JP2000331169A - 画像の動きベクトル計測方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は画像内の動きベクトルを計測する方法
に関し、特にパターンのない一様な画像や明確な直線パ
ターンを含む画像においても、ノイズに依存した不定な
動きベクトルを除外し、信頼性の高い動きベクトル計測
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】参照画像及び、探索画像間の相関演算で得
た相関値配列D(h, v) を解析し、相関値配列D(h, v) の
最小値D0(h0, v0)、及び座標(h0, v0)から所定の距離以
内を除いた範囲での相関値の最小値D1(h1, v1)の差D1 -
D0 を求め、この値が所定値 Tよりも大きければ信頼性
の高い動きベクトルとして採用するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像内の物体の動
きを表す動きベクトルを計測する方法に関し、特に、パ
ターンのない一様な画像や、明確な直線パターンを含む
画像でも信頼性の高い動きベクトルを計測する、動きベ
クトル計測方法に関する。

【０００２】動きベクトル計測は、セキュリティ維持の
ため、特定エリア内に侵入する人や車両等の移動物体
を、ビデオカメラで自動検知する侵入監視システム等に
用いられる。

【０００３】

【従来の技術】従来、画像内の移動物体を検知する方法
としては、図４に示す相関演算を用いた動きベクトル計
測法が用いられている。

【０００４】ある時刻における画像フレームｆ上の局所
画像（参照ブロックＲ）と、次の時刻における画像フレ
ームｇ上の同じ大きさの局所画像（候補ブロックＣ）と
の間の相関演算を、探索ブロックＳの範囲で、候補ブロ
ックＣの位置を変えながら繰り返すもので、相関値が最
大となる候補ブロックＣの位置から、参照ブロックＲに
含まれる物体の動きを示す動きベクトルを求めることが
できる。

【０００５】ここで、参照ブロックＲを取り出す画像を
参照画像と呼び、候補ブロックＣを取り出す画像を探索
画像と呼ぶ。

【０００６】局所相関演算は、具体的には以下の式で示
される。

【０００７】

【数１】 これは２つの局所画像の差の絶対値和を計算する演算で
あり、和が小さい程、相関値が大きい、すなわち、探索
ブロック上の画像が、参照ブロック上の画像と類似して
いるとみなすことができる。

【０００８】ここで、D は相関値、S, Rはそれぞれ、探
索ブロック、参照ブロック内の画素の強度、h, vはそれ
ぞれ、水平方向、垂直方向の座標をあらわす。

【０００９】図９は従来の動きベクトル計測方法の処理
の流れを示し、相関演算で得た相関値配列D(h, v) の最
小値D0(h0, v0)に対応する(h0, v0)を動きベクトルとす
る。

【００１０】図５は相関演算で得られた相関値配列D(h,
v) を示し、D が最小値D0となる、(h0, v0)が動きベク
トルとなる。

【００１１】図６は通常の画像の動きに対応する相関値
配列を３次元的に表現した様子である。この場合、１箇
所において、下向きのピーク、すなわち最小相関値D0が
あり、このピークから得た動きベクトル(h0, v0)は、実
際の物体の移動に対応する正しい動きベクトルである。

【００１２】図７はパターンのない一様な画像の動きに
対応する相関値配列を表す。パターンのない一様な画像
では、候補ブロックＣをどこに持ってきても相関値がほ
とんど変化しないから、相関値配列は一様平坦となる。
実際にはノイズが含まれるため、最小相関値D0とそれを
与える座標(h0, v0)が出力されるが、それは不定な動き
ベクトルで、実際の物体の動きに対応したものではな
い。

【００１３】図８は明確な直線パターンを含む画像に対
応する相関値配列である。直線パターンをその直線に沿
って移動させても画像が変化しないことから、相関値配
列も直線的な尾根を形成する。この尾根上のどこに動き
ベクトルが決まるかは図７の場合と同様ノイズに依存
し、得られた最小相関値D0とそれを与える座標(h0, v0)
は、やはり不定な動きベクトルで、実際の動きに対応し
たものではない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、相関演
算を用いた動きベクトル計測法には、パターンのない一
様な画像や、明確な直線パターンを含む画像に対して
は、ノイズに依存した不定な動きベクトルを出力すると
いう問題点がある。

【００１５】画像パターンを予め解析して、そのような
箇所を除く対策も考えられるが、処理量が増すという新
たな問題が生じる。

【００１６】本発明は、従来の相関演算を用いた動きベ
クトル計測法における、ノイズに依存した不定な動きベ
クトルを除外し、信頼性の高い動きベクトル計測方法を
提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、参照画像及び、探索画像間の相関演算
で得た相関値配列D(h, v) を解析し、動きベクトルの信
頼性を判定することで、ノイズに依存した不定な動きベ
クトルを除外し、信頼性の高い動きベクトルのみを動き
ベクトルとして採用することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例を示し、図
２に本発明による動きベクトル計測方法の処理の流れを
示す。

【００１９】本実施例は、セキュリティ維持のため設置
されたビデオカメラで、特定エリア内に侵入する、人や
車両等の移動物体を自動検知する侵入監視システムに用
いられた例を示す。

【００２０】ビデオカメラから順次入力する画像は、あ
る時刻における入力画像は画像メモリＡに蓄えられ、次
の時刻における入力画像は画像メモリＢにと、交互に蓄
えられる。

【００２１】相関演算手段３では、ある時刻における画
像を参照画像とし、次の時刻における画像を探索画像と
して、画像メモリＡと画像メモリＢを参照し、両画像間
での相関演算を実施し、相関値配列を出力する。

【００２２】最小相関値算出手段４では、相関値配列全
体から最小相関値D0と、それを与える座標(h0, v0)を算
出する。

【００２３】部分最小値算出手段５では、最小相関値算
出手段４から得た座標(h0, v0)から所定の距離以内を除
いた範囲での相関値の最小値、すなわち部分最小値D1を
算出する。

【００２４】図２の例では、相関値の部分最小値D1(h1,
v1)の探索範囲として、(h0, v0)の周囲±w を除いた範
囲、すなわち｜h - h0｜≦w 、および｜v - v0｜≦w を
のぞく範囲とした場合を示す。図３は、 w=1とした場合
の相関値の部分最小値を求める範囲の例であり、ハッチ
ングの部分が相関値の部分最小値の探索範囲である。

【００２５】信頼性判定手段６では、所定の値 Tをもっ
てD1 - D0>T であるかを調べ、真の場合は(h0, v0)を信
頼性の高い動きベクトルとして出力する。

【００２６】信頼性の判定結果の出力として、D1 - D0
の値、あるいはD1 - D0>T の判定結果を表すフラグを付
加した上で、(h0, v0)を動きベクトルとして出力するよ
うにしてもよい。

【００２７】図６の場合、下向きのピーク頂点がD0とな
り、他のどこかがD1となるが、D0が明確なピーク頂点で
あることから、D1 - D0 は所定の値 Tより大きくなり、
信頼性の高い動きベクトルと判定される。

【００２８】これに対して、図７の場合は、相関値が平
坦であるから、D1 - D0 は所定の値Tより小さく、信頼
性の低い動きベクトルと判定される。

【００２９】図８の場合は、D1, D0共に尾根上のどこか
となるが、両者はほぼ同じ値であるから、やはりD1 - D
0 は所定の値 Tより小さく、信頼性の低い動きベクトル
と判定される。

【００３０】T の所定値は、例えば図６、図７、図８の
ごときサンプルを用い、信頼性の高い動きベクトルのD1
- D0 と、信頼性の低い動きベクトルのD1 - D0 との中
間の値に定めてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
相関値解析を行い、動きベクトルの信頼性を判定するこ
とで、パターンのない一様な画像や明確な直線パターン
を含む画像についても、ノイズによる不定な動きベクト
ルを除外し、信頼性の高い動きベクトルのみを出力する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例

【図２】 本発明による動きベクトル計測方法

【図３】 相関値の部分最小値を求める範囲の例

【図４】 従来技術の説明（相関演算による動きベクト
ル計測）

【図５】 従来技術の説明（相関値配列）

【図６】 通常の画像の動きに対応する相関値配列

【図７】 パターンのない一様な画像の動きに対応する
相関値配列

【図８】 明確な直線パターンを含む画像に対応する相
関値配列

【図９】 従来の動きベクトル計測方法

【符号の説明】

Ｒ 参照ブロック Ｃ 候補ブロック Ｓ 探索ブロック (h, v) 動きベクトル １ 画像メモリＡ ２ 画像メモリＢ ３ 相関演算手段 ４ 最小相関値算出手段 ５ 部分最小値算出手段 ６ 信頼性判定手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相関演算を用いた動きベクトル計測方法
   であって、相関演算で得られた相関値配列D(h, v) の最
   小値D0(h0, v0)と、座標(h0, v0)から所定の距離以内を
   除いた範囲での相関値の部分最小値D1(h1, v1)を求め、
   D1 - D0 が所定の値より大きければ、(h0, v0)を動きベ
   クトルとして採用することを特徴とする動きベクトル計
   測方法。
2. 【請求項２】 入力画像を蓄える画像メモリＡ及び画像
   メモリＢと、画像メモリＡ及び画像メモリＢを参照し、
   両画像間での相関演算を実施し相関値配列を出力する相
   関演算手段と、相関値配列全体から最小相関値D0とそれ
   を与える座標(h0, v0)を算出する最小相関値算出手段
   と、最小相関値算出手段から得た座標(h0, v0)及び、座
   標(h0, v0)から所定の距離以内を除いた範囲での相関値
   の部分最小値D1を算出する部分最小値算出手段と、相関
   値の部分最小値D1と最小相関値D0との差が所定の値より
   大きい場合は、(h0, v0)を動きベクトルとして出力する
   信頼性判定手段とを有することを特徴とする動きベクト
   ル計測装置。
3. 【請求項３】 請求項２の動きベクトル計測装置であっ
   て、相関値の部分最小値D1と最小相関値D0との差を信頼
   性判定結果として出力することを特徴とする動きベクト
   ル計測装置。