JP2005258679A - 画像撮影装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 撮影される領域中で、実時間でプライバシ保護のための画像処理を施す領域を動的に変化させることが可能な画像撮影装置を提供する。
【解決手段】 ステルスビジョンシステム1000は、撮影を行なう3次元空間内において、被写体6の位置を検出し、ぼかし処理の対象となる被写体6の少なくとも1部を含む3次元保護領域を示す保護領域情報を生成するためのコンピュータ100と、被写体6の画像を撮影するための移動カメラ20と、保護領域情報に対応する画像の部分領域に対して、ぼかし処理を行なった保護画像データを生成するためのプライバシ保護モバイル映像生成装置300とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、撮影対象のプライバシを保護しつつ画像を撮影する画像撮影装置に関する。
デジタルビデオ機器の発展やカメラ機能付き携帯電話の普及により、誰もが何時でも何処でも映像や画像を撮影することが可能になりつつある。そのようなセンサ群によって獲得された大量の映像情報を統合することで、様々なイベントの認識・理解や、観察者の状況・要求に応じた情報提示を目的とした知的映像メディアに関する研究が活発に行なわれている(たとえば、非特許文献1を参照)。
これらの研究により、時空間を隔てたユーザ間の円滑なコミュニケーションや、周囲の環境情報の共有の実現が期待される。しかし、被写体の肖像権侵害や自由な振舞いの規制といったプライバシに関する問題を考慮することなく、イベントの撮影・記録・伝送・提示を行なうシステムを構築した場合、そのシステムはユーザにとって非常に不都合なものになると考えられる。特に、被写休の許可なく映像を撮影・配布したとして訴訟が起こることも珍しくない。
このような問題を解決するために、映像中でプライバシを侵害する可能性がある領域にぼかし等の画像処理を施し、その視覚情報量を減少させることでプライバシを保護する手法が用いられている。
例えば、イギリスでは、数百万台の監視カメラを街中に配置し、それらの映像を用いて実際に犯罪を解決した実績があるが、映像中の人家の窓などの領域は“プライベートゾーン”と呼ばれ、黒塗りつぶし処理を施すことによりプライバシの問題を回避している。
このような監視映像撮影・提示システムで利用されているカメラは撮影空間に固定され、プライバシを保護すべき領域が静止している。このため、撮影映像上で画像処理を施す領域は変化しないが、撮影用カメラやプライバシを保護したい被写体が移動しているには、画像処理を施す領域もまた動的に変化することになる。
ところが、膨大な映像データを取り扱う知的映像メディアでは、手動によりこの領域変化に対応することは現実的ではない、という問題があった。
また、プライバシ保護のための画像撮影の他の手法としては、撮影した画像上で被写体の身体や顔を検出し、その領域にぼかし処理を施す手法がある。この場合、撮影画像を前景領域と背景領域に分割した結果を用いて検出処理を行なうことが多い(たとえば、非特許文献2を参照)。しかしながら、カメラを移動させながら撮影した映像では、背景差分処理やフレーム間差分処理を用いて領域分割を行なうことは困難である。
さらに、前景・背景の領域分割を必要としない検出手法も提案されているものの、事前に被写体のあらゆる見え方情報を記録・蓄積しておく必要がある(たとえば、非特許文献3を参照)。
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本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、撮影される領域中で、プライバシを保護する対象物(被写体)が移動する場合や撮影用のカメラそのものが移動するような場合でも、実時間でプライバシ保護のための画像処理を施す領域を動的に変化させることが可能な画像撮影装置を提供することである。
このような目的を達成するために、本発明の画像撮影装置は、撮影を行なう3次元空間内において、撮影対象物の位置を検出するための3次元位置検出手段と、3次元位置検出手段により検出された撮影対象物に対して、プライバシを保護するための画像処理の対象となる撮影対象物の少なくとも1部を含む3次元保護領域を示す保護領域情報を生成するための保護領域算出手段と、撮影対象物の画像を撮影するための移動撮影手段と、保護領域情報に対応する画像の部分領域に対して、プライバシを保護するための画像処理を行なった保護画像データを生成するための保護画像生成手段とを備える。
好ましくは、3次元位置検出手段は、3次元空間を上部から俯瞰して撮影する俯瞰撮影手段を含む。
好ましくは、保護領域算出手段は、俯瞰撮影手段により撮影された2次元画像から、3次元保護領域が、3次元空間内の底面から所定の高さにあるものとして、保護領域情報を生成する。
好ましくは、3次元保護領域は、箱型の領域である。
好ましくは、保護画像生成手段は、移動撮影手段により撮影された画像中に存在するLED−IDタグが点滅により送出するID情報に基づいて、移動撮影手段からの画像の校正を行なう。
好ましくは、保護領域情報を保護画像生成手段に無線で伝送するための無線通信装置をさらに備える。
本発明の画像撮影装置では、実時間でプライバシ保護のための画像処理を施す領域を動的に変化させることが可能である。
本発明の画像撮影装置では、複数台のカメラを用いて3次元空間中でプライバシ保護領域を設定し、推定した被写体の奥行き情報を利用するため、撮影画像上で物体同士による重なりが発生した場合でも適切なぼかし領域を設定する事が可能である。また、この設定処理には映像上での見え方情報を一切用いないため、物体の移動や姿勢や照明条件の変化による見え方の変化に影響されないという利点がある。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明では、動的に変化する映像入力に対しても、プライバシを保護しつつ、イベントの認識・理解や観察者の状況・要求に応じた情報提示を実現するための映像獲得方式を提供する。以下では、このようなシステムをステルスビジョン(Stealth Vision)システムと呼ぶ。本発明のステルスビジョンシステムでは、プライバシを保護したい領域(プライバシ保護領域)を3次元モデルとして設定し、それをキャリブレーション済の移動カメラで撮影した映像上に射影することにより、移動カメラ中の移動物体において画像処理を行なう領域を適切に設定する。
[本発明のシステム構成]
図1は、本発明の画像撮影装置を用いたステルスビジョンシステム1000の一例を示す概念図である。
図1を参照して、システム1000は、撮影が行なわれる室内などの3次元空間を上部から俯瞰して撮影するための天井カメラ10と、天井カメラ10からの映像に基づいて、後に説明するように、撮影対象物、たとえば、被写体4および6を追跡し、上記3次元空間内で、プライバシ保護を行なうためにぼかし(モザイク処理を含む)等の画像処理を行なう領域(以下、「プライバシ保護領域」と呼ぶ)を特定するための3次元位置検出ユニットとして動作するコンピュータ100と、コンピュータ100から上記プライバシ保護領域を特定するための信号を出力する通信装置200とを備える。特に限定されないが、たとえば、通信装置200は、無線装置とすることが可能である。
システム1000は、さらに、撮影者2が保持して被写体4および6を撮影する移動カメラ20と、移動カメラ20からの撮影信号をキャプチャし、記録媒体にプライバシが保護された画像データを記録するためのプライバシ保護モバイル映像生成装置300とを備える。プライバシ保護モバイル映像生成装置300としては、たとえば、大容量の記録媒体にデータを記録することが可能なモバイルコンピュータを使用することができる。なお、図1では、コンピュータ100とプライバシ保護モバイル映像生成装置300とは、別体として記載されているが、天井カメラ10からの映像信号が、たとえば、無線により送信され、プライバシ保護モバイル映像生成装置300が、これを受信して上記3次元位置検出ユニットとしても機能できるのであれば、コンピュータ100とプライバシ保護モバイル映像生成装置300とは、撮影者2にとってウエアラブルな1体の装置とすることも可能である。
システム1000は、さらに、後に説明するように、カメラの校正を行なうために、上記3次元空間中に配置されたLED−ID(Light Emitting Diode-ID)タグ30と、被写体4および6のうち、プライバシ保護のための画像処理を行なう被写体6を特定するために、被写体4および6の体にそれぞれ装着されたタグセンサ40を備える。タグセンサ40としては、たとえば、RFID(Radio Frequency-Identification)タグセンサを用いることができる。コンピュータ100は、通信装置200により、このRFタグセンサの3次元空間内の位置を特定可能なものとする。この場合、RFタグセンサによる位置の特定精度は、天井カメラ10による撮影画像から求める位置精度ほど高い必要はない。
図2は、コンピュータ100の構成をブロック図形式で示す図である。
図2を参照してこのコンピュータ100は、CD−ROM(Compact Disc Read-Only Memory )上の情報を読込むためのCD−ROMドライブ108およびフレキシブルディスク(Flexible Disk、以下FD)116に情報を読み書きするためのFDドライブ106を備えたコンピュータ本体102と、コンピュータ本体102に接続された表示装置としてのディスプレイ103と、同じくコンピュータ本体102に接続された入力装置としてのキーボード110およびマウス112とを含む。
さらに、図2に示されるように、このコンピュータ100を構成するコンピュータ本体102は、CD−ROMドライブ108およびFDドライブ106に加えて、それぞれバスBSに接続されたCPU(Central Processing Unit )120と、ROM(Read Only Memory) およびRAM (Random Access Memory)を含むメモリ122と、直接アクセスメモリ装置、たとえば、ハードディスク124と、通信装置200とデータの授受を行なうための通信インタフェース128とを含んでいる。CD−ROMドライブ108にはCD−ROM118が装着される。FDドライブ106にはFD116が装着される。
なお、CD−ROM118は、コンピュータ本体に対してインストールされるプログラム等の情報を記録可能な媒体であれば、他の媒体、たとえば、DVD−ROM(Digital Versatile Disc)やメモリカードなどでもよく、その場合は、コンピュータ本体102には、これらの媒体を読取ることが可能なドライブ装置が設けられる。
なお、画像データの記録媒体として、ハードディスク124、あるいは、他の大容量の記録媒体を用いることで、プライバシ保護モバイル映像生成装置300を、基本的には、コンピュータ100と同様の構成を有するモバイルコンピュータにより実現することができる。もちろん、プライバシ保護モバイル映像生成装置300を、汎用のモバイルコンピュータの代わりに、専用のハードウェアで構成してもよい。
[移動カメラを用いたステルスビジョンシステム]
ステルスビジョンシステム1000は、不特定の移動する人物・物体を移動カメラ20によって撮影し、さらに照明条件の変化や物体同士の隠れなどの問題も加わるため、映像上での見え方情報を用いた検出手法で、これを実現することは一般には困難である。
そこで、この問題を解決するために、図1に示したとおり、本発明では、複数台のカメラを用いて3次元空間中でプライバシ保護領域を設定する。本発明では、推定した被写体の奥行き情報を利用するため、撮影画像上で物体同士による重なりが発生した場合でも適切なぼかし領域を設定する事が可能である。また、この設定処理には映像上での見え方情報を一切用いないため、物体の移動や姿勢や照明条件の変化による見え方の変化に影響されないという利点がある。
図3は、図1に示したシステム1000の構成および動作の概要を示すための機能ブロック図である。
上述のとおり、システム1000は、3次元位置検出ユニットとプライバシ保護モバイル映像生成装置300とを備える。
3次元位置検出ユニットでは、3次元空間に取り付けた少なくとも1台の据置きカメラ、たとえば、天井カメラ10を用いて撮影空間の3次元モデルリングを行なう。もし、モデリングされた3次元領域において、プライバシ保護のために映像の撮影が許可されていない場合、その領域をプライバシ保護領域とする。
プライバシ保護モバイル映像生成装置300では、移動カメラ20のキャリブレーションを行ない、モバイル画像キャプチャ部302により移動カメラ20から画像を取得して、プライバシ保護画像生成部304により3次元空間と撮影された画像面の間の射影関係を推定する。この射影関係を用いてプライバシ保護領域が画像上のどこに写り込むかを求め、推定領域に画像処理を施すことで、プライバシの保護を実現する。プライバシー保護画像生成部304により生成されたプライバシ保護画像データは、記録媒体に記録される。
[被写体のプライバシ保護映像の生成手法]
(プライバシ保護領域の設定)
撮影対象物体の3次元形状を復元する場合、多数のカメラによって撮影した映像にステレオ処理などを適用することにより、物体同士の隠れの問題(オクルージョン)を解決することができるものの、計算処理コストが大きくなるという問題がある。
本発明では、実時間での動作するステルスビジョンシステムを実現するために、本発明では、多数台のカメラではなく、図1に示す空間を上方から見下ろすように撮影する一台のカメラ(天井カメラ10)により、プライバシ保護領域の推定を行なう。
ステルスビジョンシステムの撮影対象は、地面上をほぼ直立した状態で移動する物体であるため、上方からの映像中では物体同士の隠れの問題が起こりにくいというメリットがある。
図4は、このような天井カメラ10の撮影画像からプライバシ保護領域の推定を行なう手続を示す概念図である。
天井カメラ画像上の2次元座標情報(u,v)から3次元位置(X,Y,Z)を推定するために、全ての物体がある高さYの平面上に存在すると仮定する。撮影対象が3次元空間内を立って移動する人間であれば、このような仮定は十分現実を反映したものとなる。
この平面と天井カメラ画像面の間の2次元射影変換行列Hから、以下の式(1)に示すように、画像上の2次元座標情報から3次元空間での位置を推定する。
λ[X Z 1]T=Hn[u v 1]T …(1)
なお、このような推定方法については、たとえば、文献1:T.Koyama, I.Kitahara, Y.Ohta, “Live Mixed-Reality 3D Video in Soccer Stadium”, Proc. Of IEEE and ACM Int. Symposium on Mixed and Augmented Reality(ISMAR2003), pp178-187, (2003)に開示されている。
式(1)を用いる処理において、対象物の2次元座標は、背景の除去と前景領域のラベリングというような簡単な画像処理により評価できる。このため、このような処理は実時間処理に適している。また、計算負荷を減少させるために、プライバシ保護領域は、対象物の少なくとも一部(たとえば、被写体の顔)の周りを囲む箱状の領域であるものとする。この箱状の領域の大きさは撮影対象ごとに適切に変化させるものとする。したがって、被写体の顔のプライバシ保護領域を獲得する場合は、式(1)において、被写体は、たとえば、地面からの高さ1.5mの領域に存在すると仮定し、その結果算出された3次元位置の周囲に30cm立方の箱状の領域を設定することで実現することができる。
なお、本実施の形態では、実時間処理に主眼を置いたため、プライバシ保護領域として計算量の少ない箱状の形状を採用しているが、本発明で設定するプライバシ保護領域は、これに限るものではない。計算コストが許すのであれば、多視のカメラによって撮影された映像に3次元形状復元処理を適用することで、プライバシ保護領域の正確な3次元形状を設定することが可能である。この形状を利用することで、後段のぼかし処理の制度の向上が期待できる。
(移動カメラの校正)
以下では、移動カメラ20の校正の手続について、簡単に説明する。
なお、カメラの校正については、たとえば、文献2:徐 剛、辻 三郎著「3次元ビジョン」、共立出版、1998年4月20日初版に詳しく開示されている。
移動カメラの校正の方法としては、第1には、移動カメラの位置と方向というようなカメラの外部変数を、磁気/赤外線を用いた3次元位置センサ群により抽出するという方法がある。射影行列は、カメラの内部変数と外部変数とを組み合わせることで得られる。
第2の方法としては、3次元座標と2次元座標との多数のペアにより、射影行列を評価する、という方法である。
第1の方法では、安定に射影行列を得られるものの、利用可能な受信センサの個数のために観測可能な領域が制限される。
第2の方法では、移動カメラ自体が受信センサであるために、3次元空間中に配置される標識を増やすことで、容易に観測可能な領域を拡大することができる。しかしながら、実際問題としては、標識の2次元座標を正確に抽出するのは困難であるために、一般には、射影行列を安定に得ることが難しい。
本発明では、図1に示したとおり、3次元空間内に標識として、LED−IDタグ30を配置している。このLED−IDタグ30は、たとえば、底面の大きさが3cm×4cm程度で作成できるために、撮影の行なわれる3次元空間内のどこにでも容易に配置できる。
このLED−IDタグ30は、各々が、点滅するパターンにより、自身のID番号を送出しており、これにより、画像中に映っているLED−IDタグ30がいずれのタグであるかを特定できる。カメラの内部変数については、予め求めておき、キャプチャされた画像中で、LED−IDタグ30を検出し、そのID番号をデコードして特定する。このID番号により、予め求めておいた当該LED−IDタグ30の3次元座標を参照することができる。コンピュータ100の記憶装置には、予めこのようなID番号と3次元座標とが関連付けられて格納されているものとする。
キャプチャされた画像中に、少なくとも3つのLED−IDタグ30が存在すれば、それらの3次元座標から、カメラの外部変数を求めることができる。このようにして求めた外部変数と内部変数とを組み合わせれば、射影行列を求めることができる。
(システム1000の動作)
以下、3次元位置検出ユニットとして動作するコンピュータ100の動作およびプライバシ保護モバイル映像生成装置300の動作について、説明する。
図5は、コンピュータ100の動作を説明するためのフローチャートである。
図5を参照して、まず、天井カメラ10の校正が行なわれる(ステップS100)。この場合、たとえば、式(1)の適用にあたり、被写体のプライバシ保護領域が地面から1.5mの高さにあると仮定するのであれば、1.5mの高さの校正用の複数の棒を3次元空間内に所定間隔で垂直に立てて配置しておく。この校正用の棒の先端に色つきのマーカをつけておき、このマーカにより、天井カメラ10の校正を行なうことができる。
続いて、RFIDタグ40と天井カメラ10からの画像データとに基づいて、プライバシ保護の対象物が撮影する3次元空間内に存在するかを検知する(ステップS102)。
プライバシ保護対象物が存在する場合、式(1)にしたがって、3次元空間内でのプライバシ保護領域(箱型の領域)を算出する(ステップS106)。続いて、通信装置200を介して、プライバシ保護モバイル映像生成装置300のプライバシ保護画像生成部304に対して、算出されたプライバシ保護領域に関する情報を通知する(ステップS108)。ステップS104において、プライバシ保護対象物が存在しないと判断したときは、その旨を示す情報が通知される。
操作者から処理の終了が指示されていなければ、処理は再び、ステップS102に復帰する。
図6は、プライバシ保護モバイル映像生成装置300の動作を説明するためのフローチャートである。
図6を参照して、まず、移動カメラ20により映像信号がキャプチャされる(ステップS200)。続いて、上述したLED−IDタグ30を用いた移動カメラの校正が行なわれる(ステップS202)。
プライバシ保護領域が通知されていれば(ステップS204)、2次元画像中でプライバシ保護領域に相当する部分のぼかし処理を行なう(ステップS206)。
ここで、上述したようなプライバシ保護領域を算出するステップで推定した箱状のプライバシ保護領域と、移動カメラの校正処理により算出された射影変換行列Pを用いて、移動カメラで撮影した画像上においてプライバシを保護する画像処理(ぼかし処理等)を行なう手順について述べる。
前述したように対象空間の被写体のすくなくとも1部は、箱状の領域として表現されている。その領域の8頂点を以下に示す式(2)により移動カメラによって撮影した画像上に投影し、それらの点同士を結んだ凸領域Rnを画面上で被写体の観測領域とする。
λ[unn 1]T=P[Xnnn 1]T …(2)
(n=1,…、8)
この観測領域において、画像の解像度を低下させるぼかし処理や、均一の色で塗りつぶす処理等を施すことで、被写体の見え方情報を低下させ、プライバシの保護を実現する。
このようぼかし処理を行なった後の画像データ、または、プライバシ保護領域が通知されていなければキャプチャされた画像データそのままを、画像データとして出力し記録媒体に記録する(ステップS208)。
操作者から処理の終了が指示されていなければ、処理は再び、ステップS200に復帰する。
図7および図8は、以上のようにしてプライバシ保護処理された画像の例を示す図である。
図7に示すとおり、画面右側の人物の顔に相当する部分にはモザイク処理が施されている。さらに、図8に示すとおり、この人物が画面中央よりで、より移動カメラ20に近い側に移動した場合は、この人物の顔部分の大きさの変化に合わせて、モザイク処理が施される領域が大きくなっている。
以上のようなステルスビジョンシステム1000によれば、撮影される領域中で、プライバシを保護する対象物(被写体)が移動する場合でも、実時間でプライバシ保護のための画像処理を施す領域を動的に変化させることが可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の画像撮影装置を用いたステルスビジョンシステム1000の一例を示す概念図である。 コンピュータ100の構成をブロック図形式で示す図である。 図1に示したシステム1000の構成および動作の概要を示すための機能ブロック図である。 天井カメラ10の撮影画像からプライバシ保護領域の推定を行なう手続を示す概念図である。 コンピュータ100の動作を説明するためのフローチャートである。 プライバシ保護モバイル映像生成装置300の動作を説明するためのフローチャートである。 プライバシ保護処理された画像の例を示す第1の図である。 プライバシ保護処理された画像の例を示す第2の図である。
符号の説明
100 コンピュータ、102 コンピュータ本体、103 ディスプレイ、106 FDドライブ、108 CD−ROMドライブ、110 キーボード110、112 マウス、114 無線通信装置、118 CD−ROM、120 CPU、122 メモリ、124 ハードディスク、128 通信インタフェース、200 通信装置、300 プライバシ保護モバイル映像生成装置、1000 ステルスビジョンシステム。

Claims (6)

  1. 撮影を行なう3次元空間内において、撮影対象物の位置を検出するための3次元位置検出手段と、
    前記3次元位置検出手段により検出された撮影対象物に対して、プライバシを保護するための画像処理の対象となる前記撮影対象物の少なくとも1部を含む3次元保護領域を示す保護領域情報を生成するための保護領域算出手段と、
    前記撮影対象物の画像を撮影するための移動撮影手段と、
    前記保護領域情報に対応する前記画像の部分領域に対して、プライバシを保護するための画像処理を行なった保護画像データを生成するための保護画像生成手段とを備える、画像撮影装置。
  2. 前記3次元位置検出手段は、前記3次元空間を上部から俯瞰して撮影する俯瞰撮影手段を含む、請求項1記載の画像撮影装置。
  3. 前記保護領域算出手段は、前記俯瞰撮影手段により撮影された2次元画像から、前記3次元保護領域が、前記3次元空間内の底面から所定の高さにあるものとして、前記保護領域情報を生成する、請求項2記載の画像撮影装置。
  4. 前記3次元保護領域は、箱型の領域である、請求項3記載の画像撮影装置。
  5. 前記保護画像生成手段は、前記移動撮影手段により撮影された前記画像中に存在するLED−IDタグが点滅により送出するID情報に基づいて、前記移動撮影手段からの画像の校正を行なう、請求項1記載の画像撮影装置。
  6. 前記保護領域情報を前記保護画像生成手段に無線で伝送するための無線通信装置をさらに備える、請求項1記載の画像撮影装置。
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