JP2000276596A - Automatic tracking device - Google Patents

Automatic tracking device

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JP2000276596A
JP2000276596A JP11081287A JP8128799A JP2000276596A JP 2000276596 A JP2000276596 A JP 2000276596A JP 11081287 A JP11081287 A JP 11081287A JP 8128799 A JP8128799 A JP 8128799A JP 2000276596 A JP2000276596 A JP 2000276596A
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JP
Japan
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template
circuit
signal
tracking
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP11081287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Oda
賢治 小田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic tracking device capable tracking with high accuracy without limiting the shape of a tracking object. SOLUTION: The template update judging circuit 19 of this automatic tracking device inputs a tracking coordinate signal 17 and a template coordinated signal 23 of the preceding frame and performs update decision of a template on the basis of the change of positional relation between frames. There are switching of the template to another one, changing of template sizes, updating of the template and not updating the template as update decision results of the template. A template update circuit 22 updated the template in accordance with an update judging result signal 20 from the circuit 19.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、相対的に移動する
対象物を追尾するために使用され、例えば飛行体等に搭
載され飛行体が地表面等に着地する際に用いられる自動
追尾装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic tracking device which is used for tracking an object which moves relatively and which is mounted on, for example, a flying object and used when the flying object lands on the ground surface or the like. .

【0002】[0002]

【従来の技術】無人探査機が小惑星等の未知天体表面に
着陸するには、天体表面と探査機との相対速度を検知
し、それを打ち消すように着陸動作を制御する必要があ
る。天体表面と探査機との相対速度を知るには、クレー
タ等の地表の特徴となる領域を自動的に見つけ出し、そ
れを精度良く追尾する自動追尾装置が必要となる。
2. Description of the Related Art In order for an unmanned spacecraft to land on the surface of an unknown celestial body such as an asteroid, it is necessary to detect the relative speed between the surface of the celestial body and the spacecraft and control the landing operation so as to cancel the speed. In order to know the relative speed between the celestial body surface and the spacecraft, an automatic tracking device that automatically finds a characteristic region of the earth surface such as a crater and tracks the region with high accuracy is required.

【0003】従来の追尾装置として、例えば特開平7−
334682号公報に、追尾対象物に対するテンプレー
ト画像の位置補正を行うことによって、累積する追尾誤
差をなくす装置が記載されている。図19は、そのよう
な自動追尾装置の一例を示すブロック図である。
A conventional tracking device is disclosed in, for example,
Japanese Patent No. 334682 discloses an apparatus for correcting the position of a template image with respect to a tracking target object to eliminate a cumulative tracking error. FIG. 19 is a block diagram showing an example of such an automatic tracking device.

【0004】図19に示す自動追尾装置において、追尾
対象物が撮像装置68で撮像され、画像(アナログビデ
オ信号)69がA−D変換器70に送られる。そして、
ディジタルビデオ信号71が1画面毎にフレームメモリ
72に記憶される。テンプレート設定回路74は、フレ
ームメモリ72から出力されたディジタル画像信号73
からテンプレート画像の設定を行う。相関演算回路76
は、テンプレート画像信号75と次フレームのディジタ
ル画像データとの間で相関演算を行い、得られた相関画
像信号77を最小値探索回路78に出力する。
In the automatic tracking device shown in FIG. 19, an object to be tracked is picked up by an image pickup device 68, and an image (analog video signal) 69 is sent to an AD converter 70. And
The digital video signal 71 is stored in the frame memory 72 for each screen. The template setting circuit 74 outputs the digital image signal 73 output from the frame memory 72.
To set the template image. Correlation operation circuit 76
Performs a correlation operation between the template image signal 75 and the digital image data of the next frame, and outputs the obtained correlation image signal 77 to the minimum value search circuit 78.

【0005】最小値探索回路78は、相関画像信号77
における信号値の最小値を探索する。そして、最小値を
示す座標位置を追尾座標信号79として出力する。直線
検出回路82は、追尾座標信号79をもとに追尾対象物
の輪郭を検出し、輪郭を表す四辺直線群パラメータ信号
83を出力する。頂点検出回路84は、輪郭を表す四辺
直線群パラメータ信号83から追尾対象物の頂点座標を
検出し頂点座標信号85をテンプレート更新回路80に
送る。テンプレート更新回路80は頂点座標をもとにテ
ンプレートの位置補正を行う。
[0005] The minimum value search circuit 78 outputs a correlation image signal 77.
Search for the minimum value of the signal value at. Then, the coordinate position indicating the minimum value is output as the tracking coordinate signal 79. The straight line detection circuit 82 detects the contour of the tracking target object based on the tracking coordinate signal 79, and outputs a four-sided straight line group parameter signal 83 representing the contour. The vertex detection circuit 84 detects the vertex coordinates of the tracking target from the four-side straight line group parameter signal 83 representing the contour, and sends a vertex coordinate signal 85 to the template update circuit 80. The template updating circuit 80 corrects the position of the template based on the vertex coordinates.

【0006】以上の処理が定期的に実行されることによ
って、設定されたテンプレート画像の位置が追尾対象物
からずれてしまったとしてもテンプレート画像の位置補
正が行われるので、追尾対象物に対する自動追尾を行う
ことが可能になる。
By performing the above processing periodically, even if the set position of the template image is deviated from the object to be tracked, the position of the template image is corrected. Can be performed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の自動追尾装置は、直線検出回路82および頂点検出回
路84によってテンプレートの中心を多角形の頂点に移
動させることで、テンプレートの位置補正を行ってい
る。すると、追尾対象物が多角形に限定され、円や他の
複雑な形のものには適応できない。そのため、無人探査
機が未知天体に着陸する場合に、天体表面に多角形の地
表特徴点がないときには動作不能となる。
However, in the conventional automatic tracking apparatus described above, the position of the template is corrected by moving the center of the template to the vertices of the polygon by the straight line detection circuit 82 and the vertex detection circuit 84. ing. Then, the tracking target is limited to a polygon, and cannot be applied to a circle or another complicated shape. Therefore, when the unmanned spacecraft lands on an unknown celestial body, it becomes inoperable if there is no polygonal ground feature point on the celestial body surface.

【0008】また、テンプレート設定回路74には、多
角形の頂点を自動で検出する機能が備えられていないの
で、第1フレームにおけるテンプレートを自動で設定で
きない。従って、無人探査機の場合には、遠隔手動操作
でテンプレートを設定する必要がある。すると、通信時
間の遅れによって、追尾対象物が画面外に消えている可
能性もある。
Further, the template setting circuit 74 is not provided with a function for automatically detecting the vertices of a polygon, so that the template in the first frame cannot be automatically set. Therefore, in the case of an unmanned spacecraft, it is necessary to set a template by remote manual operation. Then, there is a possibility that the tracking target has disappeared off the screen due to a delay in the communication time.

【0009】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、追尾対象物の形を限定する
ことなく精度のよい追尾を行うことができる自動追尾装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an automatic tracking device capable of performing accurate tracking without limiting the shape of a tracking target. With the goal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像画像を利
用して対象物を追尾する自動追尾装置に関するものであ
り、特に形状が未知な対象物も追尾することができるよ
うに、追尾対象物の幾何学的特徴を利用することなく複
数の追尾対象物を自動に設定して追尾し、さらに、複数
ある追尾対象物の位置関係のフレーム間変化量をもとに
画像の動きを判断したテンプレート更新をすることによ
り、精度よく対象物を追尾するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic tracking device for tracking an object using a captured image, and particularly to an object for tracking an object having an unknown shape. Automatically set and track multiple tracking targets without using the geometrical features of the objects, and determined the motion of the image based on the inter-frame variation of the positional relationship of the multiple tracking targets. The object is accurately tracked by updating the template.

【0011】請求項1記載の発明による自動追尾装置
は、撮像画像に複数のテンプレートを設定するテンプレ
ート生成手段と、各テンプレート中に設定された追尾座
標のフレーム間の位置関係の変化にもとづいてテンプレ
ートを更新するか否か判断するテンプレート更新判断手
段と、テンプレート更新判断手段の判断結果に応じて各
テンプレート画像を出力するテンプレート更新手段と、
各テンプレート画像と次フレームの撮像画像との間の相
関を演算する相関演算手段と、各テンプレートにおける
最大相関値を呈する座標を追尾座標信号として出力する
最大値検索手段とを備えた構成である。
The automatic tracking apparatus according to the first aspect of the present invention provides a template generating means for setting a plurality of templates in a captured image, and a template based on a change in a positional relationship between frames of tracking coordinates set in each template. Template update determining means for determining whether or not to update, template update means for outputting each template image according to the determination result of the template update determining means,
The configuration includes a correlation calculating unit that calculates a correlation between each template image and a captured image of a next frame, and a maximum value searching unit that outputs a coordinate having a maximum correlation value in each template as a tracking coordinate signal.

【0012】テンプレート生成手段は、撮像画像中の濃
淡変化が所定値を越えている部分を含む領域をテンプレ
ート候補として出力する特徴抽出回路と、特徴抽出回路
が出力した各領域のうち所定サイズ以下のものをテンプ
レートとする新規テンプレート生成回路とを含むように
構成されていてもよい。
[0012] The template generating means includes a feature extracting circuit for outputting, as a template candidate, an area including a portion in which the change in shading exceeds a predetermined value in the captured image; And a new template generation circuit using the object as a template.

【0013】テンプレート更新判断手段は、テンプレー
ト更新手段から各テンプレートの座標を示すテンプレー
ト座標信号を入力するとともに、最大値検索手段から最
大相関値および追尾座標信号を入力し、テンプレート座
標信号、最大相関値および追尾座標信号を用いてテンプ
レートを更新するか、変形するか、または維持するか判
断するように構成されていてもよい。
The template update judging means inputs a template coordinate signal indicating the coordinates of each template from the template updating means, inputs a maximum correlation value and a tracking coordinate signal from the maximum value searching means, and outputs the template coordinate signal and the maximum correlation value. It may be configured to determine whether the template is updated, deformed, or maintained using the tracking coordinate signal.

【0014】テンプレート更新判断手段は、追尾座標信
号から得られる各追尾対象の位置関係を算出するととも
にテンプレート座標信号から得られる各追尾対象の位置
関係を算出し、各算出結果にもとづいて現フレームと前
フレームとの間の各追尾対象の位置関係の変化量を演算
し、位置関係の変化量からテンプレートを更新するか、
拡大もしくは縮小するか、または維持するか判断するよ
うに構成されていてもよい。
The template update judging means calculates the positional relationship of each tracking target obtained from the tracking coordinate signal, calculates the positional relationship of each tracking target obtained from the template coordinate signal, and determines the current frame and the current frame based on each calculation result. Calculate the amount of change in the positional relationship of each tracking target with the previous frame and update the template from the amount of change in the positional relationship,
It may be configured to determine whether to enlarge or reduce or maintain.

【0015】テンプレート更新手段は、テンプレート生
成手段から各テンプレートの座標を示す新規テンプレー
ト座標信号を入力するとともに、テンプレート更新判断
手段から追尾対象を含む領域を示す追尾領域座標信号、
更新判断結果信号およびテンプレートの拡大縮小率を示
す拡大率信号を入力し、更新判断結果信号が更新を示し
ていた場合には新規テンプレート座標信号に応じて新た
なテンプレート画像を生成し、更新判断結果信号が拡大
または縮小を示していた場合には拡大率に応じてテンプ
レート画像を拡大または縮小し、更新判断結果信号が更
新しないことを示していた場合には追尾領域座標信号に
応じたテンプレート画像を出力するように構成されてい
てもよい。
The template updating means inputs a new template coordinate signal indicating the coordinates of each template from the template generating means, and a tracking area coordinate signal indicating an area including the tracking target from the template updating determining means.
An update determination result signal and an enlargement ratio signal indicating a template enlargement / reduction ratio are input. If the update determination result signal indicates an update, a new template image is generated according to the new template coordinate signal, and the update determination result is output. If the signal indicates enlargement or reduction, the template image is enlarged or reduced according to the enlargement ratio, and if the update determination result signal indicates that the signal is not updated, the template image according to the tracking area coordinate signal is used. It may be configured to output.

【0016】自動追尾装置は、相関演算手段が正規化相
関処理を行うように構成されていてもよい。
The automatic tracking device may be configured so that the correlation calculating means performs a normalized correlation process.

【0017】また、自動追尾装置は、撮像手段が出力す
る画像のコントラスト強調処理を行う前処理手段を備え
ていてもよい。
Further, the automatic tracking device may include a pre-processing unit for performing a contrast enhancement process on an image output from the imaging unit.

【0018】自動追尾装置は、最大値検索手段からの追
尾座標信号を結果出力する結果出力回路を備えた構成で
あってもよいし、テンプレート更新手段から出力される
テンプレート座標信号とテンプレート更新判断手段から
出力される更新判断結果信号とを結果出力する結果出力
回路を備えた構成であってもよい。
The automatic tracking device may be provided with a result output circuit for outputting the tracking coordinate signal from the maximum value searching means as a result, or the template coordinate signal output from the template updating means and the template updating judging means. And a result output circuit for outputting the result of the update determination result signal output from the CPU.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明による自動追尾装
置の第1の実施の形態を示すブロック図である。図1に
おいて、追尾対象物が撮像装置1で撮像され、画像がA
−D変換器3に送られる。そして、ディジタルビデオ信
号4が1画面毎にフレームメモリ5に記憶される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the automatic tracking device according to the present invention. In FIG. 1, an object to be tracked is imaged by an imaging device 1 and an image is
-Sent to the D converter 3. Then, the digital video signal 4 is stored in the frame memory 5 for each screen.

【0020】前処理回路7は、フレームメモリ5からデ
ィジタル画像信号6を読み出して画像の状態を整える。
特徴抽出回路9は、前処理回路7から前処理画像信号を
入力し、追尾対象物を自動に設定するために、また、追
尾が外れた場合のテンプレート補充のために、画像中の
濃淡変化の激しい部分を追尾対象となる特徴点の候補と
し、画面上での候補の座標をラベルデータ信号10とし
て、新規テンプレート生成回路11へ出力する。
The pre-processing circuit 7 reads the digital image signal 6 from the frame memory 5 and adjusts the state of the image.
The feature extraction circuit 9 receives the pre-processed image signal from the pre-processing circuit 7 and automatically changes the shading in the image in order to automatically set the tracking target and to supplement the template when tracking is lost. The intense portion is set as a candidate for a feature point to be tracked, and the coordinates of the candidate on the screen are output as a label data signal 10 to the new template generating circuit 11.

【0021】新規テンプレート生成回路11は、ラベル
データ信号10を入力し、条件にあったサイズの特徴点
を大きい順に出力する。相関演算回路13は、追尾を行
うために、テンプレート更新回路22から出力されるテ
ンプレート画像信号24と前処理画像信号8との間で相
関演算を行い、相関画像信号14を最大値検索回路15
に送る。最大値検索回路15は、相関値の最大値を検索
し、最大相関値信号16を結果出力回路25に送る。
The new template generating circuit 11 receives the label data signal 10 and outputs the feature points of a size satisfying the condition in descending order. The correlation calculation circuit 13 performs a correlation calculation between the template image signal 24 output from the template update circuit 22 and the pre-processed image signal 8 to perform tracking, and converts the correlation image signal 14 into a maximum value search circuit 15.
Send to The maximum value search circuit 15 searches for the maximum value of the correlation value, and sends the maximum correlation value signal 16 to the result output circuit 25.

【0022】さらに、追尾精度を上げるために、テンプ
レート更新判断回路19は、追尾座標信号17および前
フレームのテンプレート座標信号23を入力し、フレー
ム間の位置関係の変化にもとづいてテンプレートの更新
判断を行う。テンプレートの更新判断結果として、テン
プレートを別のものに切り替える、テンプレートサイズ
を変更する、テンプレートを更新する、そのまま更新し
ない、というようなものがある。テンプレート更新回路
22は、テンプレート更新判断回路19からの更新判断
結果信号20に応じてテンプレートの更新を実行する。
Further, in order to increase the tracking accuracy, the template update determining circuit 19 receives the tracking coordinate signal 17 and the template coordinate signal 23 of the previous frame, and determines whether to update the template based on the change in the positional relationship between the frames. Do. As a result of the template update determination, there are such things as switching the template to another one, changing the template size, updating the template, and not updating the template as it is. The template update circuit 22 updates the template according to the update determination result signal 20 from the template update determination circuit 19.

【0023】より詳しく説明すると、撮像装置1が、追
尾対象物を含む外界画像を撮像し、画像(アナログビデ
オ信号)2をA−D変換器3に出力する。A−D変換器
3は、アナログビデオ信号2をディジタルビデオ信号4
に変換しフレームメモリ5に出力する。フレームメモリ
5は、ディジタルビデオ信号4を1画面単位で記憶し、
ディジタル画像信号6として1画面単位で前処理回路7
に出力する。前処理回路7は、ディジタル画像信号6を
入力し、画像の状態を整えるために、コントラスト強調
やノイズ除去の処理を行う。そして、処理結果である前
処理画像信号8を、特徴抽出回路9、相関演算回路13
およびテンプレート更新回路22に出力する。
More specifically, the image pickup apparatus 1 picks up an external image including a tracking target object, and outputs an image (analog video signal) 2 to the AD converter 3. The A / D converter 3 converts the analog video signal 2 into a digital video signal 4
And outputs it to the frame memory 5. The frame memory 5 stores the digital video signal 4 in units of one screen,
A pre-processing circuit 7 for each screen as a digital image signal 6
Output to The pre-processing circuit 7 receives the digital image signal 6 and performs contrast enhancement and noise removal processing to adjust the state of the image. Then, the pre-processed image signal 8 as a processing result is converted into a feature extraction circuit 9 and a correlation operation circuit 13.
And outputs it to the template update circuit 22.

【0024】特徴抽出回路9は、前処理画像信号8を入
力し、画像中で濃淡変化の激しい部分すなわちエッジ部
分を自動的に複数個探し、画面上での座標をラベルデー
タ信号10として新規テンプレート生成回路11に出力
する。新規テンプレート生成回路11は、ラベルデータ
信号10を入力し、適当な大きさのものだけを選択す
る。さらに、サイズ順に並べ替えて、それらの座標を新
規テンプレート座標信号12としてテンプレート更新回
路22に出力する。
The feature extraction circuit 9 receives the pre-processed image signal 8, automatically searches for a plurality of sharply changing portions in the image, that is, edge portions, and uses the coordinates on the screen as a label data signal 10 as a new template. Output to the generation circuit 11. The new template generation circuit 11 receives the label data signal 10 and selects only one having an appropriate size. Further, the coordinates are rearranged in the size order, and the coordinates are output to the template updating circuit 22 as a new template coordinate signal 12.

【0025】相関演算回路13は、前処理回路7からの
前処理画像信号8と、テンプレート更新回路22からの
テンプレート画像信号24との相関演算を行い、得られ
た相関画像信号14を最大値検索回路15に出力する。
最大値検索回路15は、相関画像信号14における最大
値を求め、最大値を最大相関値信号16としてテンプレ
ート更新判断回路19に出力する。また、最大となった
ときの中心座標を追尾座標信号17としてテンプレート
更新判断回路19および結果出力回路25に出力し、最
大となったときの外接座標を追尾領域座標信号18とし
てテンプレート更新回路22に出力する。
The correlation operation circuit 13 performs a correlation operation between the pre-processed image signal 8 from the pre-processing circuit 7 and the template image signal 24 from the template update circuit 22, and searches the obtained correlation image signal 14 for the maximum value. Output to the circuit 15.
The maximum value search circuit 15 finds the maximum value in the correlation image signal 14 and outputs the maximum value to the template update determination circuit 19 as the maximum correlation value signal 16. The center coordinates at the maximum are output to the template update determination circuit 19 and the result output circuit 25 as the tracking coordinate signal 17, and the circumscribed coordinates at the maximum are output to the template update circuit 22 as the tracking area coordinate signal 18. Output.

【0026】テンプレート更新判断回路19は、最大値
検索回路15からの最大相関値信号16および追尾座標
信号17と、テンプレート更新回路22からのテンプレ
ート座標信号23とを入力し、テンプレートをどのよう
に更新するかの判断を行う。そして、更新判断結果信号
20をテンプレート更新回路22に出力する。
The template update determination circuit 19 receives the maximum correlation value signal 16 and the tracking coordinate signal 17 from the maximum value search circuit 15 and the template coordinate signal 23 from the template update circuit 22, and updates the template. Judge whether to do. Then, an update determination result signal 20 is output to the template update circuit 22.

【0027】テンプレート更新判断回路19の機能は、
第1に、入力した最大相関値が小さい場合には、追尾の
信頼性が低いと判断して追尾対象を別の部分に切り替え
る決定すなわちテンプレートを切り替える決定をするこ
とである。第2に、追尾座標から得られる各追尾対象の
位置関係を算出するとともに、テンプレート座標から得
られる各追尾対象の位置関係を算出し、さらに、現フレ
ームと前フレームとの位置関係の変化量を演算し、位置
関係の変化量から、画像の拡大、回転、平行移動等を判
断し、テンプレートを拡大するか、拡大する場合はどの
程度の倍率で拡大するか、テンプレートを更新するかし
ないかを決定することである。これらの決定の結果を更
新判断結果信号20として出力する。
The function of the template update determination circuit 19 is as follows.
First, when the input maximum correlation value is small, it is determined that the tracking reliability is low, and a determination to switch the tracking target to another part, that is, a determination to switch the template is made. Second, the positional relationship of each tracking target obtained from the tracking coordinates is calculated, the positional relationship of each tracking target obtained from the template coordinates is calculated, and the change amount of the positional relationship between the current frame and the previous frame is calculated. Calculate and determine the enlargement, rotation, parallel movement, etc. of the image from the amount of change in the positional relationship, and decide whether to enlarge the template, if so, at what magnification, and whether to update the template. Is to decide. The result of these determinations is output as an update determination result signal 20.

【0028】テンプレート更新回路22は、前処理回路
7からの前処理画像信号8、新規テンプレート生成回路
11からの新規テンプレート座標信号12、最大値検索
回路15からの追尾領域座標信号18、テンプレート更
新判断回路19からの更新判断結果信号20、および拡
大率信号21を入力する。そして、更新判断結果に従っ
たテンプレート更新処理を行い、テンプレート座標信号
23およびテンプレート画像信号24を出力する。
The template update circuit 22 includes a pre-processed image signal 8 from the pre-processing circuit 7, a new template coordinate signal 12 from the new template generation circuit 11, a tracking area coordinate signal 18 from the maximum value search circuit 15, and a template update decision. An update determination result signal 20 and an enlargement ratio signal 21 from the circuit 19 are input. Then, a template update process is performed according to the update determination result, and a template coordinate signal 23 and a template image signal 24 are output.

【0029】テンプレート更新回路22は、更新判断結
果がテンプレート切り替えの場合には、新規テンプレー
ト生成回路11からの新規テンプレート座標をテンプレ
ート座標とし、その部分を前処理画像から切り出した画
像をテンプレート画像とする。また、更新判断結果がテ
ンプレート拡大の場合には、追尾座標を拡大したものを
テンプレート座標とし、その部分を前処理画像から切り
出した画像をテンプレート画像とする。更新判断結果が
テンプレート更新の場合には、追尾座標がテンプレート
座標となり、その部分を前処理画像から切り出した画像
をテンプレート画像とする。更新判断結果が未更新の場
合には、追尾座標がテンプレート座標となり、テンプレ
ート画像は前の画像を保持する。
When the result of the update determination is template switching, the template update circuit 22 sets the new template coordinates from the new template generation circuit 11 as template coordinates, and sets an image obtained by cutting out the portion from the preprocessed image as the template image. . If the result of the update determination is template enlargement, template coordinates are obtained by enlarging the tracking coordinates, and an image obtained by cutting out the portion from the preprocessed image is used as the template image. If the update determination result is a template update, the tracking coordinates become the template coordinates, and an image obtained by cutting out that part from the preprocessed image is used as the template image. If the update determination result has not been updated, the tracking coordinates become template coordinates, and the template image holds the previous image.

【0030】結果出力回路25は、最大値検索回路15
からの追尾座標信号17を入力し、追尾結果を表示した
り、自動航法誘導制御装置に出力する。
The result output circuit 25 includes a maximum value search circuit 15
, The tracking coordinate signal 17 is input, and the tracking result is displayed or output to the automatic navigation and guidance control device.

【0031】次に、前処理回路7の構成について説明す
る。図2は、この実施の形態における前処理回路7の構
成例を示すブロック図である。図2において、前処理回
路7は、ヒストグラム生成回路26、コントラスト強調
回路28および平滑化回路30から構成される。
Next, the configuration of the preprocessing circuit 7 will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the preprocessing circuit 7 according to the present embodiment. 2, the preprocessing circuit 7 includes a histogram generation circuit 26, a contrast enhancement circuit 28, and a smoothing circuit 30.

【0032】ヒストグラム生成回路26は、フレームメ
モリ5から供給されるディジタル画像信号6のヒストグ
ラムを作成し、ヒストグラムデータ信号27をコントラ
スト強調回路28に出力する。コントラスト強調回路2
8は、フレームメモリ5から供給されるディジタル画像
信号6と、ヒストグラム生成回路26からのヒストグラ
ムデータ信号27とを入力し、ヒストグラムの最小画素
値を0に、最大画素値を画像の最大階調に変換するよう
な画像のコントラスト変換処理を行い、変換後の画像を
強調画像信号29として平滑化回路30に出力する。平
滑化回路30は、強調画像信号29を入力し、ノイズ除
去のために周囲の画素の平均をとる平滑化を行って前処
理画像信号8を出力する。
The histogram generation circuit 26 generates a histogram of the digital image signal 6 supplied from the frame memory 5 and outputs a histogram data signal 27 to a contrast enhancement circuit 28. Contrast enhancement circuit 2
8 receives the digital image signal 6 supplied from the frame memory 5 and the histogram data signal 27 from the histogram generation circuit 26, and sets the minimum pixel value of the histogram to 0 and the maximum pixel value to the maximum gradation of the image. The contrast conversion processing of the image to be converted is performed, and the converted image is output to the smoothing circuit 30 as the emphasized image signal 29. The smoothing circuit 30 receives the enhanced image signal 29, performs smoothing by averaging surrounding pixels for noise removal, and outputs a pre-processed image signal 8.

【0033】次に、特徴抽出回路9の詳細な構成につい
て説明する。図3は、この実施の形態における特徴抽出
回路9の構成例を示すブロック図である。図3におい
て、特徴抽出回路9は、エッジ成分抽出回路31、ヒス
トグラム生成回路33、しきい値設定回路35、2値化
回路37、ラベリング回路39および計測回路41から
構成される。
Next, a detailed configuration of the feature extraction circuit 9 will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the feature extraction circuit 9 in this embodiment. 3, the feature extracting circuit 9 includes an edge component extracting circuit 31, a histogram generating circuit 33, a threshold setting circuit 35, a binarizing circuit 37, a labeling circuit 39, and a measuring circuit 41.

【0034】エッジ成分抽出回路31は、前処理回路7
から供給される前処理画像信号8を入力し、画像のエッ
ジ成分抽出処理を行い、エッジ画像信号32を出力す
る。ヒストグラム生成回路33は、エッジ成分抽出回路
31からのエッジ画像信号32のヒストグラムを生成
し、ヒストグラムデータ信号34をしきい値設定回路3
5に出力する。しきい値設定回路35は、ヒストグラム
生成回路33からのヒストグラムデータ信号34を入力
し、ヒストグラムの平均値を演算し、その結果を用いて
2値化のためのしきい値を設定する。そして、2値化し
きい値信号36を2値化回路37に出力する。
The edge component extraction circuit 31 includes a pre-processing circuit 7
, And performs an edge component extraction process on the image, and outputs an edge image signal 32. The histogram generation circuit 33 generates a histogram of the edge image signal 32 from the edge component extraction circuit 31 and converts the histogram data signal 34 into a threshold value setting circuit 3
5 is output. The threshold value setting circuit 35 receives the histogram data signal 34 from the histogram generation circuit 33, calculates an average value of the histogram, and sets a threshold value for binarization using the result. Then, the binarization threshold signal 36 is output to the binarization circuit 37.

【0035】2値化回路37は、エッジ成分抽出回路3
1からのエッジ画像信号32と、しきい値設定回路35
からの2値化しきい値信号36とを入力し、多値データ
であるエッジ画像を2値化しきい値により「0」,
「1」に分けた2値画像信号38にしてラベリング回路
39に出力する。ラベリング回路39は、2値化回路3
7からの2値画像信号38を入力してラベリング処理を
行い、ラベル画像信号40を計測回路41に出力する。
計測回路41は、ラベリング回路39からのラベル画像
信号40を入力し、各ラベルの外接座標を演算し、ラベ
ル番号およびその外接座標をラベルデータ信号10とし
て出力する。
The binarizing circuit 37 includes an edge component extracting circuit 3
1 and the threshold setting circuit 35
, And an edge image which is multi-valued data is set to “0”,
A binary image signal 38 divided into “1” is output to a labeling circuit 39. The labeling circuit 39 is a binarizing circuit 3
The labeling process is performed by inputting the binary image signal 38 from 7, and the label image signal 40 is output to the measurement circuit 41.
The measurement circuit 41 receives the label image signal 40 from the labeling circuit 39, calculates the circumscribed coordinates of each label, and outputs the label number and the circumscribed coordinates as the label data signal 10.

【0036】次に、新規テンプレート生成回路11の詳
細な構成について説明する。図4は、この実施の形態に
おける新規テンプレート生成回路11の構成例を示すブ
ロック図である。図4において、新規テンプレート生成
回路11は、面積演算回路42、セレクタ44およびソ
ート回路46から構成される。
Next, a detailed configuration of the new template generation circuit 11 will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the new template generation circuit 11 according to the present embodiment. In FIG. 4, the new template generation circuit 11 includes an area calculation circuit 42, a selector 44, and a sort circuit 46.

【0037】面積演算回路42は、特徴抽出回路9から
供給されるラベルデータ信号10を入力して各ラベルの
外接面積を演算し、ラベル番号およびその外接面積を面
積信号43としてセレクタ44に出力する。セレクタ4
4は、演算負荷軽減のために外接面積に上限値を設定
し、面積演算回路42から入力される面積信号43のう
ち、上限値より小さいもののみを選択面積信号45とし
てソート回路46に出力する。
The area calculation circuit 42 receives the label data signal 10 supplied from the feature extraction circuit 9, calculates the circumscribed area of each label, and outputs the label number and its circumscribed area to the selector 44 as an area signal 43. . Selector 4
4 sets an upper limit value for the circumscribed area in order to reduce the calculation load, and outputs only the area signal 43 input from the area calculation circuit 42 that is smaller than the upper limit to the sort circuit 46 as the selected area signal 45. .

【0038】ソート回路46は、特徴抽出回路9から供
給されるラベルデータ信号10と、セレクタ44からの
選択面積信号45とを入力し、選択面積信号45を面積
の大きい順に並べ替え、ラベルデータ信号10を参照し
て並べ替えた後のラベル番号およびその外接座標を新規
テンプレート座標信号12として出力する。
The sorting circuit 46 receives the label data signal 10 supplied from the feature extracting circuit 9 and the selected area signal 45 from the selector 44, sorts the selected area signal 45 in descending order of area, and sorts the label data signal. The label numbers and their circumscribed coordinates after rearrangement with reference to 10 are output as new template coordinate signals 12.

【0039】次に、テンプレート更新判断回路19の詳
細な構成について説明する。図5は、この実施の形態に
おけるテンプレート更新判断回路19の構成例を示すブ
ロック図である。図5において、テンプレート更新判断
回路19は、相関値コンパレータ47、第1の相対ベク
トル演算回路49、第2の相対ベクトル演算回路52、
ベクトル長比率演算回路55、ベクトル角差分演算回路
56、拡大率コンパレータ58、回転角コンパレータ6
0および更新判断結果生成回路62から構成される。
Next, a detailed configuration of the template update determination circuit 19 will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the template update determination circuit 19 according to this embodiment. 5, the template update determination circuit 19 includes a correlation value comparator 47, a first relative vector calculation circuit 49, a second relative vector calculation circuit 52,
Vector length ratio calculation circuit 55, vector angle difference calculation circuit 56, enlargement ratio comparator 58, rotation angle comparator 6
0 and an update determination result generation circuit 62.

【0040】相関値コンパレータ47は、最大値検索回
路15から供給される最大相関値信号16を入力し、最
大相関値が小さければ追尾不良信号48を出力する。第
1の相対ベクトル演算回路49は、最大値検索回路15
から供給される追尾座標信号17と、相関値コンパレー
タ47からの追尾不良信号48とを入力し、追尾不良で
ない追尾座標から2点を取り出し、その2点を(始点,
終点)とするベクトルを作成し、その長さと傾きを演算
する。この演算を、追尾不良でない追尾座標から2点を
取り出す組合せ全てに対して行う。
The correlation value comparator 47 receives the maximum correlation value signal 16 supplied from the maximum value search circuit 15 and outputs a tracking failure signal 48 if the maximum correlation value is small. The first relative vector operation circuit 49 includes a maximum value search circuit 15
And the tracking failure signal 48 from the correlation value comparator 47, and two points are extracted from the tracking coordinates that are not tracking failure, and the two points are defined as (starting point,
Create a vector as the end point) and calculate its length and slope. This calculation is performed for all combinations that take out two points from tracking coordinates that are not tracking failures.

【0041】そして、第1の相対ベクトル演算回路49
は、ベクトルの長さの結果を現フレームの相対ベクトル
長信号50として、ベクトルの傾きの結果を現フレーム
の相対ベクトル角信号51として出力する。第2の相対
ベクトル演算回路52は、テンプレート更新回路22か
ら供給されるテンプレート座標信号23と、相関値コン
パレータ47からの追尾不良信号48とを入力し、テン
プレート座標に関して、第1の相対ベクトル演算回路4
9と同様のベクトルを作成し、その長さを前フレームの
相対ベクトル長信号53、その傾きを前フレームの相対
ベクトル角信号54として出力する。
Then, the first relative vector operation circuit 49
Outputs the result of the vector length as the relative vector length signal 50 of the current frame and the result of the vector inclination as the relative vector angle signal 51 of the current frame. The second relative vector calculation circuit 52 receives the template coordinate signal 23 supplied from the template update circuit 22 and the tracking failure signal 48 from the correlation value comparator 47, and performs the first relative vector calculation circuit on the template coordinates. 4
A vector similar to 9 is created, and its length is output as a relative vector length signal 53 of the previous frame, and its inclination is output as a relative vector angle signal 54 of the previous frame.

【0042】ベクトル長比率演算回路55は、第1の相
対ベクトル演算回路49からの現フレームの相対ベクト
ル長信号50と、第2の相対ベクトル演算回路52から
の前フレームの相対ベクトル長信号53とを入力し、同
一組合せにある関係の現フレームと前フレームのベクト
ル長の比率を組合せ毎に計算し、その平均値を拡大率信
号21として出力する。
The vector length ratio calculation circuit 55 includes a current frame relative vector length signal 50 from the first relative vector calculation circuit 49 and a previous frame relative vector length signal 53 from the second relative vector calculation circuit 52. Is calculated, the ratio of the vector length of the current frame and the vector length of the previous frame having the same combination is calculated for each combination, and the average value is output as the magnification signal 21.

【0043】ベクトル角差分演算回路56は、第1の相
対ベクトル演算回路49からの現フレームの相対ベクト
ル角信号51と、第2の相対ベクトル演算回路52から
の前フレームの相対ベクトル角信号54とを入力し、同
一組合せにある関係の現フレームと前フレームのベクト
ル角の差を組合せ毎に計算し、その平均値を回転角信号
57として回転角コンパレータ60に出力する。
The vector angle difference calculation circuit 56 is provided with a relative vector angle signal 51 of the current frame from the first relative vector calculation circuit 49 and a relative vector angle signal 54 of the previous frame from the second relative vector calculation circuit 52. Is calculated, and the difference between the vector angles of the current frame and the previous frame having the same combination is calculated for each combination, and the average value is output to the rotation angle comparator 60 as the rotation angle signal 57.

【0044】拡大率コンパレータ58は、ベクトル長比
率演算回路55からの拡大率信号21を入力し、拡大率
がある程度大きい場合または小さい場合に、テンプレー
トを拡大または縮小させるために、拡大要求信号59を
更新判断結果生成回路62に出力する。回転角コンパレ
ータ60は、ベクトル角差分演算回路56からの回転角
信号57を入力し、回転角がある程度大きい場合に、回
転信号61を更新判断結果生成回路62に出力する。
The enlargement ratio comparator 58 receives the enlargement ratio signal 21 from the vector length ratio calculation circuit 55 and outputs an enlargement request signal 59 to enlarge or reduce the template when the enlargement ratio is large or small to some extent. The result is output to the update determination result generation circuit 62. The rotation angle comparator 60 receives the rotation angle signal 57 from the vector angle difference calculation circuit 56 and outputs a rotation signal 61 to the update determination result generation circuit 62 when the rotation angle is somewhat large.

【0045】更新判断結果生成回路62は、相関値コン
パレータ47からの追尾不良信号48、拡大率コンパレ
ータ58からの拡大要求信号59および回転角コンパレ
ータ60からの回転信号61を入力し、追尾状況、ある
いは画像の拡大、縮小、回転状況を判断し、更新判断結
果信号20を出力する。
The update determination result generation circuit 62 receives the tracking failure signal 48 from the correlation value comparator 47, the enlargement request signal 59 from the enlargement ratio comparator 58, and the rotation signal 61 from the rotation angle comparator 60, and receives the tracking status or It determines the state of enlargement, reduction, and rotation of the image, and outputs an update determination result signal 20.

【0046】更新判断結果を以下のように定義する。相
関値コンパレータ47から追尾不良信号48が入力され
た場合には、テンプレートを別の追尾対象物に切り替え
る必要があると判断し、更新判断結果をモード1とす
る。
The update determination result is defined as follows. When the tracking failure signal 48 is input from the correlation value comparator 47, it is determined that the template needs to be switched to another tracking target, and the update determination result is set to mode 1.

【0047】相関値コンパレータ47から追尾不良信号
48が入力されず、かつ、拡大率コンパレータ58から
拡大要求信号59が入力された場合には、画像は拡大ま
たは縮小していて、テンプレートを拡大または縮小する
必要があると判断し、更新判断結果をモード2とする。
When the tracking failure signal 48 is not inputted from the correlation value comparator 47 and the enlargement request signal 59 is inputted from the enlargement ratio comparator 58, the image is enlarged or reduced and the template is enlarged or reduced. Is determined to be necessary, and the update determination result is set to mode 2.

【0048】相関値コンパレータ47から追尾不良信号
48が入力されず、かつ、拡大率コンパレータ58から
拡大要求信号59が入力されず、かつ、回転角コンパレ
ータ60から回転信号61が入力された場合には、画像
は拡大および縮小していないが、回転していて、テンプ
レートを等倍で更新する必要があると判断し、更新判断
結果をモード3とする。
When the tracking failure signal 48 is not inputted from the correlation value comparator 47, the enlargement request signal 59 is not inputted from the enlargement ratio comparator 58, and the rotation signal 61 is inputted from the rotation angle comparator 60 Although the image is not enlarged or reduced, it is determined that the image is rotated and the template needs to be updated at the same magnification, and the update determination result is set to mode 3.

【0049】相関値コンパレータ47から追尾不良信号
48が入力されず、かつ、拡大率コンパレータ58から
拡大要求信号59が入力されず、かつ、回転コンパレー
タ60から回転信号61が入力されない場合には、画像
は拡大および縮小も回転もせず、テンプレートを更新す
る必要がないと判断し、更新判断結果をモード4とす
る。更新判断結果生成回路62は、以上のように定義し
た更新判断結果を更新判断結果信号20として出力す
る。
When the tracking failure signal 48 is not input from the correlation value comparator 47, the enlargement request signal 59 is not input from the enlargement ratio comparator 58, and the rotation signal 61 is not input from the rotation comparator 60, Determines that there is no need to update the template without performing enlargement / reduction and rotation, and sets the update determination result to mode 4. The update determination result generation circuit 62 outputs the update determination result defined as described above as the update determination result signal 20.

【0050】次に、テンプレート更新回路22の詳細な
構成について説明する。図6は、この実施の形態におけ
るテンプレート更新回路22の構成例を示すブロック図
である。図6において、テンプレート更新回路22は、
サイズ変換回路63、マルチプレクサ65およびテンプ
レート画像生成回路66から構成される。
Next, a detailed configuration of the template updating circuit 22 will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the template update circuit 22 according to the present embodiment. In FIG. 6, the template update circuit 22
It comprises a size conversion circuit 63, a multiplexer 65 and a template image generation circuit 66.

【0051】サイズ変換回路63は、最大値検索回路1
5から供給される追尾領域座標信号18と、テンプレー
ト更新判断回路19から供給される拡大率21とを入力
し、追尾領域を拡大率と同じ比率で拡大し、拡大後の座
標をサイズ変換座標信号64としてマルチプレクサ65
に出力する。マルチプレクサ65は、新規テンプレート
生成回路11から供給される新規テンプレート座標信号
12、最大値検索回路15から供給される追尾領域座標
信号18、テンプレート更新判断回路19から供給され
る更新判断結果信号20、およびサイズ変換回路63か
らのサイズ変換座標信号64を入力し、更新判断結果信
号20の内容に応じて、新規テンプレート座標信号1
2、追尾領域座標信号18およびサイズ変換座標信号6
4のうちのどれかを選択し、テンプレート座標信号23
として出力する。
The size conversion circuit 63 is a maximum value search circuit 1
5 and the enlargement ratio 21 supplied from the template update determination circuit 19, the tracking region is enlarged at the same ratio as the enlargement ratio, and the enlarged coordinates are converted into the size conversion coordinate signal. Multiplexer 65 as 64
Output to The multiplexer 65 includes a new template coordinate signal 12 supplied from the new template generation circuit 11, a tracking area coordinate signal 18 supplied from the maximum value search circuit 15, an update determination result signal 20 supplied from the template update determination circuit 19, and A size conversion coordinate signal 64 from the size conversion circuit 63 is input, and a new template coordinate signal 1
2. Tracking area coordinate signal 18 and size conversion coordinate signal 6
4 and the template coordinate signal 23 is selected.
Output as

【0052】更新判断結果信号20の内容がモード1の
場合には、テンプレートを別の追尾対象物に切り替える
必要があるので、テンプレート座標信号23として新規
テンプレート座標信号12を選択する。更新判断結果が
モード2の場合には、画像は拡大または縮小していて、
テンプレートを拡大または縮小する必要があるので、テ
ンプレート座標信号23としてサイズ変換座標64を選
択する。モード3およびモード4の場合には、テンプレ
ート座標信号23として追尾領域座標信号18を選択す
る。
When the content of the update determination result signal 20 is mode 1, it is necessary to switch the template to another tracking target, so the new template coordinate signal 12 is selected as the template coordinate signal 23. If the update determination result is mode 2, the image is enlarged or reduced,
Since the template needs to be enlarged or reduced, the size conversion coordinates 64 are selected as the template coordinate signal 23. In modes 3 and 4, the tracking area coordinate signal 18 is selected as the template coordinate signal 23.

【0053】テンプレート画像生成回路66は、前処理
回路7から供給される前処理画像信号8、テンプレート
更新判断回路19から供給される更新判断結果信号2
0、およびマルチプレクサ65からのテンプレート座標
信号23を入力し、更新判断結果にあわせてテンプレー
ト画像を生成または保持し、テンプレート画像信号24
を出力する。更新判断結果がモード1〜3の場合には、
前処理画像からテンプレート座標の領域の画像を切り出
してテンプレート画像信号24として出力する。更新判
断結果がモード4の場合には、前フレームのテンプレー
ト画像をそのまま保持する。
The template image generation circuit 66 includes a preprocessed image signal 8 supplied from the preprocessing circuit 7 and an update determination result signal 2 supplied from the template update determination circuit 19.
0, and the template coordinate signal 23 from the multiplexer 65, and generates or holds a template image according to the update determination result.
Is output. If the update determination result is in modes 1 to 3,
An image in the area of the template coordinates is cut out from the preprocessed image and output as a template image signal 24. If the update determination result is mode 4, the template image of the previous frame is held as it is.

【0054】次に、動作について説明する。撮像装置1
が追尾対象物であるクレータ等の地表特徴領域を含んだ
小惑星地表のシーンを撮像すると、撮像装置1は、その
画像データをアナログビデオ信号2としてA−D変換器
3に出力する。アナログビデオ信号2はA−D変換器3
においてディジタルビデオ信号4に変換され、1画面単
位でフレームメモリ5に記憶される。フレームメモリ5
から読み出されるディジタル画像信号6は前処理回路7
に送られる。図7にディジタル画像の一例を示す。
Next, the operation will be described. Imaging device 1
Captures an asteroid surface scene including a crater or other ground feature region that is a tracking target, the imaging apparatus 1 outputs the image data to the A / D converter 3 as an analog video signal 2. The analog video signal 2 is supplied to an A / D converter 3
Is converted into a digital video signal 4 and stored in the frame memory 5 in units of one screen. Frame memory 5
The digital image signal 6 read from the
Sent to FIG. 7 shows an example of a digital image.

【0055】図2に示された前処理回路7において、ヒ
ストグラム生成回路26は、ディジタル画像のヒストグ
ラムを作成する。次に、コントラスト強調回路28は画
像の濃淡値変換を行う。図8は、濃淡値変換を行うため
のヒストグラム変換の処理例を示す。すなわち、入力さ
れたヒストグラムの最小濃淡値Aを0にし、入力された
ヒストグラムの最大濃淡値Bを画像の最大濃淡値C(例
えば、8ビット階調の場合は255)にする。そして、
入力ヒストグラムの最小値と最大値の間のデータを線形
に拡大させる。
In the preprocessing circuit 7 shown in FIG. 2, the histogram generation circuit 26 generates a histogram of the digital image. Next, the contrast emphasizing circuit 28 performs grayscale value conversion of the image. FIG. 8 shows an example of a histogram conversion process for performing a grayscale value conversion. That is, the minimum gray value A of the input histogram is set to 0, and the maximum gray value B of the input histogram is set to the maximum gray value C of the image (for example, 255 in the case of 8-bit gradation). And
The data between the minimum value and the maximum value of the input histogram is linearly enlarged.

【0056】コントラスト強調回路28は、このように
変換したヒストグラムにもとづいて画像の濃淡値変換を
行う。変換前の濃淡値すなわち入力するディジタル画像
の濃淡値をx、変換後の濃淡値すなわち出力する強調画
像の濃淡値をyとすると、次式の変換を行う。
The contrast emphasizing circuit 28 performs image gray level conversion based on the histogram thus converted. Assuming that the gray value before conversion, that is, the gray value of the input digital image is x, and the gray value after conversion, that is, the gray value of the output enhanced image, is y, the following conversion is performed.

【0057】[0057]

【数1】 (Equation 1)

【0058】図7に示されたディジタル画像をコントラ
スト強調回路28に入力したときに出力される強調画像
例を図9に示す。
FIG. 9 shows an example of an enhanced image output when the digital image shown in FIG. 7 is input to the contrast enhancement circuit 28.

【0059】そして、平滑化回路30は強調画像の平滑
化を行う。平滑化回路30に入力する強調画像データを
f(x,y)とする。xは画像の水平方向座標、yは画
像の垂直方向座標、f(x,y)はその座標における強
調画像の濃淡値とする。平滑化回路30が出力する前処
理画像データをg(x,y)とすると、平滑化回路30
は、次式の演算を行う。
Then, the smoothing circuit 30 smoothes the emphasized image. Assume that the emphasized image data input to the smoothing circuit 30 is f (x, y). x is the horizontal coordinate of the image, y is the vertical coordinate of the image, and f (x, y) is the gray value of the emphasized image at that coordinate. Assuming that the preprocessed image data output from the smoothing circuit 30 is g (x, y), the smoothing circuit 30
Performs the following calculation.

【0060】[0060]

【数2】 (Equation 2)

【0061】図9に示された強調画像を平滑化回路30
に入力したときに出力される前処理画像例を図10に示
す。
The enhanced image shown in FIG.
FIG. 10 shows an example of a pre-processed image output when the image is input to.

【0062】図3に示された特徴抽出回路9において、
エッジ成分抽出回路31は、前処理画像のエッジ成分を
抽出する。例えば、図11(a)〜(d)に示す4つの
マスクをそれぞれ別々に前処理画像上をラスタースキャ
ンに同期して走査し、各マスクと前処理画像との積和演
算を行い、その絶対値が最大のものをマスク中心画素の
出力値とする。そして、上記の処理を前処理画像全画素
に対して行った出力画像をエッジ画像とする。
In the feature extraction circuit 9 shown in FIG.
The edge component extraction circuit 31 extracts an edge component of the pre-processed image. For example, the four masks shown in FIGS. 11A to 11D are separately scanned on the preprocessed image in synchronization with the raster scan, and the product-sum operation of each mask and the preprocessed image is performed. The one with the largest value is the output value of the mask center pixel. Then, an output image obtained by performing the above processing on all pixels of the preprocessed image is defined as an edge image.

【0063】図11(a)〜(d)において左からk番
目のマスクの(i,j)座標におけるマスクデータをm
(k,i,j)とする。ただし、(i,j)は中心座標
を原点とし、−2≦i≦2、−2≦j≦2とする。入力
する前処理画像データをg(x,y)、出力するエッジ
画像データをe(x,y)とすると、エッジ成分抽出回
路31は、次式の演算を行う。
In FIGS. 11A to 11D, the mask data at the (i, j) coordinate of the k-th mask from the left is represented by m
(K, i, j). Here, (i, j) has the center coordinate as the origin, and −2 ≦ i ≦ 2 and −2 ≦ j ≦ 2. Assuming that the input pre-processed image data is g (x, y) and the output edge image data is e (x, y), the edge component extraction circuit 31 performs the following operation.

【0064】[0064]

【数3】 (Equation 3)

【0065】図10に示された前処理画像をエッジ成分
抽出回路31に入力したときに出力されるエッジ画像例
を図12に示す。次に、ヒストグラム生成回路33はエ
ッジ画像のヒストグラムを作成する。さらに、しきい値
設定回路35は、エッジ画像を2値化するためのしきい
値を設定する。例えば、ヒストグラムデータからエッジ
画像の濃淡値の平均値を計算し、平均値の2倍をしきい
値とする。そして、2値化回路37は、入力されるエッ
ジ画像を2値化しきい値で2値化する。
FIG. 12 shows an example of an edge image output when the preprocessed image shown in FIG. 10 is input to the edge component extraction circuit 31. Next, the histogram generation circuit 33 generates a histogram of the edge image. Further, the threshold value setting circuit 35 sets a threshold value for binarizing the edge image. For example, the average value of the grayscale values of the edge image is calculated from the histogram data, and twice the average value is set as the threshold value. Then, the binarization circuit 37 binarizes the input edge image with a binarization threshold.

【0066】図12に示されたエッジ画像を2値化回路
37に入力したときに出力される2値化画像例を図13
に示す。
An example of a binarized image output when the edge image shown in FIG. 12 is input to the binarizing circuit 37 is shown in FIG.
Shown in

【0067】次に、ラベリング回路39は2値画像に対
してラベリングを行う。すなわち、2値画像の「1」の
領域を抽出し、抽出した領域のうち連続した同一領域に
属する画素に同一のラベル番号を付す。上記の処理を2
値画像全画素に対して行った結果をラベル画像とする。
すなわち、ラベル画像は、2値画像の白領域のデータ
「1」をラベル番号に換えたものである。
Next, the labeling circuit 39 performs labeling on the binary image. That is, the area of “1” of the binary image is extracted, and the same label number is assigned to pixels belonging to the same continuous area in the extracted area. The above processing 2
The result performed on all pixels of the value image is defined as a label image.
That is, the label image is obtained by replacing the data “1” in the white area of the binary image with the label number.

【0068】最後に、計測回路41は、各ラベルの外接
座標、すなわち、x座標の最小値,最大値およびy座標
の最小値,最大値を計測する。
Finally, the measuring circuit 41 measures the circumscribed coordinates of each label, that is, the minimum and maximum values of the x coordinate and the minimum and maximum values of the y coordinate.

【0069】図4に示された新規テンプレート生成回路
11において、面積演算回路42は、各ラベルの外接面
積を計算する。i番目のラベルのx座標最小値をXmi
n(i)、x座標最大値をXmax(i)、y座標最小
値をYmin(i)、y座標最大値をYmax(i)と
したときの外接面積をS(i)とすると、面積演算回路
42は次式の演算を行う。
In the new template generating circuit 11 shown in FIG. 4, the area calculating circuit 42 calculates the circumscribed area of each label. Xmi is the minimum value of the x coordinate of the i-th label
If n (i), the maximum value of the x coordinate is Xmax (i), the minimum value of the y coordinate is Ymin (i), and the maximum value of the y coordinate is Ymax (i), the circumscribed area is S (i), and the area calculation is performed. The circuit 42 performs the following operation.

【0070】[0070]

【数4】 (Equation 4)

【0071】セレクタ44は、外接面積が設定する上限
値より小さいもののみを選択する。設定する上限値は、
例えば3000などである。ソート回路46は、選択さ
れたラベルを外接面積の大きい順に並べ替え、外接座標
とともに出力する。
The selector 44 selects only the circumscribed area smaller than the set upper limit value. The upper limit to set is
For example, 3000 or the like. The sorting circuit 46 sorts the selected labels in descending order of the circumscribed area and outputs the sorted labels together with the circumscribed coordinates.

【0072】相関値演算回路13は、テンプレート更新
回路22からのテンプレート画像信号24と、次フレー
ムにおける前処理画像信号8との間で相関値を計算す
る。n個目のテンプレート画像において、横Xn画素、
縦Yn画素とし、座標(i,j)における濃淡値をgn
(i,j)とする。
The correlation value calculating circuit 13 calculates a correlation value between the template image signal 24 from the template updating circuit 22 and the pre-processed image signal 8 in the next frame. In the n-th template image, horizontal Xn pixels,
A vertical Yn pixel and a gray value at coordinates (i, j) are gn
(I, j).

【0073】ただし、座標(i,j)は、テンプレート
画像の中心を原点とする。相関値をとるべき次フレーム
の前処理画像の座標(x,y)における濃淡値をf
(x,y)とする。座標(x,y)におけるn個目のテ
ンプレート画像との相関値をrn(x,y)とすると、
相関値演算回路13は次式の演算演算を行う。ここで、
相関値rn(x,y)は、テンプレート画像における濃
淡値の標準偏差と、前処理画像のうち、(x,y)を中
心に上下左右Xn/2画素の範囲にあたる部分画像にお
ける濃淡値の標準偏差との積で除算することにより、画
像の明るさによる変動を正規化している。
However, the coordinates (i, j) have the origin at the center of the template image. The gray value at the coordinates (x, y) of the pre-processed image of the next frame for which a correlation value is to be obtained is represented by f
(X, y). Assuming that the correlation value between the coordinates (x, y) and the n-th template image is rn (x, y),
The correlation value operation circuit 13 performs the operation operation of the following equation. here,
The correlation value rn (x, y) is the standard deviation of the gray value in the template image and the standard value of the gray value in the partial image within the range of Xn / 2 pixels around (x, y) in the pre-processed image. By dividing by the product of the deviation, the fluctuation due to the brightness of the image is normalized.

【0074】[0074]

【数5】 (Equation 5)

【0075】ただし、However,

【数6】 とする。相関値演算回路13は 相関値演算回路13
は、相関値rn(x,y)を画像全面について演算し
て、テンプレート数分の枚数の相関画像信号14を最大
値検索回路15に出力する。
(Equation 6) And Correlation value calculation circuit 13
Calculates the correlation value rn (x, y) for the entire image and outputs the number of correlation image signals 14 corresponding to the number of templates to the maximum value search circuit 15.

【0076】最大値検索回路15は、各テンプレートの
相関画像信号14において、最大値および最大となる座
標を検索する。n個目のテンプレートに対する相関画像
をrn(x,y)とし、最大値をRnとすると、最大値
検索回路15は次式の演算を行う。
The maximum value search circuit 15 searches the correlation image signal 14 of each template for the maximum value and the maximum coordinates. Assuming that the correlation image for the n-th template is rn (x, y) and the maximum value is Rn, the maximum value search circuit 15 performs the following calculation.

【0077】[0077]

【数7】 (Equation 7)

【0078】そして、最大値検索回路15は、Rnを最
大相関値信号16として出力する。また、Rnとなると
きの(x,y)を追尾座標信号17として出力する。さ
らに、n個目のテンプレートにおける追尾座標を(x
n,yn)、テンプレートサイズをXn画素×Yn画素
とし、追尾領域のx座標最大値をXmax(n),最小
値をXmin(n)、y座標最大値をYmax(n),
最小値をYmin(n)とすると、最大値検索回路15
は次式の演算を行い、算出した座標を追尾領域座標信号
18として出力する。
Then, the maximum value search circuit 15 outputs Rn as the maximum correlation value signal 16. Further, (x, y) at the time of Rn is output as the tracking coordinate signal 17. Further, the tracking coordinates in the n-th template are represented by (x
n, yn), the template size is Xn pixels × Yn pixels, the maximum x-coordinate of the tracking area is Xmax (n), the minimum is Xmin (n), and the maximum y-coordinate is Ymax (n),
Assuming that the minimum value is Ymin (n), the maximum value search circuit 15
Calculates the following equation and outputs the calculated coordinates as the tracking area coordinate signal 18.

【0079】[0079]

【数8】 (Equation 8)

【0080】図5に示されたテンプレート更新判断回路
19において、相関値コンパレータ47は、入力された
最大相関値信号16の大小を判断する。最大相関値が設
定するしきい値より小さければ追尾不良信号48を出力
する。設定する相関値しきい値は、例えば0.9などで
ある。
In the template update judging circuit 19 shown in FIG. 5, the correlation value comparator 47 judges the magnitude of the input maximum correlation value signal 16. If the maximum correlation value is smaller than the set threshold value, a tracking failure signal 48 is output. The set correlation value threshold is, for example, 0.9.

【0081】次に、第1の相対ベクトル演算回路49
は、追尾座標どうしの相対的な位置関係をベクトルとし
て計算する。以降、そのようなベクトルを相対ベクトル
という。例えば、入力される追尾座標が4個の場合、相
対ベクトルの(始点,終点)の組合せは(1,2)
(1,3)(1,4)(2,3)(2,4)(3,4)
の6個である。このとき、相関値コンパレータ47で追
尾不良信号48が出力された追尾座標は、組合せから除
外される。
Next, the first relative vector operation circuit 49
Calculates the relative positional relationship between tracking coordinates as a vector. Hereinafter, such a vector is called a relative vector. For example, if the input tracking coordinates are four, the combination of the relative vector (start point, end point) is (1, 2)
(1,3) (1,4) (2,3) (2,4) (3,4)
It is six. At this time, the tracking coordinates at which the tracking failure signal 48 has been output by the correlation value comparator 47 are excluded from the combination.

【0082】第1の相対ベクトル演算回路49は、以上
のように組み合わせた相対ベクトルに関して長さおよび
角度を演算する。相対ベクトルの始点座標を(X0,Y
0)、終点座標を(X1,Y1)とし、相対ベクトルの
長さをl、角度をθとすると、第1の相対ベクトル演算
回路49は次式の演算を行う。
The first relative vector calculation circuit 49 calculates the length and the angle with respect to the relative vectors combined as described above. Let the coordinates of the starting point of the relative vector be (X0, Y
0), the end point coordinates are (X1, Y1), the length of the relative vector is l, and the angle is θ, the first relative vector calculation circuit 49 performs the following calculation.

【0083】[0083]

【数9】 (Equation 9)

【0084】第1の相対ベクトル演算回路49は、全相
対ベクトルのlを現フレームの相対ベクトル長信号50
として出力し、全相対ベクトルのθを現フレームの相対
ベクトル角信号51として出力する。
The first relative vector calculation circuit 49 calculates the relative vector length signal 50 of the current frame by
, And outputs the θ of all the relative vectors as the relative vector angle signal 51 of the current frame.

【0085】同様に、第2の相対ベクトル演算回路52
は、テンプレート座標からテンプレートの中心座標を求
め、テンプレート同士の相対的な位置関係すなわち前フ
レームの追尾座標同士の相対的な位置関係をベクトルと
して計算する。相対ベクトルの(始点,終点)の組合
せ、および演算方法は、第1の相対ベクトル演算回路5
0に関するそれらと同じにする。
Similarly, the second relative vector operation circuit 52
Calculates the center coordinates of the template from the template coordinates, and calculates the relative positional relationship between the templates, that is, the relative positional relationship between the tracking coordinates of the previous frame, as a vector. The combination of the relative vector (start point and end point) and the calculation method are described in the first relative vector calculation circuit 5.
Same as those for 0.

【0086】図14は、探査機が地表に対して相対的に
平行移動したときの追尾座標の位置変化および相対ベク
トルの変化を示す模式図である。探査機が平行移動した
だけであれば、追尾座標は上下左右に平行移動するだけ
なので、図14に示すように、相対ベクトルの長さおよ
び角度はともに変化しない。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a change in the position of the tracking coordinates and a change in the relative vector when the probe moves parallel to the ground surface. If the probe only moves in parallel, the tracking coordinates only move up, down, left, and right, so that both the length and the angle of the relative vector do not change as shown in FIG.

【0087】図15は、探査機が地表に対して相対的に
接近したときの追尾座標の位置変化および相対ベクトル
の変化を示す模式図である。探査機が接近すれば、追尾
座標同士の相対距離は拡大するので、図15に示すよう
に、相対ベクトルは長さが変化する。
FIG. 15 is a schematic diagram showing a change in the position of the tracking coordinates and a change in the relative vector when the probe relatively approaches the ground. When the spacecraft approaches, the relative distance between the tracking coordinates increases, so that the relative vector changes in length as shown in FIG.

【0088】図16は、探査機が地表に対して相対的に
回転したときの追尾座標の位置変化および相対ベクトル
の変化を示す模式図である。探査機が回転すれば、図1
6に示すように、相対ベクトルの角度が変化する。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a change in the position of the tracking coordinates and a change in the relative vector when the probe rotates relative to the ground. When the spacecraft rotates,
As shown in FIG. 6, the angle of the relative vector changes.

【0089】図14に例示された状況の場合には、ベク
トル長比率演算回路55において拡大率は1となり、ベ
クトル角差分演算回路56において回転角は0となるの
で、拡大率コンパレータ58からの拡大要求信号59
も、回転角コンパレータ60からの回転信号61もとも
に出力されない。よって、更新判断結果生成回路62に
おいて、更新判断結果はモード4となり、テンプレート
更新の必要なしと判断される。
In the case illustrated in FIG. 14, the enlargement ratio is 1 in the vector length ratio operation circuit 55 and the rotation angle is 0 in the vector angle difference operation circuit 56. Request signal 59
Also, neither the rotation signal 61 from the rotation angle comparator 60 is output. Therefore, in the update determination result generation circuit 62, the update determination result is Mode 4, and it is determined that there is no need to update the template.

【0090】図15に例示された状況の場合には、ベク
トル長比率演算回路55において拡大率は1より大きな
数値となり、ベクトル角差分演算回路56において回転
角は0となる。従って、拡大率コンパレータ58から拡
大要求信号59が出力されるが、回転角コンパレータ6
0から回転信号61は出力されない。よって、更新判断
結果生成回路62において更新判断結果はモード2とな
り、テンプレートを拡大して更新する必要があると判断
される。
In the case illustrated in FIG. 15, the enlargement ratio is larger than 1 in the vector length ratio calculation circuit 55, and the rotation angle is 0 in the vector angle difference calculation circuit 56. Accordingly, although the enlargement request signal 59 is output from the enlargement ratio comparator 58, the rotation angle comparator 6
From 0, the rotation signal 61 is not output. Therefore, the update determination result is the mode 2 in the update determination result generation circuit 62, and it is determined that the template needs to be enlarged and updated.

【0091】図16に例示された状況の場合には、ベク
トル長比率演算回路55において拡大率は1となり、ベ
クトル角差分演算回路56において回転角は0より大き
な数値となる。従って、拡大率コンパレータ58から拡
大要求信号59は出力されず、回転角コンパレータ60
から回転信号61が出力される。よって、更新判断結果
生成回路62において更新判断結果はモード3となり、
テンプレートの等倍更新の必要ありと判断される。
In the case illustrated in FIG. 16, the enlargement ratio is 1 in the vector length ratio calculation circuit 55, and the rotation angle is a numerical value larger than 0 in the vector angle difference calculation circuit 56. Accordingly, the enlargement request signal 59 is not output from the enlargement ratio comparator 58, and the rotation angle comparator 60
Outputs a rotation signal 61. Therefore, the update determination result is the mode 3 in the update determination result generation circuit 62,
It is determined that it is necessary to update the template at the same size.

【0092】図6に示されたテンプレート更新回路22
において、サイズ変換回路63は、追尾領域を拡大率と
同じ比率で拡大する。ここで、中心点が変わらないよう
に拡大する。テンプレート更新判断回路19から入力さ
れる拡大率信号21をa、最大値検索回路15から出力
される追尾領域座標信号18におけるx座標最小値をx
0,最大値をx1、y座標最小値をy0,最大値をy1
とし、拡大後出力するサイズ変換座標信号64でのx座
標最小値をX0,最大値をX1、y座標最小値をY0,
最大値をY1すると、サイズ変換回路63は次式の演算
を行う。
The template updating circuit 22 shown in FIG.
In, the size conversion circuit 63 enlarges the tracking area at the same ratio as the enlargement ratio. Here, enlargement is performed so that the center point does not change. The enlargement ratio signal 21 input from the template update determination circuit 19 is represented by a, and the minimum x coordinate value of the tracking area coordinate signal 18 output from the maximum value search circuit 15 is represented by x
0, maximum value is x1, y coordinate minimum value is y0, maximum value is y1
In the size conversion coordinate signal 64 output after enlargement, the minimum value of the x coordinate is X0, the maximum value is X1, the minimum value of the y coordinate is Y0,
When the maximum value is Y1, the size conversion circuit 63 performs the calculation of the following equation.

【0093】[0093]

【数10】 (Equation 10)

【0094】図14に例示された状況の場合には更新判
断結果信号20はモード4である。その場合には、マル
チプレクサ65は、テンプレート座標信号23として追
尾領域座標信号18を選択する。よって、テンプレート
画像生成回路66は、テンプレート画像信号24とし
て、前フレームのテンプレート画像をそのまま保持し出
力する。
In the case illustrated in FIG. 14, the update determination result signal 20 is in the mode 4. In that case, the multiplexer 65 selects the tracking area coordinate signal 18 as the template coordinate signal 23. Therefore, the template image generation circuit 66 holds and outputs the template image of the previous frame as it is as the template image signal 24.

【0095】図15に例示された状況の場合には更新判
断結果信号20はモード2である。その場合には、マル
チプレクサ65は、テンプレート座標信号23としてサ
イズ変換座標信号64を選択する。よって、テンプレー
ト画像生成回路66は、テンプレート画像信号24とし
て、前処理画像信号8からテンプレート座標信号23の
部分を切り出して出力する。
In the case illustrated in FIG. 15, the update determination result signal 20 is in the mode 2. In that case, the multiplexer 65 selects the size converted coordinate signal 64 as the template coordinate signal 23. Therefore, the template image generating circuit 66 cuts out the template coordinate signal 23 from the pre-processed image signal 8 and outputs the template image signal 24.

【0096】図16に例示された状況の場合には更新判
断結果信号20はモード3である。その場合には、マル
チプレクサ65は、テンプレート座標信号23として追
尾領域座標信号18を選択する。よって、テンプレート
画像生成回路66は、テンプレート画像信号24とし
て、前処理画像信号8からテンプレート座標信号23の
部分を切り出して出力する。
In the case illustrated in FIG. 16, the update judgment result signal 20 is in the mode 3. In that case, the multiplexer 65 selects the tracking area coordinate signal 18 as the template coordinate signal 23. Therefore, the template image generating circuit 66 cuts out the template coordinate signal 23 from the pre-processed image signal 8 and outputs the template image signal 24.

【0097】以上のように、この実施の形態では、特徴
抽出回路9が、形による認識で対象物を抽出するのでは
なく、画像の濃淡変化の激しい部分を追尾対象として抽
出するので、対象物の形を限定することなく追尾を行う
ことが可能になる。また、特徴抽出回路9は、空間微分
による対象物の検出を行い、画像中で強い濃淡変化の部
分をテンプレートとして設定しているので、従来の場合
とは異なり、最初のフレームでテンプレートを自動的に
設定することが可能である。
As described above, in this embodiment, the feature extraction circuit 9 does not extract a target object by shape recognition but extracts a portion where the density of an image changes sharply as a tracking target. The tracking can be performed without limiting the shape of. In addition, the feature extraction circuit 9 detects an object by spatial differentiation, and sets a portion having a strong gradation change in the image as a template. Therefore, unlike the conventional case, the template is automatically extracted in the first frame. Can be set to

【0098】さらに、テンプレート更新判断回路19
が、画像の動きを判断し、テンプレートを更新するかし
ないかの判断と更新処理をどのように行うかの判断を行
うので、図19に示された従来装置における定期的な更
新処理に比べて、テンプレート更新の処理効率がよい。
Further, the template update judging circuit 19
Determines the movement of the image, determines whether or not to update the template, and determines how to perform the update process. Therefore, the processing efficiency of updating the template is good.

【0099】そして、この実施の形態では、相関演算回
路13において正規化相関が使用されるので、入力され
る画像全体の明るさが変動した場合でも、精度のよいト
ラッキングが可能である。また、前処理回路7によって
画像のコントラストを一定の状態に保つことができるの
で、入力画像のコントラスト変化にも対応可能である。
In this embodiment, since the normalized correlation is used in the correlation calculation circuit 13, accurate tracking is possible even when the brightness of the entire input image fluctuates. Further, since the contrast of the image can be kept constant by the pre-processing circuit 7, it is possible to cope with a change in the contrast of the input image.

【0100】次に、本発明の他の実施の形態を図面を参
照して詳細に説明する。図17に示す第2の実施の形態
では、A−D変換器3から出力されるディジタルビデオ
信号4は前処理回路7に入力される。そして、前処理回
路7は前処理ビデオ信号67をフレームメモリ5へ出力
する。フレームメモリ5は、前処理画像信号8を特徴抽
出回路9、相関演算回路13およびテンプレート更新回
路22に前処理画像信号8を出力する。すなわち、A−
D変換器3から出力されたディジタルビデオ信号4は、
前処理回路7による前処理が施された後に、フレームメ
モリ5に記憶される構成となる。
Next, another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the second embodiment shown in FIG. 17, the digital video signal 4 output from the A / D converter 3 is input to the preprocessing circuit 7. Then, the preprocessing circuit 7 outputs the preprocessed video signal 67 to the frame memory 5. The frame memory 5 outputs the pre-processed image signal 8 to the feature extraction circuit 9, the correlation operation circuit 13, and the template update circuit 22. That is, A-
The digital video signal 4 output from the D converter 3 is
After the pre-processing by the pre-processing circuit 7 is performed, the pre-processing is stored in the frame memory 5.

【0101】この実施の形態では、特徴抽出回路9、相
関演算回路13およびテンプレート更新回路22は、前
処理画像信号8を入力する際に、前処理を繰り返すこと
なく直接フレームメモリ5にアクセスすればよいことに
なるので、処理効率を向上できるという新たな効果を奏
する。
In this embodiment, the feature extraction circuit 9, the correlation calculation circuit 13 and the template update circuit 22 directly access the frame memory 5 without repeating the preprocessing when the preprocessing image signal 8 is input. Since this is good, there is a new effect that the processing efficiency can be improved.

【0102】図18に示す第3の実施の形態では、最大
値検索回路15は追尾座標信号17をテンプレート更新
判断回路19のみに出力し、結果出力回路25には出力
しない。代わりに、テンプレート更新回路22が、テン
プレート座標23を結果出力回路25に出力する。ま
た、テンプレート更新判断回路19は、更新判断結果信
号20を結果出力回路25に出力する。
In the third embodiment shown in FIG. 18, the maximum value search circuit 15 outputs the tracking coordinate signal 17 only to the template update judging circuit 19, and does not output it to the result output circuit 25. Instead, the template update circuit 22 outputs the template coordinates 23 to the result output circuit 25. Further, the template update determination circuit 19 outputs an update determination result signal 20 to the result output circuit 25.

【0103】この実施の形態によれば、追尾が外れた場
合、どの追尾目標が外れたか、どこに新しくテンプレー
トを設定したかを出力できる。
According to this embodiment, when tracking is missed, it is possible to output which tracking target has missed and where a new template has been set.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、自動追
尾装置を、各テンプレート中に設定された追尾座標のフ
レーム間の位置関係の変化にもとづいてテンプレートを
更新するか否か判断するテンプレート更新判断手段を備
えた構成としたので、追尾対象物の形を限定することな
く精度のよい追尾を行うことができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the automatic tracking device determines whether or not to update a template based on a change in the positional relationship between the frames of the tracking coordinates set in each template. Since the configuration includes the template update determination means, there is an effect that accurate tracking can be performed without limiting the shape of the tracking target.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の一形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】 前処理回路の構成例を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a preprocessing circuit.

【図3】 特徴抽出回路の構成例を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a feature extraction circuit.

【図4】 新規テンプレート生成回路の構成例示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a new template generation circuit.

【図5】 テンプレート更新判断回路の構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a template update determination circuit.

【図6】 テンプレート更新回路の構成例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a template update circuit.

【図7】 ディジタル画像の一例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a digital image.

【図8】 コントラスト強調回路におけるヒストグラム
変換処理の一例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a histogram conversion process in the contrast enhancement circuit.

【図9】 コントラスト強調回路28から出力される強
調画像の一例を示す説明図である。
9 is an explanatory diagram illustrating an example of an enhanced image output from a contrast enhancement circuit 28. FIG.

【図10】 平滑化回路から出力される前処理画像の一
例を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a pre-processed image output from a smoothing circuit.

【図11】 エッジ成分抽出回路がエッジ成分を抽出す
る際に使用するマスクの例を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of a mask used when an edge component extraction circuit extracts an edge component.

【図12】 エッジ成分抽出回路から出力されるエッジ
画像の一例を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example of an edge image output from an edge component extraction circuit.

【図13】 2値化回路から出力される2値化画像の一
例を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an example of a binarized image output from a binarization circuit.

【図14】 探査機が地表に対して相対的に平行移動し
たときの追尾座標の位置変化および相対ベクトルの変化
を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a change in the position of a tracking coordinate and a change in a relative vector when the probe moves parallel to the ground surface.

【図15】 探査機が地表に対して相対的に接近したと
きの追尾座標の位置変化および相対ベクトルの変化を示
す模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a change in the position of a tracking coordinate and a change in a relative vector when the spacecraft relatively approaches the ground surface.

【図16】 探査機が地表に対して相対的に回転したと
きの追尾座標の位置変化および相対ベクトルの変化を示
す模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a change in the position of a tracking coordinate and a change in a relative vector when the probe rotates relative to the ground.

【図17】 本発明の他の実施の形態を示すブロック図
である。
FIG. 17 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図18】 本発明のさらに他の実施の形態を示すブロ
ック図である。
FIG. 18 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図19】 従来の自動追尾装置の構成を示すブロック
図である。
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a conventional automatic tracking device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 撮像装置 3 A−D変換器 5 フレームメモリ 7 前処理回路 9 特徴抽出回路 11 新規テンプレート生成回路 13 相関演算回路 15 最大値検索回路 19 テンプレート更新判断回路 22 テンプレート更新回路 25 結果出力回路 REFERENCE SIGNS LIST 1 imaging device 3 A / D converter 5 frame memory 7 preprocessing circuit 9 feature extraction circuit 11 new template generation circuit 13 correlation operation circuit 15 maximum value search circuit 19 template update determination circuit 22 template update circuit 25 result output circuit

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Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 追尾対象物を含む撮像画像を1フレーム
ずつ出力する撮像手段を備え、撮像画像に設定されたテ
ンプレートにもとづいて対象物を追尾する自動追尾装置
において、 撮像画像に複数のテンプレートを設定するテンプレート
生成手段と、 各テンプレート中に設定された追尾座標のフレーム間の
位置関係の変化にもとづいてテンプレートを更新するか
否か判断するテンプレート更新判断手段と、 前記テンプレート更新判断手段の判断結果に応じて各テ
ンプレート画像を出力するテンプレート更新手段と、 各テンプレート画像と次フレームの撮像画像との間の相
関を演算する相関演算手段と、 各テンプレートにおける最大相関値を呈する座標を追尾
座標信号として出力する最大値検索手段とを備えたこと
を特徴とする自動追尾装置。
1. An automatic tracking device, comprising: an imaging unit that outputs a captured image including a tracking target object one frame at a time, and tracking an object based on a template set in the captured image. Template generating means to be set; template update determining means for determining whether or not to update a template based on a change in the positional relationship between frames of tracking coordinates set in each template; and determination results of the template update determining means Template updating means for outputting each template image in accordance with the following, correlation calculating means for calculating the correlation between each template image and the captured image of the next frame, and coordinates representing the maximum correlation value in each template as tracking coordinate signals. An automatic tracking device comprising: a maximum value searching means for outputting.
【請求項2】 テンプレート生成手段は、撮像画像中の
濃淡変化が所定値を越えている部分を含む領域をテンプ
レート候補として出力する特徴抽出回路と、特徴抽出回
路が出力した各領域のうち所定サイズ以下のものをテン
プレートとする新規テンプレート生成回路とを含む請求
項1記載の自動追尾装置。
2. A feature extraction circuit for outputting, as a template candidate, an area including a portion in which a change in shading in a captured image exceeds a predetermined value, and a predetermined size of each area output by the feature extraction circuit. 2. The automatic tracking apparatus according to claim 1, further comprising: a new template generating circuit using the following as a template.
【請求項3】 テンプレート更新判断手段は、テンプレ
ート更新手段から各テンプレートの座標を示すテンプレ
ート座標信号を入力するとともに、最大値検索手段から
最大相関値および追尾座標信号を入力し、前記テンプレ
ート座標信号、最大相関値および追尾座標信号を用いて
テンプレートを更新するか、変形するか、または維持す
るか判断する請求項1または請求項2記載の自動追尾装
置。
3. The template update judging means inputs a template coordinate signal indicating the coordinates of each template from the template updating means, and a maximum correlation value and a tracking coordinate signal from a maximum value searching means. The automatic tracking apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether the template is updated, deformed, or maintained using the maximum correlation value and the tracking coordinate signal.
【請求項4】 テンプレート更新判断手段は、追尾座標
信号から得られる各追尾対象の位置関係を算出するとと
もにテンプレート座標信号から得られる各追尾対象の位
置関係を算出し、各算出結果にもとづいて現フレームと
前フレームとの間の各追尾対象の位置関係の変化量を演
算し、位置関係の変化量からテンプレートを更新する
か、拡大もしくは縮小するか、または維持するか判断す
る請求項3記載の自動追尾装置。
4. A template update judging means calculates a positional relationship of each tracking target obtained from the tracking coordinate signal, calculates a positional relationship of each tracking target obtained from the template coordinate signal, and calculates a current relationship based on each calculation result. 4. The method according to claim 3, wherein the amount of change in the positional relationship of each tracking target between the frame and the previous frame is calculated, and it is determined whether the template is updated, enlarged or reduced, or maintained based on the amount of change in the positional relationship. Automatic tracking device.
【請求項5】 テンプレート更新手段は、テンプレート
生成手段から各テンプレートの座標を示す新規テンプレ
ート座標信号を入力するとともに、テンプレート更新判
断手段から追尾対象を含む領域を示す追尾領域座標信
号、更新判断結果信号およびテンプレートの拡大縮小率
を示す拡大率信号を入力し、前記更新判断結果信号が更
新を示していた場合には前記新規テンプレート座標信号
に応じて新たなテンプレート画像を生成し、前記更新判
断結果信号が拡大または縮小を示していた場合には前記
拡大率信号に応じてテンプレート画像を拡大または縮小
し、前記更新判断結果信号が更新しないことを示してい
た場合には前記追尾領域座標信号に応じたテンプレート
画像を出力する請求項4記載の自動追尾装置。
5. The template updating means inputs a new template coordinate signal indicating the coordinates of each template from the template generating means, a tracking area coordinate signal indicating an area including a tracking target, and an update determination result signal from the template updating determining means. And an enlargement ratio signal indicating a template enlargement / reduction ratio. If the update determination result signal indicates update, a new template image is generated according to the new template coordinate signal, and the update determination result signal If it indicates enlargement or reduction, the template image is enlarged or reduced according to the enlargement ratio signal, and if the update determination result signal indicates not to be updated, the template image is adjusted according to the tracking area coordinate signal. 5. The automatic tracking device according to claim 4, wherein the automatic tracking device outputs a template image.
【請求項6】 相関演算手段は、正規化相関処理を行う
請求項1ないし請求項5記載の自動追尾装置。
6. The automatic tracking device according to claim 1, wherein the correlation calculating means performs a normalized correlation process.
【請求項7】 撮像手段が出力する画像のコントラスト
強調処理を行う前処理手段を備えた請求項1ないし請求
項6記載の自動追尾装置。
7. The automatic tracking apparatus according to claim 1, further comprising a preprocessing unit that performs a contrast enhancement process on an image output by the imaging unit.
【請求項8】 最大値検索手段からの追尾座標信号を結
果出力する結果出力回路を備えた請求項1ないし請求項
7記載の自動追尾装置。
8. The automatic tracking device according to claim 1, further comprising a result output circuit for outputting a tracking coordinate signal from the maximum value search means as a result.
【請求項9】 テンプレート更新手段から出力されるテ
ンプレート座標信号とテンプレート更新判断手段から出
力される更新判断結果信号とを結果出力する結果出力回
路を備えた請求項5ないし請求項7記載の自動追尾装
置。
9. The automatic tracking according to claim 5, further comprising a result output circuit for outputting a template coordinate signal output from the template update unit and an update determination result signal output from the template update determination unit. apparatus.
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