されている技術では、測定対象までの距離を測定する測距部を設けて、この測距部で測定される距離に基づき、メッシュモデルを生成していた。特許文献1では、測距部として、赤外線や超音波、レーザ等を利用するものが例示されているが、いずれの構成であっても、測距部を設けることが必要であることから、装置やシステムの構造が複雑になったり、価格上昇の原因となったりしていた。
[0006]
 本発明の課題は、測距部を必要とせず、より簡単に監視を行うことができる監視装置、監視システム、監視方法、監視プログラムを提供することである。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
[0008]
 (1) 撮影部と、前記撮影部が撮影した撮影画像中の監視対象を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部が特定した監視対象の実際の位置を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて特定する位置特定部と、前記撮影部が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて設定する座標設定部と、を備え、前記撮影部は、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを変更可能な駆動部と、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを検出可能な光軸検出部と、を備え、前記座標設定部は、複数の異なる前記光軸の向きにおいて前記撮影部が撮影する複数の撮影画像に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化、及び、前記光軸検出部が検出した前記映像光の光軸の向きを用いて座標を設定し、前記位置特定部は、前記座標設定部が設定した座標に基づいて監視対象の位置を特定する監視装置。
[0009]
 (2) 前記座標設定部は、監視を実行するよりも先に、座標の設定を行う、(1)に記載の監視装置。
[0010]
 (3) 前記座標設定部は、前記撮影部から床面又は地面までの距離と、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きと、前記撮影部が撮影する撮影画像の画角とを用いて座標を設定する、(1)又は(2)に記載の監視装置。
[0011]
 (4) 少なくとも前記撮影部から床面又は地面までの距離について、外部からの入力を受け付ける入力部を備える、(3)に記載の監視装置。
[0012]
 (5) 前記入力部は、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きの入力を受け付ける、(4)に記載の監視装置。
[0013]
 (6) 前記座標設定部は、基準被写体を前記撮影部により撮影した撮影画像を用いて座標を設定する、(1)から(5)までのいずれかに記載の監視装置。
[0014]
 (7) 前記基準被写体は、座標設定時に撮影範囲内に設置される寸法が既知の設定用被写体である、(6)に記載の監視装置。
[0015]
 (8) 前記基準被写体は、座標設定時に撮影範囲内に含まれる背景物品である、(7)に記載の監視装置。
[0016]
 (9) 当該監視装置を構成する部位のうちの少なくとも1つは、他の部位から離れた場所に配置されており、通信を介して接続されている、(1)から(8)までのいずれかに記載の監視装置。
[0017]
 (10) 複数の撮影部と、前記撮影部が撮影した撮影画像中の監視対象を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部が特定した監視対象の実際の位置を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて特定する位置特定部と、前記撮影部が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて設定する座標設定部を備え、前記撮影部は、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを変更可能な駆動部と、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを検出可能な光軸検出部と、を備え、前記座標設定部は、複数の異なる前記光軸の向きにおいて前記撮影部が撮影する撮影画像に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化、及び、前記光軸検出部が検出した前記映像光の光軸の向きを用いて座標を設定し、前記位置特定部は、前記座標設定部が設定した座標に基づいて監視対象の位置を特定する監視システム。
[0018]
 (11) 前記座標設定部は、複数の前記撮影部が撮影する撮影画像における座標を同一の座標として共通化する、(10)に記載の監視システム。
[0019]
 (12) 撮影部が撮影を行う撮影ステップと、監視対象特定部が、撮影画像中の監視対象を特定する監視対象特定ステップと、位置特定部が、前記監視対象特定部が特定した監視対象の実際の位置を特定する位置特定ステップと、座標設定部が、前記撮影部が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて設定する座標設定ステップと、を備え、前記撮影部は、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを変更可能な駆動部と、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを検出可能な光軸検出部と、を備え、前記座標設定部は、複数の異なる前記光軸の向きにおいて前記撮影部が撮影する撮影画像に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化、及び、前記光軸検出部が検出した前記映像光の光軸の向きを用いて座標を設定し、前記位置特定部は、前記座標設定部が設定した座標に基づいて監視対象の位置を特定する監視方法。
[0020]
 (13) 前記座標設定ステップは、前記撮影部の設置後少なくとも1回行われ、前記撮影ステップと、前記監視対象特定ステップと、前記位置特定ステップとは、繰り返し行われる、(12)に記載の監視方法。
[0021]
 (14) 監視装置又は監視システムのコンピュータに、撮影部が撮影を行う撮影ステップと、監視対象特定部が、撮影画像中の監視対象を特定する監視対象特定ステップと、位置特定部が、前記監視対象特定部が特定した監視対象の実際の位置を特定する位置特定ステップと、座標設定部が、前記撮影部が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を撮影画像に基づいて設定する座標設定ステップと、を実行させるための監視プログラムであって、前記撮影部は、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを変更可能な駆動部と、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを検出可能な光軸検出部と、を備え、前記座標設定部は、複数の異なる前記光軸の向きにおいて前記撮影部が撮影する撮影画像に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化、及び、前記光軸検出部が検出した前記映像光の光軸の向きを用いて座標を設定し、前記位置特定部は、前記座標設定部が設定した座標に基づいて監視対象の位置を特定する監視プログラム。
[0022]
 (15) 前記座標設定ステップは、前記撮影部の設置後少なくとも1回行われ、前記撮影ステップと、前記監視対象特定ステップと、前記位置特定ステップとは、繰り返し行われる、(14)に記載の監視プログラム。

発明の効果

[0023]
 本発明によれば、測距部を必要とせず、より簡単に監視を行うことができる監視装置、監視システム、監視方法、監視プログラムを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0024]
[図1] 第1実施形態の監視装置100の構成を示すブロック図である。
[図2] 撮影部110が取り付けられている形態の一例を示す図である。
[図3] 座標設定部121が座標設定を行うときに撮影される背景画像の一例を示す図である。
[図4] 座標設定部121が設定した座標例を説明する図である。
[図5] 第1実施形態の監視装置100の動作の流れを示すフローチャートである。
[図6] 第1実施形態における座標設定処理の動作の流れを示すフローチャートである。
[図7] 監視撮影における撮影画像の一例を示す図である。
[図8] 図7の撮影画像の例において、監視対象を検出して、その結果を座標のグリッドとともに撮影画像と重ねて表示した例である。
[図9] 抽出した監視対象の骨格Bと座標のグリッドとを重ねて示した図である。
[図10] 第2実施形態における座標設定処理の動作の流れを示すフローチャートである。
[図11] 設定用被写体を含めて背景の撮影を行った撮影画像を示す図である。
[図12] 第3実施形態の監視装置200の構成を示すブロック図である。
[図13] 第3実施形態における座標設定処理の動作の流れを示すフローチャートである。
[図14] 第4実施形態の監視装置400の構成を示すブロック図である。
[図15] 第4実施形態の監視装置400の動作の流れを示すフローチャートである。
[図16] 第4実施形態における条件設定処理の動作の流れを示すフローチャートである。
[図17] 基準被写体と消失点を説明する図であり、撮影部110により撮影された画像に相当する。
[図18] 撮影部110が取り付けられている形態を横方向から模式的に示す図である。
[図19] 撮影部110と監視対象との関係を上方から見た状態として模式的に示す図である。
[図20] 撮影部110と監視対象との関係を横方向から模式的に示す図である。
[図21] より詳細な説明を図19に追加した図である。

発明を実施するための形態

[0025]
 以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
[0026]
 (第1実施形態)
 図1は、第1実施形態の監視装置100の構成を示すブロック図である。尚、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。又、以下の説明では、具体的な構成を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
[0027]
 本実施形態の監視装置100は、撮影部110と、演算処理部120とを備えている。以下では、監視装置100は、撮影部110と演算処理部120とを離れた位置に別々に配置可能として構成した例を挙げて説明する。しかし、撮影部110と演算処理部120とを1つの監視装置としてまとめた構成としてもよい。
[0028]
 図2は、撮影部110が取り付けられている形態の一例を示す図である。撮影部110は、監視対象領域を撮影する、いわゆる監視カメラである。図2には、撮影部110が天井に取り付けられている例を示したが、取り付け場所は、監視対象領域に応じて適宜変更可能である。本実施形態の撮影部110は、撮像素子111と、撮影レンズ112と、画像処理部113とを備えている。
[0029]
 撮像素子111は、撮影レンズ112が結像する像を撮像して、画像処理部113へ送る。又、図2中には、撮影レンズ112の光軸(映像光の光軸)Oと、撮影範囲(角度θの範囲)と、を模式的に示した。尚、撮影範囲は、アスペクト比に応じて、上下、左右の各方向における実撮影範囲が異なるので、ここでは、理解を容易にするために図示したような撮影画面における上下方向の撮影範囲を角度θ(垂直方向画角)の範囲として示した。
[0030]
 画像処理部113は、撮像素子111から出力されるデータを処理して画像データ化して、演算処理部120へ送信する。
[0031]
 演算処理部120は、撮影部110から送信された画像データに対して、監視に必要な演算処理を行うものであり、例えば、パーソナルコンピュータやタブレット端末、スマートフォン等を利用して構成したり、監視動作に特化した専用の装置として構成したりすることができる。いずれの構成においても、演算処理部120は、CPU、メモリ、通信部等のハードウェアを備えており、コンピュータプログラム(監視プログラム)を実行することにより、以下に説明する各種動作、及び、監視方法を具体的に実行可能である。又、演算処理部120内の構成として以下に説明する各部については、その一部を演算処理部120とは別の装置内に構成してもよい。
[0032]
 演算処理部120は、撮影部110から画像データを受信可能なように撮影部110と接続されている。この接続には、専用の通信ケーブルを利用した有線接続としてもよいし、有線LANを用いてもよい。さらに、有線接続に限らず、無線LANや近距離無線通信、携帯電話回線等の各種無線通信を用いてもよい。又、演算処理部120は、撮影部110の近傍に配置せずに、撮影部110から離れた遠隔地に配置してもよい。
[0033]
 第1実施形態の演算処理部120は、座標設定部121と、入力部122と、監視対象特定部123と、位置特定部124と、異常行動検出部125とを備えている。
[0034]
 座標設定部121は、撮影部110が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を設定する処理を行う。座標設定部121のより詳しい説明は、後述する。
[0035]
 入力部122は、撮影部110から床面又は地面までの距離(高さh)について、外部からの入力を受け付ける。又、入力部122は、撮影部110が撮影する映像光の光軸の向き(鉛直方向(Z方向)に対する角度α)の入力を受け付ける。入力部122は、演算処理部120に設けられたキーボード等の汎用の入力装置を介して入力される値を受け付けてもよいし、設定値が保存された記憶媒体を介して入力される値を受け付けてもよいし、ネットワーク等を介して入力される値を受け付けてもよい。
[0036]
 監視対象特定部123は、監視動作中に、撮影画像中の人物等を自動的に抽出して、これを監視対象として特定し、監視を続ける。位置特定部124は、監視対象特定部123が特定した監視対象の実際の位置を、座標設定部121が設定した座標に基づいて特定する。異常行動検出部125は、位置特定部124が特定した監視対象の実際の位置に基づいて、監視対象が異常行動を行っているか否かを判断する。監視対象特定部123、位置特定部124、異常行動検出部125の具体的な動作については、後述する。尚、上述の「監視対象の実際の位置」とは、「監視対象」が実際に存在している「監視領域」を構成する3次元空間内において、特定の座標で規定することができる監視対象の位置のことを言う。
[0037]
 次に、座標設定部121が行う座標設定動作について、さらに詳しく説明する。上述したように、座標設定部121は、撮影部110が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を設定する処理を行う。この座標設定部121が行う座標の設定は、監視を実行するよりも先に行われることが好ましい。より具体的には、座標設定部121が行う座標の設定は、例えば、監視装置100を設置したときに適切に行われていることが好ましく、これにより、その後、撮影部110の配置を変更したりしない限り、再度の設定を不要とすることができる。
[0038]
 この座標設定部121が設定する座標とは、撮影部110が撮影する撮影画像中において、ある任意の位置を特定し、その位置が床面又は地面にあるとしたときに、その床面又は地面が実際の監視領域の空間においてどの位置に相当するのか特定可能な座標である。すなわち、この設定される座標上の位置は、実寸法と関連付けて設定される。
[0039]
 図3は、座標設定部121が座標設定を行うときに撮影される背景画像の一例を示す図である。図3に示した例では、床面501と、壁面502と、陳列棚503とが撮影画像中に含まれている。図3において、床面に平行な面をXY平面とし、XY平面のうち図3中の左右方向をX方向とし、左右方向に直交する奥行方向をY方向とする。又、床面に垂直な鉛直方向をZ方向とする。以下図4、図7~9、図11においても同様である。
 撮影部110が撮影する撮影画像は、二次元の画像情報であることから、撮影画像中である位置を選択(特定)したとしても、実際の三次元空間上のどの位置であるのかを特定することができない。しかし、床面、又は、地面上に実寸法と関連付けた座標を設定した上で、撮影画像中で選択(特定)する位置を、床面、又は、地面であると限定すれば、撮影画像中で選択(特定)された位置が実空間(監視領域)のどの位置の床面、又は、地面であるのかを特定可能となる。そこで、座標設定部121は、床面、又は、地面に対応させた座標を設定する。
[0040]
 本実施形態の座標設定部121は、撮影部110から床面又は地面までの距離hと、撮影部110が撮影する映像光の光軸Oの向き(角度α)と、撮影部110が撮影する撮影画像の画角(θ)とを用いて座標を設定する。
[0041]
 図2に示すように、撮影部110が撮影する撮影画像中における、中心位置に存在する床面又は地面の実際の中心位置PO、すなわち、撮影レンズ112の光軸Oが床面又は地面と交わる中心位置POは、幾何学的に特定可能である。具体的には、撮影部110が設置されている位置の床面又は地面からの高さhと、光軸Oの向きを特定可能な角度α(光軸Oと鉛直方向Gとのなす角度)とを取得できれば、撮影部110の真下の位置から位置POまでの距離LOを求めることができる。又、垂直方向画角θは、撮像素子111のサイズと撮影レンズ112の諸元から一義的に決まる既知の値であるので、中心位置POから撮影範囲の最近点P1までの距離L1と、中心位置POから撮影範囲の最遠点P2までの距離L2とについても、幾何学的に求めることができる。同様に、これらの中間の任意の位置についても、画像中の位置と実際の位置(実寸法、実距離)とを関連付けることができる。又、上述した奥行方向(図中のY方向)と同様に、左右方向(図中のX方向)についても、画像中の位置と実際の位置(実寸法、実距離)とを関連付けることができる。したがって、座標設定部121は、撮影画像中に実際の位置と関連付けされた座標を設定することが可能である。
[0042]
 図4は、座標設定部121が設定した座標例を説明する図である。図4では、説明のために、図3の撮影画像にY方向及びX方向に実寸法において等間隔となるグリッドを重ねて示した。尚、このようにグリッドで領域を分割することは、一例であって、グリッド分けをせずに連続した座標が設定されている形態であってもよい。座標設定部121が設定する座標は、床面501(又は地面)が無限に広がっていると仮定して設定されるので、これを説明するために、あえて壁面502や陳列棚503等に対してもグリッドを重ねて表示した。撮影画像では、実寸法が同じであっても、近くの位置よりも遠くの位置の方が小さく見える。よって、設定された座標において、実寸法上で等間隔のグリッドは、遠方の方が小さくなるように設定される。このように、本実施形態の座標設定部121が設定する座標は、実際の位置(実寸法、実距離)と関連付けられている。
[0043]
 上記説明では、撮影部110が設置されている位置の床面又は地面からの高さhと、光軸Oの向きを特定可能な角度α(光軸Oと鉛直方向Gとのなす角度)とを取得できれば、撮影部110の真下の位置から位置POまでの距離LOを求めることができると説明した。ここで、本実施形態の撮影部110は、赤外線等を照射して距離測定を行う距離測定部に相当する構成を備えていない。したがって、特に高さhに関しては、監視装置100が自動的に得られる値ではない。撮影部110が設置される高さは、監視を行う現場に応じて様々である。そこで、本実施形態の監視装置100では、入力部122が高さhの入力を受け付けることで、適切な高さhを取得する。
[0044]
 又、光軸Oの向きを特定可能な角度αについても、正しい値を取得する必要がある。ここで説明する第1実施形態の撮影部110は、光軸Oの向きを任意の向きに向けて設置が可能なように構成されているが、設置後は、光軸Oの向きに変化はない。そこで、本実施形態の監視装置100では、角度αについても、入力部122が入力を受け付けることで、適切な角度αを取得する。尚、角度αについては、撮影部110の設置工事時に調整されるので、設置工事完了後に入力が行われる。その際、最終的な調整値を得ることができるように、例えば、撮影部110の向き調整機構に目盛を設けておけば、この目盛に応じた値を入力部122に入力することにより、適切な値を簡単に入力可能である。尚、光軸Oの向きを変更できない簡素な構成の撮影部110の場合には、この角度αは、その規定値を用いればよいので、入力部122による角度αの入力を省略することが可能である。
[0045]
 次に、本実施形態の監視装置100の動作について説明する。図5は、第1実施形態の監視装置100の動作の流れを示すフローチャートである。ステップ(以下、Sとする)11では、座標設定部121が、座標設定処理を行う。図6は、第1実施形態における座標設定処理の動作の流れを示すフローチャートである。S101では、入力部122が、高さhと角度αの入力を受け付ける。S102では、座標設定部121が、座標を設定する座標設定処理を行い、座標設定処理を終了する。尚、第1実施形態では、上述したように、入力部122を用いて、高さhと角度αの入力が行われれば、上述したように座標の演算自体は、容易であるので、ここでの重複する説明は省略する。
[0046]
 S12では、撮影部110が監視撮影を行う。ここで、監視撮影は、静止画の撮影を所定間隔で連続して行い、撮影される画像の連続として後述する監視動作を行うが、撮影間隔を非常に短くすることにより、実質的には、動画撮影として、監視動作を行っているものと捉えることができる。
[0047]
 S13では、監視対象特定部123が、監視対象を検出したか否かについて判断を行う。監視対象を検出した場合(S13、Yes)には、S14へ進み、監視対象が検出されていない場合(S13、No)には、S12へ戻り、監視動作を継続する。ここで、監視対象の検出の具体的な手法は、従来から公知の様々な手法のいずれか、又は、それらを組み合わせて用いることができる。ここでは、一例として、Zhe Cao 他 Realtime Multi-Person 2D Human Pose Estimation using Part Affinity Fields, CVPR 2017 に開示されている技術を用いた。この技術(以下、OpenPoseと呼ぶ)では、二次元画像から人物の骨格を抽出することができる。
[0048]
 S14では、位置特定部124が、監視対象の位置を座標上で特定する。図7は、監視撮影における撮影画像の一例を示す図である。図8は、図7の撮影画像の例において、監視対象を検出して、その結果を座標のグリッドとともに撮影画像と重ねて表示した例である。尚、表示部は、監視装置100において必須の要件ではないが、ここでは理解を容易にするために、表示例を示す。OpenPoseを用いれば、撮影画像中から人物を抽出できるだけなく、図7に示すように人物の骨格Bを大まかにではあるが抽出できる。
[0049]
 図9は、抽出した監視対象の骨格Bと座標のグリッドとを重ねて示した図である。位置特定部124は、図9に示すように、骨格Bの足下の位置が、どの座標にあるかによって、監視対象の位置を特定する。すなわち、抽出された骨格Bの足の先端部の位置を監視対象の足下の位置と推定して、この骨格Bの足の先端部の座標位置を、監視対象の位置であると特定する。図9中には、特定した座標の対応するグリッド位置にハッチングを付して示した。
[0050]
 図5のフローチャートに戻って、S15では、異常行動検出部125が、監視対象が異常行動を行っているか否かを判断する。異常行動を行っていると判断した場合(S15、Yes)には、S16へ進み、異常行動を行っていないと判断した場合(S15、No)には、S12へ戻る。例えば、異常行動検出部125は、監視対象が進入禁止の位置に浸入したことを検知したり、一定の位置に所定時間以上留まっていること、或いは、短時間のうちに一定の位置の周囲を徘徊する行動等、を検知したりした場合等に、異常行動を行っていると判断する。尚、異常行動検出部125の上記判断例は、簡単な構成を例示したに過ぎず、様々な条件の組み合せからより高度な異常行動の検出を行うことが可能である。
[0051]
 S16では、演算処理部120が、異常行動を検知した場合に行われる異常検知処理を行う。異常検知処理としては、従来から公知の様々な処理を適宜利用可能である。例えば、警告音を発したり、警告表示を行ったりするといった簡単な処理であってもよいし、管理者や警備会社等への通報をさらに行ってもよい。又、異常行動の種類やレベルに応じて、異常検知処理の内容を変更してもよい。
[0052]
 S17では、演算処理部120が、監視を終了するか否かを判断する。監視終了は、例えば、監視終了の命令が入力された場合に終了と判断される。終了する場合(S17、Yes)には、監視動作を終了し、それ以外の場合(S17、No)には、S12へ戻り、監視を継続する。尚、上述の説明では、簡単のため、監視対象を単数である例を挙げて説明したが、店舗等での使用を想定すると、監視対象は複数検出されることが通常である。したがって、本実施形態の監視装置100においても、複数の監視対象に対して対応可能である。複数の監視対象が検出された場合には、例えば、S13からS17の動作を監視対象ごとに並列で処理を行う。
[0053]
 以上説明したように、第1実施形態によれば、撮影部110に測距部を設けることなく、撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を撮影部110が撮影した撮影画像に基づいて設定することができる。よって、撮影システムの構成をより簡単にすることができる。そして、座標が設定されることにより、撮影画像のみから監視対象の位置を正確に把握することができ、簡易なシステムであっても精度の高い監視体制を実現できる。
[0054]
 (第2実施形態)
 図10は、第2実施形態における座標設定処理の動作の流れを示すフローチャートである。第2実施形態は、座標設定処理の動作が異なる他は、第1実施形態と同様な形態である。よって、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。第2実施形態において座標設定処理を開始すると、S201では、高さh及び角度αの入力を行うか否かを判断する。この判断は、例えば、不図示の表示部等を利用して、作業者による選択入力の結果に応じて行われる。入力を行う場合(S201、Yes)には、S202へ進み、入力を行わない場合(S201、No)には、S204へ進む。
[0055]
 S202では、入力部122が、高さhと角度αの入力を受け付ける。
[0056]
 S203では、座標設定部121が、座標を設定する座標設定処理を行い、座標設定処理を終了する。尚、このS202,S203の動作は、第1実施形態のS101,S102と同様な処理である。
[0057]
 S204では、演算処理部120が、基準被写体の撮影を行うか否かの判断を行う。この判断も、作業者による選択入力に基づいて行われる。入力を行う場合(S204、Yes)には、S205へ進み、入力を行わない場合(S204、No)には、S201へ戻る。ここで、基準被写体とは、予め形状及び寸法が既知の被写体であり、この基準被写体を撮影することにより、撮影画面内のどの位置で既知の寸法がどのように撮影されているかを演算することにより、高さhと角度αの入力を行わなくても、精度の高い座標設定を行うことが可能である。又、基準被写体としては、座標設定用に作製された専用の設定用被写体であることが望ましいが、座標設定時に撮影範囲内に含まれる背景物品(例えば、陳列棚503)を基準被写体として利用してもよい。その場合には、基準被写体とする背景物品の実寸法や形状等を入力可能とするとよい。
[0058]
 S205では、撮影部110が、基準被写体を含めて背景の撮影を行う。
[0059]
 S206では、座標設定部121が、基準被写体に基づいて座標設定処理を行う。
[0060]
 図11は、設定用被写体を含めて背景の撮影を行った撮影画像を示す図である。図11のように、床面に置かれた設定用被写体Sの形状及び寸法が既知であることから、撮影画像中で設定用被写体Sがどのような寸法で撮影されているのかに基づいて、床面又は地面と撮影部110との位置関係と撮影部110の向きを求めることができ、精度の高い座標を設定可能である。尚、図11では、設定用被写体Sは、正方形に形成された単純なものを床面に沿って置く例を示した。特に正方形の設定用被写体Sを用いれば、撮影画像内で認識される設定用被写体Sの各辺の寸法差に基づいて、幅方向と奥行き方向の座標系を、より簡易な演算で高精度に設定することができる。これに限らず、例えば、自動検出用のマークや目盛等が設けられた形態としてもよいし、床面に垂直に立てて配置するものであってもよい。又、設定用被写体Sは、正方形に限らず、長方形や三角形等、他の形状であってもよい。
[0061]
 第2実施形態によれば、基準被写体を座標設定に利用することができ、座標設定の作業をより簡単、かつ、精度よく行うことができる。
[0062]
 (第3実施形態)
 図12は、第3実施形態の監視装置200の構成を示すブロック図である。第3実施形態の監視装置200は、撮影部110に駆動部114と光軸検出部115とを備える点と、座標設定部121による座標設定の動作が異なる他は、第1実施形態の監視装置100と同様な構成をしている。よって、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
[0063]
 上述したように、第3実施形態の撮影部110は、駆動部114と光軸検出部115とを備えている。
[0064]
 駆動部114は、撮影部110の向きを移動させる駆動機構である。よって、駆動部114の駆動によって、撮影レンズ112の光軸Oの向き、すなわち、撮影される監視領域を変更させることができる。駆動部114の具体的な構成については、従来から様々な構成が公知であり、そのうちのどのような構成を採用してもよい。例えば、天井に取り付けられる撮影部110においては、鉛直方向に平行な軸まわりにおける回転(φz)と、この鉛直方向の軸に直交する方向の軸(水平方向に平行な軸、例えばX軸)まわりにおける回転(φx)との2つの回転を組み合わせる構成を採用すれば、広範囲の監視が可能である。
[0065]
 光軸検出部115は、撮影レンズ112の光軸Oの向きを取得できるように構成されている。例えば、ロータリーエンコーダ等のセンサを備えたり、駆動部114の駆動用にステッピングモーターを用いていたりすることにより、撮影レンズ112の光軸Oの向きを取得可能である。
[0066]
 図13は、第3実施形態における座標設定処理の動作の流れを示すフローチャートである。第3実施形態では、第1実施形態のような高さhと角度αの入力を行わず、複数回の撮影を行うことにより、座標設定を自動的に行うことが可能である。
[0067]
 S301では、座標設定部121が、撮影部110を制御して第1の方向(φx1、φz1)に撮影部110を向ける。
[0068]
 S302では、座標設定部121が、撮影部110を制御して撮影部110を第1の方向に向けたまま第1の撮影を行う。
[0069]
 S303では、座標設定部121が、撮影部110を制御して第2の方向(φx2、φz2)に撮影部110を向ける。ここで、第2の方向は、第1の方向とは異なる方向であって、かつ、第1の方向と第2の方向とで共通の被写体が含まれていることが望ましい。さらに、この共通の被写体は、床面又は地面に近い位置にあることがさらに望ましい。
[0070]
 S304では、座標設定部121が、撮影部110を制御して撮影部110を第2の方向に向けたまま第2の撮影を行う。
[0071]
 S305では、座標設定部121が、第1の撮影及び第2の撮影のそれぞれで得られた撮影画像を用いて、座標設定を行う。このとき、第1の方向、及び、第2の方向のそれぞれにおいて、光軸検出部115の検出結果から、光軸Oの向きが正確にわかっているので、第1の撮影の撮影画像、及び、第2の撮影の撮影画像の双方に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化から、撮影部110が、床面又は地面とどのような位置関係にあるのかが演算により求めることができる。よって、座標設定部121は、上記2つの撮影結果から、正確に座標を設定可能である。尚、上記共通の被写体については、例えば、画像認識によって座標設定部121が自動的に共通被写体を設定して演算するように構成することができる。さらに、共通被写体として、第2実施形態に示した設定用被写体Sを組み合わせると、より精度の高い座標設定が可能である。又、ここでは、第1の方向と第2の方向の2方向それぞれの位置で撮影を行う例を示したが、より多くの方向で撮影を行って座標を設定してもよいし、駆動部114を駆動しながら連続的に撮影を行いながら座標を求めるようにしてもよい。
[0072]
 第3実施形態によれば、入力操作を行ったり、基準被写体を配置したりすることなく、自動的に座標設定を行うことができ、より簡単に座標の設定を行うことができる。
[0073]
 (第4実施形態)
 図14は、第4実施形態の監視装置400の構成を示すブロック図である。第4実施形態は、第1実施形態の座標設定部121が行なう座標設定に相当する処理を行なわずに、監視対象の実際の位置を特定するようにした形態である。前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
[0074]
 第4実施形態の演算処理部420は、条件設定部421と、入力部422と、監視対象特定部423と、位置特定部424と、異常行動検出部425とを備えている。
[0075]
 条件設定部421は、撮影部110の設置状況、より具体的には、地面(床面)と撮影部110の撮影範囲との位置関係の条件を設定する。
[0076]
  入力部422は、撮影部110から床面又は地面までの距離(高さh)について、外部からの入力を受け付ける。
[0077]
 監視対象特定部423は、監視動作中に、撮影画像中の人物等を自動的に抽出して、これを監視対象として特定し、監視を続ける。
[0078]
 位置特定部424は、監視対象特定部123が特定した監視対象の実際の位置を特定する。第4実施形態では、この位置特定部424の機能が、第1実施形態と大きく異なっている。
[0079]
 異常行動検出部425は、位置特定部124が特定した監視対象の実際の位置に基づいて、監視対象が異常行動を行っているか否かを判断する。
[0080]
 次に、本実施形態の監視装置400の動作について説明する。図15は、第4実施形態の監視装置400の動作の流れを示すフローチャートである。S411では、条件設定部421が、条件設定処理を行う。図16は、第4実施形態における条件設定処理の動作の流れを示すフローチャートである。
[0081]
 S421では、入力部122が、高さhの入力を受け付ける。
[0082]
 S422では、条件設定部421が、消失点Vと、消失点Vから撮影部110へ引かれる仮想直線L0が床面(又は、地面)とのなす角度β0を求める。
[0083]
 図17は、基準被写体と消失点を説明する図であり、撮影部110により撮影された画像に相当する。本実施形態では、基準被写体として、図17中の壁面Wを用いている。この壁面Wの上端部のラインL1と下端部のラインL2とは、実物では、両者が平行であって、かつ、水平に延在しているが、撮影画像中では、遠くに行くにしたがって両者の間の間隔が狭くなって撮影される。そして、これら2本のラインL1、L2を仮想的に図中の一点鎖線のように延長して交わる点が、消失点Vとなる。
[0084]
 尚、ラインL1、L2の設定は、画像処理によって自動的、又は、基準被写体をオペレータが指定することによって半自動的に行なわれるようにしてもよいし、オペレータが撮影画像中の基準被写体に基づいて手動でラインを指定(ライン上の2点をマウス等のポインティングデバイス等により指定)してもよい。
[0085]
 図18は、撮影部110が取り付けられている形態を横方向から模式的に示す図である。尚、図18を含め、以下の図中で、網点で塗りつぶした領域は、撮影部110の撮影範囲である。消失点Vが撮影画像中で特定できたら、その消失点Vの撮影画像中における縦方向の座標値を求める。以下、この撮影画像中における縦方向の座標をSY座標、横方向の座標をSX座標と呼び、実際の空間において設定したX座標、及び、Y座標と区別することとする。したがって、SY座標、SX座標は、画素単位の数値で位置を表すことになる。消失点Vの撮影画像中における縦方向の座標値V SYを求めたら、以下の式により、角度β0を求めることができる。尚、角度β0は、監視対象のある床面又は地面の位置から撮影部110へ向けて引いた仮想線が床面となす角度である。
 β0=θY-(K×V SY) ・・・式(1)
 ここで、θYは、撮影部110の縦方向(SY方向)の画角である。又、Kは、撮影部係数である。
[0086]
 図15に戻って、S412の監視撮影、及び、S413の監視対象検出の処理は、第1実施形態のS12及びS13と同様の処理を行なう。
[0087]
 S414では、位置特定部124が、監視対象の実際の位置を特定する。監視対象の実際の位置を特定するためには、先ず、監視対象のY方向の実際の位置として、撮影部110直下から監視対象までのY方向の実際の距離LY(監視対象が人であれば、その足下までのY方向の距離)を求める。図19は、撮影部110と監視対象との関係を上方から見た状態として模式的に示す図である。図20は、撮影部110と監視対象との関係を横方向から模式的に示す図である。
 先ず、図19、図20中に示した距離LYを、以下の式により求める。
 β1=P SY/(PN SY/θY)-β0 ・・・式(2)
 LY=h/(tan(β1)) ・・・式(3)
 ここで、P SYは、撮影画像中の縦方向(SY方向)の座標値(画素数)であり、PN SYは、撮影画像全体の縦方向(SY方向)の座標値(画素数)である。
[0088]
 図21は、より詳細な説明を図19に追加した図である。X方向の位置を考慮するために、図21に示す各寸法をさらに求める。先ず、撮影画像のX方向における中心線Oから監視対象のSX方向の座標値(画素数)である画像中距離を求める。
 P =|P SX-(PN SX/2)| ・・・式(4)
 ここで、P SXは、監視対象の撮影画像中の横方向(SX方向)の座標値(画素数)であり、PN SXは、撮影画像全体の縦方向(SY方向)の座標値(画素数)である。
[0089]
 次に、図21中の角度β2を求める。尚、監視対象の床面又は地面から撮影部110直下へ向かって引いた仮想線がX軸(SX軸)となす角度である。
 β2=90-(P ×(θX/PN SX) ・・・式(5)
 ここで、θXは、撮影部110のX方向における画角である。
[0090]
 最後に、以下の式により、監視対象の床面又は地面から撮影部110直下までの距離LPを求める。
 LP=LY/sin(β2) ・・・式(6)
 このようにして、本実施形態の位置特定部424は、監視対象の位置を具体的に特定することができる。
[0091]
 図15のフローチャートに戻って、S415からS417の各処理を行なうが、これらの動作については、第1実施形態の図5におけるS15からS17と同様である。
[0092]
 以上説明したように、第4実施形態によれば、より簡易的な手法により、正確に監視対象の位置を特定することができる。
[0093]
 (変形形態)
 以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
[0094]
 各実施形態において、撮影レンズ112の焦点距離については、固定焦点であることを前提として説明を行った。しかし、撮影レンズ112は、ズームレンズや多焦点レンズ等として、焦点距離(画角)を変更できる構成としてもよい。その場合、撮影レンズ112の撮影時の焦点距離を撮影レンズ112から演算処理部120が取得するようにするとよい。
[0095]
 各実施形態において、撮影部110が1つ設けられていることを前提として説明を行ったが、撮影部110は、複数配置された監視システムとして構成してもよい。その場合、演算処理部120が複数の撮影部110を統括的に制御して、共通の座標を設定することにより、簡単な構成であっても、死角の少ない監視体制を構築可能である。
[0096]
 各実施形態において、座標設定部121が設定する座標は、図4に示すようなXY直交座標系である形態を例示した。これに限らず、例えば、座標設定部121が設定する座標は、円座標、円柱座標、球座標等の極座標系であってもよい。
[0097]
 各実施形態において、撮影部110は、天井に固定されている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、撮影部110は、壁面や家具等、他の場所に固定されていてもよい。又、撮影部110は、監視領域内を移動可能な移動体(例えば、監視ロボット)に設けて、移動可能な構成となっていてもよい。座標が設定されれば、移動体(撮影部110)が移動しても、自らの存在する座標を逐次取得可能であり、座標を利用した監視動作を上記実施形態と同様にして行うことができる。
[0098]
 各実施形態において、人物を監視対象として説明を行なった。これに限らず、例えば、監視対象は、動物であっても、物品等であってもよい。物品の場合は、例えば、一定時間、物品が放置された状態を検出したら、警報を行なう等することができる。
[0099]
 各実施形態において、監視対象の実際の位置が具体的に把握可能であることから、画像中の監視対象、その他の寸法を容易に求めることが可能となる。したがって、例えば、監視対象の寸法等を求める機能等を監視装置に追加してもよい。例えば、監視対象の寸法を自動的に表示したり、複数の監視対象間の距離を表示したり、オペレータが指定した任意の2点間の距離を表示したりしてもよい。
[0100]
 尚、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。又、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。

符号の説明

[0101]
100  監視装置
110  撮影部
111  撮像素子
112  撮影レンズ
113  画像処理部
114  駆動部
115  光軸検出部
120  演算処理部
121  座標設定部
122  入力部
123  監視対象特定部
124  位置特定部
125  異常行動検出部
200  監視装置
400  監視装置
420  演算処理部
421  条件設定部
422  入力部
423  監視対象特定部
424  位置特定部
425  異常行動検出部
501  床面
502  壁面
503  陳列棚

請求の範囲

[請求項1]
 撮影部と、
 前記撮影部が撮影した撮影画像中の監視対象を特定する監視対象特定部と、
 前記監視対象特定部が特定した監視対象の実際の位置を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて特定する位置特定部と、
 前記撮影部が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて設定する座標設定部と、を備え、
 前記撮影部は、
 前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを変更可能な駆動部と、
 前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを検出可能な光軸検出部と、
 を備え、
 前記座標設定部は、複数の異なる前記光軸の向きにおいて前記撮影部が撮影する複数の撮影画像に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化、及び、前記光軸検出部が検出した前記映像光の光軸の向きを用いて座標を設定し、
 前記位置特定部は、前記座標設定部が設定した座標に基づいて監視対象の位置を特定する監視装置。
[請求項2]
 前記座標設定部は、監視を実行するよりも先に、座標の設定を行う、請求項1に記載の監視装置。
[請求項3]
 前記座標設定部は、前記撮影部から床面又は地面までの距離と、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きと、前記撮影部が撮影する撮影画像の画角とを用いて座標を設定する、請求項1又は請求項2に記載の監視装置。
[請求項4]
 少なくとも前記撮影部から床面又は地面までの距離について、外部からの入力を受け付ける入力部を備える、請求項3に記載の監視装置。
[請求項5]
 前記入力部は、前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きの入力を受け付ける、請求項4に記載の監視装置。
[請求項6]
 前記座標設定部は、基準被写体を前記撮影部により撮影した撮影画像を用いて座標を設定する、請求項1から請求項5までのいずれかに記載の監視装置。
[請求項7]
 前記基準被写体は、座標設定時に撮影範囲内に設置される寸法が既知の設定用被写体である、請求項6に記載の監視装置。
[請求項8]
 前記基準被写体は、座標設定時に撮影範囲内に含まれる背景物品である、請求項7に記載の監視装置。
[請求項9]
 当該監視装置を構成する部位のうちの少なくとも1つは、他の部位から離れた場所に配置されており、通信を介して接続されている、請求項1から請求項8までのいずれかに記載の監視装置。
[請求項10]
 複数の撮影部と、
 前記撮影部が撮影した撮影画像中の監視対象を特定する監視対象特定部と、
 前記監視対象特定部が特定した監視対象の実際の位置を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて特定する位置特定部と、
 前記撮影部が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて設定する座標設定部を備え、
 を備え、
 前記撮影部は、
 前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを変更可能な駆動部と、
 前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを検出可能な光軸検出部と、
 を備え、
 前記座標設定部は、複数の異なる前記光軸の向きにおいて前記撮影部が撮影する撮影画像に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化、及び、前記光軸検出部が検出した前記映像光の光軸の向きを用いて座標を設定し、
 前記位置特定部は、前記座標設定部が設定した座標に基づいて監視対象の位置を特定する監視システム。
[請求項11]
 前記座標設定部は、複数の前記撮影部が撮影する撮影画像における座標を同一の座標として共通化する、請求項10に記載の監視システム。
[請求項12]
 撮影部が撮影を行う撮影ステップと、
 監視対象特定部が、撮影画像中の監視対象を特定する監視対象特定ステップと、
 位置特定部が、前記監視対象特定部が特定した監視対象の実際の位置を特定する位置特定ステップと、
 座標設定部が、前記撮影部が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を前記撮影部が撮影した撮影画像に基づいて設定する座標設定ステップと、
 を備え、
 前記撮影部は、
 前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを変更可能な駆動部と、
 前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを検出可能な光軸検出部と、
 を備え、
 前記座標設定部は、複数の異なる前記光軸の向きにおいて前記撮影部が撮影する撮影画像に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化、及び、前記光軸検出部が検出した前記映像光の光軸の向きを用いて座標を設定し、
 前記位置特定部は、前記座標設定部が設定した座標に基づいて監視対象の位置を特定する監視方法。
[請求項13]
 前記座標設定ステップは、前記撮影部の設置後少なくとも1回行われ、
 前記撮影ステップと、前記監視対象特定ステップと、前記位置特定ステップとは、繰り返し行われる、請求項12に記載の監視方法。
[請求項14]
 監視装置又は監視システムのコンピュータに、
 撮影部が撮影を行う撮影ステップと、
 監視対象特定部が、撮影画像中の監視対象を特定する監視対象特定ステップと、
 位置特定部が、前記監視対象特定部が特定した監視対象の実際の位置を特定する位置特定ステップと、
 座標設定部が、前記撮影部が撮影した撮影画像中の床面又は地面に相当する位置を実寸法と関連付けて特定可能な座標を撮影画像に基づいて設定する座標設定ステップと、
 を実行させるための監視プログラムであって、
 前記撮影部は、
 前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを変更可能な駆動部と、
 前記撮影部が撮影する映像光の光軸の向きを検出可能な光軸検出部と、
 を備え、
 前記座標設定部は、複数の異なる前記光軸の向きにおいて前記撮影部が撮影する撮影画像に含まれている共通の被写体の形状、寸法、撮影画面中における位置の変化、及び、前記光軸検出部が検出した前記映像光の光軸の向きを用いて座標を設定し、
 前記位置特定部は、前記座標設定部が設定した座標に基づいて監視対象の位置を特定する監視プログラム。
[請求項15]
 前記座標設定ステップは、前記撮影部の設置後少なくとも1回行われ、
 前記撮影ステップと、前記監視対象特定ステップと、前記位置特定ステップとは、繰り返し行われる、請求項14に記載の監視プログラム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]