-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung
zur Erkennung des Umrißes
eines bewegten Ziels, beispielsweise eines Menschen und eines Fahrzeuges,
aus einer Vielzahl von Standbildern.
-
STAND DER TECHNIK
-
In
der Vergangenheit wurde eine Bildverarbeitungsvorrichtung vorgeschlagen,
die ein Hintergrundsubtraktionsverfahren oder ein Rahmensubtraktionsverfahren
verwendet, um ein bewegtes Ziel, beispielsweise einen Menschen und
ein Fahrzeug, zu erkennen. Bei diesen Verfahren wird die Bildverarbeitung
mit Graustufenbildern ausgeführt,
wobei Umrißbilder
verwendet werden, um den Einfluss einer Helligkeitsänderung,
beispielsweise der Beleuchtung, zu minimieren.
-
Das
Prinzip der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem Hintergrundsubtraktionsverfahren
wird kurz unter Bezugnahme auf 11 erläutert. In
dieser Bildverarbeitung wird ein Hintergrundbild (α), das kein
bewegtes Ziel enthält,
zunächst
aufgenommen und gespeichert. Danach werden eine Vielzahl von Bildern
(β), von
denen jedes das bewegte Ziel enthält, in zeitlicher Abfolge aufgenommen.
Jedes der erhaltenen Bilder wird in ein binäres Umrißbild durch Verwendung eines
SOBEL-Operators umgewandelt und gespeichert. Durch das Bestimmen
einer Differenz zwischen einem erforderlichen Umrißbild und dem
Hintergrundbild wird eine Region, die eine vorbestimmte Menge von Änderung
dazwischen aufweist, als die Region erkannt, die dem bewegten Ziel (X)
entspricht.
-
Der
Schritt, bei dem zunächst
das Hintergrundbild erstellt wird, ist jedoch ein umständlicher Schritt.
Darüber
hinaus kann es für
den Fall, in dem ein Durchschnitt der Bilder, die innerhalb einer
erforderlichen Zeitperiode als das Hintergrundbild aufgenommen wurden,
verwendet wird, wenn das bewegte Ziel in einem Ruhezustand innerhalb
der Zeitperiode ist, zu einem Erkennungsfehler des bewegten Ziels aus
der nachfolgenden Bildverarbeitung kommen. Dadurch wird die Verlässlichkeit
der Bildverarbeitungsvorrichtung reduziert.
-
Als
eine weitere Bildverarbeitungsvorrichtung, welche das Hintergrundsubtraktionsverfahren verwendet,
offenbart die [frühe]
Japanische Patentschrift Nr. 6-337938 eine Bildverarbeitungs- und eine Distanzmessvorrichtung.
In dieser Bildverarbeitung werden ein erstes Bild, das ein Hintergrundbild
ist, das kein bewegtes Ziel enthält,
ein zweites Bild, das den Hintergrund und ein bewegtes Ziel mit
einer ersten Geschwindigkeit oder weniger enthält, und ein drittes Bild verwendet,
das den Hintergrund und ein weiteres bewegtes Ziel mit einer zweiten
Geschwindigkeit oder weniger enthält. Eine Differenz zwischen dem
ersten und dem zweiten Bild wird bestimmt, um ein erstes Subtraktionsbild
zu erhalten. In ähnlicher Weise
wird eine Differenz zwischen dem zweiten und dem dritten Bild bestimmt,
um ein zweites Subtraktionsbild zu erhalten. Zusätzlich wird eine Differenz zwischen
dem dritten Bild und einem Bild bestimmt, das von einer Bildeingabeeinrichtung
bereitgestellt wird, um ein drittes Subtraktionsbild zu erhalten.
Gemäß dem ersten
bis zum dritten Subtraktionsbild können Bewegungen der bewegten
Ziele mit verschiedenen Geschwindigkeiten mit einer Videorate analysiert werden.
-
Da
diese Bildverarbeitungsvorrichtung das Hintergrundsubtraktionsverfahren
verwendet, wird der umständliche
Schritt, bei dem zunächst
das Hintergrundbild erstellt wird, noch immer benötigt. Außerdem besteht
die Befürchtung – da es
schwierig ist, die Hintergründe
des ersten bis zum dritten Bild genau zu erzeugen – daß die Genauigkeit
der Analyse der Bewegungen der bewegten Ziele mit verschiedenen
Geschwindigkeiten verschlechtert wird. Darüber hinaus besteht ein weiteres
Problem darin, daß die Bildverarbeitungsvorrichtung
gegenüber
einer Helligkeitsveränderung
empfindlich ist.
-
Nun
wird das Prinzip der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß des Rahmensubtraktionsverfahrens
kurz unter Bezugnahme auf 12 erläutert. Bei
dieser Bildverarbeitung wird eine Subtraktion |(T) – (T – ΔT1)| zwischen
dem ersten und dem zweiten Bild, die zu verschiedenen Zeiten (T,
T – ΔT1) aufgenommen
werden, berechnet, so daß eine
Region mit einer vorbestimmten Menge an Änderung dazwischen als die
Region erkannt wird, welche dem bewegten Ziel entspricht.
-
Gemäß diesem
Verfahren ist der Schritt, bei dem zuvor das Hintergrundbild erstellt
wird, nicht mehr notwendig. In dem Fall, in dem die Absolutwert-Subtraktion
bestimmt wird, kann der Umriß des bewegten
Ziels (X) jedoch extrahiert werden, so daß zwei Umriße einander teilweise überlappen,
wie in 12 dargestellt. Im Fall der
Bestimmung einer gesättigten
Subtraktion hingegen kann das Problem der Absolutwert-Subtraktion
gelöst
werden. Wenn jedoch ein Negativwert durch die Subtraktion erhalten
wird, wird er als Null betrachtet. Wenn daher ein Umriß des Hintergrunds,
der durch das Ziel verborgen wird, in dem Bild durch eine Bewegung
des Ziels erscheint, besteht das Problem, daß der Umriß des Hintergrunds (Y) unbeabsichtigt
gemeinsam mit dem Umriß des
bewegten Ziels (X) extrahiert wird, wie in 13 gezeigt.
-
Als
eine weitere Bildverarbeitungsvorrichtung, welche das Rahmensubtraktionsverfahren
verwendet, offenbart die [frühe]
Japanische Patentschrift Nr. 2000-82145 eine Objektextraktionsvorrichtung
zur Erkennung des bewegten Ziels aus drei Bildern, die in zeitlicher
Abfolge aufgenommen wurden. Bei dieser Bildverarbeitung werden ein
Satz aus ersten, zweiten und dritten Bildern, die jeweils das bewegte
Ziel enthalten, zu verschiedenen Zeiten (T – ΔT1, T, T + ΔT1) aufgenommen. Aus den Rahmensubtraktionen
zwischen dem ersten und dem zweiten Bild und zwischen dem zweiten
und dem dritten Bild wird ein Paar Subtraktionsbilder erhalten.
In jedem der Subtraktionsbilder wird eine Hintergrundregion bestimmt,
so daß die
verbleibende Region als eine Kandidatenregion des bewegten Ziels
ausgewählt wird.
Schließlich
kann durch Bestimmen eines Schnittpunkts der Kandidatenregionen
der Umriß des bewegten
Ziels zur Zeit (T) extrahiert werden.
-
Wenn
jedoch das bewegte Ziel Teil des menschlichen Körpers ist, wie Arme und Beine,
gibt es einen Fall, in dem die Teile mit Bewegungen zu der ersten
Zeit von jenen mit Bewegungen zu der zweiten Zeit verschieden sind,
und in ähnlicher
Weise sind die Teile mit Bewegungen zu der zweiten Zeit von jenen
mit Bewegungen zu der dritten Zeit verschieden. In einem solchen
Fall wird der Umriß,
der durch die Rahmensubtraktion zwischen dem ersten und dem zweiten
Bild extrahiert wurde, von dem Umriß verschieden, der durch die
Rahmensubtraktion zwischen dem zweiten und dem dritten Bild extrahiert wurde.
Als Ergebnis kann der Umriß,
der durch das Bestimmen des Schnittpunkts der Kandidatenregionen
erhalten wurde, einen beträchtlichen
Teil des Umrißes
des bewegten Ziels, der zu extrahieren ist, verlieren.
-
Somit
besteht vom Standpunkt einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit
der Erkennung des bewegten Ziels ohne Enthalten von Hintergrundinformationen
noch Raum für
Verbesserung der herkömmlichen
Bildverarbeitungsvorrichtungen.
-
Aus
diesem Grund besteht ein Hauptanliegen der vorliegenden Erfindung
in der Bereitstellung einer Bildverarbeitungsvorrichtung, welche
in der Lage ist, einen Umriß eines
bewegten Ziels genau zu erkennen, ohne zuvor ein Hintergrundbild
zu erstellen, welches das bewegte Ziel nicht enthält.
-
Das
bedeutet, daß die
Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Bildaufnahmeeinheit,
einen Bildumwandler, einen Speicher, eine erste Operationseinheit,
eine zweite Operationseinheit und eine Umrißextraktionseinheit umfasst. Die
Bildaufnahmeeinheit nimmt eine Vielzahl von Bildern in zeitlicher
Abfolge auf, wobei in jedem davon das bewegte Ziel existiert. Der
Bildumwandler wandelt die Bilder in Umrißbilder um. Die Umrißbilder werden
in dem Speicher gespeichert. Die erste Operationseinheit führt eine
Operation unter Verwendung eines Referenzumrißbildes, das eines der Umrißbilder
ist, welches dem Bild, das zu einer Referenzzeit aufgenommen wird,
entspricht, eines ersten Umrißbildes,
das eines der Umrißbilder
ist, welches dem Bild entspricht, das zu einer ersten Zeit, die
verschieden von der Referenzzeit ist, aufgenommen wird, und eines
zweiten Umrißbildes,
das eines der Umrißbilder ist,
welches dem Bild entspricht, das zu einer zweiten Zeit, die verschieden
von der Referenz- und der ersten Zeit ist, aufgenommen wird, durch,
um ein bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, welches nur Umriße mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen der Referenzzeit, der ersten Zeit und der
zweiten Zeit geschehen. Die zweite Operationseinheit führt eine Operation
unter Verwendung des Referenzumrißbildes und eines dritten Umrißbildes
durch, das eines der Umrißbilder
ist, welches dem Bild entspricht, das zu einer dritten Zeit, die
von der Referenzzeit, der ersten Zeit und der zweiten Zeit verschieden
ist, aufgenommen wird, um ein bearbeitetes Umrißbild zur Verfügung zu
stellen, welches nur Umriße
mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen der Referenzzeit und der dritten Zeit geschehen.
Die Umrißextraktionseinheit
extrahiert den Umriß des
bewegten Ziels aus den bearbeiteten Umrißbildern, die von der ersten
Operationseinheit und der zweiten Operationseinheit bereitgestellt
werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die zweite Operationseinheit die Operation unter Verwendung des
Referenzumrißbildes,
des dritten Umrißbildes
und eines vierten Umrißbildes
durch, das eines der Urmissbilder ist, das dem Bild entspricht,
das zu einer vierten Zeit, die von der Referenzzeit, der ersten
Zeit, der zweiten Zeit und der dritten Zeit verschieden ist, aufgenommen
wird, um das bearbeitete Umrißbild
zur Verfügung
zu stellen, welches nur Umriße
mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen der Referenzzeit, der dritten Zeit und der
vierten Zeit geschehen.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die erste Operationseinheit die Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das in der Mitte einer ersten Zeitperiode
und einer zweiten Zeitperiode als Referenzzeit aufgenommen wird,
des ersten Umrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, welches zu einer Anfangszeit der ersten
Zeitperiode als erste Zeit aufgenommen wird, und des zweiten Umrißbildes
durch, welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das zu einer Endzeit der ersten Zeitperiode
als zweite Zeit aufgenommen wird. Die zweite Operationseinheit hingegen
führt die
Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes und des dritten Umrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das zu einer Anfangszeit der zweiten
Zeitperiode als dritte Zeit aufgenommen wird, und des vierten Umrißbildes
durch, das eines der Umrißbilder
ist, die dem Bild entsprechen, das zu einer Endzeit der zweiten
Zeitperiode als vierte Zeit aufgenommen wird.
-
In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die erste Operationseinheit die Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das in der Mitte einer ersten Zeitperiode
und einem Ende einer zweiten Zeitperiode als Referenzzeit aufgenommen
wird, des ersten Umrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das zu einer Anfangszeit der ersten
Zeitperiode als erste Zeit aufgenommen wird, und des zweiten Umrißbildes
durch, welches dem Bild entspricht, das zu einer Endzeit der ersten
Zeitperiode als zweite Zeit aufgenommen wird. Die zweite Operationseinheit
hingegen führt
die Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes und des dritten Umrißbildes
aus, welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das an dem anderen Ende der zweiten
Zeitperiode als dritte Zeit aufgenommen wird.
-
Zusätzlich führt die
Umrißextraktionseinheit vorzugsweise
eine minimale Operation zwischen dem verarbeiteten Umrißbild, das
aus der ersten Operationseinheit bereitgestellt wird, und der zweiten Operationseinheit
durch.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die erste Operationseinheit eine minimale Operation zwischen dem
ersten Umrißbild
und dem zweiten Umrißbild
durch und bestimmt dann eine Differenz zwischen dem Referenzumrißbild und
einem Resultat der minimalen Operation, um das bearbeitete Umrißbild bereitzustellen.
Die zweite Operationseinheit hingegen führt eine minimale Operation
zwischen dem dritten und dem vierten Umriß bild durch und bestimmt dann
eine Differenz zwischen dem Referenzumrißbild und einem Ergebnis der
minimalen Operation, um das bearbeitete Umrißbild bereitzustellen.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die erste Operationseinheit eine minimale Operation zwischen dem
ersten Umrißbild
und dem zweiten Umrißbild durch
und bestimmt dann einen Unterschied zwischen dem Referenzumrißbild und
einem Resultat der minimalen Operation, um das bearbeitete Umrißbild bereitzustellen.
Die zweite Operationseinheit hingegen führt eine minimale Operation
zwischen dem dritten und dem vierten Umrißbild durch und bestimmt dann
eine Differenz zwischen dem Referenzumrißbild und einem Resultat der
minimalen Operation, um das bearbeitete Umrißbild zur Verfügung zu stellen.
-
In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die erste Operationseinheit eine minimale Operation zwischen dem
ersten Umrißbild
und dem zweiten Umrißbild durch
und bestimmt dann eine Differenz zwischen dem Referenzumrißbild und
einem Resultat der minimalen Operation, um das bearbeitete Umrißbild bereitzustellen.
Die zweite Operationseinheit hingegen bestimmt eine Differenz zwischen
dem Referenzumrißbild
und dem dritten Umrißbild,
um das bearbeitete Umrißbild
bereitzustellen.
-
In
einer wiederum anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung führt die
erste Operationseinheit die Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das an einem Abschlussendpunkt einer
ersten Zeitperiode und einem Anfangsendpunkt einer zweiten Zeitperiode
als Referenzzeit aufgenommen wird, des ersten Umrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, welches zu einem Anfangsendpunkt der
ersten Zeitperiode als zweite Zeit aufgenommen wird, durch. Die
zweite Operationseinheit hingegen führt die Operation unter Verwendung
des Referenzumrißbildes,
des dritten Umrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das zu der dritten Zeit innerhalb
der zweiten Zeitperiode aufgenommen wird, und des vierten Umrißbildes
durch, welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das an einem Abschlussendpunkt der
zweiten Zeitperiode als vierte Zeit aufgenommen wird. In diesem
Fall wird besonders bevorzugt, daß ein Zeitintervall zwischen
der ersten Zeit und der Referenzzeit gleich dem Zeitintervall zwischen
der dritten Zeit und der Referenzzeit ist, und daß ein Zeitintervall
zwischen der zweiten Zeit und der Referenzzeit gleich dem Zeitintervall
zwischen der vierten Zeit und der Referenzzeit ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die erste Operationseinheit die Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes,
welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das an einem Abschlussendpunkt einer ersten
Zeitperiode und einem Anfangsendpunkt einer zweiten Zeitperiode
als Referenzzeit aufgenommen ist, des ersten Umrißbildes,
welches das Umrißbild ist,
das dem Bild entspricht, das zur ersten Zeit innerhalb der ersten
Zeitperiode aufgenommen wird, und des zweiten Umrißbildes
durch, welches das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das an einem Anfangsendpunkt der ersten
Zeitperiode als zweite Zeit aufgenommen wird. Die zweite Operationseinheit hingegen
führt die
Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes und des dritten Umrißbildes, welches
das Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das an einem Abschlussendpunkt der
zweiten Zeitperiode als dritte Zeit aufgenommen wird, durch. In diesem
Fall wird besonders bevorzugt, daß ein Zeitintervall zwischen
der ersten Zeit und der Referenzzeit gleich dem Zeitintervall zwischen
der dritten Zeit und der Referenzzeit ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die erste Operationseinheit eine minimale Operation zwischen dem
ersten Umrißbild
und dem zweiten Umrißbild
durch und bestimmt dann eine Differenz zwischen dem Referenzumrißbild und
einem Resultat der minimalen Operation, um das bearbeitete Umrißbild bereitzustellen.
Die zweite Operationseinheit hingegen führt eine minimale Operation
zwischen dem dritten und dem vierten Umrißbild durch und bestimmt dann
eine Differenz zwischen dem Referenzumrißbild und einem Resultat der
minimalen Operation, um das bearbeitete Umrißbild bereitzustellen.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
die erste Operationseinheit eine minimale Operation zwischen dem
ersten Umrißbild
und dem zweiten Umrißbild durch
und bestimmt dann eine Differenz zwischen dem Referenzumrißbild und
einem Resultat der minimalen Operation, um das bearbeitete Umrißbild bereitzustellen.
Die zweite Operationseinheit hingegen bestimmt eine Differenz zwischen
dem Referenzumrißbild
und dem dritten Umrißbild,
um das bearbeitete Umrißbild
bereitzustellen.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Bildbearbeitungsverfahrens zur Erkennung eines Umrißes eines bewegten
Ziels, das in der Lage ist, dieselben Vorteile wie die oben beschriebene
Bildverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen.
-
Das
heißt,
daß in
dem Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl
von Bildern, wobei in jedem davon das bewegte Ziel existiert, in
zeitlicher Abfolge aufgenommen und danach in Umrißbilder
umgewandelt werden. Die Umrißbilder werden
in einem Speicher gespeichert. Als nächstes wird eine erste Operation
unter Verwendung eines Referenzumrißbildes, das eines der Umrißbilder
ist, das dem Bild entspricht, das zu einer Referenzzeit aufgenommen
wird, eines ersten Umrißbildes,
das eines der Umrißbilder
ist, das dem Bild entspricht, das zu einer ersten Zeit, die von
der Referenzzeit verschieden ist, aufgenommen wird, und eines zweiten Umrißbildes
ausgeführt,
welches eines der Umrißbilder
ist, das dem Bild entspricht, das zu einer zweiten Zeit, die von
der Referenzzeit und der ersten Zeit verschieden ist, aufgenommen
wird, um ein bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, welches nur Umriße mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen der Referenzzeit, der ersten Zeit und der
zweiten Zeit geschehen. Darüber
hinaus wird eine zweite Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes
und eines dritten Umrißbildes,
das eines der Umrißbilder ist,
das dem Bild entspricht, das zu einer dritten Zeit, welche von der
Referenzzeit, der ersten Zeit und der zweiten Zeit verschieden ist,
aufgenommen wird, ausgeführt,
um ein bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, welches nur Umriße mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen der Referenzzeit und der dritten Zeit geschehen.
Schließlich
wird der Umriß des
bewegten Ziels aus den bearbeiteten Bildern extrahiert, die durch
den ersten und den zweiten Operationsschritt erhalten werden.
-
Diese
und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der detaillierten Beschreibung der Erfindung gemäß den unten
erläuterten
bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher hervorgehen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Blockdiagramm einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist
ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß der ersten
Ausführungsform;
-
3A und 3B sind
Diagramme, die eine Wirkung einer Geräuschreduktionseinheit zeigen;
-
4 ist
ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
5 ist
ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
6 ist
ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
7 ist
ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
8 ist
ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
9 ist
ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß einer
siebenten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
10 ist
ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
11 ist
ein Flussdiagramm eines herkömmlichen
Bildverarbeitungsverfahrens;
-
12 ist
ein Flussdiagramm eines anderen herkömmlichen Bildverarbeitungsverfahrens;
und
-
13 ist
ein Flussdiagramm eines wiederum anderen herkömmlichen Bildverarbeitungsverfahrens.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
Bildverarbeitungsvorrichtung und das Bildverarbeitungsverfahren
der vorliegenden Erfindung werden gemäß bevorzugten Ausführungsformen
im Detail beschrieben.
-
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Wie
in 1 dargestellt, ist die Bildverarbeitungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung in der Lage, den Umriß eines bewegten Ziels aus
fünf Standbildern
zu erkennen, die in zeitlicher Abfolge aufgenommen werden, ohne
Verwendung eines Hintergrundbildes, welches das bewegte Ziel nicht
enthält.
Das heißt,
die vorliegende Vorrichtung besteht aus einer Bildaufnahmeeinheit 1 zum
Aufnehmen einer Vielzahl von Bildern in zeitlicher Abfolge, einer Bildeingabeeinheit 2,
in welcher die Bilder, die durch die Bildaufnahmeeinheit 1 aufgenommen
werden, eingegeben werden, einem Bildumwandler 3 zum Umwandeln
der Bilder der Bildeingabeeinheit 2 in Umrißbilder,
einem Speicher 4 zum Speichern der Umrißbilder, einer ersten und einer
zweiten Operationseinheit (5A, 5B) und einer Umrißextraktionseinheit 6 zum
Extrahieren des Umrißes
des bewegten Ziels aus Ausgaben der ersten und der zweiten Operationseinheit.
-
Die
erste Operationseinheit 5A führt eine Operation unter Verwendung
eines Referenzumrißbildes
E(T), welches ein Umrißbild
ist, das dem Bild entspricht, das zu einer Referenzzeit (T) aufgenommen
wird, eines Umrißbildes
E(T – ΔT2), das
dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T – ΔT2) aufgenommen wird, und eines
Umrißbildes
E(T + ΔT2),
das dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T + ΔT2) aufgenommen wird, aus, um
ein bearbeitetes Umrißbild bereitzustellen,
das nur Umriße
mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen den Zeiten (T – ΔT2), (T) und (T + ΔT2) geschehen.
-
Die
zweite Operationseinheit 5B hingegen führt eine Operation unter Verwendung
des Referenzumrißbildes
E(T), eines Umrißbildes
E(T – ΔT1), das dem
Bild entspricht, das zu der Zeit (T – ΔT1) aufgenommen wird, und eines
Umrißbildes
E(T + ΔT1) aus,
das dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T + ΔT1) aufgenommen wird, um ein
bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, das nur Umriße
mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen den Zeiten (T – ΔT1), (T) und (T + ΔT1) geschehen.
Die Umrißextraktionseinheit 6 extrahiert
nur den Umriß des
bewegten Ziels durch Synthetisieren der Umriße dieser bearbeiteten Umrißbilder.
-
Unter
Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 2 wird das
Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Zum
Beispiel wandelt der Bildumwandler 3 ein Bild I(T), das
zu der Referenzzeit (T) durch die Bildaufnahmeeinheit 1 aufgenommen
wurde, in ein entsprechendes Umrißbild E(T) durch Verwendung
eines Differentialfilters, wie eines SOBEL-Operators (Schritt S1), um. Das erhaltene
Umrißbild
wird gemäß eines
erforderlichen Schwel lenwerts digitalisiert und danach als binäres Umrißbild E(T)
gespeichert, das dem Bild I(T-) in dem Speicher 4 entspricht
(Schritt S2). In ähnlicher
Weise werden binäre
Umrißbilder
E(T – ΔT2) und E(T
+ ΔT2),
die jeweils den Bildern I(T – ΔT2) und I(T
+ ΔT2) entsprechen,
und binäre
Umrißbilder
E(T – ΔT1) und E(T
+ ΔT1),
die jeweils den Bildern I(T – ΔT1) und I(T
+ ΔT1) entsprechen,
in dem Speicher 4 gespeichert.
-
In
der ersten Operationseinheit 5A wird eine logische Multiplikation
der Umrißbilder
E(T – ΔT2) und E(T
+ ΔT2) berechnet
(Schritt S31). Das Umrißbild
(A) von 2, das durch diese logische
Multiplikation erhalten wird, weist nur die Umriße auf, die keine Änderung
zwischen den Zeiten (T – ΔT2) und (T
+ ΔT2) aufweisen.
Als nächstes
wird das Umrißbild
(A) graustufeninvertiert, um ein invertiertes Umrißbild zu erhalten.
Das Umrißbild
(A) wird so ausgelegt, daß die
schwarze Linie, welche das Vorhandensein des Umrißes (Y)
zeigt, „1" bedeutet und die
weiße
Region, welche das Fehlen des Umrißes zeigt, „0" bedeutet. Daher ist in dem invertierten
Umrißbild
das Vorhandensein des Umrißes
(Y) durch Weiß und
das Fehlen des Umrißes
durch Schwarz angezeigt. Danach wird eine logische Multiplikation
des Referenzumrißbildes
E(T) und des invertierten Umrißbildes berechnet
(Schritt S32), um ein bearbeitetes Umrißbild (C) von 2 zu
erhalten. Kurzum, nur Regionen, die durch Schwarz in dem Referenzumrißbild E(T)
und durch Weiß in
dem Umrißbild
(A) angezeigt werden, können
durch diese logische Multiplikation extrahiert werden. In dieser
Ausführungsform
weist das bearbeitete Umrißbild
nur den Umriß des
bewegten Ziels (X) zu der Referenzzeit (T), den Umriß des Hintergrunds
(Y), der durch das bewegte Ziel (X) zu der Zeit (T – ΔT2) verborgen
und zur Referenzzeit (T) aufgetaucht ist, und den Umriß des Hintergrunds
(Y) auf, der zur Referenzzeit (T) auftaucht und durch das bewegte
Ziel (X) zur Zeit (T + ΔT2)
verborgen wird.
-
In
der zweiten Operationseinheit 5B hingegen wird eine logische
Multiplikation der Umrißbilder E(T – ΔT1) und E(T
+ ΔT1) berechnet
(Schritt S41). Das Umrißbild
(B) von 2, das durch diese logische
Multiplikation erhalten wird, weist nur die Umriße ohne Änderungen zwischen den Zeiten
(T – ΔT1) und (T
+ ΔT1) auf.
Wie in dem Fall des Umrißbildes (A),
wird das Umrißbild
(B) graustufeninvertiert, um ein invertiertes Umrißbild zu
erhalten, und danach wird eine logische Multiplikation des Referenzumrißbildes
E(T) und des invertierten Umrißbildes
berechnet (Schritt S42), um ein bearbeitetes Umrißbild (D) von 2 zu
erhalten. In dieser Ausführungsform weist
das bearbeitete Umrißbild
(D) nur den Umriß des
bewegten Ziels (X) zur Referenzzeit (T), den Umriß des Hintergrunds
(Y), der durch das bewegte Ziel (X) zur Zeit (T – ΔT1) verborgen wird und zur Referenzzeit
(T) auftaucht, und den Umriß des
Hintergrunds (Y) auf, der zur Referenzzeit (T) auftaucht und durch
das bewegte Ziel (X) zur Zeit (T + ΔT1) verborgen wird.
-
Die
Umrißextraktionseinheit 6 berechnet eine
logische Multiplikation des Umrißbildes (C), das eine Ausgabe
der ersten Operationseinheit 5A ist, und des Umrißbildes
(D), das eine Ausgabe der zweiten Operationseinheit 5B (Schritt
S5) ist, um ein synthetisiertes Umrißbild (F) auszugeben, das nur
den Umriß des
bewegten Ziels aufweist, ohne im wesentlichen den Umriß des Hintergrunds
aufzuweisen.
-
Da
die Umrißbilder
(C) und (D) erhalten werden, indem jeweils das Umrißbild (A)
und (B) aus dem Referenzumrißbild
E(T) entfernt wird, wird somit der Umriß des bewegten Ziels in dem
Referenzumrißbild
in beiden Umrißbildern
(C) und (D) belassen. Da zusätzlich
der Umriß des
Hintergrunds (Y), der in dem Umrißbild (C) belassen wird, in
Bezug auf die Position von dem Umriß des Hintergrunds (Y), der
in dem Umrißbild
(D) belassen wird, verschieden ist, wird er durch die logische Multiplikation,
die in Schritt S5 ausgeführt
wird, eliminiert. Daher kann die Bildverarbeitungsvorrichtung der
vorliegenden Ausführungsform
nur den Umriß des
bewegten Ziels extrahieren.
-
Die
oben beschriebene Bildverarbeitungsvorrichtung kann eine Geräuschreduktionseinheit 7 zur
Reduktion von Geräusch
aus dem synthetisierten Umrißbild
(F) umfassen, das durch die Umrißextraktionseinheit 6 bereitgestellt
wird. Zum Beispiel gibt es einen Fall, in dem das Bild (F) Geräusche enthält, wie in 3A gezeigt.
Da die Umrißbilder,
die in dem Speicher 4 gespeichert sind, binäre Bilder
sind, ist der Umriß,
der eine Intensität
in der Nähe
des Schwellenwertes aufweist, in Bezug auf die Zeit instabil. Mit
anderen Worten, ob die Intensität
des Umrißes
größer als
der Schwellenwert ist, schwankt mit der Zeit. Das Geräusch, das
in dem synthetisierten Umrißbild
(F) enthalten ist, wird durch diesen Einfluss hervorgerufen.
-
Als
Beispiel kann ein Filter mit 3 × 3
Pixeln für die
Geräuschreduktionseinheit 7 verwendet
werden. Durch Abtasten dieses Filters auf dem Bild (F) wird geprüft, ob eine
Region des Bildes, die dem Zentrumspixel und den umgebenden acht
Pixeln des Filters entspricht, die Umrißkomponente enthält. Wenn
die Region die Umrißkomponente
enthält,
wird die Anzahl an Pixeln, welche die Umrißkomponente enthalten, gezählt. Wenn
die gezählte
Anzahl größer als
ein Schwellenwert ist, gilt, daß der
Umriß auf
dem Abtastpunkt existiert. Als Folge davon wird ein geräuschreduziertes
Bild erhalten, wie in 3B gezeigt.
-
Wenn
das bewegte Ziel eine diskontinuierliche Bewegung aufweist, ist
es im übrigen
schwierig, den Umriß des
bewegten Ziels genau durch die herkömmliche Bildverarbeitungsvorrichtung
unter Verwendung des Subtraktionsverfahrens zu extrahieren. Gemäß der Bildverarbeitungsvorrichtung
der vorliegenden Ausführungsform
hingegen ist es möglich, den
Umriß des
bewegten Ziels mit verbesserter Genauigkeit zu extrahieren, ungeachtet
dessen, ob das bewegte Ziel eine diskontinuierliche Bewegung oder eine
kontinuierliche Bewegung aufweist.
-
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine
Bildverarbeitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist im wesentlichen dieselbe Vorrichtung wie jene der ersten
Ausführungsform,
mit Ausnahme folgender Merkmale. Daher erscheint keine erneute Erklärung notwendig.
-
Das
heißt,
daß in
der vorliegenden Ausführungsform
das Umrißbild,
das durch den Differentialfilter erhalten wird, nicht digitalisiert
ist. Da keine Digitalisierung erfolgt, führt die erste Operationseinheit 5A eine
minimale Operation durch anstatt die logische Multiplikation zu
berechnen, wie in 4 gezeigt. Die minimale Operation
wird als eine Bearbeitung definiert, bei der ein bearbeitetes Bild
durch Verwendung eines kleineren Pixelwertes von entsprechenden
zwei Pixeln zwischen zwei Umrißbildern
erstellt wird. Zum Beispiel wird in der ersten Operationseinheit 5A die
minimale Operation ausgeführt,
indem ein Graustufenwert des Umrißbildes E(T – ΔT2) mit dem
entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes E(T + ΔT2) verglichen
wird, um einen kleineren Graustufenwert davon (Schritt S31) auszugeben.
Als Folge davon wird das Umrißbild
(A) von 4 erhalten. In ähnlicher
Weise wird in der zweiten Operationseinheit 5B die minimale
Operation durch Vergleichen des Graustufenwertes des Umrißbildes
E(T – ΔT1) mit dem
entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes E(T + ΔT1) ausgeführt, um
einen kleineren Graustufenwert davon (Schritt S41) auszugeben. Als
Folge davon wird das Umrißbild
(B) von 4 erhalten.
-
In
Schritt S32 gibt die erste Operationseinheit 5A eine Differenz
des Graustufenwerts zwischen dem Referenzumrißbild E(T) und dem Bild (A)
aus, das durch den Schritt S31 erhalten wird. Als Folge davon wird
das Umrißbild
(C) von 4 erhalten. Im Schritt S42 hingegen
gibt die zweite Operationseinheit 5B eine Differenz des
Graustufenwerts zwischen dem Referenzumrißbild E(T) und dem Umrißbild (B) aus,
das durch den Schritt S41 erhalten wird. Als Folge davon wird das Umrißbild (D)
von 4 erhalten. Wenn die Differenz ein negativer Wert
ist, wird sie als Null betrachtet. Als nächstes führt die Umrißextraktionseinheit 6 eine
minimale Operation durch Vergleichen des Graustufenwertes des Umrißbildes
(C) mit dem entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes
(D) durch, um den Umriß,
der einen kleineren Graustufenwert davon aufweist, als ein synthetisiertes
Umrißbild
(F) auszugeben. Somit werden die Umriße des Hintergrunds (Y), der
in den Umrißbildern (C)
und (D) enthalten ist, durch die minimale Operation entfernt, die
in Schritt S5 ausgeführt
wird. Als Folge davon kann die Bildverarbeitungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung nur den Umriß des bewegten Ziels (X) extrahieren.
-
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine
Bildverarbeitungsvorrichtung der dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist im wesentlichen dieselbe wie die Vorrichtung der ersten Ausführungsform,
mit Ausnahme folgender Merkmale. Daher erscheint eine erneute Erklärung nicht
erforderlich.
-
Eine
erste Operationseinheit 5A der vorliegenden Ausführungsform
führt eine
Operation unter Verwendung eines Referenzumrißbildes E(T), das ein Umrißbild ist,
das dem Bild entspricht, das zu einer Referenzzeit (T) aufgenommen
wird, und eines Umrißbildes
E(T – ΔT2) durch,
das dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T – ΔT2) aufgenommen wird, um ein
bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, das nur die Umriße mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen den Zeiten (T – ΔT2) und (T) geschehen.
-
Eine
zweite Operationseinheit 5B der vorliegenden Ausführungsform
hingegen führt
eine Operation unter Anwendung des Referenzumrißbildes E(T), eines Umrißbildes
E(T – ΔT1), das
dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T – ΔT1) aufgenommen wird, und eines
Umrißbildes
E(T + ΔT1)
durch, das dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T + ΔT1) aufgenommen
wird, um ein bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, das nur die Umriße mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen den Zeiten (T – ΔT1), (T) und (T + ΔT1) geschehen.
Die Umrißextraktionseinheit 6 extrahiert
nur den Umriß des
bewegten Ziels durch Synthetisieren der Umriße dieser bearbeiteten Umrißbilder.
-
Unter
Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 5 wird das
Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Wie
in dem Fall der ersten Ausführungsform
werden das Referenzumrißbild
E(T) und die Umrißbilder
E(T – ΔT2), E(T – ΔT1) und E(T
+ ΔT1),
die jeweils den Bildern I(T), I(T – ΔT2), I(T – ΔT1) und I(T + ΔT1) entsprechen,
in dem Speicher 4 gespeichert.
-
In
der ersten Operationseinheit 5A der vorliegenden Ausführungsform
wird das Umrißbild
E(T – ΔT2) graustufeninvertiert,
um ein invertiertes Umrißbild
zu erhalten. Das Umrißbild
E(T – ΔT2) wird
so ausgelegt, daß die
schwarze Linie, welche das Vorhandensein des Umrißes zeigt, „1" bedeutet und die weiße Region,
welche zeigt, daß der
Umriß nicht
vorhanden ist, „0" bedeutet. Daher
wird in dem invertierten Umrißbild
das Vorhandensein des Umrißes
durch Weiß und
das Fehlen des Umrißes
durch Schwarz gezeigt. Danach wird eine logische Multiplikation
des Referenzumrißbildes
E(T) und des invertierten Umrißbildes
berechnet (Schritt S3), um ein bearbeitetes Umrißbild (A) von 5 zu
erhalten. Kurzum, nur Regionen, die durch Schwarz in dem Referenzumrißbild E(T)
und durch Weiß in
dem Umrißbild
E(T – ΔT2) angezeigt
werden, können
durch diese logische Multiplikation extrahiert werden. In dieser
Ausführungsform weist
das bearbeitete Umrißbild
(A) den Umriß des bewegten
Ziels (X) zu der Referenzzeit (T) und den Umriß des Hintergrunds (Y), der
durch das bewegte Ziel (X) zu der Zeit (T – ΔT2) verborgen wird und zu der
Referenzzeit (T) auftaucht, auf.
-
In
der zweiten Operationseinheit 5B der vorliegenden Ausführungsform
hingegen wird eine logische Multiplikation der Umrißbilder
E(T – ΔT1) und E(T
+ ΔT1) berechnet
(Schritt S41). Das Umrißbild (B)
von 5, das durch diese logische Multiplikation erhalten
wird, weist nur die Umriße
ohne Änderung zwischen
den Zeiten (T – ΔT1) und (T
+ ΔT1) auf.
Wie in dem Fall des Umrißbildes
E(T – ΔT2) wird
das Umrißbild
(B) graustufeninvertiert, um ein invertiertes Umrißbild zu
erhalten, und danach wird eine logische Multiplikation des Referenzumrißbildes
E(T) und des invertierten Umrißbildes
berechnet (Schritt S42), um ein bearbeitetes Umrißbild (C)
von 5 zu erhalten. In dieser Ausführungsform weist das bearbeitete
Umrißbild
(C) den Umriß des
bewegten Ziels (X) zu der Referenzzeit (T), den Umriß des Hintergrunds
(Y), der durch das bewegte Ziel (X) zu der Zeit (T – ΔT1) verborgen
wird und zu der Referenzzeit (T) auftaucht, und den Umriß des Hintergrunds
(Y) auf, der zu der Referenzzeit (T) auftaucht und durch das bewegte Ziel
(X) zu der Zeit (T + ΔT1)
verborgen wird.
-
Als
nächstes
berechnet eine Umrißextraktionseinheit 6 eine
logische Multiplikation des Umrißbildes (A), das eine Ausgabe
der ersten Operationseinheit 5A ist, und des Umrißbildes
(C), das eine Ausgabe der zweiten Operationseinheit 5B (Schritt
S5) ist, um ein synthetisiertes Umrißbild (F) auszugeben, das nur
den Umriß des
bewegten Ziels enthält,
ohne im wesentlichen den Umriß des
Hintergrunds zu enthalten.
-
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine
Bildverarbeitungsvorrichtung der vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist im wesentlichen dieselbe Vorrichtung wie jene der dritten
Ausführungsform,
mit Ausnahme folgender Merkmale. Daher erscheint eine erneute Erklärung nicht
notwendig.
-
Das
heißt,
daß in
dieser Ausführungsform das
Umrißbild,
das durch den Differentialfilter erhalten wird, nicht digitalisiert
ist. Außerdem
gibt, wie in 6 gezeigt, eine erste Operationseinheit 5A eine Differenz
des Graustufenwertes zwischen dem Referenzumrißbild E(T) und dem Referenzbild
E(T – ΔT2) (Schritt
S3) aus. Als Folge davon wird das Umrißbild (A) von 6 erhalten.
-
Eine
zweite Operationseinheit 5B hingegen führt eine minimale Operation
anstatt der Berechnung der logischen Multiplikation durch. Die minimale Operation
wird als eine Bearbeitung definiert, bei der ein bearbeitetes Bild
durch Verwendung eines kleineren Pixelwertes von entsprechenden
zwei Pixeln zwischen zwei Umrißbildern
erstellt wird. Zum Beispiel wird in der zweiten Operationseinheit 5B die
minimale Operation durch Vergleichen eines Graustufenwertes des
Umrißbildes
E(T – ΔT1) mit dem
entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes E(T + ΔT1) ausgeführt, um
einen kleineren Graustufenwert davon (Schritt S41) auszugeben. Als
Folge davon wird das Umrißbild
(B) von 6 erhalten. Als nächstes gibt
in Schritt S42 die zweite Operationseinheit 5B eine Differenz
des Graustufenwerts zwischen dem Referenzumrißbild E(T) und dem Umrißbild (B)
aus, das durch den Schritt S41 erhalten wird. Wenn die Differenz
ein negativer Wert ist, wird sie als Null betrachtet. Als Folge
davon wird das Umrißbild
(C) von 4 erhalten.
-
In
der Umrißextraktionseinheit 6 wird
eine minimale Operation (Schritt S5) durch Vergleichen des Graustufenwerts
des Umrißbildes
(A) mit dem entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes
(C) ausgeführt,
um den Umriß,
der einen kleineren Graustufenwert davon aufweist, als das synthetisierte
Umrißbild
(F) auszugeben. Somit werden die Umriße des Hintergrunds (Y) in
den Umrißbildern
(A) und (C) durch die minimale Operation eliminiert, die in Schritt S5
ausgeführt wird.
Als Folge davon kann die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden
Ausführungsform
nur den Umriß des
bewegten Ziels extrahieren.
-
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine
Bildverarbeitungsvorrichtung der fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist im wesentlichen dieselbe wie die Vorrichtung der ersten
Ausführungsform,
mit Ausnahme folgender Merkmale. Daher erscheint eine erneute Erklärung nicht notwendig.
-
Eine
erste Operationseinheit 5A der vorliegenden Erfindung führt eine
Operation unter Verwendung eines Referenzumrißbildes E(T), das ein Umrißbild ist,
das dem Bild entspricht, das zu einer Referenzzeit (T) aufgenommen
wird, eines Umrißbildes E(T – ΔT2), das
dem Bild entspricht, das zu der Zeit T – ΔT2) aufgenommen wird, und eines
Umrißbildes E(T – ΔT1) aus,
das dem Bild entspricht, das zu der Zeit T – ΔT1) aufgenommen wird, um ein
bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, das nur die Umriße mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen den Zeiten (T – ΔT2), T – ΔT1) und (T) geschehen.
-
Eine
zweite Operationseinheit 5B der vorliegenden Ausführungsform
hingegen führt
eine Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes E(T), eines Umrißbildes
E(T + ΔT1),
das dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T + ΔT1) aufgenommen wird, und eines
Umrißbildes
E(T + ΔT2),
das dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T + ΔT2) aufgenommen wird, aus, um
ein bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, das nur die Umriße mit Positionsänderungen
aufweist, die zwischen den Zeiten (T), (T + ΔT1) und (T + ΔT2) geschehen.
Die Umrißextraktionseinheit 6 extrahiert
nur den Umriß des
bewegten Ziels durch Synthetisieren der Umriße dieser bearbeiteten Umrißbilder.
-
Unter
Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 7 wird das
Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Wie
in dem Fall der ersten Ausführungsform
werden das Referenzumrißbild
E(T) und die Umrißbilder
E(T – ΔT2), E(T – ΔT1), E(T
+ ΔT1) und
E(T + ΔT2),
die jeweils den Bildern I(T), I(T – ΔT2), I(T – ΔT1), I(T + ΔT1) und I(T + ΔT2) entsprechen,
in dem Speicher 4 gespeichert.
-
In
der ersten Operationseinheit 5A der vorliegenden Ausführungsform
wird eine logische Multiplikation des Umrißbildes E(T – ΔT2) und des
Umrißbildes
E(T – ΔT1) berechnet
(Schritt S31). Das Umrißbild
(A) von 7, das durch diese logische
Multiplikation erhalten wird, weist nur die Umriße ohne Änderung zwischen den Zeiten
(T – ΔT2) und (T – ΔT1) auf.
Als nächstes
wird das Umrißbild
(A) graustufeninvertiert, um ein invertiertes Umrißbild zu
erhalten. Das Umrißbild
(A) wird so ausgelegt, daß die schwarze
Linie, welche das Vorhandensein des Umrißes (Y) zeigt, „1" bedeutet und die
weiße
Region, welche das Fehlen des Umrißes anzeigt, „0" bedeutet. Daher
wird in dem invertierten Umrißbild
das Vorhandensein des Umrißes
(Y) durch Weiß und
das Fehlen des Umrißes
durch Schwarz angezeigt. Danach wird eine logische Multiplikation
des Referenzumrißbildes
E(T) und des invertierten Umrißbildes berechnet
(Schritt S32), um ein bearbeitetes Umrißbild (B) von 7 zu
erhalten. Kurzum, nur Regionen, die durch Schwarz in dem Referenzumrißbild E(T)
und durch Weiß in
dem Umrißbild
(A) gezeigt werden, können
durch diese logische Multiplikation extrahiert werden. In dieser
Ausführungsform
weist das bearbeitete Umrißbild
(B) den Umriß des
bewegten Ziels (X) zu der Referenzzeit (T) und die Umriße des Hintergrunds
(Y) auf, der durch das bewegte Ziel (X) zu den Zeiten (T – ΔT2) und (T – ΔT1) verborgen wird
und zu der Referenzzeit (T) auftaucht.
-
In
der zweiten Operationseinheit 5B der vorliegenden Ausführungsform
hingegen wird eine logische Multiplikation des Umrißbildes
E(T + ΔT1)
und des Umrißbildes
E(T + ΔT2)
berechnet (Schritt S41). Das Umrißbild (C) von 7,
das durch diese logische Multiplikation erhalten wird, weist nur
die Umriße
ohne Änderung
zwischen den Zeiten (T + ΔT1) und
(T + ΔT2)
auf. Wie in dem Fall des Umrißbildes (A)
wird das Umrißbild
(C) graustufeninvertiert, um ein invertiertes Umrißbild zu
erhalten, und danach wird eine logische Multiplikation des Referenzumrißbildes
E(T) und des invertierten Umrißbildes
berechnet (Schritt S42), um ein bearbeitetes Umrißbild (D) von 7 zu
erhalten. In dieser Ausführungsform weist
das bearbeitete Umrißbild
(D) den Umriß des bewegten
Ziels (X) zu der Referenzzeit (T) und die Umriße des Hintergrunds (Y) auf,
der zu der Referenzzeit (T) auftaucht und durch das bewegte Ziel
(X) zu den Zeiten (T + ΔT1)
und (T + ΔT2)
verborgen wird.
-
Als
nächstes
berechnet eine Umrißextraktionseinheit 6 eine
logische Multiplikation des Umrißbildes (B), das ein Ausgang
der ersten Operationseinheit 5A ist, und des Umrißbildes
(D), das ein Ausgang der zweiten Operationseinheit 5B (Schritt
S5) ist, um ein synthetisiertes Umrißbild (F) auszugeben, das nur
den Umriß des
bewegten Ziels zeigt, ohne im wesentlichen den Umriß des Hintergrunds
zu enthalten.
-
SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine
Bildverarbeitungsvorrichtung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist im wesentlichen dieselbe Vorrichtung wie jene der
fünften
Ausführungsform,
mit Ausnahme folgender Merkmale. Daher erscheint keine erneute Erklärung notwendig.
-
Das
heißt,
daß in
dieser Ausführungsform das
Umrißbild,
das durch den Differentialfilter erhalten wird, nicht digitalisiert
ist. Darüber
hinaus führt, wie
in 8 gezeigt, die erste Operationseinheit 5A eine
minimale Operation anstatt der Berechnung der logischen Multiplikation
durch. Die minimale Operation wird als eine Bearbeitung definiert,
bei der ein bearbeitetes Bild durch Verwendung eines kleineren Pixelwertes
von entsprechenden zwei Pixeln zwischen zwei Umrißbildern
erstellt wird. Zum Beispiel wird in einer ersten Operationseinheit 5A eine
minimale Operation (Schritt S31) durch Vergleichen eines Graustufenwerts
des Umrißbildes
E(T – ΔT2) mit dem
entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes E(T – ΔT1) ausgeführt, um
einen kleineren Graustufenwert davon auszugeben. Als Folge davon
wird das Umrißbild
(A) von 8 erhalten. In ähnlicher Weise
wird in einer zweiten Operationseinheit 5B eine andere
minimale Operation (Schritt S41) durch Vergleichen eines Graustufenwertes
des Urmissbildes E(T + ΔT1)
mit dem entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes E(T + ΔT2) ausgeführt, um
einen kleineren Graustufenwert davon auszugeben. Als Folge davon
wird das Umrißbild
(B) von 8 erhalten.
-
Darüber hinaus
gibt im Schritt S32 die erste Operationseinheit 5A eine
Differenz des Graustufenwerts zwischen dem Referenzumrißbild E(T)
und dem Umrißbild
(A) aus, das durch den Schritt S31 erhalten wird. Wenn die Differenz
ein negativer Wert ist, wird sie als Null betrachtet. Als Folge
davon wird das Umrißbild
(C) von 8 erhalten. In Schritt S42 hingegen
gibt die zweite Operationseinheit 5B eine Differenz des
Graustufenwerts zwischen dem Referenzumrißbild E(T) und dem Umrißbild (B)
aus, das durch den Schritt S41 erhalten wird. Wenn die Differenz
ein negativer Wert ist, wird sie als Null betrachtet. Als Folge
davon wird das Umrißbild
(D) von 8 erhalten.
-
Als
nächstes
führt eine
Umrißextraktionseinheit 6 eine
minimale Operation (Schritt S5) durch einen Vergleich eines Graustufenwerts
des Umrißbildes
(C) mit dem entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes
(D) durch, um den Umriß,
der einen kleineren Graustufenwert davon aufweist, als das synthetisierte
Umrißbild
(F) auszugeben. Da die Umriße des
Hintergrunds (Y), der in den Umrißbildern (C) und (D) enthalten
ist, durch die in Schritt S5 ausgeführte minimale Operation eliminiert
werden, kann die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform
nur den Umriß des
bewegten Ziels extrahieren.
-
SIEBENTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine
Bildverarbeitungsvorrichtung der siebenten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist im wesentlichen dieselbe Vorrichtung wie jene der ersten
Ausführungsform,
mit Ausnahme folgender Merkmale. Daher erscheint eine erneute Erklärung nicht
notwendig.
-
Eine
erste Operationseinheit 5A der vorliegenden Ausführungsform
führt eine
Operation unter Verwendung eines Referenzumrißbildes E(T), das ein Umrißbild ist,
das dem Bild entspricht, das zu einer Referenzzeit (T) aufgenommen
wird, eines Umrißbildes
E(T – ΔT2), das
dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T – ΔT2) aufgenommen wird, und eines
Umrißbildes
E(T – ΔT1) aus,
das dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T – ΔT1) aufgenommen wird, um ein bearbeitetes
Umrißbild
bereitzustellen, das nur die Umriße mit Positionsänderungen
enthält,
die zwischen den Zeiten (T – ΔT2), (T – ΔT1) und (T)
geschehen.
-
Eine
zweite Operationseinheit 5B der vorliegenden Ausführungsform
hingegen führt
eine Operation unter Verwendung des Referenzumrißbildes E(T) und eines Umrißbildes
E(T + ΔT1),
das dem Bild entspricht, das zu der Zeit (T + ΔT1) aufgenommen wird, aus, um
ein bearbeitetes Umrißbild
bereitzustellen, das nur die Umriße mit Positionsänderungen
enthält,
die zwischen den Zeiten (T) und (T + ΔT1) geschehen. Die Umrißextraktionseinheit 6 extrahiert nur
den Umriß des
bewegten Ziels durch Synthetisieren der Umriße dieser bearbeiteten Umrißbilder.
-
Unter
Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 9 wird nun
das Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform
erklärt.
Wie im Fall der ersten Ausführungsform
werden das Referenzumrißbild
E(T) und die Umrißbilder
E(T – ΔT2), E(T – ΔT1) und E(T
+ ΔT1),
die jeweils den Bildern I(T), I(T – ΔT2), I(T – ΔT1) und I(T + ΔT1) entsprechen,
in dem Speicher 4 gespeichert.
-
In
der ersten Operationseinheit 5A der vorliegenden Ausführungsform
wird eine logische Multiplikation des Umrißbildes E(T – ΔT2) und des
Umrißbildes
E(T – ΔT1) berechnet
(Schritt S31). Das Umrißbild
(A) von 9, das durch diese logische
Multiplikation erhalten wird, weist nur die Umriße ohne Änderung zwischen den Zeiten
(T – ΔT2) und (T – ΔT1) auf.
Als nächstes
wird das Umrißbild
(A) graustufeninvertiert, um ein invertiertes Umrißbild zu
erhalten. Das Umrißbild
(A) wird so ausgelegt, daß die schwarze
Linie, welche das Vorhandensein des Umrißes (Y) anzeigt, „1" bedeutet und die
weiße
Region, welche das Fehlen des Umrißes anzeigt, „0" bedeutet. Daher
wird in dem invertierten Umrißbild
das Vorhandensein des Umrißes
(Y) durch Weiß und
das Fehlen des Umrißes
durch Schwarz angezeigt. Danach wird eine logische Multiplikation
des Referenzumrißbildes
E(T) und des invertierten Umrißbildes berechnet
(Schritt S32), um ein bearbeitetes Umrißbild (B) von 9 zu
erhalten. Kurzum, nur Regionen, welche durch Schwarz in dem Referenzumrißbild E(T)
und durch Weiß in
dem Umrißbild
(A) angezeigt werden, können
durch diese logische Multiplikation extrahiert werden. In dieser
Ausführungsform weist
das bearbeitete Umrißbild
(B) den Umriß des bewegten
Ziels (X) zu der Referenzzeit (T) und die Umriße des Hintergrunds (Y) auf,
der durch das bewegte Ziel (X) zu den Zeiten (T – ΔT2) und (T – ΔT1) verborgen wird und zu der
Referenzzeit (7) auftaucht.
-
In
der zweiten Operationseinheit 5B der vorliegenden Ausführungsform
hingegen, wird – wie
in dem Fall des Umrißbildes
(A) – das
Umrißbild
E(T + ΔT1)
graustufeninvertiert, um ein invertiertes Umrißbild zu erhalten, und danach
wird eine logische Multiplikation des Referenzumrißbildes
E(T) und des invertierten Umrißbildes
berechnet (Schritt S4), um ein bearbeitetes Umrißbild (C) von 9 zu
erhalten. In dieser Ausführungsform
weist das bearbeitete Umrißbild
(C) den Umriß des
bewegten Ziels (X) zu der Referenzzeit (T) und die Umriße des Hintergrunds (Y)
auf, der zu der Referenzzeit (8) auftaucht und durch das
bewegte Ziel (X) zu der Zeit (T + ΔT1) verborgen wird.
-
Als
nächstes
berechnet eine Umrißextraktionseinheit 6 eine
logische Multiplikation des Umrißbildes (b), das eine Ausgabe
der ersten Operationseinheit 5A ist, und des Umrißbildes
(C), das eine Ausgabe der zweiten Operationseinheit 5B (Schritt
S5) ist, um ein synthetisiertes Umrißbild (F) auszugeben, das nur
den Umriß des
bewegten Ziels enthält,
ohne im wesentlichen den Umriß des
Hintergrunds zu enthalten.
-
ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine
Bildverarbeitungsvorrichtung der achten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist im wesentlichen dieselbe wie die Vorrichtung der siebenten
Ausführungsform,
mit Ausnahme folgender Merkmale. Daher erscheint eine erneute Erklärung nicht
erforderlich.
-
Das
heißt,
daß in
dieser Ausführungsform das
Umrißbild,
das durch den Differentialfilter erhalten wird, nicht digitalisiert
ist. Darüber
hinaus führt, wie
in 10 gezeigt, eine erste Operationseinheit 5A eine
minimale Operation anstatt der Berechnung der logischen Multiplikation
durch. Die minimale Operation wird als eine Bearbeitung definiert,
bei der ein bearbeitetes Bild durch Verwendung eines kleineren Pixelwertes
von entsprechenden zwei Pixeln zwischen zwei Umrißbildern
erstellt wird. Zum Beispiel wird in der ersten Operationseinheit 5A eine
minimale Operation (Schritt S31) durch Vergleichen eines Graustufenwertes
des Umrißbildes
E(T – ΔT2) mit dem
entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes E(T – ΔT1) ausgeführt, um
einen kleineren Graustufenwert davon auszugeben. Als Folge davon
wird das Umrißbild
(A) von 10 erhalten. Als nächstes gibt
im Schritt S32 die erste Operationseinheit 5A eine Differenz
des Graustufenwerts zwischen dem Referenzumrißbild E(T) und dem Umrißbild (A)
aus, das durch den Schritt S31 erhalten wird. Wenn die Differenz
ein negativer Wert ist, wird sie als Null betrachtet. Als Folge
davon wird das Umrißbild
(B) von 10 erhalten.
-
In
Schritt S4 hingegen gibt die zweite Operationseinheit 5B eine
Differenz des Graustufenwerts zwischen dem Referenzumrißbild E(T)
und dem Umrißbild
E(T + ΔT1)
aus. Wenn die Differenz ein negativer Wert ist, wird sie als Null
betrachtet. Als Folge davon wird das Umrißbild (C) von 10 erhalten.
-
Als
nächstes
führt eine
Umrißextraktionseinheit 6 eine
minimale Operation (Schritt S5) durch Vergleichen des Graustufenwerts
des Umrißbildes
(B) mit dem entsprechenden Graustufenwert des Umrißbildes
(C) aus, um den Umriß,
der einen kleineren Graustufenwert davon aufweist, als das synthetisierte
Umrißbild
(F) auszugeben. Da die Umriße
des Hintergrunds (Y), der in den Umrißbildern (B) und (C) enthalten
ist, durch die bei Schritt S5 ausgeführte minimale Operation eliminiert
werden, kann die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform
nur den Umriß des
bewegten Ziels extrahieren.
-
Wie
aus den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hervorgeht, ist
es gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht notwendig, zunächst ein
Hintergrundbild aufzunehmen, das kein bewegtes Ziel enthält, welches
in einer Bildverarbeitung, die das Hintergrundsubtraktionsverfahren
verwendet, entscheidend ist. Darüber
hinaus ist es möglich,
ein Problem des Rahmensubtraktionsverfahrens zu vermeiden, das darin
besteht, daß der
Umriß des
bewegten Ziels unter Umständen
gemeinsam mit den Hintergrundinformationen extrahiert wird. Daher
können
die Bildverarbeitungsvorrichtung und das Bildverarbeitungsverfahren
der vorliegenden Erfindung verlässlichere
Informationen in Bezug auf die Erkennung des bewegten Ziels, beispielsweise
eines Menschen und eines Fahrzeuges, bereitstellen als herkömmliche
Bildverarbeitungsvorrichtungen, ungeachtet dessen, ob das bewegte
Ziel eine diskontinuierliche oder eine kontinuierliche Bewegung
aufweist.
-
Die
in der vorangegangenen Beschreibung, in den Ansprüchen und/oder
in den beiliegenden Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl getrennt
als auch in einer beliebigen Kombination untereinander für die Umsetzung
der Erfindung in verschiedenen Formen wesentlich sein.