JP2006071471A - 移動体高さ判別装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 単一の撮像手段を用いて移動体の高さを簡易かつ良好に判別できる移動体高さ判別装置を実現する。
【解決手段】 １台のカメラ１による２次元画像Ｇにおいて、高さ演算部２４が次の処理を行う。代表点Ｐ１，Ｐ２の一方を標準高さを持つ標準点Ａとみなし、他方を仮の高さを持つ仮定点Ｂとみなす。移動体Ｍ１の鉛直軸線Ｔに沿って標準点Ａを仮の高さ相当の比較点ａに補正する。複数クロック以上の期間の比較点ａと仮定点Ｂとの実空間での２点間距離ｄの変動量ｑを求める。仮定点Ｂの高さ設定値を３つ以上設定し各々の高さ設定値ごとに上記変動量ｑを求める。２個の代表点Ｐ１，Ｐ２につき、標準点Ａと仮定点Ｂの関係を逆にして上記変動量ｑを求める。そのうち変動量ｑが最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっていたとき、その高さ設定値の仮定高さが標準点Ａの移動体Ｍ１に対する仮定点Ｂの移動体Ｍ２の相対高さとして得る。
【選択図】 図４
【解決手段】 １台のカメラ１による２次元画像Ｇにおいて、高さ演算部２４が次の処理を行う。代表点Ｐ１，Ｐ２の一方を標準高さを持つ標準点Ａとみなし、他方を仮の高さを持つ仮定点Ｂとみなす。移動体Ｍ１の鉛直軸線Ｔに沿って標準点Ａを仮の高さ相当の比較点ａに補正する。複数クロック以上の期間の比較点ａと仮定点Ｂとの実空間での２点間距離ｄの変動量ｑを求める。仮定点Ｂの高さ設定値を３つ以上設定し各々の高さ設定値ごとに上記変動量ｑを求める。２個の代表点Ｐ１，Ｐ２につき、標準点Ａと仮定点Ｂの関係を逆にして上記変動量ｑを求める。そのうち変動量ｑが最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっていたとき、その高さ設定値の仮定高さが標準点Ａの移動体Ｍ１に対する仮定点Ｂの移動体Ｍ２の相対高さとして得る。
【選択図】 図４
Description
本発明は、単一の撮像手段によって上方から撮像された２次元画像内から人間等の移動体を追跡監視し、比較的近傍に存在する２つの移動体の相対高さを割り出す移動体高さ判別装置に関するものである。
従来、２次元画像内から移動体を識別する技術としては、ビデオカメラによって撮像された監視領域の２次元画像に対して移動体と背景との濃度差を利用して移動体を抽出するものがある（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。そして、抽出された移動体が監視対象となる目的の移動体であるか否かを見分ける手法として、例えば、監視対象が人間ならば人間の外形形状を模した標準物体像と、上記抽出した移動体の物体像とを直接または間接的に照合することが行われる。
また、混雑時に人間を精度良く計測するため、同一の監視領域を２台のカメラによって撮影して得られたステレオ画像から三角測量の原理で監視対象の人間までの距離を計測し、人間を個々に分離してその位置を認識するステレオ画像計測技術も知られている（特許文献５）。
特開２００２−３２７６７号公報
特開平８−１２３９６３号公報
特開平６−３０９４６１号公報
特開平６−６６７３１号公報
特開平１０−３３４２０７号公報
また、混雑時に人間を精度良く計測するため、同一の監視領域を２台のカメラによって撮影して得られたステレオ画像から三角測量の原理で監視対象の人間までの距離を計測し、人間を個々に分離してその位置を認識するステレオ画像計測技術も知られている（特許文献５）。
上記の移動体識別技術においては、移動体を抽出するに際して監視対象となる目的の移動体のみならず、その移動体に付随したものまで監視対象として抽出されることがあった。例えば、監視対象が人間ならば、その人間の影、人間の持つ大きなカバン、人間が押す手押し車等までもが監視対象の移動体として抽出され得る。これは照合の感度を厳格にすると監視対象の移動体が捉えられなくなるおそれがあるので、照合感度をある程度寛容にする必要があるからである。
この場合、実空間座標系において、監視対象ではない人間の影、人間が持つ大きなカバン、人間が押す手押し車等は、いずれも監視対象の人間よりも高さが低いことから、上記ステレオ画像計測技術によって抽出された移動体の高さを判別して監視対象でないものを取除くことが考えられる。しかしながら、ステレオ画像計測技術によると、画像処理すべき画像データが多くなるため、画像処理速度が遅くなったりメモリの大容量化を招き、しかも、撮像手段として少なくとも２台のカメラを用意する必要があるため、装置の大型化やコスト高を招く等の問題が生じ得る。
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、単一の撮像手段を用いて追跡監視する移動体の高さを簡易かつ良好に判別できる移動体高さ判別装置を実現するものである。
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、単一の撮像手段を用いて追跡監視する移動体の高さを簡易かつ良好に判別できる移動体高さ判別装置を実現するものである。
（１）本発明に係る移動体高さ判別装置は、
ある監視領域を上方から撮像する単一の撮像手段と、
上記撮像手段から得られる２次元画像内で画像の濃度差の有る領域を移動体として認識し代表する点を算出する認識手段と、
上記代表する点を追跡する追跡手段と、
上記画像内の点を地上高さを仮定することで決まる画像内距離を実空間距離に変換する変換係数を備えた高さ演算手段とを有し、
上記高さ演算手段は、
上記認識手段が算出する点が同一画像内の比較的近傍に２点有るとき、上記追跡手段がこの２点を各々独立に複数クロックの期間追跡した画像内軌跡を求め、
一方の点を標準の地上高さを持つ標準点であると見なし、他方の点を仮の地上高さを持つ仮定点であると見なし、上記標準点を通る実空間上の鉛直軸線上に上記仮の地上高さまで補正した比較点を求め、
次いで、上記比較点と上記仮定点との間の実空間上での２点間距離を上記変換係数にて求めると共に、複数クロックの期間追跡した結果に対し上記実空間上の２点間距離を求めてその２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
上記仮定点における仮の地上高さの高さ設定値を少なくとも３種以上仮定し、各異なる高さ設定値毎に上記２点間距離の変動量を求め、
次に、上記２点の関係として標準点と仮定点を逆にした状態で、上記同様に、２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
これらの各変動量のうち変動量が最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっているとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにするか、または、各仮定高さ毎に変動量が２次式の形で変化すると見なしその極小値をとる仮定高さの修正値を標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにしたことを特徴とするものである。
ある監視領域を上方から撮像する単一の撮像手段と、
上記撮像手段から得られる２次元画像内で画像の濃度差の有る領域を移動体として認識し代表する点を算出する認識手段と、
上記代表する点を追跡する追跡手段と、
上記画像内の点を地上高さを仮定することで決まる画像内距離を実空間距離に変換する変換係数を備えた高さ演算手段とを有し、
上記高さ演算手段は、
上記認識手段が算出する点が同一画像内の比較的近傍に２点有るとき、上記追跡手段がこの２点を各々独立に複数クロックの期間追跡した画像内軌跡を求め、
一方の点を標準の地上高さを持つ標準点であると見なし、他方の点を仮の地上高さを持つ仮定点であると見なし、上記標準点を通る実空間上の鉛直軸線上に上記仮の地上高さまで補正した比較点を求め、
次いで、上記比較点と上記仮定点との間の実空間上での２点間距離を上記変換係数にて求めると共に、複数クロックの期間追跡した結果に対し上記実空間上の２点間距離を求めてその２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
上記仮定点における仮の地上高さの高さ設定値を少なくとも３種以上仮定し、各異なる高さ設定値毎に上記２点間距離の変動量を求め、
次に、上記２点の関係として標準点と仮定点を逆にした状態で、上記同様に、２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
これらの各変動量のうち変動量が最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっているとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにするか、または、各仮定高さ毎に変動量が２次式の形で変化すると見なしその極小値をとる仮定高さの修正値を標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにしたことを特徴とするものである。
（作用）
上方に設置する１台のカメラ等の単一の撮像手段による上方からの２次元画像において、例えば、図３のＬＡの線上の全ての点は画像空間においては単一の点として映る。従って、画像上でＬＡ線上の点とＬＢ線上の点との間の実空間距離を測定する事は出来ない。ここで、ＬＡ線、ＬＢ線に対し地上高さを仮定すれば、実空間での位置は特定され、カメラのレンズ定数と角度情報と画像内の位置情報から算出される変換係数によって、実空間での距離を測定する事が可能になる。例えば、２つの移動体が比較的近傍に存在するとき、２つの移動体が２人のアベックの組であるとすると、移動と共に画像上では２人の相対位置及び相対距離は変わるが（被写体は、カメラの近くでは大きく映るが、カメラから離れるに従って小さく映る等のためである。）、その実空間距離での位置関係は殆ど変化しない。また、１人が持っているカバンとでも、人とその人の影であっても、その実空間上での位置関係は殆ど変わらない。従って、実空間上での相対位置関係が変わらない答えが出るような、高さを仮定できればその仮定高さは正解と言える。また、どのような高さを仮定しても、実空間での相対位置関係の変化が大きい時は、その２点は独立した運動をしているので、単一の塊とは認められず当然物体高さの判定には使えない。
上方に設置する１台のカメラ等の単一の撮像手段による上方からの２次元画像において、例えば、図３のＬＡの線上の全ての点は画像空間においては単一の点として映る。従って、画像上でＬＡ線上の点とＬＢ線上の点との間の実空間距離を測定する事は出来ない。ここで、ＬＡ線、ＬＢ線に対し地上高さを仮定すれば、実空間での位置は特定され、カメラのレンズ定数と角度情報と画像内の位置情報から算出される変換係数によって、実空間での距離を測定する事が可能になる。例えば、２つの移動体が比較的近傍に存在するとき、２つの移動体が２人のアベックの組であるとすると、移動と共に画像上では２人の相対位置及び相対距離は変わるが（被写体は、カメラの近くでは大きく映るが、カメラから離れるに従って小さく映る等のためである。）、その実空間距離での位置関係は殆ど変化しない。また、１人が持っているカバンとでも、人とその人の影であっても、その実空間上での位置関係は殆ど変わらない。従って、実空間上での相対位置関係が変わらない答えが出るような、高さを仮定できればその仮定高さは正解と言える。また、どのような高さを仮定しても、実空間での相対位置関係の変化が大きい時は、その２点は独立した運動をしているので、単一の塊とは認められず当然物体高さの判定には使えない。
また、検出対象が車両検出で有るときは、車高は車種によって異なるので、標準高さの点をタイヤに置き標準高さを地上高０ｍｍ、他方の仮定点を車の屋根、フロントガラスなどの高さを測ることを想定し、比較的近傍の２点間の相対高さを測定し、少なくとも２点間の相対高さが６００ｍｍ程度以上の高さを持った物のみを検出対象にすればよい。こうする事で、路面の変化、路面に映る影の影響を排除する事が可能になる。路面の変化が水漏れ等で変化するときは、２点の変化が独立しているため、どのような高さを仮定しても実空間での相対位置関係の変化が大きく、単一の物体とは認められない。また、影は、２点間の相対高さが０ｍｍ程度として検出できるのでその影響を排除できる。
そこで、まず、上記認識手段が算出する点が同一画像内の比較的近傍に２点有るとき、一方の点を標準の地上高さを持つ標準点であると見なし、一応この標準点が特定の監視対象の移動体を現すものとする。また、他方の点を仮の地上高さを持つ仮定点であると見なし、一応この仮定点が特定の監視対象ではない移動体を現すものとする。なお、仮定点の仮の高さは、この仮定点を現す移動体の、例えば、０ｍｍから１８００ｍｍ程度の、ある高さ設定値に設定する。
そして、上記標準点を通る実空間上の鉛直軸線上に上記仮の地上高さまで補正した比較点を求める。これにより、上記高さ設定値が上記仮定点を現す移動体の高さ相当であれば、上記比較点は、上記仮定点とほぼ同じ高さとなる。
そして、上記標準点を通る実空間上の鉛直軸線上に上記仮の地上高さまで補正した比較点を求める。これにより、上記高さ設定値が上記仮定点を現す移動体の高さ相当であれば、上記比較点は、上記仮定点とほぼ同じ高さとなる。
次に、上記比較点と上記仮定点との間の実空間上での２点間距離を上記変換係数にて求めると共に、複数クロックの期間追跡した結果に対し上記実空間上の２点間距離を求めてその２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求める。そして、上記仮定点における仮の地上高さの高さ設定値を少なくとも３種以上仮定し、各異なる高さ設定値毎に上記２点間距離の変動量を求める。
次に、上記２点の関係として標準点と仮定点を逆にした状態で、上記同様に、２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求める。すなわち、最初に設定した標準点と仮定点との関係が実際は逆の場合であることもあるからである。
そして、これらの各変動量のうち変動量が最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっているとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにするか、または、各仮定高さ毎に変動量が２次式の形で変化すると見なしその極小値をとる仮定高さの修正値を標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得る。
そして、これらの各変動量のうち変動量が最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっているとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにするか、または、各仮定高さ毎に変動量が２次式の形で変化すると見なしその極小値をとる仮定高さの修正値を標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得る。
（２）また、本発明に係る移動体高さ判別装置は、
ある監視領域を上方から撮像する単一の撮像手段と、
上記撮像手段から得られる２次元画像内で画像の濃度差の有る領域を移動体として認識し代表する点を算出する認識手段と、
上記代表する点を追跡する追跡手段と、
上記画像内の点を地上高さを仮定することで決まる画像内距離を実空間距離に変換する変換係数を備えた高さ演算手段とを有し、
上記高さ演算手段は、
上記認識手段が算出する点が同一画像内の比較的近傍に２点有るとき、上記追跡手段がこの２点を各々独立に複数クロックの期間追跡した画像内軌跡を求め、
一方の点を標準の地上高さを持つ標準点であると見なし、他方の点を仮の地上高さを持つ仮定点であると見なし、上記仮定点を通る実空間上の鉛直軸線上に上記標準の地上高さまで補正した比較点を求め、
次いで、上記比較点と上記標準点との間の実空間上での２点間距離を上記変換係数にて求めると共に、複数クロックの期間追跡した結果に対し上記実空間上の２点間距離を求めてその２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
上記仮定点における仮の地上高さの高さ設定値を少なくとも３種以上仮定し、各異なる高さ設定値毎に上記２点間距離の変動量を求め、
次に、上記２点の関係として標準点と仮定点を逆にした状態で、上記同様に、２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
これらの各変動量のうち変動量が最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっているとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにするか、または、各仮定高さ毎に変動量が２次式の形で変化すると見なしその極小値をとる仮定高さの修正値を標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにしたことを特徴とするものである。
このものは、仮定点を補正して比較点を求めるようにするが、上記（１）と同様の作用を奏する。
ある監視領域を上方から撮像する単一の撮像手段と、
上記撮像手段から得られる２次元画像内で画像の濃度差の有る領域を移動体として認識し代表する点を算出する認識手段と、
上記代表する点を追跡する追跡手段と、
上記画像内の点を地上高さを仮定することで決まる画像内距離を実空間距離に変換する変換係数を備えた高さ演算手段とを有し、
上記高さ演算手段は、
上記認識手段が算出する点が同一画像内の比較的近傍に２点有るとき、上記追跡手段がこの２点を各々独立に複数クロックの期間追跡した画像内軌跡を求め、
一方の点を標準の地上高さを持つ標準点であると見なし、他方の点を仮の地上高さを持つ仮定点であると見なし、上記仮定点を通る実空間上の鉛直軸線上に上記標準の地上高さまで補正した比較点を求め、
次いで、上記比較点と上記標準点との間の実空間上での２点間距離を上記変換係数にて求めると共に、複数クロックの期間追跡した結果に対し上記実空間上の２点間距離を求めてその２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
上記仮定点における仮の地上高さの高さ設定値を少なくとも３種以上仮定し、各異なる高さ設定値毎に上記２点間距離の変動量を求め、
次に、上記２点の関係として標準点と仮定点を逆にした状態で、上記同様に、２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
これらの各変動量のうち変動量が最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっているとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにするか、または、各仮定高さ毎に変動量が２次式の形で変化すると見なしその極小値をとる仮定高さの修正値を標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにしたことを特徴とするものである。
このものは、仮定点を補正して比較点を求めるようにするが、上記（１）と同様の作用を奏する。
以上のように、本発明によれば、単一の撮像手段によって上方から撮像された同一の２次元画像内の比較的近傍に有る２つの移動体に対して、実空間上での高さ関係が簡単に且つ良好に判別することができる。
その結果、例えば、認識手段で一旦監視対象として捉えた移動体の中から本来監視対象でなかった移動体を区別することができ、監視精度の優れた移動体識別装置等を実現することもできる。
その結果、例えば、認識手段で一旦監視対象として捉えた移動体の中から本来監視対象でなかった移動体を区別することができ、監視精度の優れた移動体識別装置等を実現することもできる。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の実施の形態は、本発明における移動体高さ判別装置を適用した移動体識別装置として説明する。
実施の形態における移動体識別装置は、単一の撮像手段によって監視領域を上方から撮像した２次元画像内から人間等の移動体を追跡監視すると共に、並んで移動する移動体に対して高さを割り出して監視対象か否かを判別するようにしたものである。なお、以下の実施の形態では、監視対象を人間として説明する。
なお、以下の実施の形態は、本発明における移動体高さ判別装置を適用した移動体識別装置として説明する。
実施の形態における移動体識別装置は、単一の撮像手段によって監視領域を上方から撮像した２次元画像内から人間等の移動体を追跡監視すると共に、並んで移動する移動体に対して高さを割り出して監視対象か否かを判別するようにしたものである。なお、以下の実施の形態では、監視対象を人間として説明する。
（実施の形態１）
図１に示すように、実施の形態１による移動体識別装置は、ある監視領域を上方から撮像する画像入力用の１台のカメラ１と、このカメラ１からの画像データを画像処理する本体部２とを備える。
上記カメラ１は、監視領域の空間を上方から見た２次元画像の画像データを本体部２に入力するものである。なお、このカメラ１からの画像データは、一定のクロック単位で経時的に撮像された動画である。
図１に示すように、実施の形態１による移動体識別装置は、ある監視領域を上方から撮像する画像入力用の１台のカメラ１と、このカメラ１からの画像データを画像処理する本体部２とを備える。
上記カメラ１は、監視領域の空間を上方から見た２次元画像の画像データを本体部２に入力するものである。なお、このカメラ１からの画像データは、一定のクロック単位で経時的に撮像された動画である。
上記本体部２は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成され、上記カメラ１が撮像した２次元画像Ｇを画面表示する表示部２１と、上記カメラ１から得られる２次元画像内で画像の濃度差の有る領域を移動体として認識し代表する点を算出する認識部２２と、上記代表する点を追跡する追跡部２３と、上記画像内の点を地上高さを仮定することで決まる画像内距離を実空間距離に変換する変換係数を備えた高さ演算部２４と、上記高さ演算部２４で求めた相対高さの移動体が監視対象か否かを判別する識別部２５とを備える。
上記識別部２５は、上記認識部２２で捉えた移動体Ｍについて２つ並んで移動する等のように比較的近傍に存在する２つの移動体Ｍに対し、これらの移動体Ｍが１人の人間と、その人間の影、手持ちカバン、手押し車等によるのか、２人の人間によるのかを上記高さ演算部２４が割り出した相対高さより判別し、その結果、監視対象の人間でない場合はそれを除外するか、別に監視するか等の処理をするものである。なお、上記表示部２１は、看視者が直接画像を確認できる点で有益であるが、特に本発明においては備えなくてもよい。また、認識部２２、追跡部２３、高さ演算部２４および識別部２５は、コンピュータプログラムや電子回路等によって実現することができる。
次に、この移動体識別装置の動作について説明する。
図２に示すように、認識部２２は、上記カメラ１によって上方から撮像した監視領域の２次元画像Ｇ内に監視対象の人間とみなした移動体Ｍが撮像されると、この移動体Ｍを空間での一定の標準高さを持つ代表点Ｐで現す。そして、追跡部２３がこの代表点Ｐより追跡線Ｌを出力して追跡監視する。この識別部２５での画像認識動作としては、例えば、特許第３４０６５８７号（特許文献１）に開示のベクトル焦点法が利用される。
図２に示すように、認識部２２は、上記カメラ１によって上方から撮像した監視領域の２次元画像Ｇ内に監視対象の人間とみなした移動体Ｍが撮像されると、この移動体Ｍを空間での一定の標準高さを持つ代表点Ｐで現す。そして、追跡部２３がこの代表点Ｐより追跡線Ｌを出力して追跡監視する。この識別部２５での画像認識動作としては、例えば、特許第３４０６５８７号（特許文献１）に開示のベクトル焦点法が利用される。
すなわち、２次元画像Ｇ内の移動体Ｍの物体像と背景像との濃度差を利用して移動体Ｍを識別する方法であって、２次元画像Ｇ上で等間隔に処理点を配置し、各処理点についてその処理点を中心とする円の円周上での各ピクセル値に対し基本波フーリエ変換を実行し、基本波フーリエ変換にて得られる位相を上記処理点における上記物体像の輪郭に対する法線ベクトルを抽出して移動体Ｍを識別する方法である。
具体的には、まず、上記背景像が映された画像上の任意の１点を配置点として当該配置点を基準に監視対象の人間の外形を模した標準物体像を上記２次元画像Ｇ上に配置し、上記標準物体像と上記背景像との濃度差より上記標準物体像の輪郭部における法線ベクトル群を求め、上記配置点から上記法線ベクトル群の各法線ベクトルまでの位置情報および各法線ベクトルでの角度情報を求め、これら位置情報および角度情報を当該配置点における標準データとして記憶する。次いで、監視対象とすべき移動体Ｍの物体像が映された２次元画像Ｇに対して物体像と背景像との濃度差より物体像の輪郭部における法線ベクトル群を求め、これら法線ベクトル群から上記標準データに基づいて上記配置点に相当する正解点群を求める。そして、この正解点群により形成された焦点領域（ベクトル焦点）が上記配置点の一定領域内に多く形成されていた場合は、当該物体像が標準物体像に相当するもの、すなわち監視対象となる移動体Ｍであると識別する。
このようにして、識別された移動体Ｍを空間での一定の高さ（標準高さ）を持つ代表点Ｐで現し、この代表点Ｐから追跡線Ｌを出力して追跡監視する。なお、本実施の形態では、人間を監視対象とするので、人間の高さを概ね１６００ｍｍとし、上記標準高さは、その人間に対して１２００ｍｍの高さ位置を示すように、実空間座標系にて１２００ｍｍの高さ相当の点を２次元画像Ｇ内に上記代表点Ｐとして現す。
次に、上記２次元画像Ｇ内に追跡監視する複数の代表点Ｐのうち、２つの代表点Ｐが比較的近傍に存在する場合、この２次元画像Ｇに対して上記高さ演算部２４によって以下の処理が行われる。
ここで、通常、監視対象は、「人間」のように決まっているので、監視対象となる移動体Ｍのおおよその高さは自ずと特定することができる（例えば、人間の高さは概ね１６００ｍｍとする。）。一方、２つの代表点Ｐが並走していた場合、一方が監視対象の人間であるとしても、他方は人間（高さ１６００ｍｍ）なのか、一方の人間の影（高さ０ｍｍ）なのか、一方の人間の持つ大きなカバン（高さ６００ｍｍ程度）なのか、一方の人間が押す手押し車（高さ６００ｍｍ程度）なのか等、その種類によって高さが異なるので、２次元画像Ｇからは一見してその高さを特定することができない。
ここで、通常、監視対象は、「人間」のように決まっているので、監視対象となる移動体Ｍのおおよその高さは自ずと特定することができる（例えば、人間の高さは概ね１６００ｍｍとする。）。一方、２つの代表点Ｐが並走していた場合、一方が監視対象の人間であるとしても、他方は人間（高さ１６００ｍｍ）なのか、一方の人間の影（高さ０ｍｍ）なのか、一方の人間の持つ大きなカバン（高さ６００ｍｍ程度）なのか、一方の人間が押す手押し車（高さ６００ｍｍ程度）なのか等、その種類によって高さが異なるので、２次元画像Ｇからは一見してその高さを特定することができない。
そこで、図２中の代表点Ｐ１、Ｐ２のように、同じ方向に並んで追跡線Ｌ１，Ｌ２を描いて移動していた場合、これらの代表点Ｐ１、Ｐ２のうちの一方の代表点Ｐ１を監視対象の人間を現す標準高さを持つ標準点Ａであるとみなし、他方の代表点Ｐ２を仮の高さを持つ仮定点Ｂであるとみなす。ここで、人間を示すとみなした標準点Ａの標準高さは、１２００ｍｍと設定し、人間を示すか否か不明とみなした仮定点Ｂの仮の高さは、０ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ、１８００ｍｍのいずれかの高さ設定値に設定するものとする。なお、仮の高さとして、高さゼロも含めるのは、人間の影を考慮したからである。今、この仮の高さの高さ設定値を６００ｍｍに設定するものとする。
次に、図３に示すように、上記標準点Ａの移動体Ｍ１に対する仮想の鉛直軸線Ｔに沿って、１２００ｍｍ相当の標準点Ａを６００ｍｍ相当の上記仮の高さ相当に補正した比較点ａ００６を求める。これにより、上記高さ設定値（今は６００ｍｍ）が上記仮定点Ｂを現す移動体Ｍ２（Ｅ）の代表点Ｐ２の高さ相当であれば、上記標準点Ａを補正した比較点ａ００６は、上記仮定点Ｂとほぼ同じ高さとなる。
次に、図４に示すように、この比較点ａ００６と上記仮定点Ｂとの間の２点間実空間距離ｄ００６を求め（図４（ａ））、一定のクロック間隔でカメラ１から入力された２次元画像Ｇのうち、過去方向の８クロック程度の期間中での上記２次元画像Ｇ内における上記２点間実空間距離ｄ００６、ｄ１０６、ｄ２０６、・・・・・の変動量ｑを求める（図４（ｂ））。このときの２点間距離ｄの変動量ｑは、仮の高さ設定値が６００ｍｍとした場合における値となる。また、標準点Ａの上記クロックの期間での実空間移動距離を求める。
そして、上記２点間距離ｄの変動量ｑは、図３に示す上記仮定点Ｂの高さ設定値（例えば、０ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ、１８００ｍｍ等）を少なくとも３つ以上設定し、異なる高さ設定値ごとに求める。
そして、上記２点間距離ｄの変動量ｑは、図３に示す上記仮定点Ｂの高さ設定値（例えば、０ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ、１８００ｍｍ等）を少なくとも３つ以上設定し、異なる高さ設定値ごとに求める。
次に、上記２個の代表点Ｐにおける標準点Ａと仮定点Ｂとの関係を逆にして、上述の高さ演算部２４での処理動作を実行する。任意に設定した上記２個の代表点Ｐにおける標準点Ａと仮定点Ｂとの関係が実際は逆の場合もあるからである。これにより、最初に設定した標準点Ａと仮定点Ｂとの関係が実際は逆の場合であっても、移動体Ｍの相対高さを確実に判別でき、移動体Ｍの識別精度を向上させることができる。
そして、各高さ設置値のうち、変動量ｑが最も少なく且つ標準点Ａの移動量に対する割合が一定値以内に収まっていたとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点Ａにおける移動体Ｍ１に対する仮定点Ｂにおける移動体Ｍ２の相対高さとして得る。すなわち、その比較点ａに対する仮の高さの高さ設定値が上記移動体Ｍ２（Ｅ）における仮定点Ｂの高さ相当であると判別することができる。これは、上記の比較点ａと仮定点Ｂとがほぼ同じ高さを有していると仮定できれば、２点の相対位置（距離）は変化しないからである。
以上の処理として、例えば、以下のような演算処理で実現される。
比較点ａと仮定点Ｂの間の２点間距離ｄは、高さ設定値の高さでの平均変換係数をｋ（ｍｍ／ピクセル）とすれば、
比較点ａと仮定点Ｂの間の２点間距離ｄは、高さ設定値の高さでの平均変換係数をｋ（ｍｍ／ピクセル）とすれば、
次に、２点間距離ｄの平均値ａｖｅは、過去方向の追跡線Ｌにおける代表点Ｐの数ｎ（クロック数）をｃｏｕｎｔとすれば、
各ｃｏｕｎｔごとの２点間距離の変動ｊは、
そして、距離変動の分散値ｑは、
この距離変動の分散値ｑが上述の２点間距離ｄの変動量となる。
そして、以上の距離変動の分散値ｑを、図３、図４に示す４つの比較点ａすべてに対して実行し、各仮の高さ（０ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ、１８００ｍｍ）における分散値ｑとして、ｑ００（０ｍｍ）、ｑ０６（６００ｍｍ）、ｑ１２（１２００ｍｍ）、ｑ１８（１８００ｍｍ）を求める。
これらの分散値ｑ００〜１８のうち、変動量ｑが最も少なく且つ標準点Ａの移動量に対する割合が一定値以内に収まっていた比較点ａに対する仮の高さの高さ設定値が移動体Ｍ２（Ｅ）における上記仮定点Ｂのおおよその高さ相当であるとみなすことができる。
そして、以上の距離変動の分散値ｑを、図３、図４に示す４つの比較点ａすべてに対して実行し、各仮の高さ（０ｍｍ、６００ｍｍ、１２００ｍｍ、１８００ｍｍ）における分散値ｑとして、ｑ００（０ｍｍ）、ｑ０６（６００ｍｍ）、ｑ１２（１２００ｍｍ）、ｑ１８（１８００ｍｍ）を求める。
これらの分散値ｑ００〜１８のうち、変動量ｑが最も少なく且つ標準点Ａの移動量に対する割合が一定値以内に収まっていた比較点ａに対する仮の高さの高さ設定値が移動体Ｍ２（Ｅ）における上記仮定点Ｂのおおよその高さ相当であるとみなすことができる。
一方、仮定点Ｂの仮の高さを詳しく求めるには、次の演算を行えばよい。
上記のｑ００（０ｍｍ）、ｑ０６（６００ｍｍ）、ｑ１２（１２００ｍｍ）、ｑ１８（１８００ｍｍ）のうち、最小値（ｍｉｎ）のｑをｑ０とし、このｑ０の前後のｍｉｎ−１、ｍｉｎ＋１のｑをｑｍ、ｑｐとする（例えば、６００ｍｍ相当の高さとしたｑ０６がｑ０であれば、その前後のｑ００、ｑ１２がｑｍ、ｑｐとなる。）。
そして、求める仮定点Ｂの高さｈは、
上記のｑ００（０ｍｍ）、ｑ０６（６００ｍｍ）、ｑ１２（１２００ｍｍ）、ｑ１８（１８００ｍｍ）のうち、最小値（ｍｉｎ）のｑをｑ０とし、このｑ０の前後のｍｉｎ−１、ｍｉｎ＋１のｑをｑｍ、ｑｐとする（例えば、６００ｍｍ相当の高さとしたｑ０６がｑ０であれば、その前後のｑ００、ｑ１２がｑｍ、ｑｐとなる。）。
そして、求める仮定点Ｂの高さｈは、
そして、仮定点Ｂを現す移動体Ｍ２（Ｅ）自体の高さｈ１は、標準点Ａを現す移動体Ｍ１である人間を身長１６００ｍｍとした場合、
以上のように、上記実施の形態１によれば、単一のカメラ１（撮像手段）によって上方から撮像された２次元画像Ｇにおいて２つの移動体Ｍが同じ方向に並んで移動する等、比較的近傍に存在していた場合、高さ演算部２４によって２つの移動体Ｍの相対高さを割り出すことができる。
そして、特定の監視対象の移動体Ｍ（例えば、人間）が決定されているので、本来の監視対象の移動体Ｍの高さも決まっているから、上記識別部２５において、上記高さ演算部２４で求めた移動体Ｍの相対高さに基づいて、認識部２２で一旦監視対象として捉えた移動体Ｍの中から本来監視対象でなかった移動体Ｍを区別することで、監視精度の優れた移動体識別装置を実現することができる。
そして、特定の監視対象の移動体Ｍ（例えば、人間）が決定されているので、本来の監視対象の移動体Ｍの高さも決まっているから、上記識別部２５において、上記高さ演算部２４で求めた移動体Ｍの相対高さに基づいて、認識部２２で一旦監視対象として捉えた移動体Ｍの中から本来監視対象でなかった移動体Ｍを区別することで、監視精度の優れた移動体識別装置を実現することができる。
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、高さ演算部２４の処理構成として、上記標準点Ａにおける移動体Ｍに対する仮想の鉛直軸線Ｔに沿って標準点Ａを上記仮の高さ相当に補正した比較点ａを求め、この比較点ａと上記仮定点Ｂとの間の２点間距離ｄの変動量ｑを求めるようにしていた。
この実施の形態２では、高さ演算部２４の処理構成として、図６に示すように、上記仮定点Ｂにおける移動体Ｍに対する仮想の鉛直軸線Ｔに沿って仮定点Ｂを上記標準高さ相当に移行させた比較点ａを求め、そして、図７（ａ）に示すように、この比較点ａと上記標準点Ａとの間の２点間距離を求め、図７（ｂ）に示すように、少なくとも３クロック以上の連続した期間の上記２次元画像Ｇ内における上記２点間距離ｄの変動量ｑを求めるようにしたものである。その他の構成は、上記実施の形態２と同様である。
従って、この実施の形態２のものでも、上記実施の形態１と同様の作用効果を有し、監視精度の優れた移動体識別装置を実現することができる。
なお、本発明は、上記各実施の形態には限定されず、例えば、監視対象を人間とするが、人間以外の車等の移動体を監視対象としてもよい。
上記実施の形態１では、高さ演算部２４の処理構成として、上記標準点Ａにおける移動体Ｍに対する仮想の鉛直軸線Ｔに沿って標準点Ａを上記仮の高さ相当に補正した比較点ａを求め、この比較点ａと上記仮定点Ｂとの間の２点間距離ｄの変動量ｑを求めるようにしていた。
この実施の形態２では、高さ演算部２４の処理構成として、図６に示すように、上記仮定点Ｂにおける移動体Ｍに対する仮想の鉛直軸線Ｔに沿って仮定点Ｂを上記標準高さ相当に移行させた比較点ａを求め、そして、図７（ａ）に示すように、この比較点ａと上記標準点Ａとの間の２点間距離を求め、図７（ｂ）に示すように、少なくとも３クロック以上の連続した期間の上記２次元画像Ｇ内における上記２点間距離ｄの変動量ｑを求めるようにしたものである。その他の構成は、上記実施の形態２と同様である。
従って、この実施の形態２のものでも、上記実施の形態１と同様の作用効果を有し、監視精度の優れた移動体識別装置を実現することができる。
なお、本発明は、上記各実施の形態には限定されず、例えば、監視対象を人間とするが、人間以外の車等の移動体を監視対象としてもよい。
１ カメラ（撮像手段）
２ 本体部
２１ 表示部
２２ 認識部
２３ 追跡部
２４ 高さ演算部
２５ 識別部
Ａ 標準点
Ｂ 仮定点
Ｇ ２次元画像
Ｌ 追跡線
Ｍ 移動体
Ｐ 代表点
Ｔ 鉛直軸線
ａ 比較点
ｄ ２点間実空間の距離
ｑ ２点間実空間での距離の変動量（分散値）
２ 本体部
２１ 表示部
２２ 認識部
２３ 追跡部
２４ 高さ演算部
２５ 識別部
Ａ 標準点
Ｂ 仮定点
Ｇ ２次元画像
Ｌ 追跡線
Ｍ 移動体
Ｐ 代表点
Ｔ 鉛直軸線
ａ 比較点
ｄ ２点間実空間の距離
ｑ ２点間実空間での距離の変動量（分散値）
Claims (2)
- ある監視領域を上方から撮像する単一の撮像手段と、
上記撮像手段から得られる２次元画像内で画像の濃度差の有る領域を移動体として認識し代表する点を算出する認識手段と、
上記代表する点を追跡する追跡手段と、
上記画像内の点を地上高さを仮定することで決まる画像内距離を実空間距離に変換する変換係数を備えた高さ演算手段とを有し、
上記高さ演算手段は、
上記認識手段が算出する点が同一画像内の比較的近傍に２点有るとき、上記追跡手段がこの２点を各々独立に複数クロックの期間追跡した画像内軌跡を求め、
一方の点を標準の地上高さを持つ標準点であると見なし、他方の点を仮の地上高さを持つ仮定点であると見なし、上記標準点を通る実空間上の鉛直軸線上に上記仮の地上高さまで補正した比較点を求め、
次いで、上記比較点と上記仮定点との間の実空間上での２点間距離を上記変換係数にて求めると共に、複数クロックの期間追跡した結果に対し上記実空間上の２点間距離を求めてその２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
上記仮定点における仮の地上高さの高さ設定値を少なくとも３種以上仮定し、各異なる高さ設定値毎に上記２点間距離の変動量を求め、
次に、上記２点の関係として標準点と仮定点を逆にした状態で、上記同様に、２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
これらの各変動量のうち変動量が最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっているとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにするか、または、各仮定高さ毎に変動量が２次式の形で変化すると見なしその極小値をとる仮定高さの修正値を標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにしたことを特徴とする移動体高さ判別装置。 - ある監視領域を上方から撮像する単一の撮像手段と、
上記撮像手段から得られる２次元画像内で画像の濃度差の有る領域を移動体として認識し代表する点を算出する認識手段と、
上記代表する点を追跡する追跡手段と、
上記画像内の点を地上高さを仮定することで決まる画像内距離を実空間距離に変換する変換係数を備えた高さ演算手段とを有し、
上記高さ演算手段は、
上記認識手段が算出する点が同一画像内の比較的近傍に２点有るとき、上記追跡手段がこの２点を各々独立に複数クロックの期間追跡した画像内軌跡を求め、
一方の点を標準の地上高さを持つ標準点であると見なし、他方の点を仮の地上高さを持つ仮定点であると見なし、上記仮定点を通る実空間上の鉛直軸線上に上記標準の地上高さまで補正した比較点を求め、
次いで、上記比較点と上記標準点との間の実空間上での２点間距離を上記変換係数にて求めると共に、複数クロックの期間追跡した結果に対し上記実空間上の２点間距離を求めてその２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
上記仮定点における仮の地上高さの高さ設定値を少なくとも３種以上仮定し、各異なる高さ設定値毎に上記２点間距離の変動量を求め、
次に、上記２点の関係として標準点と仮定点を逆にした状態で、上記同様に、２点間距離の変動量と、標準点の複数クロックの期間での実空間移動距離を求め、
これらの各変動量のうち変動量が最も少なく且つ標準点の移動量に対する割合が一定値以内に収まっているとき、その高さ設定値による仮定高さを標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにするか、または、各仮定高さ毎に変動量が２次式の形で変化すると見なしその極小値をとる仮定高さの修正値を標準点における移動体に対する仮定点における移動体の相対高さとして得るようにしたことを特徴とする移動体高さ判別装置。
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