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JP2013164823A - Space monitoring method and device - Google Patents

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JP2013164823A
JP2013164823A JP2012042413A JP2012042413A JP2013164823A JP 2013164823 A JP2013164823 A JP 2013164823A JP 2012042413 A JP2012042413 A JP 2012042413A JP 2012042413 A JP2012042413 A JP 2012042413A JP 2013164823 A JP2013164823 A JP 2013164823A
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Japan
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monitoring
space area
image data
pixels
space
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JP2012042413A
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Masashi Igarashi
政司 五十嵐
Tomohiro Sasaki
智弘 佐々木
Chakma Allen
チャクマ アレン
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SYSTEM CONSULTANTS KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a space monitoring method and device for detecting whether or not there is an object of a fixed dimension or larger inside a monitoring space area in real time in the monitoring space area whose range is arbitrarily set, and generating alarm signals when determined that there is the object.SOLUTION: According to the present invention, a device is for photographing a space region including a monitoring space area whose range is arbitrarily set by a digital camera, detecting whether or not there is an object inside the monitoring space area from photographed image data in real time, and outputting image information and signals for reporting presence/absence of the object, and includes: a plurality of digital cameras for photographing the space area including the monitoring space area whose range is arbitrarily set; a control mechanism for photographing the space area by the digital cameras; and means and an arithmetic unit for obtaining a parallax for each pixel by a stereo matching method from the photographed image data, extracting a pixel set included inside the monitoring space region, discriminating the feature, and determining the presence/absence of the object of a fixed dimension or larger in the monitoring space area in real time.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

発明の属する分野Field of Invention

本発明は任意に範囲設定された監視空間領域内に一定寸法以上の物体が在るかどうかを検知する装置に関し、詳しくは任意に範囲設定された監視空間領域を包含する空間領域を複数台のデジタルカメラで撮影し、得られたデジタル画像から視差を求めて画素に写る物体の空間座標位置を算出し、隣接画素の集合を弁別してその集合に含まれる画素数により物体の大きさを検知するものである。つまり、隣接画素集合に含まれる画素のなかで監視空間領域に包含される位置に在る画素の数から物体が監視空間領域を占める大きさを検知し、検知した大きさが一定以上の場合に監視空間領域内に検知対象となる物体が在るとリアルタイムに判定し警報信号を発生する空間監視方法及び装置に関する。The present invention relates to an apparatus for detecting whether or not an object having a certain size or more is present in an arbitrarily set monitoring space area, and more specifically, a plurality of space areas including an arbitrarily set monitoring space area. Taking a picture with a digital camera, obtaining the parallax from the obtained digital image, calculating the spatial coordinate position of the object reflected in the pixel, discriminating a set of adjacent pixels, and detecting the size of the object based on the number of pixels included in the set Is. In other words, when the size of an object occupying the monitoring space area is detected from the number of pixels in the position included in the monitoring space area among the pixels included in the adjacent pixel set, and the detected size is more than a certain level The present invention relates to a space monitoring method and apparatus for determining in real time when an object to be detected is present in a monitoring space area and generating an alarm signal.

特定の監視空間領域内に障害物等の物体が在るかどうかを非接触で判断する方法として、一般には光あるいは音波を利用して物体の有無を判断する方法が用いられる。光を用いた方法としては、ビーム状光線の発生装置と受光装置をビーム光軸が監視空間領域を交差するように設置し、ビーム光が遮断されると物体が在ると判断するインタラプター方式が多い。また音波を用いた方式としては、音波の発射装置と受信装置を近接して設置し監視空間領域内に在る物体からの反射音の有無でその存在を確認するエコーレーダー方式が多い。As a method for determining whether or not an object such as an obstacle is present in a specific monitoring space area, a method for determining the presence or absence of an object using light or sound waves is generally used. As a method using light, an interrupter method in which a beam-shaped light beam generating device and a light receiving device are installed so that the beam optical axis intersects the surveillance space region, and an object is present when the light beam is blocked. There are many. As a method using sound waves, there are many echo radar methods in which a sound wave emitting device and a receiving device are installed close to each other and the presence is confirmed by the presence or absence of reflected sound from an object in the monitoring space region.

しかしながら任意に範囲設定した監視空間領域内に物体が在ることを検知する方法としては、いずれの方式も大きな欠点がある。例えば光を用いたインタラプター方式では、比較的広い空間領域を監視する場合や比較的小さな物体を検知するためにはビーム光発生装置を多数用意するかビーム光をスキャン放射するなどの方法でビーム光軸を監視空間領域全域に高い監視密度で張り巡らせるとともに受光装置も同様に多数設置する必要があり監視装置全体として大規模なものになる。音波を用いたエコーレーダー方式では、音波の伝搬特性から温度や湿度といった環境の影響を受けやすく、また使用する音波の波長が長いため高い空間分解能を実現することが難しく、小さな対象物の検知や対象物までの距離の正確な測定が難しい。However, as a method for detecting the presence of an object in a monitoring space area set arbitrarily, either method has a major drawback. For example, in the interrupter method using light, in order to monitor a relatively wide space area or to detect a relatively small object, a beam is generated by a method such as preparing a large number of beam light generators or scanning and emitting beam light. The optical axis extends over the entire monitoring space area with high monitoring density, and a large number of light receiving devices need to be installed in the same manner, so that the entire monitoring device becomes large. The echo radar system using sound waves is susceptible to environmental effects such as temperature and humidity due to the propagation characteristics of sound waves, and it is difficult to achieve high spatial resolution due to the long wavelength of sound waves used. Accurate measurement of the distance to the object is difficult.

また監視カメラにより障害物や侵入者等の対象物体を検知する方法がある。従来のカメラによる監視方式では物体の大きさによらず比較的小さなものでも検知可能であるが、対象物体までの距離を高精度に計測することが難しく、監視カメラから得られる画像に物体が映っていても、それが設定した監視空間領域の内部に在るのか外部に在るのかを正確にリアルタイム判定することができなかった。There is also a method of detecting a target object such as an obstacle or an intruder with a surveillance camera. Although the conventional monitoring method using a camera can detect a relatively small object regardless of the size of the object, it is difficult to measure the distance to the target object with high accuracy, and the object appears in the image obtained from the monitoring camera. However, it is impossible to accurately determine in real time whether it is inside or outside the set monitoring space area.

対象物までの測距方法として、複数の撮像装置で得られた画像データの視差を利用して三角測量法により対象物体までの距離を算出する方法がある。この方法は広い空間範囲に在る物体までの距離を測定するには良い方式であるが、高い空間分解能で高速に計測するために大量なデータ演算を高速処理する必要があり、任意に範囲設定した監視空間領域内に物体が在るかどうかをリアルタイムに判断するためには大量の画素毎の演算を高速処理する必要があり、小型の装置で簡単に計測を行うことが困難であった。As a distance measuring method to an object, there is a method of calculating a distance to an object by a triangulation method using parallax of image data obtained by a plurality of imaging devices. This method is a good method for measuring the distance to an object in a wide spatial range, but in order to measure at high speed with high spatial resolution, it is necessary to process a large amount of data at high speed. In order to determine in real time whether there is an object in the monitored space area, it is necessary to perform high-speed processing for a large number of pixels, and it is difficult to perform measurement easily with a small device.

発明が解決しようとする課題Problems to be solved by the invention

本発明は、任意に範囲設定した監視空間領域を包含する空間領域を、視差を生じるように配置した複数台のデジタルカメラで撮影し、得られたデジタル画像からステレオマッチング法により全画素の視差を求め、求めた視差から各画素に写る物体の空間座標位置を算出して、隣接する空間座標位置に在る画素の数が一定以上の数となる画素集合を弁別することで検知対象となる物体の大きさを検査し、弁別した画素集合に含まれる画素で監視空間領域内に位置する画素を数えることで検知対象となる物体が監視空間領域内に占める大きさを検査し、その大きさが一定寸法を超えた場合に監視空間領域内に検知対象となる物体が在るとリアルタイムに判定し、その判定結果を警報信号として出力することを目的としている。In the present invention, a spatial region including an arbitrarily set surveillance space region is photographed by a plurality of digital cameras arranged to generate parallax, and the parallax of all pixels is obtained from the obtained digital image by a stereo matching method. The object to be detected by calculating the spatial coordinate position of the object that appears in each pixel from the obtained parallax, and discriminating a pixel set in which the number of pixels at the adjacent spatial coordinate position is a certain number or more The number of pixels included in the discriminated pixel set and the number of pixels located in the monitoring space area is counted to check the size occupied by the object to be detected in the monitoring space area. The object is to determine in real time that there is an object to be detected in the monitoring space area when a certain dimension is exceeded, and to output the determination result as an alarm signal.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

請求項1記載の発明は、任意に範囲設定された監視空間領域で視差を生じるように配置された複数台のデジタルカメラで撮影されたデジタル画像データから、ステレオマッチング法により全画素の視差を求めて撮影した空間全領域の視差マップを生成し、視差マップから三角測量法により画素に写る物体の空間座標位置を算出し、隣接する空間座標位置に在る画素を抽出して抽出画素数が一定以上の数となる画素集合を弁別することで検知する大きさを有する物体の有無を判別し、弁別した画素集合に含まれる画素のうち空間座標位置が監視空間領域内に在る画素の数を検査して物体が監視空間領域内に占める大きさを検知し、その占有する大きさが一定以上の場合に監視空間領域内に検知対象となる物体が在ると判定する空間内対象物判定方法である。According to the first aspect of the present invention, parallax of all pixels is obtained by stereo matching method from digital image data photographed by a plurality of digital cameras arranged to generate parallax in an arbitrarily set surveillance space region. Generate a parallax map of the entire area captured in space, calculate the spatial coordinate position of the object shown on the pixel by triangulation method from the parallax map, extract the pixels at the adjacent spatial coordinate position, and the number of extracted pixels is constant By discriminating the pixel set having the above number, it is determined whether or not there is an object having a size to be detected, and among the pixels included in the discriminated pixel set, the number of pixels whose spatial coordinate position is in the monitoring space area is determined. In-space object determination that detects the size of an object in the surveillance space area after inspection and determines that there is an object to be detected in the surveillance space area if the size of the object is greater than a certain level It is the law.

請求項2記載の空間監視装置は、請求項1の方法を用いて任意に範囲設定された監視空間領域において物体の全体または一部が監視空間領域を占める状態にあるか否かを監視し、物体が監視空間領域を占める状態を検知すると警報信号を発生する空間監視装置であり、監視空間領域を内包する空間領域を撮影する複数台のデジタルカメラ、撮影する空間領域で視差を生じる間隔でデジタルカメラを配置・固定するカメラ架台、カメラ架台を撮影する空間領域に向けて固定する架台ガイド、複数台のデジタルカメラの画像データをステレオマッチング処理により演算処理を行い監視空間領域内に位置する画素数が一定以上の数を超えた場合に監視空間領域内に物体が存在すると判定する空間距離演算装置、デジタルカメラで繰り返し撮影を行い得られたデジタル画像データを空間距離演算装置に転送して空間距離演算を実行させる処理と警報信号を外部に出力させるための主制御装置を備えていることを特徴とする空間監視装置である。The space monitoring device according to claim 2 monitors whether or not the whole or a part of the object occupies the monitoring space region in the monitoring space region arbitrarily set by using the method of claim 1, It is a space monitoring device that generates an alarm signal when it detects the state that an object occupies the monitoring space area. It is a digital camera with multiple digital cameras that shoot the space area that includes the monitoring space area, and at intervals that generate parallax in the shooting space area. The number of pixels located in the surveillance space area by performing arithmetic processing using stereo matching processing on the camera frame where the camera is placed and fixed, the frame guide that is fixed toward the space area where the camera frame is photographed, and the image data of multiple digital cameras When the number exceeds a certain number, a spatial distance calculation device that determines that an object exists in the surveillance space area, and repeats shooting with a digital camera The digital image data is a space monitoring device which is characterized in that it comprises a main control unit for outputting the processed and alarm signal to perform spatial distance calculation is transferred to the spatial distance calculation unit to the outside.

請求項3の空間距離演算装置は、請求項2の構成要素中の空間距離演算装置の具体例を示したものである。つまり、本発明の空間距離演算装置は、基準画像データと参照画像データ間の平均明度を同レベルにするフィルタ部と、基準画像データと参照画像データとの視差マップを生成する視差マップ生成部と、視差マップ中の画素を隣接判別し集合化して集合内の画素数により集合を弁別する物体弁別部と、視差マップから物体の空間座標位置を算出する距離演算部と、物体の空間座標位置と監視空間領域の包含関係確認し物体が監視空間領域内に存在する場合に警報信号を発生する判定部と、フィルタ部と視差マップ生成部と物体弁別部と距離演算部と判定部の各出力情報を記憶すると共に画像情報を出力する記憶部とを備えたことを特徴としているThe spatial distance calculation device according to claim 3 is a specific example of the spatial distance calculation device in the constituent elements of claim 2. That is, the spatial distance calculation device of the present invention includes a filter unit that sets the average brightness between the standard image data and the reference image data to the same level, and a parallax map generation unit that generates a parallax map between the standard image data and the reference image data. An object discriminating unit that discriminates and aggregates pixels in a parallax map and discriminates the set according to the number of pixels in the set; a distance calculation unit that calculates a spatial coordinate position of the object from the parallax map; and a spatial coordinate position of the object Output information of the determination unit that confirms the inclusion relationship of the monitoring space region and generates an alarm signal when the object is present in the monitoring space region, the filter unit, the parallax map generation unit, the object discrimination unit, the distance calculation unit, and the determination unit And a storage unit for outputting image information.

作用Action

本発明によれば、任意に範囲設定された監視空間領域内に物体が在るかどうかを監視するにあたり、監視空間領域を含む空間領域を撮影する複数台のデジタルカメラを、少なくとも監視空間領域内の物体の撮影画像が距離測定に必要十分な視差を生じるように光軸の間隔を隔てて配置し同時に撮影する。撮影空間の範囲(広さ)と距離分解能は、デジタルカメラの撮像素子寸法ならびに画素分解能とレンズ焦点距離とデジタルカメラの光軸間隔(基線長)を変数とする一定の関係式により決定される。そのためデジタルカメラから監視空間領域までの距離と範囲ならびに検知したい物体の最小寸法に応じて、デジタルカメラの撮像素子寸法ならびに画素分解能、カメラレンズの焦点距離とカメラの光軸間隔を決めればよい。According to the present invention, when monitoring whether or not an object is present in an arbitrarily set surveillance space area, a plurality of digital cameras that capture the space area including the surveillance space area are at least within the surveillance space area. The captured images of the object are arranged at an interval of the optical axis so as to generate a parallax necessary and sufficient for distance measurement, and are simultaneously photographed. The range (width) and distance resolution of the imaging space are determined by a fixed relational expression using the image sensor size of the digital camera, pixel resolution, lens focal length, and optical axis interval (baseline length) of the digital camera as variables. Therefore, the image sensor size and pixel resolution of the digital camera, the focal length of the camera lens, and the optical axis interval of the camera may be determined according to the distance and range from the digital camera to the surveillance space region and the minimum size of the object to be detected.

複数台のデジタルカメラは空間領域を同時に撮影するため、各カメラから得られるデジタル画像はいずれも類似した明暗と輪郭パターンの特徴を備えている。従ってステレオマッチング法によりデジタル画像データを比較して類似の明暗を持つ輪郭パターンを抽出し、画像上で類似パターンの位置のズレ量(カメラ撮像素子の画素間隔)を検出することで画素に写る対象物の視差が求められ、全画素について視差を求めることで全撮影領域の視差マップを生成する。Since a plurality of digital cameras shoot a space area at the same time, the digital images obtained from the cameras all have similar light and dark and contour pattern characteristics. Therefore, by comparing digital image data by stereo matching method and extracting contour patterns with similar brightness and darkness, the object that appears in the pixel by detecting the shift amount of the similar pattern position (pixel interval of the camera image sensor) on the image The parallax of the object is obtained, and the parallax map of the entire shooting region is generated by obtaining the parallax for all the pixels.

画素に写る物体の空間座標位置は、撮影したデジタルカメラの光軸間隔を基線長とし視差量とレンズ焦点距離とを変数として三角測量法により求められる。そこで視差マップをもとに全撮影空間における各画素に写る物体の空間座標位置を算出し、検知対象となる大きさを持つ物体を判別するために隣接する空間座標位置に在る画素を抽出して、抽出した画素数が一定以上の数となる画素集合を弁別する。隣接する空間座標位置に在る画素数を条件とする弁別処理により、検知対象となる物体の大きさを任意に設定することができる。The spatial coordinate position of the object shown in the pixel is obtained by triangulation using the distance between the optical axes of the captured digital camera as the base line length and the parallax amount and lens focal length as variables. Therefore, based on the parallax map, the spatial coordinate position of the object shown in each pixel in the entire shooting space is calculated, and the pixels at the adjacent spatial coordinate position are extracted in order to discriminate the object having the size to be detected. Thus, a pixel set in which the number of extracted pixels is a certain number or more is discriminated. The size of the object to be detected can be arbitrarily set by the discrimination process on the condition of the number of pixels at adjacent spatial coordinate positions.

検知対象となる大きさの物体が監視空間領域内に在るかどうかを判定するために、検知対象候補として弁別した画素集合に含まれる画素の空間座標位置が監視空間領域に包含される位置に在るかどうかを検査し、包含される位置に在る画素を数える。監視空間領域内に位置する画素の数が一定以上の値となった場合に、監視空間領域内に検知対象物体が在ると判定する。この画素数を条件とする判定処理により検知対象となる物体が監視空間領域内に占める大きさを任意に設定することができる。In order to determine whether an object of a size to be detected exists in the monitoring space area, the spatial coordinate position of the pixel included in the pixel set discriminated as the detection target candidate is set to a position included in the monitoring space area. Check for the presence and count the pixels at the included positions. When the number of pixels located in the monitoring space area becomes a certain value or more, it is determined that the detection target object exists in the monitoring space area. By the determination process using the number of pixels as a condition, the size of the object to be detected in the monitoring space region can be arbitrarily set.

監視空間領域内に検知対象物体が在ると判定したら警報信号を発生させる。本発明では、検知対象となる物体の大きさの判定条件と監視空間領域内に物体が占める割合の判定条件を独立して設定できるため、「監視空間領域内に物体が在る」という判定要求に対して図−5または図−6に示すように多様な判定条件を設定することができる。If it is determined that there is an object to be detected in the monitoring space area, an alarm signal is generated. In the present invention, the determination condition of the size of the object to be detected and the determination condition of the proportion of the object in the monitoring space area can be set independently, so the determination request “there is an object in the monitoring space area” On the other hand, various determination conditions can be set as shown in FIG. 5 or FIG.

図−5は検知対象となる物体の大きさの事例を示すものである。判定条件の例1は検知対象の大きさを物体a以上とする場合、例2は検知対象の大きさを物体aと物体bの範囲内に設定する場合、例3はある特定の大きさbのみを検知対象とする場合である。FIG. 5 shows an example of the size of an object to be detected. Example 1 of the determination condition is when the size of the detection target is greater than or equal to the object a, Example 2 is when the size of the detection target is set within the range of the object a and the object b, and Example 3 is a certain specific size b This is a case where only the detection target is set.

図−6は、検知対象物の物体が監視空間領域内で占める割合を示したものである。判定条件の例4は監視領域内に100%入っている物体cと50%入っている物体dの範囲、つまり50%から100%の範囲を検知対象としたものであり、例5は50%入っている物体dと5%入っている物体eの範囲、つまり5%から50%の範囲を検知対象とした事例を示している。このように物体検知の判定条件として検知対象物の大きさと検知対象物が監視空間領域内にどのくらい含まれるかを自由に設定することができる。FIG. 6 shows the ratio of the object of the detection target in the monitoring space area. In the determination condition example 4, the range of the object c that is 100% and the object d that is 50%, that is, the range of 50% to 100%, is set as the detection target. The example 5 is 50%. A case is shown in which the range of the object d contained and the object e contained 5%, that is, the range of 5% to 50% is the detection target. As described above, the size of the detection target and how much the detection target is included in the monitoring space area can be freely set as the object detection determination condition.

この監視空間領域内に物体が在るかどうかを判定する機能がリアルタイムに処理されるため、処理を繰り返し実行することで連続的に監視を行うことができる。さらに連続的に監視することで、対象物体が監視空間領域内に在る状態が一定時間以上持続した場合のみ警報を発生させる、あるいは対象物体は監視空間領域内に在り警報信号が発生している状態で瞬間的に対象物体が監視空間領域外に移動してすぐに監視空間領域内に入り込んだ場合に警報を断続させないなど、警報信号にヒステリシスを持たせることも可能になる。また蓄積機能を用いて繰り返し撮影されたデジタル画像から明暗や輪郭パターンの時系列変化を特徴抽出することで、画素に写る物体の大きさや空間座標位置の検知精度をさらに向上させることができる。Since the function of determining whether or not an object is present in the monitoring space area is processed in real time, monitoring can be continuously performed by repeatedly executing the processing. Furthermore, by continuously monitoring, an alarm is generated only when the state in which the target object is in the monitoring space area lasts for a certain period of time, or the target object is in the monitoring space area and an alarm signal is generated. It is also possible to give the alarm signal hysteresis, such as not interrupting the alarm when the target object momentarily moves out of the monitoring space area and immediately enters the monitoring space area. In addition, by extracting features of time-series changes in light and darkness and contour patterns from digital images repeatedly shot using the storage function, it is possible to further improve the detection accuracy of the size of objects captured in pixels and spatial coordinate positions.

発明の実施形態Embodiment of the Invention

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。ここでは2台のデジタルカメラを用いた例で説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, an example using two digital cameras will be described.

図−1は、請求項1にある空間内対象物判定方法の処理内容を示すフローチャートである。このフローチャートで示すステップを繰り返すことで連続的に監視を行う。FIG. 1 is a flowchart showing the processing content of the in-space object determination method according to claim 1. Monitoring is continuously performed by repeating the steps shown in this flowchart.

ステップS101は、監視空間領域を設定するために、監視空間領域の3次元形状の頂点座標を設定しておく。監視空間領域の設定方法としては、辺の関数、面の関数、監視装置の解像度により定まる空間内全座標として設定することもできる。In step S101, the vertex coordinates of the three-dimensional shape of the monitoring space area are set in order to set the monitoring space area. As a method for setting the monitoring space area, it is possible to set all the coordinates in the space determined by the edge function, the surface function, and the resolution of the monitoring device.

ステップS102は、ステレオマッチング処理のために、基準画像用カメラ、参照画像用カメラよりそれぞれ基準画像、参照画像を取得し記憶する。In step S102, a standard image and a reference image are acquired and stored from the standard image camera and the reference image camera, respectively, for stereo matching processing.

ステップS103は、基準画像中の画素の視差を求めるため、参照画像を用いてステレオマッチング処理を行う。各画素の視差は、視差マップとして基準画像の画素の位置と視差量をあらわすデータとして保持する。このとき、必要に応じて基準画像、参照画像のエッジ強調や、2つの画像間の平均明度を同レベルにするための処理を施す。In step S103, stereo matching processing is performed using the reference image in order to obtain the parallax of the pixels in the standard image. The parallax of each pixel is held as data representing the position of the pixel of the reference image and the amount of parallax as a parallax map. At this time, edge enhancement of the reference image and reference image and processing for making the average brightness between the two images the same level are performed as necessary.

ステップS104は、一定の大きさ以上の物体のみを検出対象とするために視差マップ中の画素を隣接判別規則により集合化し、集合内の画素の数によって弁別する。隣接判別規則とは、各画素に写る物体が空間上で隣接していることを判別する方法であり、視差マップの各画素について隣接する空間座標位置の画素との視差量の差を調べ、差が規定値以下のものを同じ物体を撮影した画素どうしとして連結し集合化するものである。そして連結された画素数が一定以上になった集合の画素だけを監視空間領域内に在るかどうかを確認する処理の対象として記憶する。In step S104, the pixels in the parallax map are aggregated according to the adjacency discrimination rule so that only objects having a certain size or larger are detected, and are discriminated based on the number of pixels in the aggregate. The adjacency discrimination rule is a method for discriminating that an object shown in each pixel is adjacent in space, and for each pixel of the parallax map, the difference in the amount of parallax from the adjacent pixel at the spatial coordinate position is examined. Are connected and assembled as pixels that photograph the same object. Then, only a set of pixels in which the number of connected pixels is equal to or greater than a certain value is stored as a processing target for confirming whether or not it exists in the monitoring space area.

ステップS105は、画素に写る物体が監視空間領域内に在るかどうかを確認するために、弁別した画素集合内の各画素が示す空間座標位置を、その視差量、2台のカメラの基線長、レンズの焦点距離を用いて計算する。In step S105, in order to confirm whether or not an object reflected in the pixel is in the monitoring space area, the spatial coordinate position indicated by each pixel in the distinguished pixel set is represented by the amount of parallax, and the baseline length of the two cameras. Calculate using the focal length of the lens.

ステップS106は、物体が監視空間領域内に含まれているかどうかを判断するために、ステップS105で計算された各画素に写る物体の空間座標位置と監視空間領域の包含関係を調べる。監視空間領域内に在る画素が一定数以上であれば、物体が監視空間領域内に存在すると判断してステップS107で警報信号を出力する。In step S106, in order to determine whether or not the object is included in the monitoring space area, the inclusion relationship between the space coordinate position of the object reflected in each pixel calculated in step S105 and the monitoring space area is checked. If the number of pixels in the monitoring space area is equal to or greater than a certain number, it is determined that the object exists in the monitoring space area, and an alarm signal is output in step S107.

ステップS108は、さらに空間監視状況の実時間確認や事後解析のために、警報とは別に、基準画像、参照画像、視差マップ、物体の空間座標位置を画像情報として出力する。In step S108, the reference image, the reference image, the parallax map, and the spatial coordinate position of the object are output as image information separately from the alarm for real-time confirmation and post-mortem analysis of the space monitoring situation.

ステップS109は、監視の終了指示がないか確認し、必要ならば監視を終了する。In step S109, it is confirmed whether there is an instruction to end monitoring, and monitoring is ended if necessary.

図−2は、請求項2にある空間監視装置の機能構成図である。
基準画像用カメラ21、参照画像用カメラ22、主制御装置26、空間距離演算装置27で構成されている。
FIG. 2 is a functional configuration diagram of the space monitoring device according to claim 2.
It comprises a reference image camera 21, a reference image camera 22, a main control device 26, and a spatial distance calculation device 27.

制御信号25a、制御信号25bはそれぞれ基準画像用カメラ21、参照画像用カメラ22に繰り返し撮影を行うよう指示する信号である。The control signal 25a and the control signal 25b are signals for instructing the base image camera 21 and the reference image camera 22 to perform repeated shooting, respectively.

制御信号25cは、空間距離演算装置27に対して空間距離演算を実行させる信号である。The control signal 25c is a signal that causes the spatial distance calculation device 27 to execute a spatial distance calculation.

基準画像データ23は基準画像用カメラ21の出力で、参照画像データ24は参照画像用カメラ22の出力となっている。The reference image data 23 is an output of the reference image camera 21, and the reference image data 24 is an output of the reference image camera 22.

主制御装置26は、基準画像データ23、参照画像データ24を空間距離演算装置27に転送して空間距離演算を実行させる処理と警報信号28を外部に出力させる。The main control device 26 transfers the standard image data 23 and the reference image data 24 to the spatial distance calculation device 27 and outputs a process for executing the spatial distance calculation and an alarm signal 28 to the outside.

空間距離演算装置27からは、画像情報29も出力される。Image information 29 is also output from the spatial distance calculation device 27.

図−3は、請求項2にある空間監視装置の構造図である。
基準画像用カメラ21は、基準画像データ23を取得するカメラである。
FIG. 3 is a structural diagram of the space monitoring device according to claim 2.
The reference image camera 21 is a camera that acquires the reference image data 23.

参照画像用カメラ22は、参照画像データ24を取得するカメラである。The reference image camera 22 is a camera that acquires reference image data 24.

カメラ架台機構31は、基準画像用カメラ21と参照画像用カメラ22を2台のカメラの光軸が平行かつ監視空間領域内の物体の撮影画像が距離測定に必要十分な視差を生じる間隔をもって配置・固定する。さらに基準画像用カメラ21と参照画像用カメラ22を所望の仰角に維持する。The camera mount mechanism 31 arranges the reference image camera 21 and the reference image camera 22 with an interval in which the optical axes of the two cameras are parallel and the captured image of the object in the monitoring space region generates a sufficient parallax for distance measurement.・ Fix it. Further, the standard image camera 21 and the reference image camera 22 are maintained at desired elevation angles.

主制御装置26は、基準画像用カメラ21と参照画像用カメラ22で得られた画像データを空間距離演算装置27に転送して空間距離演算を実行させる処理と警報信号28を外部に出力させる。The main control device 26 transfers the image data obtained by the standard image camera 21 and the reference image camera 22 to the spatial distance computing device 27 and outputs a processing for executing the spatial distance computation and an alarm signal 28 to the outside.

空間距離演算装置27は、請求項3に記載のもので図−4で詳細を説明する。The spatial distance calculation device 27 is described in claim 3 and will be described in detail with reference to FIG.

架台ガイド機構32は、カメラ架台機構31、主制御装置26、空間距離演算装置27の各構成要素を装置として固定し、さらに装置全体を監視空間方向に固定する。The gantry guide mechanism 32 fixes each component of the camera gantry mechanism 31, the main controller 26, and the spatial distance calculation device 27 as a device, and further fixes the entire device in the monitoring space direction.

なお、図−1、図−2、図−3ともに1台の基準画像用カメラと1台の参照画像用カメラを使用した実施例を示したが、1台の基準画像用カメラと複数台の参照画像用カメラを使用しても同様に実現できる。1, FIG. 2, and FIG. 3, an example in which one reference image camera and one reference image camera are used is shown. However, one reference image camera and a plurality of reference image cameras are used. The same can be achieved by using a reference image camera.

図−4は、請求項3の空間距離演算装置の機能構成の一例を示したもので、全体で空間距離演算装置27を構成している。基準画像データ23、参照画像データ24はステップS102で示した画像データであり、フィルタ部41に入力される。フィルタ部41はステップS102で示した基準画像、参照画像のエッジ強調や、2つの画像間の平均明度を同レベルにするための処理を実行する。フィルタ部41の出力信号が入力される視差マップ生成部42はステップS103を実行する。FIG. 4 shows an example of the functional configuration of the spatial distance calculation apparatus according to claim 3, and constitutes the spatial distance calculation apparatus 27 as a whole. The standard image data 23 and the reference image data 24 are the image data shown in step S102 and are input to the filter unit 41. The filter unit 41 executes the process for enhancing the edge enhancement of the standard image and the reference image and the average brightness between the two images shown in step S102. The parallax map generation unit 42 to which the output signal of the filter unit 41 is input executes step S103.

視差マップ生成部42の出力信号は物体弁別部43に入力される。物体弁別部43はステップS104を実行する。An output signal of the parallax map generation unit 42 is input to the object discrimination unit 43. The object discriminating unit 43 executes Step S104.

物体弁別部43の出力信号は距離演算部44に入力される。距離演算部44は、ステップS105を実行する。The output signal of the object discriminating unit 43 is input to the distance calculating unit 44. The distance calculation unit 44 executes step S105.

距離演算部44の出力信号は判定部45に入力される。判定部45は、ステップS101を実行して監視空間領域を設定し、ステップS106を実行して物体が監視空間領域内に存在すると判断したときには警報信号28を出力する。The output signal of the distance calculation unit 44 is input to the determination unit 45. The determination unit 45 executes step S101 to set a monitoring space area, and outputs a warning signal 28 when it is determined that the object exists in the monitoring space area by executing step S106.

記憶部46は、各ステップで取り扱うデータ(視差マップ等)をメモリに一次記憶する。The storage unit 46 temporarily stores data (parallax map or the like) handled in each step in a memory.

警報信号28は、判定部45で処理され、ステップS107で出力する警報信号である。The alarm signal 28 is an alarm signal that is processed by the determination unit 45 and output in step S107.

画像情報29は、記憶部46で処理され、ステップS108で出力する画像情報である。The image information 29 is image information processed in the storage unit 46 and output in step S108.

発明の効果Effect of the invention

本発明によれば、任意に範囲設定した監視空間領域を包含する空間領域を、視差を生じるように配置した複数台のデジタルカメラで撮影し、得られたデジタル画像からステレオマッチング法により全画素の視差を求め、求めた視差から各画素に写る物体の空間座標位置を算出して、隣接する空間座標位置に在る画素の数が一定以上の数となる画素集合を弁別することで検知対象となる物体の大きさを検査し、弁別した画素集合に含まれる画素で監視空間領域内に位置する画素を数えることで検知対象となる物体が監視空間領域内に占める大きさを検査し、その大きさが一定寸法を超えた場合に監視空間領域内に検知対象となる物体が在るとリアルタイムに判定し、その判定結果を警報信号として出力することができる。According to the present invention, a spatial region including an arbitrarily set surveillance space region is photographed by a plurality of digital cameras arranged so as to generate parallax, and all the pixels are obtained from the obtained digital image by a stereo matching method. The parallax is obtained, the spatial coordinate position of the object reflected in each pixel is calculated from the obtained parallax, and the detection target is discriminated by discriminating a pixel set in which the number of pixels at adjacent spatial coordinate positions is a certain number or more. The size of the object to be detected is inspected, and the size of the object to be detected in the monitoring space area is inspected by counting the pixels located in the monitoring space area among the pixels included in the discriminated pixel set. When the distance exceeds a certain dimension, it can be determined in real time that there is an object to be detected in the monitoring space area, and the determination result can be output as an alarm signal.

任意に設定された監視空間領域を監視できるため、狭い空間範囲に限定した領域での物体の監視、例えば自動ドアのドア付近の狭い範囲でのドア開閉に障害となる物体の検知などにも最適な監視条件を設定することができる。Because it is possible to monitor a set surveillance space area, it is ideal for monitoring an object in a narrow space area, for example, detecting an object that obstructs opening and closing of a door in a narrow area near the door of an automatic door. Monitoring conditions can be set.

空間分解能も、使用するデジタルカメラの画素分解能とレンズ焦点距離を適切に選択することで高解像度を実現できるため、小さな物体の監視検出、例えば駅プラットホームドア監視で車両からはみ出た傘の先端部など車両やプラットホームドアの開閉に障害となる物体の検知などにも最適な監視条件を設定することができる。As for the spatial resolution, high resolution can be realized by appropriately selecting the pixel resolution and lens focal length of the digital camera to be used, so monitoring of small objects, for example, the tip of an umbrella protruding from the vehicle by station platform door monitoring, etc. Optimal monitoring conditions can be set for detecting objects that obstruct the opening and closing of vehicles and platform doors.

またデジタルカメラを使用しているため、撮像素子の光波長感度を調整することで人間の視覚では難しい条件での物体検知、例えば赤外線領域や紫外線領域で高い反射率をもつ物体の検知や、暗視野照明と組み合わせたビルや人家、倉庫等の防犯センサーとしても最適な条件を設定して使用することができる。In addition, since a digital camera is used, it is possible to detect an object under conditions that are difficult for human vision by adjusting the optical wavelength sensitivity of the image sensor, such as detecting an object with high reflectivity in the infrared region or ultraviolet region, Optimum conditions can be set and used as a security sensor for buildings, people's houses, warehouses, etc. combined with visual field lighting.

空間監視の処理フロー図Processing flow diagram of space monitoring 空間監視装置の機能構成図Functional configuration diagram of the space monitoring device 空間監視装置の構造図Structure diagram of space monitoring device 空間距離演算装置の機能構成図Functional diagram of the spatial distance calculation device 大きさ判定条件の設定例Setting example of size judgment condition 割合判定条件の設定例Setting example of ratio judgment condition

Claims (3)

任意に範囲設定された監視空間領域について、監視空間領域を包含する空間領域を視差が生じるように撮影したデジタル画像データを用いてステレオマッチング法により全画素の視差を求め、画素に写る物体の空間座標位置を視差から算出し、隣接する空間座標位置に在る画素の数が一定以上の数となる画素集合を弁別し、弁別した画素集合に含まれる画素で監視空間領域内に位置する画素の数を検査し、監視空間領域内に位置する画素数が一定以上の数を超えた場合に監視空間領域内に検知対象となる物体が在ると判定する空間監視方法。For an arbitrarily set surveillance space area, the parallax of all pixels is obtained by the stereo matching method using digital image data obtained by capturing the spatial area including the surveillance space area so that the parallax is generated, and the space of the object reflected in the pixel The coordinate position is calculated from the parallax, the pixel set in which the number of pixels at the adjacent spatial coordinate position is a certain number or more is discriminated, and the pixels included in the discriminated pixel set are the pixels located in the monitoring space area. A space monitoring method in which the number is inspected and it is determined that there is an object to be detected in the monitoring space area when the number of pixels located in the monitoring space area exceeds a certain number. 基準となるデジタル画像データを撮影するデジタルカメラと、参照画像データを撮影することを目的としたデジタルカメラと、基準デジタル画像データ及び参照デジタル画像データをもとに演算処理を行い監視空間領域内に位置する画素数が一定以上の数を超えた場合に領域内に物体が存在すると判定する空間距離演算装置と、デジタルカメラ、空間距離演算装置の制御及び警報信号の外部出力機能を持つ主制御装置とを備えたことを特徴とする空間監視装置。A digital camera that captures the reference digital image data, a digital camera that aims to capture the reference image data, and performs arithmetic processing based on the reference digital image data and the reference digital image data to be in the surveillance space area. A spatial distance calculation device that determines that an object is present in an area when the number of pixels that are located exceeds a certain number, and a main control device that has an external output function of a digital camera, control of the spatial distance calculation device, and an alarm signal And a space monitoring device. 請求項2の空間監視装置において、空間距離演算装置は基準画像データと参照画像データ間の平均明度を同レベルにするフィルタ部と、基準画像データと参照画像データとの視差マップを生成する視差マップ生成部と、視差マップ中の画素を隣接判別し集合化して集合内の画素数により集合を弁別する物体弁別部と、視差マップから物体の空間座標位置を算出する距離演算部と、物体の空間座標位置と監視空間領域の包含関係確認し物体が監視空間領域内に存在する場合に警報信号を発生する判定部と、フィルタ部と視差マップ生成部と物体弁別部と距離演算部と判定部の各出力情報を記憶すると共に画像情報を出力する記憶部とを備えたことを特徴とする空間監視装置。3. The spatial monitoring device according to claim 2, wherein the spatial distance calculation device has a filter unit that sets the average brightness between the standard image data and the reference image data to the same level, and a parallax map that generates a parallax map between the standard image data and the reference image data. A generating unit; an object discriminating unit that discriminates and aggregates pixels in the parallax map and discriminates the set according to the number of pixels in the set; a distance calculation unit that calculates a spatial coordinate position of the object from the parallax map; and an object space A determination unit that confirms the inclusion relationship between the coordinate position and the monitoring space region and generates an alarm signal when the object exists in the monitoring space region, a filter unit, a parallax map generation unit, an object discrimination unit, a distance calculation unit, and a determination unit A space monitoring apparatus comprising: a storage unit that stores each output information and outputs image information.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105931407A (en) * 2016-06-27 2016-09-07 合肥指南针电子科技有限责任公司 Smart household antitheft system and method
CN111080963A (en) * 2019-12-18 2020-04-28 广州穗能通能源科技有限责任公司 Construction site warning method and device, computer equipment and storage medium

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