JP2002290962A - 侵入者自動追尾方法および装置並びに画像処理装置 - Google Patents
侵入者自動追尾方法および装置並びに画像処理装置Info
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Abstract
演算処理を不要として、画像処理装置の処理負荷を軽減
し、また障害物やカメラの死角などに左右されない、カ
メラ間追尾連動を図る。 【解決手段】 複数のカメラ1、2と、それぞれのカメ
ラに接続された画像処理装置10、20とを備え、侵入
者を検知した後、その検知対象を一方のカメラ1から他
方のカメラ2に引き継いで追尾する方法において、一方
のカメラの画像処理装置10において検知対象の検出に
使用したテンプレート情報をテンプレート更新部13か
ら他方のカメラの画像処理装置20のテンプレート更新
部23に送ることにより追尾動作を連動させる。
Description
侵入者を検知し、検知対象を自動追尾する方法および装
置並びに侵入者自動追尾システムにおける画像処理装置
に関し、特に複数のカメラ間の追尾動作の連動技術に関
する。
示すものである。ここでは、2台のカメラ1、2による
侵入者の自動追尾システムを示す。各々の監視システム
は同じ構成からなり、第1のカメラ1はカメラを直交す
る2方向すなわちパン方向とチルト方向に回転させる回
転台(雲台とも称される)3上に搭載され、カメラ1に
よる映像を処理する画像処理装置10を備えている。第
2のカメラ2も同様の構成であり、回転台4と画像処理
装置20を備えている。各画像処理装置10、20の内
部構成もまた同じであり、それぞれカメラ制御部11、
21、追尾制御部12、22、テンプレート更新部1
3、23、パターンマッチング部14、24、座標演算
部15、25からなっている。図中、5a、5bはカメ
ラの映像信号、6a、6bはカメラレンズのズームおよ
びフォーカスを制御するレンズ制御信号、7a、7bは
回転台を制御する回転台制御信号である。
流れを示す。図示のように、侵入監視モードと追尾モー
ドに分かれている。図3の構成は主として追尾モードに
関わる構成である。まず、例えば第1のカメラ1による
侵入監視モードについて説明する。カメラ1の映像信号
5aが画像処理装置10のビデオ入力部100に入力す
ると、その映像信号5aはA/D変換部(図示せず)に
よりデジタル信号に変換される。画像の変化を検出する
ために、過去の画像と現在の画像を比較する。ここで、
比較用の過去の画像データを背景画像と呼び、背景画像
はある一定の手順、例えば過去5つの画像の平均等で更
新される。背景差分部101では現在の画像データを背
景画像と比較し、画像内の変化や移動があるかどうかを
背景差分として抽出する。この変化や移動のある部分
(変化領域と呼ぶ)を2値化するための閾値を閾値演算
部102で演算し、2値化部103でその変化領域を2
値化する。ついで、フィルタ部104でノイズを除去
し、ラベリング部105で変化領域の集合体を画素毎の
符号のかたまりとして同定する。特徴量演算部106で
はこの符号のかたまりの特徴を演算し、次の認識処理1
07において、人間と他の動物等のような移動・変化物
体と区別するための発報対象特徴量(すなわちパラメー
タ)108を読み出して比較判定する。ここでの判定
は、変化のある部分の大きさ、形状(縦長/横長)、速
度、方向などから侵入者かどうかを判断するものであ
る。そして、侵入者であれば109において侵入検知と
なる。また、侵入検知と同時に、アラームや赤ランプの
点滅、画面に侵入者表示の挿入等の警報信号が発せられ
る。
追尾モードに入る。まず、テンプレート更新部13に侵
入者(検知対象)をテンプレートとして登録する。そし
て、次処理タイミングのカメラ映像の中からテンプレー
ト更新部13に登録されているテンプレートと一致度の
高いものをパターンマッチング部14にて検索する。テ
ンプレートのパターンマッチングは、差分総和値によっ
て一致度がわかる。すなわち、差分総和値が小さい場合
一致度が高くなるので、一致度が高いものが侵入者と判
断できる。この検索結果とフレーム間差分部110から
のフレーム間差分データを追尾制御部12に送信し、追
尾対象の位置座標、大きさ、速度、方向などに応じてカ
メラ制御部11にてカメラ1を制御する。
メラで追尾が行われるが、侵入者の移動に伴い、カメラ
1の監視可能視野範囲を越えてしまう場合がある。この
場合には、別のカメラ2に追尾を引き継がせる必要があ
る。カメラ監視可能視野範囲の境界付近に侵入者が移動
した場合、座標演算部15よりカメラ2側の座標演算部
25に対し、侵入者の3次元座標データを送信する。こ
のデータを基にカメラ2を回転台4により所定の位置に
旋回し、座標補正処理を行う。カメラ1とカメラ2では
画角が異なるため、画面上での絶対座標も異なり、カメ
ラ1の座標に相当するカメラ2の座標を演算により求め
ることになる。演算により求めたカメラ2の3次元座標
データ上にいる追尾対象を追尾制御部22にて検出し、
検出後はカメラ1側の追尾制御部12の追尾動作を解放
し、カメラ2にて追尾を継続するものである。ここにカ
メラ1とカメラ2の連動動作は終了133する。
示したものが図5のフローである。すなわち、ステップ
120のテンプレート更新はテンプレート更新部13に
て侵入者検知後の検知対象をテンプレートとして登録す
る処理であり、ステップ121〜123のテンプレート
照合、次フレーム画像、照合座標算出の各処理はパター
ンマッチング部14での検知対象の登録テンプレートを
検索する処理であり、ステップ124、110の追尾点
座標補正部、フレーム間差分部の各処理は追尾制御部1
2での追尾対象の位置座標を補正演算する処理である。
ステップ125では、カメラ制御部11によりカメラ1
を制御したとき、追尾対象がカメラ1の視野範囲内にあ
るかどうかを判断し、視野範囲外であればステップ12
0に戻って上記の処理を繰り返し、追尾対象を常にカメ
ラ1の視野範囲に捉える。そして、追尾対象がカメラ1
の監視可能視野範囲の境界付近に移動してきた場合に
は、追尾動作を引き継ぐべきカメラ2の視野範囲かどう
かを判断し(ステップ126)、NOであればカメラ1
を制御し(ステップ127)、さらにステップ120に
戻って上記の処理を繰り返す。
カメラ2での追尾連動が開始される。この場合、カメラ
1側の座標演算部15からカメラ2側の座標演算部25
に送られてきた追尾対象の3次元座標データを基に連動
先カメラ2の座標を演算により求めて変換し(ステップ
128)、その座標を補正して連動先カメラ座標送信部
129より連動先カメラ制御部21に送信する(ステッ
プ130)。そして、連動先カメラ座標検索部131に
て上記ステップ121〜123と同様の方法で追尾対象
を検索し追尾対象の座標を求めた後で、カメラ2が追尾
対象を捉えたなら(ステップ132)、カメラ1とカメ
ラ2間の追尾連動動作を終了する(ステップ133)。
に示した図である。侵入者が時刻t1からt3まで図示
のように移動したとすると、時刻t1にてカメラ1で侵
入者を検知し、侵入者の移動に合わせてレンズ、回転台
を制御する。引き続きカメラ1、カメラ2の監視エリア
境界、そして時刻t2まで追尾を実行すると、カメラ2
を所定位置に旋回し、カメラ2で追尾対象を認識した
後、カメラ1の追尾動作を終了し、カメラ2にて追尾を
継続する。
カメラ間の連動技術は、カメラ間の画角境界付近で追尾
対象の座標情報や動き情報などを用いて追尾対象の受け
渡しを行っており、カメラ間での複雑な変換処理が必要
である。例えば、図7に示すように、座標情報は、カメ
ラ1座標(X1,Y1)にレンズズーム情報と被写体の
大きさから演算した奥行き情報Z1を付加したものであ
る。カメラ1とカメラ2では画角が異なるため画面上で
の絶対座標も異なり、カメラ1座標に相当するカメラ2
座標を演算により求める必要がある。演算にはカメラ間
距離、俯角差、設置高差、位置連結情報、ズーム連結情
報、連動視野などの数多くのパラメータと膨大なデータ
量を必要とし、この演算処理に占める処理負荷はきわめ
て高いものとなる。また、障害物やカメラ設置上の死角
などによりカメラ間の画角境界がオーバラップできない
場合には追尾連動が失敗するなどの課題があった。
めになされたものであり、複数のカメラ間の追尾連動の
際における座標演算処理を不要として、画像処理装置の
処理負荷を軽減し、また障害物やカメラの死角などに左
右されない、カメラ間追尾連動を図ることを目的とす
る。
の侵入者自動追尾方法は、複数のカメラと、それぞれの
カメラに接続された画像処理装置とを備え、侵入者を検
知した後、その検知対象を一方のカメラから他方のカメ
ラに引き継いで追尾する方法において、一方のカメラの
画像処理装置において検知対象の検出に使用したテンプ
レート情報を他方のカメラの画像処理装置に送ることに
より追尾動作を連動させることを特徴とする。
場合、カメラ間連動処理に必要であった座標情報や動き
情報等を用いずに、上記のように一方のカメラによる追
尾処理で既に演算しているテンプレート情報を、追尾を
引き継ぐべき他方のカメラの画像処理装置に送るだけで
あるので、複雑な座標演算処理が不要となり、画像処理
装置の処理負荷を軽減することができる。また、回路構
成が簡単になるため、コストの低減が可能である。さら
に、テンプレート情報による連動であるため、追尾対象
の形状を記憶していることから、追尾対象の同一性を判
断できるので、障害物やカメラの死角などで追尾対象を
見失ったり、別の対象を誤追尾したりすることがない。
方法は、請求項1の侵入者自動追尾方法において、検知
対象をテンプレートとして登録するステップと、検知対
象の登録テンプレートと次フレーム画像とのパターンマ
ッチングにより検知対象を検索するステップと、この検
索結果に基づいて追尾を行うようにカメラを制御するス
テップとを含み、その検知対象を追尾しているカメラの
監視可能視野範囲の境界付近にその検知対象が移動した
ときに、検知対象のテンプレート情報を送ることを特徴
とする。
ラの画像処理装置に送るタイミングは、追尾を実行して
いるカメラの監視可能視野範囲の境界付近にその検知対
象が移動したときである。これによって追尾連動が開始
される。それまではカメラ1台での追尾が行われる。こ
のテンプレート情報には追尾対象の位置座標や、大き
さ、動き(速度、方向)などの情報を含んでいるので、
正確な追尾連動が可能である。
方法は、請求項2の侵入者自動追尾方法において、検知
対象が複数のカメラの監視可能視野範囲のオーバーラッ
プ部分に入ったときに検知対象のテンプレート情報を送
ることを特徴とする。
う、より正確な追尾連動を行うためには、検知対象のテ
ンプレート情報を送るタイミングを、検知対象が複数の
カメラの監視可能視野範囲のオーバーラップ部分に入っ
たときとする。
装置は、それぞれ回転台に設置された複数のカメラと、
各カメラに接続された画像処理装置とを備えた侵入者自
動追尾装置であって、前記画像処理装置が、前記カメラ
および回転台を制御するカメラ制御手段と、検知対象を
テンプレートとして登録するテンプレート更新手段と、
検知対象の登録テンプレートと次フレーム画像との比較
により追尾対象を検索するパターンマッチング手段と、
前記パターンマッチング手段の検索結果に基づいて検知
対象の追尾を行うように前記カメラ制御手段を制御する
追尾制御手段とを備え、検知対象が前記カメラの監視可
能視野範囲の境界付近に移動したとき、前記テンプレー
ト更新手段のテンプレート情報を他方のカメラの画像処
理装置におけるテンプレート更新手段に送る構成となっ
ていることを特徴とする。
路構成で本発明の上述した侵入者自動追尾方法を実施す
ることができる。
装置は、請求項4の自動追尾装置において、検知対象が
複数のカメラの監視可能視野範囲のオーバーラップ部分
に入ったことを判断する手段を有することを特徴とす
る。
追尾連動の可否が決定され、NOならば引き続きカメラ
1台での追尾が続行され、YESのときはじめて追尾連
動に携わるカメラへの追尾の引継が行われる。
システムにおける画像処理装置は、カメラおよび該カメ
ラを設置した回転台を制御するカメラ制御手段と、検知
対象をテンプレートとして登録するテンプレート更新手
段と、検知対象の登録テンプレートと次フレーム画像と
の比較により追尾対象を検索するパターンマッチング手
段と、前記パターンマッチング手段の検索結果に基づい
て検知対象の追尾を行うように前記カメラ制御手段を制
御する追尾制御手段とを備え、検知対象が前記カメラの
監視可能視野範囲の境界付近に移動したとき、前記テン
プレート更新手段のテンプレート情報を他方のカメラの
画像処理装置におけるテンプレート更新手段に送る構成
となっていることを特徴とする。
動追尾システムに使用する画像処理装置を安価に提供す
ることができる。
を用いて説明する。図1は本発明の侵入者自動追尾シス
テムの構成図、図2は本発明における追尾動作のフロー
チャートである。これらの図において、図3〜図5に示
した従来例と同一または相当する部分には同一符号を用
いることとし、主として本発明に関連する事項について
説明する。
画像処理装置10に接続される。第2のカメラ2も同様
で回転台4上に設置され、画像処理装置20に接続され
る。これらの画像処理装置10、20は同じ構成であ
り、それぞれカメラ制御部11、21、追尾制御部1
2、22、テンプレート更新部13、23、およびパタ
ーンマッチング部14、24を備えている。図中、5
a、5bは映像信号、6a、6bはレンズ制御信号、7
a、7bは回転台制御信号である。
視する監視モードは従来の図4に示したものと同じ手順
で処理されるので、図2のフローチャートは図4のステ
ップ109の侵入検知後からの処理を示している。図2
に従って本追尾システムの動作を説明する。
て侵入者を検知した後(ステップ109)、その検知対
象をテンプレート更新部13にテンプレートとして登録
する(ステップ120)。次処理タイミングのフレーム
画像122の中からテンプレート更新部13に登録され
ているテンプレート(登録テンプレート)と一致度の高
いものをパターンマッチング部14にて検索する(ステ
ップ121)。また、登録テンプレートとフレーム画像
の照合座標を算出する(ステップ123)。ここで、テ
ンプレートのパターンマッチングは、差分総和値によっ
て一致度がわかる。差分総和値とは、2値化処理後の各
画素毎の差分(256階調の情報の引き算)の総和であ
る。例えば、テンプレートの大きさが10×10画素、
画面全体は800×600画素であるとすると、画面左
上座標(0,0)にテンプレートの左上座標を合わせ
て、各画素後に差分を行い、差分値を合計する。これが
座標(0,0)の差分総和値である。次に、座標(1,
0)にテンプレートを合わせ、同様に差分総和値を算出
する。これを画面右上端(790,0)まで繰り返す。
同様に、座標(0,1)(1,1)・・・(790,5
90)まで全ての差分総和値を算出する。ここに、差分
総和値が小さい方が一致度が高くなる(同じ物であれば
差分総和値は0になる)。よって、一致度が高いものが
侵入者である。
尾制御部12に送信し、その検知対象に対して特定した
追尾点(例えば、侵入者の頭部)の位置座標をフレーム
間差分部110のフレーム間差分データに基づいて補正
する(ステップ124)。そして、カメラ制御部11に
より追尾対象の位置座標、大きさ、速度、方向などに応
じてカメラ1を制御する。追尾対象がカメラ1の制御範
囲内にあるかどうかを判断し(ステップ125)、制御
範囲内になければステップ120に戻って上記の処理を
繰り返し、制御範囲内にあれば次のステップ126に移
行する。
台での追尾が行われるが、侵入者の移動に伴い、カメラ
監視可能視野範囲の境界付近に侵入者が移動した場合、
次のように処理され、動作を行う。ステップ126にお
いて、追尾対象がカメラの連動範囲内に入ってきたか否
かを判断する。すなわち、追尾対象がカメラ1の監視可
能視野範囲の境界付近であって、かつ、カメラ2の監視
可能視野範囲の境界付近、つまり両方のカメラ1、2の
監視可能視野範囲のオーバーラップ部分に移動したかど
うかを判断する。カメラの連動範囲内に入ってなければ
カメラ1を制御し(ステップ127)、上記ステップ1
20に戻って処理を繰り返し、カメラ1での追尾を続行
する。
象が入ってきた場合、テンプレート更新部13に登録さ
れているテンプレートデータをカメラ2側のテンプレー
ト更新部23に送信する(ステップ30)。連動先カメ
ラ2側のテンプレート更新部23は、送信されたテンプ
レートを登録し、カメラ2の画面上にテンプレート座標
を補正した上でそのテンプレートをパターンマッチング
部24に送信する(ステップ31)。パターンマッチン
グ部24はカメラ2の現画像から登録テンプレートに類
似した対象物を上記ステップ121、122と同様の方
法で検索する(ステップ32)。テンプレートの大きさ
は拡大、縮小が可能であり、追尾対象の大きさとは無関
係に検索が可能である。検索完了後はその検索結果を追
尾制御部22に送信し、さらにカメラ制御部21により
カメラ2および回転台4を制御して追尾対象を捉え、ス
テップ33で追尾対象を捉えたなら、この追尾連動を終
了する(ステップ34)。その後は、カメラ1の追尾動
作を解放し、カメラ2にて追尾を継続する。また、カメ
ラ2のみの追尾動作は図4の追尾モードと同様である。
のカメラ間の連動処理に必要であった座標情報や動き情
報等を用いずに、カメラ1台での追尾処理で既に演算し
ているテンプレート情報を用いることでカメラ間連動を
可能にしている。そのため、複雑な座標演算処理が不要
となっており、回路構成が簡単なものとなる。したがっ
て、画像処理装置の処理負荷および設備コストの低減が
可能である。
より複数のカメラの監視可能視野範囲がオーバーラップ
できない場合において、そのような部位に追尾対象が移
動したときには複数のカメラで同時に検出することはで
きない。このような場合、従来の座標情報による追尾連
動では、追尾対象を見失ってしまうことや別の対象を誤
って追尾してしまうことがある。しかし、本追尾システ
ムでは、テンプレート情報の伝達による追尾連動となっ
ているので、追尾対象の形状が記憶されているため、追
尾対象の同一性を判断でき、追尾対象を見失ったり、別
の対象を誤追尾するようなことはほとんどなくなる。し
たがって、より正確な追尾連動が可能になる。
カメラ2で追尾を引き継ぐものとしたが、2台目以降の
カメラが複数ある場合にはその中から追尾を引く継ぐべ
き2番目のカメラを選択することになる。複数のカメラ
の監視可能視野範囲が相互にオーバラップした部分に追
尾対象が移動してきた場合にはその移動方向の情報から
2番目のカメラを選択する。
ので、以下に示すような効果を奏する。
ラ間の連動処理に必要であった座標情報や動き情報等を
用いずに、一方のカメラによる追尾処理で既に演算して
いるテンプレート情報を、追尾を引く継ぐべき他方のカ
メラの画像処理装置に送るだけであるので、複雑な座標
演算処理が不要となり、画像処理装置の処理負荷を軽減
することができる。また、回路構成が簡単になるため、
コスト低減が可能である。さらに、テンプレート情報に
よる連動であるため、追尾対象の形状を記憶しているの
で、追尾対象の同一性を判断でき、そのため、障害物や
カメラの死角などで追尾対象を見失ったり、別の対象を
誤追尾したりすることがない。
ト情報には検知対象の位置座標、大きさ、動き等の情報
を含んでいるので、テンプレート情報を他方のカメラの
画像処理装置に送るタイミングを、追尾を実行している
カメラの監視可能視野範囲の境界付近にその検知対象が
移動したときとすることにより正確な追尾連動が可能と
なる。
テンプレート情報を送るタイミングを、検知対象が複数
のカメラの監視可能視野範囲のオーバーラップ部分に入
ったときとすることにより、追尾対象を見失ったりする
ことがなくなり、より正確な追尾連動を行うことができ
る。
を必要としない簡単な回路構成で侵入者自動追尾方法を
実施することができ、請求項1に係る発明と同様の効果
が得られる。
段によって、複数のカメラ間の追尾連動の可否が決定さ
れので、複数のカメラ間の追尾連動を正確に行わせるこ
とができる。
追尾システムに使用する画像処理装置を安価に提供する
ことができる。
ある。
トである。
る。
すフローチャートである。
である。
おける追尾対象の座標を示す模式図である。
回転台、4 カメラ2の回転台、10 カメラ1の画像
処理装置、20 カメラ2の画像処理装置、11、21
カメラ制御部、12、22 追尾制御部、13、23
テンプレート更新部、14、24 パターンマッチン
グ部。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数のカメラと、それぞれのカメラに接
続された画像処理装置とを備え、侵入者を検知した後、
その検知対象を一方のカメラから他方のカメラに引き継
いで追尾する方法において、 一方のカメラの画像処理装置において検知対象の検出に
使用したテンプレート情報を他方のカメラの画像処理装
置に送ることにより追尾動作を連動させることを特徴と
する侵入者自動追尾方法。 - 【請求項2】 検知対象をテンプレートとして登録する
ステップと、検知対象の登録テンプレートと次フレーム
画像とのパターンマッチングにより検知対象を検索する
ステップと、この検索結果に基づいて追尾を行うように
カメラを制御するステップとを含み、その検知対象を追
尾しているカメラの監視可能視野範囲の境界付近にその
検知対象が移動したときに、検知対象のテンプレート情
報を送ることを特徴とする請求項1記載の侵入者自動追
尾方法。 - 【請求項3】 検知対象が複数のカメラの監視可能視野
範囲のオーバーラップ部分に入ったときに検知対象のテ
ンプレート情報を送ることを特徴とする請求項2記載の
侵入者自動追尾方法。 - 【請求項4】 それぞれ回転台に設置された複数のカメ
ラと、各カメラに接続された画像処理装置とを備えた侵
入者自動追尾装置であって、 前記画像処理装置が、前記カメラおよび回転台を制御す
るカメラ制御手段と、 検知対象をテンプレートとして登録するテンプレート更
新手段と、 検知対象の登録テンプレートと次フレーム画像との比較
により追尾対象を検索するパターンマッチング手段と、 前記パターンマッチング手段の検索結果に基づいて検知
対象の追尾を行うように前記カメラ制御手段を制御する
追尾制御手段とを備え、 検知対象が前記カメラの監視可能視野範囲の境界付近に
移動したとき、前記テンプレート更新手段のテンプレー
ト情報を他方のカメラの画像処理装置におけるテンプレ
ート更新手段に送る構成となっていることを特徴とする
侵入者自動追尾装置。 - 【請求項5】 検知対象が複数のカメラの監視可能視野
範囲のオーバーラップ部分に入ったことを判断する手段
を有することを特徴とする請求項4記載の侵入者自動追
尾装置。 - 【請求項6】 カメラおよび該カメラを設置した回転台
を制御するカメラ制御手段と、 検知対象をテンプレートとして登録するテンプレート更
新手段と、 検知対象の登録テンプレートと次フレーム画像との比較
により追尾対象を検索するパターンマッチング手段と、 前記パターンマッチング手段の検索結果に基づいて検知
対象の追尾を行うように前記カメラ制御手段を制御する
追尾制御手段とを備え、 検知対象が前記カメラの監視可能視野範囲の境界付近に
移動したとき、前記テンプレート更新手段のテンプレー
ト情報を他方のカメラの画像処理装置におけるテンプレ
ート更新手段に送る構成となっていることを特徴とする
侵入者自動追尾システムにおける画像処理装置。
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