JP2006099700A - Image monitoring device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image monitoring device capable of surely extracting an intruder in strong light by excluding erroneous information caused by the light, as regards an image monitoring device. <P>SOLUTION: This image monitoring device is provided with: an image input means 12 for acquiring an image; a feature extracting means 15 for extracting edges of the image 15; a background storing means 13 for storing background image edges or a background image; a difference processing means 16 for calculating a variation of edge strength in each pixel by comparing input image edges with the background image edges; a binarization threshold setting means 110 for setting a prescribed binarization threshold in each pixel on the basis of the edge strength of the background image edges; a changed pixel extracting means 17 for extracting changed pixels whose value is equal to or greater than the prescribed binarization threshold by comparing the variance of edge strength in respective pixels with the prescribed binarization threshold in the respective pixels; and a moving body determining means 112 for determining presence of a moving body in a monitoring area on the basis of at least an area formed by the changed pixels. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は画像監視装置に関し、特に、光による誤報を排除しかつ強い光の中にいる侵入者を確実に抽出できる画像監視装置に関するものである。   The present invention relates to an image monitoring apparatus, and more particularly to an image monitoring apparatus that can eliminate false alarms caused by light and reliably extract an intruder in strong light.

従来、侵入者検出を目的とした画像センサとして、背景画像からの変化に基づいて侵入者を検出するものがある。この画像センサは、背景画像と入力画像とで各画素の輝度差分値を求め、輝度差分値が大きい画素の集合(変化領域)が所定の大きさ以上である場合に、侵入者が存在すると判定している。   Conventionally, as an image sensor for the purpose of detecting an intruder, there is one that detects an intruder based on a change from a background image. This image sensor obtains a luminance difference value of each pixel between a background image and an input image, and determines that an intruder exists when a set (change area) of pixels having a large luminance difference value is equal to or larger than a predetermined size. is doing.

しかし、監視領域を撮像した画像は、周囲の環境変化により画像全体の輝度値が変化する場合がある。例えば、画像センサで屋外を監視する場合、時間、天候により日照が変化するため、取得した画像の輝度値も変化する。よって、環境変化による輝度変化であるにもかかわらず、侵入者として誤検出してしまう場合がある。   However, the brightness value of the entire image of the image obtained by capturing the monitoring area may change due to a change in the surrounding environment. For example, when the outdoor is monitored by the image sensor, the sunshine changes depending on the time and weather, so the luminance value of the acquired image also changes. Therefore, there is a case where it is erroneously detected as an intruder despite the luminance change due to the environmental change.

このように誤検出することを防ぐために、従来、エッジ画像を利用して侵入者を判定する画像センサが提案されている。この画像センサは、画像のエッジ部分を検出してエッジ画像を生成し、基準となる背景エッジ画像と入力エッジ画像とで各画素のエッジ強度の差分値を求め、求めた差分値の総和や、差分値が所定以上である画素数等により侵入者を判定する(特許文献1参照)。   In order to prevent such erroneous detection, conventionally, an image sensor that determines an intruder using an edge image has been proposed. This image sensor detects an edge portion of the image to generate an edge image, obtains a difference value of the edge intensity of each pixel between the reference background edge image and the input edge image, and sums the obtained difference values, An intruder is determined based on the number of pixels whose difference value is greater than or equal to a predetermined value (see Patent Document 1).

特開平5−266198号公報JP-A-5-266198

ところで、監視領域に光が照射された状態のエッジ画像と元の(光が照射されていない状態の)エッジ画像とを比較すると、同じエッジ部分におけるエッジ強度は、光が照射された状態のエッジ画像の方が大きくなる。そして、元のエッジ画像におけるエッジ強度が大きいほど、光が照射されたときのエッジ強度の変化量は大きい。   By the way, when comparing the edge image in which the monitoring area is irradiated with light and the original edge image (in the state where light is not irradiated), the edge intensity at the same edge portion is the edge in the state where light is irradiated. The image is larger. As the edge intensity in the original edge image is larger, the amount of change in edge intensity when light is irradiated is larger.

背景エッジ画像中には、種々のエッジ部分が含まれており、それぞれエッジ強度が異なっている。従って、従来の画像センサでは、エッジ強度が大きい部分が背景にある場合、光が照射されるとその部分のエッジ強度が大きく変化するため、これを侵入者として誤判定してしまう可能性があった。
本発明は、上記問題に鑑み、監視領域への光の照射による侵入者の誤検出を防止することができる画像センサを提供することを目的とする。
The background edge image includes various edge portions, each having different edge strength. Therefore, in the conventional image sensor, when a portion with a high edge strength is in the background, the edge strength of the portion changes greatly when irradiated with light, which may be erroneously determined as an intruder. It was.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image sensor that can prevent intruders from being erroneously detected due to light irradiation on a monitoring area.

本発明に係る画像監視装置は、監視領域を撮像した画像を取得する画像入力手段と、画像のエッジを抽出する特徴抽出手段と、基準となる背景画像から特徴抽出手段によって抽出された背景画像エッジ又は背景画像を記憶する背景記憶手段と、監視対象である入力画像から特徴抽出手段によって抽出された入力画像エッジと背景画像エッジとを比較し各画素におけるエッジ強度の変化量を求める差分処理手段と、背景画像エッジのエッジ強度に基づいて各画素における所定の2値化閾値を設定する2値化閾値設定手段と、各画素におけるエッジ強度の変化量と各画素における所定の2値化閾値とを比較し該2値化閾値以上となる変化画素を抽出する変化画素抽出手段と、少なくとも変化画素が形成する領域に基づいて監視領域における移動体の存在を判定する移動体判定手段と、を備えることを特徴とする。   An image monitoring apparatus according to the present invention includes an image input unit that acquires an image of a monitoring region, a feature extraction unit that extracts an edge of the image, and a background image edge extracted by the feature extraction unit from a reference background image Or background storage means for storing the background image, and difference processing means for comparing the input image edge extracted by the feature extraction means from the input image to be monitored with the background image edge to obtain the amount of change in edge intensity at each pixel. Binarization threshold value setting means for setting a predetermined binarization threshold value in each pixel based on the edge intensity of the background image edge, and a change amount of the edge intensity in each pixel and a predetermined binarization threshold value in each pixel. A change pixel extraction means for comparing and extracting change pixels that are equal to or greater than the binarization threshold, and a moving body in the monitoring region based on at least the region formed by the change pixel Characterized in that it comprises a movable body determining means for determining existence.

本発明によれば、エッジ強度の変化量(エッジ差分)は大きいが移動体によるものではない領域を抽出しないようにすることができるため、光の照射による移動体の誤検出を防止しつつも、強い光の中から移動体を抽出することができる効果がある。   According to the present invention, it is possible to prevent extraction of a region that has a large edge intensity change amount (edge difference) but is not caused by a moving object, and thus prevents erroneous detection of the moving object due to light irradiation. There is an effect that a moving body can be extracted from strong light.

以下、本発明に係る画像監視装置の一実施形態として、移動体として侵入者を抽出する場合を例に用いて説明する。
図1は、本発明の構成を表すブロック図である。
まず、同図を参照して、本発明の各構成要素について説明する。
Hereinafter, a case where an intruder is extracted as a moving body will be described as an example of an image monitoring apparatus according to the present invention.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention.
First, each component of the present invention will be described with reference to FIG.

撮像部11は、監視範囲を視野とする画像入力手段としてのカメラを表す。カメラには、NTSC型、高解像度型、可視光型、赤外光型等の様々な種類があるが、本発明においては種類を制限しない。   The imaging unit 11 represents a camera as an image input unit having a monitoring range as a field of view. There are various types of cameras such as an NTSC type, a high resolution type, a visible light type, and an infrared light type, but the type is not limited in the present invention.

画像入力I/F12は、撮像部11にて取得された画像信号をCPU、DSP等のプロセッサにて処理できるようにデジタル化して、前記プロセッサで構成される信号処理部に出力する。   The image input I / F 12 digitizes the image signal acquired by the imaging unit 11 so that it can be processed by a processor such as a CPU or DSP, and outputs it to a signal processing unit configured by the processor.

背景画像領域13は、後述の背景画像更新手段19にて更新された背景画像を記憶しておく領域である。   The background image area 13 is an area for storing a background image updated by a background image update means 19 described later.

2値化閾値テーブル領域14は、後述の2値化閾値算出手段110にて算出された2値化閾値を記憶しておく領域であり、各画素毎に2値化閾値を対応させて記憶する。該2値化閾値は、後述のエッジ強度の差分を2値化するために2値化手段17にて用いられる。   The binarization threshold value table area 14 is an area for storing a binarization threshold value calculated by a binarization threshold value calculation unit 110 described later, and stores a binarization threshold value corresponding to each pixel. . The binarization threshold is used by the binarization means 17 to binarize the difference in edge strength described later.

特徴抽出手段15は、画像入力I/F12から入力される入力画像(現在の画像)I(x,y)と背景画像領域13から入力される背景画像B(x,y)のエッジを抽出する。抽出されたエッジは、周囲の画素で輝度値の差が大きい画素ほどエッジ強度が大きくなる。
以下、入力画像の各画素についてエッジ強度を求めたものを入力画像エッジ強度と呼び、IE(x,y)で表す。同様に、背景画像エッジ強度をBE(x,y)で表す。
エッジ強度の求め方は各種考えられるが、
E(x,y)=0.5*|I(x+1,y)−I(x−1,y)|
+0.5*|I(x,y+1)−I(x,y−1)| …(1)
E(x,y)=0.5*|B(x+1,y)−B(x−1,y)|
+0.5*|B(x,y+1)−B(x,y−1)| …(2)
としてエッジ強度を求める方法が一例として挙げられる。
The feature extraction unit 15 extracts the edges of the input image (current image) I (x, y) input from the image input I / F 12 and the background image B (x, y) input from the background image region 13. . The extracted edge has a higher edge strength as a pixel having a larger luminance value difference between surrounding pixels.
Hereinafter, the edge strength obtained for each pixel of the input image is referred to as input image edge strength and is represented by I E (x, y). Similarly, the background image edge strength is represented by B E (x, y).
There are various ways to determine the edge strength,
I E (x, y) = 0.5 * | I (x + 1, y) −I (x−1, y) |
+ 0.5 * | I (x, y + 1) −I (x, y−1) | (1)
B E (x, y) = 0.5 * | B (x + 1, y) −B (x−1, y) |
+ 0.5 * | B (x, y + 1) -B (x, y-1) | (2)
As an example, a method for obtaining the edge strength is given.

差分処理手段16は、特徴抽出手段15から出力される背景画像エッジ強度BE(x,y)と入力画像エッジ強度IE(x,y)との差分絶対値(エッジ強度の変化量あるいはエッジ差分)|BE(x,y)−IE(x,y)|を求める。 The difference processing means 16 is a difference absolute value between the background image edge strength B E (x, y) output from the feature extraction means 15 and the input image edge strength I E (x, y) (a change amount of edge strength or an edge). Difference) | B E (x, y) −I E (x, y) |

2値化手段17は、差分処理手段16から出力されるエッジ差分を2値化テーブル領域14に記憶されている2値化閾値に従い、画素毎に定められた閾値で2値化する。具体的には、エッジ差分の画素で2値化閾値以上の値を有するものを変化画素”1”として抽出し、それ以外の画素を”0”とする。
詳細な根拠は後述するが、2値化閾値は背景画像エッジ強度に応じて画素毎に定められており、背景画像に強いエッジが含まれていても的確に侵入者に関するエッジを抽出することができるようになる。
The binarization unit 17 binarizes the edge difference output from the difference processing unit 16 according to the binarization threshold value stored in the binarization table area 14 with a threshold value determined for each pixel. Specifically, a pixel having an edge difference having a value equal to or higher than the binarization threshold is extracted as a change pixel “1”, and the other pixels are set to “0”.
Although the detailed basis will be described later, the binarization threshold is determined for each pixel in accordance with the background image edge strength, and an edge related to an intruder can be accurately extracted even if a strong edge is included in the background image. become able to.

ラベル領域抽出手段18は、2値化手段17から出力された画像に対して、ノイズ除去処理、ラベリング処理、領域切り出し処理を実行する。
実際の画像ではきれいにエッジが抽出されることは稀で、仮定している侵入者の大きさ等の条件から外れる小さなエッジ(変化画素の集合)も存在する。そこで、このようなエッジは処理の対象外とするといった、所謂ノイズ除去処理を行う。ノイズ除去には、画像処理で一般的に用いられているメディアンフィルタや多数決フィルタを用いればよい。
The label area extraction unit 18 performs noise removal processing, labeling processing, and region extraction processing on the image output from the binarization unit 17.
In an actual image, edges are rarely extracted beautifully, and there are small edges (a set of changed pixels) that deviate from the assumed conditions such as the size of an intruder. Therefore, so-called noise removal processing is performed in which such an edge is excluded from processing. For noise removal, a median filter or a majority filter generally used in image processing may be used.

また、相互間が一定の位置関係にある変化画素は、同一物体により生じた変化画素であると判定して1つにまとめてラベル領域とする、所謂ラベリング処理を行う。   In addition, so-called labeling processing is performed in which the change pixels having a fixed positional relationship with each other are determined to be change pixels generated by the same object and are combined into a label area.

更に、ラベリング処理でまとめられたラベル領域の内、撮影条件から定まる”人らしい”大きさや縦横比を持つラベル領域を選択してその外接領域を切り出しする、所謂領域切り出し処理を行う。
切り出す領域は外接矩形領域が処理には便利であるが、必ずしもそれを用いる必要はない。例えば、長軸方向を一致させた楕円形等も用いることができる。
上述の一連の処理によって抽出されたラベル領域は、出力部111に渡される。
Further, a so-called region cutout process is performed in which a label region having a “human” size or aspect ratio determined from the shooting conditions is selected from the label regions collected by the labeling process, and the circumscribed region is cut out.
A circumscribed rectangular region is convenient for processing as a region to be cut out, but it is not always necessary to use it. For example, an ellipse with the major axis direction matched can be used.
The label area extracted by the series of processes described above is passed to the output unit 111.

背景画像更新手段19は、画像入力I/F12にてデジタル化された画像信号の内、侵入者がいない(移動物体がない)と判断された画像を選択し、背景画像として記憶領域13へ記憶する。
背景画像は、日照変動等を考慮して適宜更新することとする。更新のアルゴリズムは、侵入者がいないと判断されたときの画像を用いるという条件の下で、一定間隔で全画面を置き換える方式、過去の複数の画像を用いた移動平均方式等があるが、設置条件に適したものを採用する。
本発明においては、適切な方法にて更新されていると仮定して中心となる処理を説明する。
The background image update means 19 selects an image determined not to have an intruder (no moving object) from among the image signals digitized by the image input I / F 12 and stores the selected image in the storage area 13 as a background image. To do.
The background image is appropriately updated in consideration of sunshine fluctuations and the like. There are update algorithms such as a method that replaces the entire screen at regular intervals and a moving average method that uses multiple past images under the condition that an image when it is determined that there is no intruder is used. Use the one suitable for the conditions.
In the present invention, the central processing is described on the assumption that the data is updated by an appropriate method.

2値化閾値算出手段110は、各画素における2値化閾値を計算して2値化閾値テーブル領域14に記憶する。
2値化閾値は、背景画像エッジ強度に応じて画素毎(複数の画素からなる領域毎も含む)に変化させる。背景画像エッジ強度が高い領域(画像として複雑な領域)の画素は高い閾値、背景画像エッジ強度が低い領域(画像として単純な領域)の画素には低い閾値を用いるものとする。
上述したように、2値化手段17は、差分処理手段16から出力されるエッジ差分を2値化テーブル領域14に記憶されている画素毎に定められた2値化閾値に従って2値化する。
The binarization threshold value calculation means 110 calculates a binarization threshold value for each pixel and stores it in the binarization threshold value table area 14.
The binarization threshold value is changed for each pixel (including each region including a plurality of pixels) according to the background image edge intensity. A high threshold is used for pixels in a region with a high background image edge intensity (complex region as an image), and a low threshold is used for pixels in a region with a low background image edge strength (a simple region as an image).
As described above, the binarization unit 17 binarizes the edge difference output from the difference processing unit 16 in accordance with the binarization threshold value determined for each pixel stored in the binarization table area 14.

ここで、2値化閾値を背景画像エッジ強度で変化させることの根拠について述べる。
背景画像エッジ強度が低い領域では、侵入者がいない場合には、光が照射されてもエッジ差分が現れにくい。それに対し、背景画像エッジ強度が高い領域では、侵入者がいない場合でも、光が照射されるとエッジ差分が現れやすい。
なぜなら、ある画素における背景画像エッジ強度をEとすると、光が照射されたときのその画素におけるエッジ強度(すなわち、入力画像エッジ強度)は近似的にk*E(kは照射された光の強度に依るk>1なる定数)とみなすことができるので、エッジ差分は、(k−1)*Eとなり、元の背景画像エッジ強度Eがより大きい方が、光が照射された場合にエッジ差分も大きくなるからである。
Here, the basis for changing the binarization threshold with the background image edge strength will be described.
In the region where the background image edge intensity is low, if there is no intruder, the edge difference is unlikely to appear even if light is irradiated. On the other hand, in a region where the background image edge intensity is high, an edge difference is likely to appear when light is irradiated even when there is no intruder.
This is because if the background image edge intensity at a certain pixel is E, the edge intensity (that is, the input image edge intensity) at that pixel when light is irradiated is approximately k * E (k is the intensity of the irradiated light). Therefore, the edge difference is (k−1) * E, and when the original background image edge intensity E is larger, the edge difference is obtained when light is irradiated. Because it will also be larger.

よって、背景画像エッジ強度が低い領域では、少しでもエッジに変化があれば(エッジ差分があれば)、そのエッジの変化は光の照射によるものではなく侵入者によるものである可能性が高い。
それに対し、背景画像エッジ強度が高い領域では、光が照射されたときにエッジ差分が現れやすいため、2値化閾値を低めに設定すると照射された光を侵入者と誤検出する可能性が高くなるので、背景画像エッジ強度が低い領域と同じ(低めの)閾値を用いるのは望ましくない。
Therefore, in the region where the background image edge intensity is low, if there is even a slight change in the edge (if there is an edge difference), there is a high possibility that the change in the edge is not caused by light irradiation but by an intruder.
On the other hand, in the region where the background image edge intensity is high, an edge difference is likely to appear when light is irradiated, so if the binarization threshold is set low, there is a high possibility that the irradiated light is erroneously detected as an intruder. Therefore, it is not desirable to use the same (lower) threshold value as that of the region where the background image edge intensity is low.

従って、背景画像エッジ強度が低い領域では、エッジの変化に対して敏感に侵入者を検出したいので、2値化閾値を低めにし、背景画像エッジ強度が高い領域では、エッジの変化に対して鈍感に侵入者を検出したいので、2値化閾値を高めにする。
ただし、背景画像によるエッジと侵入者によるエッジとを十分区別できるような値に2値化閾値を設定する必要がある。
Therefore, in regions where the background image edge strength is low, we want to detect intruders sensitively to edge changes, so the binarization threshold is lowered, and in regions where the background image edge strength is high, it is insensitive to edge changes. Since an intruder is desired to be detected, the binarization threshold is increased.
However, it is necessary to set the binarization threshold to a value that can sufficiently distinguish the edge by the background image and the edge by the intruder.

図2は、本発明における背景画像エッジ強度とエッジ差分の2値化閾値との関係の一例を示すグラフである。
同図に示した例のように、上述の根拠に基づいて、本発明では2値化閾値を背景画像エッジ強度の関数として定義する。
FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the background image edge strength and the binarization threshold value of the edge difference in the present invention.
As in the example shown in the figure, based on the above-described basis, the present invention defines the binarization threshold as a function of the background image edge strength.

同図には、この関数のグラフの例として2値化閾値が背景画像エッジ強度に対して階段状に増加する増加関数を示したが、これは単なる一例に過ぎず、この関数が増加傾向であればどのようなものであっても良い。
例えばグラフが直線となる傾きが正の一次関数やグラフが曲線となる単調増加な関数等を採用することが考えられる。
In the figure, as an example of the graph of this function, an increasing function in which the binarization threshold increases stepwise with respect to the background image edge strength is shown as an example, but this function is an increasing trend. Anything is acceptable.
For example, it is conceivable to employ a linear function with a positive slope in which the graph is a straight line, a monotonically increasing function in which the graph is a curve, or the like.

以上のようにして、2値化閾値算出手段110は、背景画像における各画素のエッジ強度(背景画像エッジ強度)から上述の増加関数等を参照して2値化閾値を特定する。そして、その2値化閾値を当該画素に対応させて設定し、2値化閾値テーブル領域14に記憶させる。   As described above, the binarization threshold value calculation unit 110 specifies the binarization threshold value by referring to the above-described increase function or the like from the edge strength (background image edge strength) of each pixel in the background image. Then, the binarization threshold value is set corresponding to the pixel and stored in the binarization threshold value table area 14.

出力部111は、ラベル領域抽出手段18にて切り出されたラベル領域を本発明の出力として侵入判定部112へ渡す。   The output unit 111 passes the label region cut out by the label region extraction unit 18 to the intrusion determination unit 112 as an output of the present invention.

侵入判定部112は、出力部111から出力されたラベル領域の情報を用いて、大きさや形状に基づいて、切り出された領域が検出対象である侵入者かどうかを判定する。また、判定には、ラベル領域の輝度情報等の付加的情報を併用するのが好ましい。   The intrusion determination unit 112 uses the label area information output from the output unit 111 to determine whether the cut out area is an intruder to be detected based on the size and shape. For the determination, it is preferable to use additional information such as luminance information of the label area in combination.

なお、背景画像は入力画像1フレーム毎に更新されるとは限らないので、背景画像更新手段19は、背景画像が更新されたときに、該画像を特徴抽出手段15に出力し、特徴抽出手段15によって背景画像から生成された背景画像エッジ強度を背景画像領域13に記憶するような構成にしても良い。
この場合、差分処理手段16は、背景画像領域13から出力される背景画像エッジ強度BE(x,y)と特徴抽出手段15から出力される入力画像エッジ強度IE(x,y)とから差分絶対値(エッジ強度の変化量あるいはエッジ差分)|BE(x,y)−IE(x,y)|を求めることになる。
Since the background image is not always updated for each frame of the input image, the background image update means 19 outputs the image to the feature extraction means 15 when the background image is updated, and the feature extraction means The background image edge intensity generated from the background image by 15 may be stored in the background image area 13.
In this case, the difference processing means 16 uses the background image edge intensity B E (x, y) output from the background image area 13 and the input image edge intensity I E (x, y) output from the feature extraction means 15. The absolute difference value (edge intensity change amount or edge difference) | B E (x, y) −I E (x, y) | is obtained.

図3は、本発明のフロー図である。
同図に従って、本発明の動作を示す。
FIG. 3 is a flowchart of the present invention.
The operation of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、監視範囲を撮影する撮像部11からの画像の取得を行う(S31)。
このステップでは、以下に述べる処理に用いる現在の画像を取得すると共に、人がいないと判断された場合には背景画像の取得を行うことになる。
図4(a)及び図4(b)は、それぞれ、S31で得られた背景画像と入力画像の例を示す図である。
図4(b)では、斜め右上から光が当たっており、明るく照らされた領域内に侵入者41がいる。
First, an image is acquired from the imaging unit 11 that captures the monitoring range (S31).
In this step, the current image used for the processing described below is acquired, and if it is determined that there is no person, a background image is acquired.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating examples of the background image and the input image obtained in S31, respectively.
In FIG.4 (b), the light hits from diagonally upper right and the intruder 41 exists in the area | region illuminated brightly.

次に、特徴抽出手段15にて、S31で得られた入力画像のエッジ強度を抽出する(S32)。
図5は、図4(b)の入力画像からエッジ強度を抽出した結果を示す図である。
同図に示すように、背景と侵入者41のエッジが抽出されているが、照射された光の輪郭(図4(b)参照)は抽出されていない。
光の領域の輪郭はグラデーションになっているため、入力画像エッジ強度は強くないことが実験により知られている。
Next, the feature extraction means 15 extracts the edge strength of the input image obtained in S31 (S32).
FIG. 5 is a diagram illustrating a result of extracting the edge strength from the input image of FIG.
As shown in the figure, the background and the edge of the intruder 41 are extracted, but the outline of the irradiated light (see FIG. 4B) is not extracted.
Since the contour of the light region is gradation, it is known from experiments that the input image edge strength is not strong.

次に、特徴抽出手段15にて、背景画像のエッジ強度を抽出する(S33)。
図6は、図4(a)の背景画像からエッジ強度を抽出した結果を示す図である。
なお、このステップは毎回実行する必要はなく、S31で人がいないと判断され背景画像が取得された場合にのみ実行し、記憶しておいてもよい。
Next, the edge extraction of the background image is extracted by the feature extraction means 15 (S33).
FIG. 6 is a diagram illustrating a result of extracting the edge strength from the background image of FIG.
Note that this step need not be executed every time, and may be executed and stored only when a background image is acquired in step S31 as determined that there is no person.

次に、差分処理手段16にて、S32で求めた入力画像エッジ強度とS33で求めた背景画像エッジ強度との差を各画素毎に計算しエッジ強度の変化量(エッジ差分)を得る(S34)。
図7は、上述の例に関して、背景画像エッジ強度(図6参照)と入力画像エッジ強度(図5参照)との差分結果(エッジ差分)を示す図である。
同図において、侵入者41のエッジに加え、光が照射された領域の背景画像のエッジが現れている。
これは、光が照射された領域では、入力画像エッジ強度が背景画像エッジ強度に比して強くなるためエッジ差分が生じるためである。
Next, the difference processing means 16 calculates the difference between the input image edge strength obtained in S32 and the background image edge strength obtained in S33 for each pixel to obtain a change amount (edge difference) of the edge strength (S34). ).
FIG. 7 is a diagram illustrating a difference result (edge difference) between the background image edge strength (see FIG. 6) and the input image edge strength (see FIG. 5) regarding the above example.
In the figure, in addition to the edge of the intruder 41, the edge of the background image of the region irradiated with light appears.
This is because, in the region irradiated with light, the edge difference occurs because the input image edge intensity is stronger than the background image edge intensity.

次に、2値化手段17は、2値化閾値テーブル領域14に記憶されている各画素の2値化閾値を読み出す(S35)。
上述したように、この2値化閾値は、S33で求めた背景画像エッジ強度の関数により求められた値である(図2参照)。
Next, the binarization means 17 reads the binarization threshold value of each pixel stored in the binarization threshold value table area 14 (S35).
As described above, this binarization threshold is a value obtained by a function of the background image edge intensity obtained in S33 (see FIG. 2).

次に、2値化手段17にて、S34で求めた差分結果(エッジ差分)をS35で読み出した2値化閾値に従って2値化する(S36)。具体的には、エッジ差分の画素で2値化閾値以上の値を有するものを変化画素”1”として抽出し、それ以外の画素を”0”とする。2値化は画素毎に行う。   Next, the binarization means 17 binarizes the difference result (edge difference) obtained in S34 according to the binarization threshold read in S35 (S36). Specifically, a pixel having an edge difference having a value equal to or higher than the binarization threshold is extracted as a change pixel “1”, and the other pixels are set to “0”. Binarization is performed for each pixel.

上述したように、エッジ差分を2値化する際に、高い背景画像エッジ強度に対しては2値化閾値を高く、低い背景画像エッジ強度に対しては低くするような関数(図2参照)を2値化閾値算出手段110では採用している。
そのため、高い背景画像エッジ強度を有するエッジ差分の画素は、高い閾値で2値化されるため、ある程度の大きさのエッジ差分までは2値化処理によって”0”に割り当てられやすくなる。
ただし、侵入者の(輪郭)部分の画素は、”1”に割り当てられるような程度に閾値を定めておく。
As described above, when binarizing the edge difference, a function that increases the binarization threshold for high background image edge strength and lowers for low background image edge strength (see FIG. 2). Is adopted in the binarization threshold value calculation means 110.
Therefore, the edge difference pixels having a high background image edge strength are binarized with a high threshold value, and therefore an edge difference of a certain size is easily assigned to “0” by the binarization process.
However, the threshold value is set to such an extent that the pixel of the (outline) portion of the intruder is assigned to “1”.

図8は、上述の例に関して、背景画像エッジ強度(図6参照)と入力画像エッジ強度(図5参照)から得られたエッジ差分(図7参照)を2値化した結果を示す図である。
図7に示したようにエッジ差分は侵入者41のエッジと光が照射された領域の背景画像のエッジとを合わせたものとなっているが、上述のような画素毎の2値化によって背景画像のエッジは”0”に割り当てられ、図8に示すように侵入者41のエッジのみが的確に”1”として抽出される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a result of binarizing the edge difference (see FIG. 7) obtained from the background image edge strength (see FIG. 6) and the input image edge strength (see FIG. 5) in the above example. .
As shown in FIG. 7, the edge difference is a combination of the edge of the intruder 41 and the edge of the background image of the area irradiated with light. The edge of the image is assigned to “0”, and only the edge of the intruder 41 is accurately extracted as “1” as shown in FIG.

次に、ラベル領域抽出手段18にて、上述のノイズ除去処理、ラベリング処理、領域切り出し処理を実行してラベル領域を抽出し(S37)、出力部111に渡す。   Next, the label area extracting unit 18 extracts the label area by executing the above-described noise removal process, labeling process, and area cutout process (S37), and passes them to the output unit 111.

最後に、侵入判定部112は、出力部111から変化画素”1”が形成する領域であるラベル領域を受け取り、S37にて抽出されたラベル領域が侵入者によるものか否かの判定を行い、該ラベル領域が侵入者によるものであると判定された場合には、その旨の警報を発する(S38)。
侵入者によるものか否かの最終判定は、上述したラベル領域の情報のみではなく、入力画像中での位置の輝度情報等の付加的情報も併用してもよい。
前記付加的情報としては、「人間であると仮定できる大きさ、縦横比」、「人間として現実的に考えられる移動速度」、「輝度分布やテクスチャ情報」等が考えられる。
Finally, the intrusion determination unit 112 receives a label area that is an area formed by the change pixel “1” from the output unit 111, determines whether the label area extracted in S37 is an intruder, If it is determined that the label area is from an intruder, an alarm to that effect is issued (S38).
The final determination as to whether or not it is by an intruder may use not only the information on the label area described above but also additional information such as the luminance information of the position in the input image.
Examples of the additional information include “size and aspect ratio that can be assumed to be a human”, “moving speed realistically considered as a human”, “luminance distribution and texture information”, and the like.

以上説明したように、本発明によれば、背景画像エッジ強度と入力画像エッジ強度との絶対差分値(エッジ差分)を2値化するための閾値を背景画像エッジ強度の増加関数として算出して、画素毎に異なる閾値を用いてエッジ差分の中から変化領域を抽出する。
エッジ差分を利用するため、照射された光のように輪郭がグラデーションとなっているものを排除することができ、光による誤報を避けることができる効果がある。
また、前記関数による閾値を用いると、エッジ強度の変化量(エッジ差分)は大きいが侵入者によるものではない領域を抽出しないようにすることができるため、光の照射による侵入者の誤検出を防止しつつも、強い光の中から侵入者だけを抽出することができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the threshold for binarizing the absolute difference value (edge difference) between the background image edge strength and the input image edge strength is calculated as an increasing function of the background image edge strength. The change area is extracted from the edge difference using a different threshold value for each pixel.
Since the edge difference is used, it is possible to eliminate the gradation of the outline such as the irradiated light, and there is an effect that it is possible to avoid false information due to the light.
In addition, if a threshold value based on the function is used, it is possible to prevent extraction of an area that has a large edge strength change amount (edge difference) but is not caused by an intruder. While preventing, there is an effect that only intruders can be extracted from strong light.

本発明の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of this invention. エッジ強度の差分の2値化閾値を設定するための関数のグラフである。It is a graph of the function for setting the binarization threshold value of the difference of edge strength. 本発明の処理全体を示す図である。It is a figure which shows the whole process of this invention. 背景画像と入力画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a background image and an input image. 入力画像エッジ強度の抽出結果を示す図である。It is a figure which shows the extraction result of input image edge intensity | strength. 背景画像エッジ強度の抽出結果を示す図である。It is a figure which shows the extraction result of background image edge intensity | strength. 背景画像エッジ強度と入力画像エッジ強度の差分結果を示す図である。It is a figure which shows the difference result of background image edge strength and input image edge strength. 背景画像エッジ強度と入力画像エッジ強度の差分の2値化結果を示す図である。It is a figure which shows the binarization result of the difference of background image edge strength and input image edge strength.

符号の説明Explanation of symbols

11 撮像部
12 画像入力I/F
13 背景画像記憶領域
14 2値化閾値テーブル領域
15 特徴抽出手段
16 差分処理手段
17 2値化手段
18 ラベル領域抽出手段
19 背景画像更新手段
110 2値化閾値算出手段
111 出力部
112 侵入判定部
11 Imaging unit 12 Image input I / F
13 background image storage area 14 binarization threshold table area 15 feature extraction means 16 difference processing means 17 binarization means 18 label area extraction means 19 background image update means 110 binarization threshold value calculation means 111 output unit 112 intrusion determination unit

Claims (3)

監視領域を撮像した画像を取得する画像入力手段と、
前記画像のエッジを抽出する特徴抽出手段と、
基準となる背景画像から前記特徴抽出手段によって抽出された背景画像エッジ又は前記背景画像を記憶する背景記憶手段と、
監視対象である入力画像から前記特徴抽出手段によって抽出された入力画像エッジと前記背景画像エッジとを比較し各画素におけるエッジ強度の変化量を求める差分処理手段と、
前記背景画像エッジのエッジ強度に基づいて前記各画素における所定の2値化閾値を設定する2値化閾値設定手段と、
前記各画素における前記エッジ強度の変化量と前記各画素における前記所定の2値化閾値とを比較し該2値化閾値以上となる変化画素を抽出する変化画素抽出手段と、
少なくとも前記変化画素が形成する領域に基づいて監視領域における移動体の存在を判定する移動体判定手段と、
を備えることを特徴とする画像監視装置。
An image input means for acquiring an image obtained by imaging the monitoring area;
Feature extraction means for extracting edges of the image;
A background storage means for storing a background image edge extracted from the reference background image by the feature extraction means or the background image;
A difference processing means for comparing the input image edge extracted by the feature extraction means from the input image to be monitored with the background image edge to determine the amount of change in edge intensity at each pixel;
Binarization threshold value setting means for setting a predetermined binarization threshold value for each pixel based on the edge intensity of the background image edge;
A change pixel extracting unit that compares the amount of change in the edge intensity in each pixel with the predetermined binarization threshold in each pixel and extracts a change pixel that is equal to or greater than the binarization threshold;
A moving body determining means for determining presence of a moving body in the monitoring region based on at least the region formed by the change pixel;
An image monitoring apparatus comprising:
前記2値化閾値設定手段は、前記背景画像エッジの各画素におけるエッジ強度に基づいて前記各画素における前記所定の2値化閾値を求め、該求めた所定の2値化閾値を画素毎に対応させて設定する請求項1に記載の画像監視装置。   The binarization threshold value setting means obtains the predetermined binarization threshold value in each pixel based on the edge intensity in each pixel of the background image edge, and corresponds the obtained predetermined binarization threshold value for each pixel. The image monitoring apparatus according to claim 1, wherein the image monitoring apparatus is set in such a manner. 前記2値化閾値設定手段は、前記背景画像エッジのエッジ強度の増加関数として求まる値を前記各画素における前記所定の2値化閾値に設定する請求項1又は2に記載の画像監視装置。   The image monitoring apparatus according to claim 1, wherein the binarization threshold value setting unit sets a value obtained as an increase function of an edge intensity of the background image edge as the predetermined binarization threshold value in each pixel.
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