JP2005309485A - 水中または水面における移動体の計数システムおよび計数方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 連続する複数枚のフレーム画像Ik中における同一座標ik(x,y)の各画素中から輝度が最暗値であるものを抽出し、当該最暗画素の集合からなる最暗画像を作成してこの最暗画像を計数処理の基礎であるベースデータにする。カメラ映像とベースデータの画像との背景差分である2値画像を順次作成し、2値画像中において互いの距離が一定距離内にある値が1の画素の集まりを選び出し、当該選び出された画素の集まりを連接領域として抽出し、抽出された最新のフレーム画像中の連接領域群とその一段階前の時点におけるフレーム画像中の連接領域群とを比較し、その比較結果から当該フレーム画像中で移動体を抽出し、実際に移動している移動体の影を検出する。
【選択図】 図1
Description
b(x,y)=v(x,y)+kσ(x,y) (ただしkは任意の数値)
のx,y座標値b(x,y)で表される画素の集合からなる画像を作成して計数処理の基礎であるベースデータにするとともに、その後も画面全体の変化に対して輝度分布の変化を定期的に計測し一定の閾値を超える変化があった場合には当該ベースデータを作成し直すベースデータ作成部と、カメラ映像とベースデータの画像との背景差分である2値画像を順次作成する移動体候補画素抽出部と、該移動体候補画素抽出部により作成された2値画像中において互いの距離が一定距離内にある値が1の画素の集まりを選び出し、当該選び出された画素の集まりを連接領域として抽出するラベリング部と、該ラベリング部により抽出された最新のフレーム画像中の連接領域群とその一段階前の時点におけるフレーム画像中の連接領域群とを比較し、その比較結果から当該フレーム画像中で移動体を抽出し、実際に移動している移動体の影を検出して当該移動体を計数する追跡・計数部とを有することを特徴とするものである。
b(x,y)=v(x,y)+kσ(x,y) (ただしkは任意の数値)
のx,y座標値b(x,y)で表される画素の集合からなる画像を作成して計数処理の基礎であるベースデータにするステップと、画面全体の変化に対して輝度分布の変化を定期的に計測し一定の閾値を超える変化があった場合には当該ベースデータを作成し直すステップと、カメラ映像とベースデータの画像との背景差分である2値画像を順次作成するステップと、順次作成された該2値画像中において互いの距離が一定距離内にある値が1の画素の集まりを選び出すステップと、当該選び出された画素の集まりを連接領域として抽出するステップと、該抽出された最新のフレーム画像中の連接領域群とその一段階前の時点におけるフレーム画像中の連接領域群とを比較するステップと、その比較結果から当該フレーム画像中で移動体を抽出し、実際に移動している移動体の影を検出して当該移動体を計数するステップとからなることを特徴とするものである。
続いて、各処理ブロックの内容について詳細に説明する。まず、ベースデータ作成部1について説明する。このベースデータ作成部1は上述したように背景となるベースデータ(図5において符号Bで示す)の作成および更新を行うが、このような画像処理を行う場合における処理対象はビデオ映像の全体である必要はなく、計数対象であるアユが通過し尚かつ外乱の加わりにくい限定的な部分、例えば不要な部分にマスク処理して得られた当該部分で足りる。本明細書ではこの部分を計測対象領域と称し、図15等に符号Sで示している。このようなマスク処理を前提とすることで、計算量を減らしかつノイズの混入を制限できるため、高速かつ高精度な処理が可能となる。例えば、DV−NTSCの場合であれば映像の画素数は720×480ピクセルであるが、マスク処理をすることによって計測対象領域Sを限定している。
(数式1)
b(x,y)=min(i1(x,y),i2(x,y),…,in(x,y))
例えば本実施形態であれば、15枚の各フレーム画像中における同位置の15個の座標のうち最も低い輝度値であるものを最暗値とし、このような最暗値算出をフレーム画像中の全座標について同様に行う。なお、本実施形態の場合とは逆に背景が暗く、計数対象が明るい場合には
(数式2)
b(x,y)=max(i1(x,y),i2(x,y),…,in(x,y))
のようにし、最も暗い値をベースデータBのx,y座標値 b(x,y)とする。例えば後で説明する実験映像のように魚道6が明るく魚影がそれに対して暗い場合は、全座標がそれぞれの最暗値である最暗画像を数式1によって求める。一方、河川に設けた魚道6とその周辺の状況および計数対象とする魚の種類によっては逆に魚道6が暗くそこを通過する魚影の方が明るい色の場合があり、このような場合には全座標がそれぞれの最明値である最明画像を数式2によって求める必要がある(図5参照)。
(数式3)
b(x,y)=v(x,y)+kσ(x,y)
例えばkを1とすると、1σの変動範囲での明るい画像を作成することになる。当然ながら、背景が明るく計数対象が暗い場合にはk<0とし、これとは逆に背景が暗く計数対象が明るい場合にはk>0とする。
続いて、魚影候補画素抽出部2における魚影候補画素抽出過程について詳細に説明する。
(数式4)
b(x,y)−i(x,y) > tb
この数式4中のtbは検出対象の輝度とベースデータBの最暗画素の値との差を表す閾値であり、ユーザインタフェースを介して人間(オペレータ)により設定される。この場合において、サンプル映像が事前に得られている場合には当該サンプル映像中の検出対象の輝度を計測して閾値tbを設定してもよい。このようにして、条件を満たす画素を1、満たさない画素を0とした2値画像を計算し、この2値画像を候補画素抽出画像Sとする。この場合、候補画素抽出画像Sの画素を表記するとs(x,y)= 1 または 0 となる。なお、一般的には、ベース画像群B1u,B1l,B2u,B2l,…,Bmu,Bmlと、対象となる画像特徴の組(I1,I2,…,Im)を考えることができ、この場合は、すべての k=l,…,m に対して
(数式5)
bku(x,y)−ik(x,y)>tku ∧ ik(x,y)−bkl(x,y)>tkl
を満たす画素を抽出するという処理として一般化できる。なお、添字のuはupper(上限)を表し、lはlower(下限)を表している。具体的には、upper(上限)が示すのは数式2により得られるmax値であり、lower(下限)が示すのは数式1により得られるmin値である。
続いて、ラベリング部3におけるラベリング処理について詳細に説明する。
画素登録処理を開始し(ステップ301)、連接領域Cのリストを初期化する(ステップ302)。ここで2値画像Sに属する値が1の画素を一つ選択し(ステップ303)、さらに登録済みの連接領域Cを一つ選択した上で(ステップ304)、画像S中における値が1の画素すべてに対して以下を実施する。すなわち、連接領域Cと対象の画素との距離を計算し(ステップ305)、当該距離がdp1以内かどうか判断する(ステップ306)。dp1以内であるならば、当該画素を連接領域Cに加える処理を行い、当該画素に対する処理を終了する(ステップ307、ステップ309)。一方、距離がdp1を超えている場合には、すべての連接領域Cとの比較を終えていない限り(ステップ308)、別の連接領域Cを選択した上で対象画素との距離を計算するステップを繰り返す(ステップ304、ステップ305)。当該画素がいずれの連接領域Cにも属さない場合は、新たな連接領域を作成し、この画素はそれに属するとする(ステップ308a)。すべての画素に対する処理を終えたら(ステップ309)、画素登録処理を終了する(ステップ310)。なお、この例からわかるように「dp1」は画素同士をくっつける時に使用する距離であり、計数対象の画面でのサイズよりも小さく、かつ、同じ対象を表す画素が画面上で分離してしまう距離よりも大きな値とする必要がある。
続いて連接領域Cの統合処理を開始する(ステップ311)。すべての連接領域Cに対して以下を実施する。すなわち、二つの連接領域(例えばC1,C2)を選択し(ステップ312)、当該連接領域C1,C2同士の距離を計算する(ステップ313、ステップ314)。この距離がdp2以内であるならば、これら二つの連接領域C1,C2を統合して新たな連接領域C3として登録する(ステップ315)。この際、もとの二つの連接領域C1,C2はリストから削除する。一方、距離がdp2を超えている場合にはこれら二つの連接領域Cの統合・削除は行わない。すべての連接領域Cの組の距離について計算をし終えたら(ステップ316)、連接領域Cの統合処理を終了する(ステップ318)。その一方で、すべての連接領域Cの組について距離計算し終えていなければ、別の連接領域Cの組を選択し(ステップ317)、当該二つの連接領域Cの距離の計算(ステップ313)をするステップを繰り返す。
続いて、追跡・計数部4における追跡処理および計数処理について詳細に説明する。
(数式6)
bu(x,y)−i(x,y)>tbu ∧ i(x,y)−bl(x,y)>tbl
を満たす画素を抽出する。ここで、tbu, tbl はそれぞれオペレータが任意に設定する閾値である。また、例えば映像がカラー映像である場合であれば、赤、緑、青それぞれの上下閾値を表すベース画像をそれぞれBru,Brl,Bgu,Bgl,Bbu,Bblとする。現在のフレーム画像のR,G,B分解画像をそれぞれIr,Ig,Ibとすると、以下の条件式を満たす画素を抽出して移動体を検出する。
(数式7)
bru(x,y)−ir(x,y)>tru ∧ ir(x,y)−brl(x,y)>trl ∧
bgu(x,y)−ig(x,y)>tgu ∧ ig(x,y)−bgl(x,y)>tgl ∧
bbu(x,y)−ib(x,y)>tbu ∧ ib(x,y)−bbl(x,y)>tbl
2 魚影候補画素抽出部(移動体候補画素抽出部)
3 ラベリング部
4 追跡・計数部
B ベースデータ
C 連接領域
I フレーム画像
S 計測対象領域
Claims (4)
- 計数対象である移動体が通過する一定の計測対象領域を一定時間連続して撮影して得られたカメラ映像を得、当該カメラ映像を画像処理し、当該画像処理して得られたフレーム画像から当該一定時間内に前記計測対象領域を通過した前記移動体を計数する水中または水面における移動体の計数システムにおいて、連続する複数枚の前記フレーム画像中における同一座標の各画素中から輝度が最明値であるものまたは最暗値であるものを抽出し、当該最明画素の集合からなる最明画像または最暗画素の集合からなる最暗画像を作成してこの最明画像または最暗画像を計数処理の基礎であるベースデータにするとともに、その後も画面全体の変化に対して輝度分布の変化を定期的に計測し一定の閾値を超える変化があった場合には当該ベースデータを作成し直すベースデータ作成部と、前記カメラ映像と前記ベースデータの画像との背景差分である2値画像を順次作成する移動体候補画素抽出部と、該移動体候補画素抽出部により作成された2値画像中において互いの距離が一定距離内にある値が1の画素の集まりを選び出し、当該選び出された画素の集まりを連接領域として抽出するラベリング部と、該ラベリング部により抽出された最新のフレーム画像中の連接領域群とその一段階前の時点におけるフレーム画像中の連接領域群とを比較し、その比較結果から当該フレーム画像中で前記移動体を抽出し、実際に移動している移動体の影を検出して当該移動体を計数する追跡・計数部とを有することを特徴とする水中または水面における移動体の計数システム。
- 計数対象である移動体が通過する一定の計測対象領域を一定時間連続して撮影して得られたカメラ映像を得、当該カメラ映像を画像処理し、当該画像処理して得られたフレーム画像から当該一定時間内に前記計測対象領域を通過した前記移動体を計数する水中または水面における移動体の計数方法において、連続する複数枚の前記フレーム画像中における同一座標の各画素中から輝度が最明値であるものまたは最暗値であるものを抽出するステップと、当該最明画素の集合からなる最明画像または最暗画素の集合からなる最暗画像を作成してこの最明画像または最暗画像を計数処理の基礎であるベースデータにするステップと、画面全体の変化に対して輝度分布の変化を定期的に計測し一定の閾値を超える変化があった場合には当該ベースデータを作成し直すステップと、前記カメラ映像と前記ベースデータの画像との背景差分である2値画像を順次作成するステップと、順次作成された該2値画像中において互いの距離が一定距離内にある値が1の画素の集まりを選び出すステップと、当該選び出された画素の集まりを連接領域として抽出するステップと、該抽出された最新のフレーム画像中の連接領域群とその一段階前の時点におけるフレーム画像中の連接領域群とを比較するステップと、その比較結果から当該フレーム画像中で前記移動体を抽出し、実際に移動している移動体の影を検出して当該移動体を計数するステップとからなることを特徴とする水中または水面における移動体の計数方法。
- 計数対象である移動体が通過する一定の計測対象領域を一定時間連続して撮影して得られたカメラ映像を得、当該カメラ映像を画像処理し、当該画像処理して得られたフレーム画像から当該一定時間内に前記計測対象領域を通過した前記移動体を計数する水中または水面における移動体の計数システムにおいて、連続する複数枚の前記フレーム画像中における同一座標の各画素の輝度i1(x,y),i2(x,y),…,in(x,y)の平均v(x,y)と標準偏差をσ(x,y)を求め、数式
b(x,y)=v(x,y)+kσ(x,y) (ただしkは任意の数値)
のx,y座標値b(x,y)で表される画素の集合からなる画像を作成して計数処理の基礎であるベースデータにするとともに、その後も画面全体の変化に対して輝度分布の変化を定期的に計測し一定の閾値を超える変化があった場合には当該ベースデータを作成し直すベースデータ作成部と、前記カメラ映像と前記ベースデータの画像との背景差分である2値画像を順次作成する移動体候補画素抽出部と、該移動体候補画素抽出部により作成された2値画像中において互いの距離が一定距離内にある値が1の画素の集まりを選び出し、当該選び出された画素の集まりを連接領域として抽出するラベリング部と、該ラベリング部により抽出された最新のフレーム画像中の連接領域群とその一段階前の時点におけるフレーム画像中の連接領域群とを比較し、その比較結果から当該フレーム画像中で前記移動体を抽出し、実際に移動している移動体の影を検出して当該移動体を計数する追跡・計数部とを有することを特徴とする水中または水面における移動体の計数システム。 - 計数対象である移動体が通過する一定の計測対象領域を一定時間連続して撮影して得られたカメラ映像を得、当該カメラ映像を画像処理し、当該画像処理して得られたフレーム画像から当該一定時間内に前記計測対象領域を通過した前記移動体を計数する水中または水面における移動体の計数方法において、連続する複数枚の前記フレーム画像中における同一座標の各画素の輝度i1(x,y),i2(x,y),…,in(x,y)の平均v(x,y)と標準偏差をσ(x,y)を求めるステップと、数式
b(x,y)=v(x,y)+kσ(x,y) (ただしkは任意の数値)
のx,y座標値b(x,y)で表される画素の集合からなる画像を作成して計数処理の基礎であるベースデータにするステップと、画面全体の変化に対して輝度分布の変化を定期的に計測し一定の閾値を超える変化があった場合には当該ベースデータを作成し直すステップと、前記カメラ映像と前記ベースデータの画像との背景差分である2値画像を順次作成するステップと、順次作成された該2値画像中において互いの距離が一定距離内にある値が1の画素の集まりを選び出すステップと、当該選び出された画素の集まりを連接領域として抽出するステップと、該抽出された最新のフレーム画像中の連接領域群とその一段階前の時点におけるフレーム画像中の連接領域群とを比較するステップと、その比較結果から当該フレーム画像中で前記移動体を抽出し、実際に移動している移動体の影を検出して当該移動体を計数するステップとからなることを特徴とする水中または水面における移動体の計数方法。
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