JP2005293033A - 画像処理装置及び侵入者検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風に揺れる植栽等のノイズ成分を撮像画像から除去する。
【解決手段】複数の画素により構成される撮像画像を取得する撮像装置１０と、撮像画像の変動領域を抽出するために用いられる背景画像を保持する記憶部１６と、撮像画像から注目画素を順次選択し、背景画像における注目画素に対応する画素位置の近傍の探索範囲に注目画素との特性値の差が所定の閾値以下である対応画素が存在するか否かを調査し、対応画素が存在する場合に注目画素を撮像画像に含まれるノイズとして除去する画像処理部１４と、を備える画像処理装置により上記課題を解決できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像画像に含まれるノイズを除去する画像処理装置、及び、それを含む侵入者検出装置に関する。

近年、侵入者等を検出するセキュリティシステムにおいて画像センサ等の撮像装置によって撮像された画像を用いるシステムが数多く提供されている。このようなシステムでは、基準となる背景画像を記録しておき、時々刻々と撮像される撮像画像と背景画像との差分をとった差分画像を生成し、差分画像から変動領域を抽出し、その変動領域に基づいて侵入者を検出する。

例えば、特開平３−９７０８０号公報には、撮像画像と背景画像との輝度の差分画像を生成し、その差分値が所定の閾値以上である画素を変動画素として抽出し、連続する変動画素の個数が所定の判定値以上である場合に、変動画素で構成される変動領域を侵入者であると判定し、警報駆動信号を出力する技術が開示されている。

ところが、屋外に設置された侵入者検出装置では、風によって揺れる植栽等が侵入者以外の変動画像として撮像されることが多く、これらの変動画像が侵入者として誤検出されることがある。

このような誤検出を避けるために、特開２００１−１８６５１１号公報には、複数の背景画像を予め用意し、撮像画像とそれぞれの背景画像との差分画像を生成し、これら複数の差分画像を利用して侵入物体の有無を判定する技術が開示されている。また、特開２０００−１７５１７８号公報には、入力されるデジタル画像にぼかし処理を施し、予めぼかし処理された基準のぼかし画像と比較して、これら両画像間で各画素毎の輝度の差分を求め、その差分画像に基づいて侵入物体の有無を判断する技術が開示されている。また、特開平７−２９０１５号公報には、連続撮像された複数の画像から少なくとも１画像おきの画像間の移動物を時系列的に順次検出し、検出された複数の検出画像間で画像を重ね合わせて検出物が重なるか否かによって検出物が連続して移動しているか判定し、ある時刻の検出画像からそれ以前の検出画像を減算することによって一定位置で移動する物体を除去し、一定方向に連続移動する物体を検出する技術が開示されている。

特開平３−９７０８０号公報 特開２００１−１８６５１１号公報 特開２０００−１７５１７８号公報 特開平７−２９０１５号公報

しかしながら、特開２００１−１８６５１１号公報に記載の技術では、風の強さ等によって千差万別に変化する植栽の揺れに対応するために相当数の背景画像を用意しておく必要があり、処理速度の低下や必要なメモリ容量が増加する等の問題がある。さらに、どのタイミングで撮影された背景画像を用いるのが適しているかを判断することが困難である。

また、特開２０００−１７５１７８号公報に記載の技術では、画像全体に対してぼかし処理を施すため、撮像画像に侵入者の画像が含まれている場合に侵入者の画像もぼかされてしまい、侵入者の検出精度が低下する。また、除去対象となる植栽の揺れ等が大きくなると、より強いぼかし処理を施す必要があるため、侵入者の検出精度がより低下することとなる。

また、特開平７−２９０１５号公報に記載の技術では、検出された変動領域をその動きから分析して除去するものであるが、風が強いときには植栽等が大きく揺れるために侵入者と植栽の画像同士が重なり合ってしまい、変動領域を除去すると侵入者の画像も一緒に除去されてしまうことがある。その結果、侵入者の検出ができない場合が発生する。また、変動領域の動きをどのように分析すれば、侵入者と植栽等の他の画像を区別して除去することができるのかが明確でない。

本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、画像に含まれる植栽の揺れ等のノイズを除去することができる画像処理装置及びそれを含む侵入者検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、撮像画像と背景画像とから変動領域を抽出する画像処理装置において、複数の画素により構成される撮像画像を取得する手段と、前記撮像画像の変動領域を抽出するために用いられる背景画像を保持する手段と、を備え、前記撮像画像から注目画素を順次選択し、前記背景画像における前記注目画素に対応する画素位置の近傍の探索範囲に、前記注目画素との特性値の差が第１の閾値以下である対応画素、が存在するか否かを調査し、前記対応画素が存在する場合に当該注目画素を前記撮像画像に含まれるノイズとして処理することを特徴とする。

ここで、前記撮像画像に含まれる画素と当該画素に対応する前記背景画像の画素との特性値の差が第２の閾値以上の画素を変動画素とする差分画像を生成する手段を備え、前記差分画像の変動画素に対応する画素位置にある前記撮像画像の画素を前記注目画素として選択することが好適である。これにより、ノイズ除去のために必要とされる処理演算量を低減することができる。

また、前記探索範囲を可変とすることも好適である。例えば、前記差分画像における前記注目画素に対応する画素位置に対して設定される所定の判定範囲に含まれる変動画素の割合に応じて設定することが好ましい。また、過去に取得された所定数の撮像画像についての差分画像における前記注目画素に対応する画素に含まれる変動画素の割合に応じて設定することも好ましい。前記探索範囲を可変とすることによって、植栽の揺れ等が小さい場合にノイズ除去処理において誤って侵入者をノイズとして除去してしまうことや処理演算量を低減することができる。

また、前記対応画素は、前記撮像画像に含まれる画素に対応付けられた回数が所定数以下の画素とすることが好適である。これにより、前記撮像画像に含まれる複数の画素を前記背景画像の同一画素に複数回対応付けてしまうことにより、ノイズ除去処理において誤って侵入者をノイズとして除去してしまうことを低減することができる。

また、前記注目画素の各々について前記探索範囲に前記対応画素が含まれるか否かを調査する際に、前記対応画素が見出された時点で調査を終了することが好適である。これにより、ノイズ除去処理における調査に係る処理演算量を低減することができる。

上記本発明の画像処理装置を備え、前記ノイズ除去処理された画像に基づいて侵入者を検出することによって、撮像画像に含まれる風に揺れる植栽等のノイズを除去したうえで侵入者を効果的に検出する侵入者検出装置を実現することができる。

なお、本発明は、コンピュータを、離散的な複数の画素により構成される撮像画像を取得する手段と、前記撮像画像の変動領域を抽出するために用いられる背景画像を保持する手段と、前記撮像画像から注目画素を順次選択し、前記背景画像における前記注目画素に対応する画素位置の近傍の探索範囲に、前記注目画素との特性値の差が所定の閾値以下である対応画素、が存在するか否かを調査し、前記対応画素が存在する場合に当該注目画素を前記撮像画像に含まれるノイズとして処理する手段と、を備える装置として機能させるプログラムにより実現することもできる。

本発明によれば、風に揺れる植栽等による背景変化を変化領域としないようにすることができる。これにより、侵入者を誤ってノイズとして除去してしまうことなく、確実に検出することができる。

本発明の実施の形態における侵入者検出装置１００は、図１に示すように、撮像装置１０、画像入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２、画像処理部１４、記憶部１６及びアラーム出力部１８を含んで構成される。侵入者検出装置１００は、一般的なコンピュータを含む装置として実現することができる。

撮像装置１０は、画像センサやカメラなどの撮像手段を含んで構成される。撮像装置１０は、光学的な映像を電気的な画像信号に変換して画像入力Ｉ／Ｆ１２へ出力する。画像入力Ｉ／Ｆ１２は、撮像装置１０から画像信号を受けて、その画像信号に対して増幅、フィルタ処理、デジタル化処理等の前段処理を行った後に画像処理部１４に受け渡す機能を有する。本実施の形態では、離散的な画素にデジタル化され、各画素ごとに特性値である輝度値をもった撮像画像が画像処理部１４に入力されるものとする。画像処理部１４は、ＣＰＵ等を含むコンピュータの処理機能を有し、デジタル化された撮像画像を受けて、２値化処理、背景差分処理、ノイズ除去処理、侵入者判定処理等の各種処理のいずれかを組み合わせて行う。これらの処理ついては後述する。記憶部１６は、撮像画像、基準画像となる背景画像、各種処理において中間生成される差分画像、ノイズを除去した結果を示す処理結果画像、各種処理に使用される設定値、画像処理部１４で実行されるプログラム等を格納及び保持する。アラーム出力部１８は、画像処理部１４の侵入者判定処理において撮像画像に侵入者の画像が撮像されていると判定された場合に外部にアラーム信号を出力する。

本実施の形態では、図２に示すように、時々刻々と撮像されてくる撮像画像Ｉに含まれる被写体の画素に対応する画素が基準となる背景画像Ｂの所定範囲に存在しているか否かを判定し、存在する場合には風に揺れる植栽等のノイズとして除去し、存在しない場合には侵入者として検出する。画像処理部１４における画像処理は、図３に示すようなフローチャートに沿って行われる。この画像処理方法のフローチャートの各工程をコンピュータで実行可能なプログラムとして記憶部１６に保持しておき、その画像処理プログラムを画像処理部１４において実行することによって処理を行うことができる。

以下の処理では、撮像装置１０において侵入者がない状況において取得された背景画像Ｂと、撮像装置１０において時々刻々と撮像される撮像画像Ｉとが既に取得され、記憶部１６に格納及び保持されているものとする。各画像はデジタル画像であり、それぞれ座標（ｘ，ｙ）で特定される離散的な画素で表現されているものとする。例えば、撮像画像Ｉの座標（ｘ，ｙ）に位置する画素を画素Ｉ（ｘ，ｙ）、背景画像Ｂの座標（ｘ，ｙ）に位置する画素を画素Ｂ（ｘ，ｙ）として表記する。

ステップＳ１０では、撮像画像Ｉ及び背景画像Ｂに基づいて、２値化された差分画像Ｄを生成する。画像処理部１４では、撮像画像Ｉと背景画像Ｂとの差分処理を行い、得られた画像を２値化することによって差分画像Ｄを生成する。

例えば、２値化処理における閾値をＫ₁とした場合、数式（１）を用いて、撮像画像Ｉの各画素Ｉ（ｘ，ｙ）の所定の特性値とそれに対応する背景画像Ｂの画素Ｂ（ｘ，ｙ）の特性値との差の絶対値が閾値Ｋ₁よりも小さい場合には差分画像Ｄの画素Ｄ（ｘ，ｙ）を非変動画素“０”とし、閾値Ｋ₁以上である場合には差分画像Ｄの画素Ｄ（ｘ，ｙ）を変動画素“１”とする。特性値は、特に限定されるものではないが、輝度、色調、色差等とすることができる。これにより、撮像画像Ｉと背景画像Ｂとの間で変化した画素（変動画素）が差分画像Ｄに表される。

（数１）
差分値 ｜Ｉ（ｘ，ｙ）−Ｂ（ｘ，ｙ）｜＜Ｋ₁ なら Ｄ（ｘ，ｙ）＝０
≧Ｋ₁ なら Ｄ（ｘ，ｙ）＝１ （１）

ステップＳ１２では、対応画素数カウンタの初期化が行われる。画像処理部１４は、差分画像Ｄの各画素Ｄ（ｘ，ｙ）にそれぞれ対応付けられた対応画素数カウンタＣ（ｘ，ｙ）の各々を総て“０”に初期化する。

ステップＳ１４では、注目座標（ｘ_p，ｙ_p）が初期化される。注目座標（ｘ_p，ｙ_p）は各画像における画像処理の対象となる画素を特定する座標を意味する。例えば、図４に示すように、画像における各画素が水平方向の座標を示すｘ_p及び垂直方向の座標を示すｙ_pにより特定できる場合、ｘ_p及びｙ_pをカウンタとして用いることによって注目座標（ｘ_p，ｙ_p）を表すことができる。この場合、差分画像Ｄにおいては注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）となる。ここでは、各画像が左上隅の座標（１，１）から右下隅の座標（ｎ，ｍ）の画素から成るものとして、注目座標（１，１）に初期化する。

ステップＳ１６では、差分画像Ｄにおける注目座標（ｘ_p，ｙ_p）で特定される注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）が“０”か“１”かが判断される。差分画像Ｄにおける注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）が“０”である場合には、撮像画像Ｉにおける注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）の特性値は背景画像Ｂにおける注目画素Ｂ（ｘ_p，ｙ_p）の特性値とほぼ等しい非変動画素であると判断されて、ステップＳ２４へと処理が移行される。一方、差分画像Ｄにおける注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）が“１”である場合には、撮像画像Ｉにおける注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）は背景画像Ｂにおける注目画素Ｂ（ｘ_p，ｙ_p）と実質的に異なる変動画素であると判断されて、ステップＳ１８以降の対応画素の探索処理が行われる。

ステップＳ１８では、背景画像Ｂの注目座標（ｘ_p，ｙ_p）に対する探索範囲Ｓが決定される。探索範囲Ｓは、撮像画像Ｉにおける注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）に対応する画素を背景画像Ｂの画素群から探し出すサーチ範囲を意味する。

画像処理部１４は、図４の背景画像Ｂの例で示すように、背景画像Ｂにおける注目座標（ｘ_p，ｙ_p）の周囲に所定の範囲の探索範囲Ｓを設定する。例えば、注目座標（ｘ_p，ｙ_p）を中心として水平方向に幅Ｗｈ及び垂直方向に幅Ｗｖを有する矩形の探索範囲Ｓを設定する。また、注目座標（ｘ_p，ｙ_p）を中心として注目座標（ｘ_p，ｙ_p）から距離Ｒに含まれる円形の範囲を探索範囲Ｓとすることも可能である。ただし、探索範囲Ｓは、これらの形状及びサイズに限定されるものではなく、除去されるべきノイズの原因となる植栽の揺れ幅、大きさ等に応じて形状及びサイズを定めることが好ましい。

ここで、探索範囲Ｓを大きくとると、サーチ範囲が広くなり、植栽の画像等の揺れが大きい場合においても撮像画像Ｉにおける注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）に対応する画素が背景画像Ｂにおける探索範囲Ｓに含まれ易くなる。すなわち、ノイズ除去し易くなる。その一方で、ノイズが小さい場合にむやみに探索範囲Ｓを大きくし過ぎると、処理しなければならない画素数が増えて、処理時間が増大する問題がある。そこで、植栽の揺れ幅を予測して、その予測から探索範囲Ｓを決定することが好ましい。

植栽の揺れが大きい場合、差分画像Ｄにおいて変動画素“１”が多くなる傾向がある。そこで、差分画像Ｄにおける注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）の周囲に所定の判定範囲を設定し、その判定範囲に含まれる変動画素“１”の割合Ｒ₁を求め、その割合Ｒ₁に基づいて探索範囲Ｓを決定することが好ましい。

例えば、図５に示すように、差分画像Ｄの注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）を中心として水平方向及び垂直方向に所定の幅を有する矩形領域Ｕを設定する。その矩形領域Ｕ内に含まれる総画素数Ｎａと変動画素“１”の数Ｎｃとを求め、割合Ｒ₁＝Ｎｃ／Ｎａを算出する。その割合Ｒ₁の値に基づいて探索範囲Ｓの大きさを決定する。例えば、数式（２）に基づいて探索範囲Ｓの幅Ｗを算出し、注目座標（ｘ_p，ｙ_p）を中心として水平方向及び垂直方向に幅Ｗを有する矩形形状の探索範囲Ｓを設定する。係数Ｍは、探索範囲Ｓの幅Ｗを定める係数であり、０以上の値である。係数Ｍは、撮像装置１０の設置環境（例えば、植栽までの距離）や撮像対象となる環境（例えば、風の強弱）、侵入者検出装置１００の処理速度に基づいて定めることが好ましい。また、幅Ｌ₁＝［Ｍ₁×Ｒ₁］は四捨五入等の処理により整数値とする。

（数２）
Ｗ＝２×Ｌ₁＋１＝２×［Ｍ₁×Ｒ₁］＋１ （２）

具体的には、差分画像Ｄの注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）を中心として水平方向及び垂直方向に３画素×３画素の矩形領域を設定した場合、矩形領域Ｕ内の総画素数は９画素であり、そのうち変動画素“１”が６画素であるので、係数Ｍ₁を２とすると、幅Ｗは３となる。したがって、注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）を中心とした３画素×３画素の範囲を探索範囲Ｓに設定する。

また、植栽の揺れが大きい場合、過去の撮像画像においても同一の領域がノイズとなっていた可能性が高い。そこで、過去の画像に遡って、差分画像Ｄの注目画素Ｄ（ｘ_p，ｙ_p）に対応する画素が変動画素“１”となっていたか否かを調査し、変動画素“１”となっていた割合Ｒ₂を求め、その割合Ｒ₂に基づいて探索範囲Ｓを決定することも好ましい。

例えば、処理対象となっている現在の撮像画像からＮｂ個の撮像画像について遡って、それらの撮像画像の差分画像における注目座標（ｘ_p，ｙ_p）の画素が変動画素“１”であるか否かを調査し、Ｎｂ個の差分画像に含まれる変動画素“１”の割合Ｒ₂を算出する。Ｎｂ個の撮像画像に対して、変動画素“１”がＮｄ個含まれていた場合には、割合Ｒ₂＝Ｎｄ／Ｎｂとなる。その割合Ｒ₂の値に基づいて探索範囲Ｓの大きさを決定する。例えば、数式（３）に基づいて探索範囲Ｓの幅Ｗを算出し、注目座標（ｘ_p，ｙ_p）を中心として水平方向及び垂直方向に幅Ｗを有する矩形形状の探索範囲Ｓを設定する。係数Ｍ₂は、探索範囲Ｓの幅Ｗを定める係数であり、０以上の値である。係数Ｍ₂は、撮像装置１０の設置環境や撮像対象となる環境、侵入者検出装置１００の処理速度に基づいて定めることが好ましい。また、幅Ｌ₂＝［Ｍ₂×Ｒ₂］は四捨五入等の処理により整数値とする。

（数３）
Ｗ＝２×Ｌ₂＋１＝２×［Ｍ₂×Ｒ₂］＋１ （３）

１０個の撮像画像だけ遡って、それらの撮像画像のうち６個に対する差分画像において注目座標（ｘ_p，ｙ_p）に対応する画素が変動画素“１”であった場合、割合Ｒ₂＝６／１０となり、係数Ｍ₂を２とすると、幅Ｗは３となる。したがって、背景画像Ｂの注目画素Ｂ（ｘ_p，ｙ_p）を中心とした３画素×３画素の範囲を探索範囲Ｓとする。

さらに、割合Ｒ₁と割合Ｒ₂とを組み合わせて探索範囲Ｓを決定することも好適である。例えば、数式（４）に基づいて探索範囲Ｓの幅Ｗを算出し、注目座標（ｘ_p，ｙ_p）を中心として水平方向及び垂直方向に幅Ｗを有する矩形形状の探索範囲Ｓを設定する。ここで、幅Ｌ₃＝［Ｍ₁×Ｒ₁＋Ｍ₂×Ｒ₂］は四捨五入等の処理により整数値とする。

（数４）
Ｗ＝２×Ｌ₃＋１＝２×［Ｍ₁×Ｒ₁＋Ｍ₂×Ｒ₂］＋１ （４）

ステップＳ２０では、背景画像Ｂにおける探索範囲Ｓに撮像画像Ｉにおける注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）と対応する画素が含まれているか否かが調査される。図４の矢印で示すように、探索範囲Ｓ内を順にスキャンしてスキャン座標（ｘ_t，ｙ_t）を定め、背景画像Ｂの探索範囲Ｓに含まれるスキャン座標（ｘ_t，ｙ_t）で特定されるスキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）が撮像画像Ｉの注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）に対応する画素であるか否かを判定する。スキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）と注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）とが対応する画素であるか否かは、以下の条件を満たしているか否かで判定することができる。

第１の条件は、差分画像Ｄでのスキャン座標（ｘ_t，ｙ_t）の画素Ｄ（ｘ_t，ｙ_t）が変動画素“１”となっていることである。すなわち、取り除こうとするノイズ画素は、植栽の揺れ等によって発生しているので、スキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）と注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）とが対応する画素である場合には撮像画像Ｉと背景画像Ｂとの差分である差分画像Ｄでは注目座標（ｘ_p，ｙ_p）とスキャン座標（ｘ_t，ｙ_t）との両方の画素が変動画素“１”となっているはずだからである。

第２の条件は、背景画像Ｂのスキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）と撮像画像Ｉの注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）の特性値が数式（５）を満たすことである。ここで、判定の閾値Ｋ₂は、必要とされるノイズ除去の精度に応じて決定することが好ましい。すなわち、閾値Ｋ₂を大きくするとスキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）と注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）が対応し易くなり、ノイズを除去し易くなると共に、植栽の揺れと侵入者が誤って対応してしまう可能性が高くなる。閾値Ｋ₂はこれらを考慮したうえで決定される。

（数５）
差分値 ｜Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）−Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）｜＜Ｋ₂ （５）

また、第１及び第２の条件に加えて、第３の条件を用いることも好適である。第３の条件は、スキャン座標（ｘ_t，ｙ_t）に対応する対応画素数カウンタＣ（ｘ_t，ｙ_t）の値が所定の閾値Ｋ₃以下となっていることである。対応画素数カウンタＣ（ｘ，ｙ）は背景画像Ｂにおける座標（ｘ，ｙ）の画素が撮像画像Ｉにおける画素と対応付けられた回数を示す。すなわち、対応画素数カウンタＣ（ｘ_t，ｙ_t）が１以上である場合には、スキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）がそれまでの処理において撮像画像Ｉに含まれる画素に既に対応付けられたことを意味する。本来、撮像画像Ｉに含まれる複数の画素が背景画像Ｂにおける同一の画素に対応付けられることはないはずなので、閾値Ｋ₃を用いることによって対応付けすることができる回数に制限を設ける。例えば、撮像画像Ｉに含まれる多数の画素が背景画像Ｂの同一の画素に対応付けられることによって、ノイズ画素ではない画素が不用意に除去されることを避けるためには閾値Ｋ₃を小さくすることが好ましい。特に、侵入者を確実に検出したい場合には、閾値Ｋ₃を“０”に設定することが好ましい。これにより、一度対応付けられた画素が再び他の画素と対応付けられることがなくなり、侵入者によって生じた画像領域が誤ってノイズとして除去されることを防ぐことができる。一方、撮像装置１０の設置場所や撮像される対象領域の環境に応じて閾値Ｋ₃を設定することも好ましい。例えば、風等が強く植栽が大きく揺れることが多い場合には、閾値Ｋ₃を大きくすることが好ましい。閾値Ｋ₃を大きくすることにより、ノイズ画素を効果的に除去することができる。

また、探索範囲をスキャンする際には、図４の矢印で示すように、背景画像Ｂの座標（ｘ_p，ｙ_p）の画素に近い画素から徐々に遠い画素に向かってスキャンを行うことが好ましい。このように、背景画像Ｂの注目座標（ｘ_p，ｙ_p）に対応する画素に近い画素から順にスキャンを行うことによって、植栽の揺れ等の幅が小さい場合により少ないスキャン回数で対応画素を発見することができる。また、探索範囲Ｓにおいて撮像画像Ｉの注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）と対応する画素が見つかった場合には、その時点でスキャンを終了し、ステップＳ２４に処理を移行させることも好適である。これによって、探索処理をより高速に行うことが可能となる。

背景画像Ｂのスキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）が撮像画像Ｉの注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）と対応する画素であると判断されるとステップＳ２２に処理を移行させる。一方、背景画像Ｂのスキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）が撮像画像Ｉの注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）と対応する画素でない場合には、スキャンを続行し、背景画像Ｂの探索範囲Ｓ内における次のスキャン画素Ｂ（ｘ_t，ｙ_t）について判定を行う。

ステップＳ２２では、撮像画像Ｉの注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）は、植栽の揺れ等によって変動画素として現れたものであると判定する。この場合、差分画像Ｄを複製した処理結果画像Ｅの注目座標（ｘ_p，ｙ_p）の値を“０”に変更する。また、スキャン座標（ｘ_t，ｙ_t）に対応する対応画素数カウンタＣ（ｘ_t，ｙ_t）の値を１だけ増加させる。ここで、差分画像Ｄを複製した処理結果画像Ｅを用いるのは、差分画像Ｄ自体の値を変更すると以後のノイズ除去処理において他の画素との比較ができなくなるからである。

もし、探索範囲Ｓ内の総ての画素について条件が満たされなかった場合には、処理結果画像Ｅにおける注目座標（ｘ_p，ｙ_p）の値は“１”のまま維持され、撮像画像Ｉの注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）はノイズ画素ではないと判定される。

ステップＳ２４では、撮像画像Ｉに含まれる総ての画素について背景画像Ｂに対応する画素の調査が行われたか否かが判定される。総ての画素について処理が終了していない場合には、ステップＳ２６にて注目座標（ｘ_p，ｙ_p）を次の座標に更新し、ステップＳ１６に処理を戻す。総ての画素について処理が終了している場合には、ステップＳ２８に処理を移行させ、処理結果画像Ｅを用いて侵入者の検出処理を行う。

このとき、処理結果画像Ｅでは植栽の揺れ等によるノイズが除去されているので、変動画素“１”として残っている変動領域の大きさ、形状及び移動速度により侵入者を検出する。侵入者検出は、既存の検出方法を用いて行うことができる。侵入者が検出された場合には、アラーム出力部１８により外部にアラーム信号を出力しても良い。

本実施の形態では、背景画像Ｂに探索範囲Ｓを設定し、撮像画像Ｉにおける注目画素Ｉ（ｘ_p，ｙ_p）に対応する画素が含まれているか否かを判定したが、撮像画像Ｉに探索範囲Ｓを設定し、背景画像Ｂにおける注目画素Ｂ（ｘ_p，ｙ_p）に対応する画素が含まれているか否かを判定しても良い。

本発明によれば、撮像画像に含まれる風に揺れる植栽等のノイズを適切に除去することができる。これにより、侵入者をより確実に検出することができる。

本発明の実施の形態における侵入者検出装置を示すブロック図である。 撮像画像の注目画素と対応する背景画像の画素を説明する図である。 本発明の実施の形態における侵入者検出方法のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態における撮像画像及び背景画像の例を示す図である。 本発明の実施の形態における差分画像の例を示す図である。

符号の説明

１０ 撮像装置、１２ 画像入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）、１４ 画像処理部、１６ 記憶部、１８ アラーム出力部、１００ 侵入者検出装置。

Claims (6)

1. 撮像画像と背景画像とから変動領域を抽出する画像処理装置において、
   複数の画素により構成される撮像画像を取得する手段と、
   前記撮像画像の変動領域を抽出するために用いられる背景画像を保持する手段と、を備え、
   前記撮像画像から注目画素を順次選択し、
   前記背景画像における前記注目画素に対応する画素位置の近傍の探索範囲に、前記注目画素との特性値の差が第１の閾値以下である対応画素、が存在するか否かを調査し、
   前記対応画素が存在する場合に当該注目画素を前記撮像画像に含まれるノイズとして処理することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記撮像画像に含まれる画素と当該画素に対応する前記背景画像の画素との特性値の差が第２の閾値以上の画素を変動画素として差分画像を生成する手段を備え、
   前記差分画像の変動画素に対応する画素位置にある前記撮像画像の画素を前記注目画素として選択することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項２に記載の画像処理装置において、
   前記探索範囲は、前記差分画像における前記注目画素に対応する画素位置に対して設定される所定の判定範囲に含まれる変動画素の割合に応じて設定されることを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像処理装置において、
   前記撮像画像に含まれる画素に対応付けられた回数が所定数以下の画素を前記対応画素とすることを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置において、
   前記注目画素の各々について前記探索範囲に前記対応画素が含まれるか否かを調査する際に、前記対応画素が見出された時点で調査を終了することを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１〜５に記載の画像処理装置と、
   前記ノイズ処理された画像に基づいて侵入者を検出する手段と、
   を備えることを特徴とする侵入者検出装置。
   
   

Images