JP2006227973A - 物体追跡方法および物体追跡装置ならびにプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動画像の一のフレームに属する複数の位置の部分画像の特徴量と追跡対象物体の画像の特徴量との間の類似性尺度を算出して、前記一の画面上における類似性尺度の分布を算出する類似性尺度算出手段2と、前記類似性尺度の分布に基づいて、前記一のフレームから前記対象物体の画像に類似する領域を抽出する領域抽出手段3と、前記領域の重心座標を算出して、前記重心座標を前記一のフレームにおける前記追跡対象物体の位置座標とする位置算出手段4を備える。
【選択図】 図3
Description
などベクトル間の類似性の尺度である。この構成は、特徴量が多変数の組み合わせで表せる場合、つまり、特徴量をベクトルとして取り扱える場合に、部分画像の類似性を的確に評価できるので、物体追跡の精度と安定性が向上する。
図3は本実施例に係る画像追跡装置の概念的な構成図であり、図4は画像追跡方法を示すフローチャートである。図3において、1は画像追跡装置であり、画像追跡装置1は、類似性尺度分布算出手段2、領域抽出手段3、位置算出手段4および閾値算出手段5を備え、撮像手段6あるいは記録再生手段7から入力される動画像における追跡対象物の位置を推定して、出力手段8に出力する装置である。
まず、動画の最初(時刻t=0)のフレームを、記録再生手段7から類似性尺度分布算出手段2に読み出す。
作業者は、類似性尺度分布算出手段2が図示しないディスプレイ装置に表示する前記最初(時刻t=0)のフレームを見ながら、追跡対象の人物の顔面の適当な位置に追跡対象領域W(x0)を設定し、次いで追跡半径Dを入力して、追跡範囲R(x0)を設定する。
追跡対象領域W(x0)が決定されると、類似性尺度分布算出手段2は追跡対象領域W(x0)に存在する画素の色情報を読み出して、追跡対象領域W(x0)の色ヒストグラムH0(x0)を算出する。
記録再生手段7に、次時刻のフレームが無ければ、処理を終了し、次時刻の画像があれば、S5に進む。
記録再生手段7から、次時刻(t=1)のフレームを類似性尺度分布算出手段2に読み出す。
類似性尺度分布算出手段2は、次時刻(t=1)のフレームを、座標xを中心とする大きさa×bの矩形の窓領域W(x)に分割して、各窓領域W(x)の色ヒストグラムH1(x)を算出し、各窓領域W(x)の色ヒストグラムH1(x)と追跡対象領域W(x0)の色ヒストグラムH0(x0)の間のヒストグラムインターセクションSc(H1(x),H0(x0))を算出して、次時刻(t=1)のフレーム上のヒストグラムインターセクションSc(H1(x),H0(x0))の分布を得る。
次に、類似性尺度分布算出手段2は、下記の式(8)および(9)で定義されるような、追跡範囲R(x0)に存在する窓領域W(x)のヒストグラムインターセクションS1(x|x0)の集合Vを求め、閾値算出手段5に送信する。
位置算出手段4は、下記の式(12)に示すように集合U1に含まれる座標の相加平均x1を算出し、これを時刻t=1における、対象物体の位置として、出力手段8に出力するとともに、類似性尺度分布算出手段2に送信する。
類似性尺度分布算出手段2は、x1を中心とする追跡対象領域W(x1)を次時刻(t=1)のフレームに設定し、追跡対象領域W(x1)の色ヒストグラムH1(x1)を算出し、次次時刻(t=2)のフレームの入力に備える。
類似性尺度分布法は、画像を類似領域とそれ以外の領域に分けるための閾値T1を、ヒストグラムインターセクションS1(x|x0)の分布形状から算出したが、この閾値T1の算出には時間がかかるので、処理時間の高速化を優先する場合は、ステップS7において、ヒストグラムインターセクションS1(x|x0)の大きい領域を抽出するのに、追跡範囲R(x0)に存在する窓領域W(x)を、ヒストグラムインターセクションS1(x|x0)が大きい方からk個(kは2以上の自然数)の窓領域W(x)を抽出して、ステップS8で、このk個の窓領域W(x)の重心を追跡対象物体の位置にしてもよい。この方法を、本明細書では、「k−最大類似性尺度法」と呼ぶことにする。
従来方法と本発明の方法の性能比較するために5種類の画像について、物体追跡を行った結果を以下に示す。
2 類似性尺度分布算出手段
3 領域抽出手段
4 位置算出手段
5 閾値算出手段
6 撮像手段
7 記録再生手段
8 出力手段
Claims (15)
- 動画像の一のフレームにおいて追跡対象物体の一部領域又は全領域の画像(以下、「追跡対象画像」という。)に対応する部分画像の位置座標を決定する対応位置決定ステップを、前記動画像の各フレームに対して順次繰り返すことにより、前記追跡対象物体の追跡を行う物体追跡方法において、
前記対応位置決定ステップは、
前記一のフレームに属する複数の位置の部分画像に対して、当該部分画像の特徴量と前記追跡対象画像の特徴量との間の類似性尺度を算出する類似性尺度算出ステップ;
前記一のフレームにおける類似性尺度の分布に基づいて、前記一のフレーム内における前記追跡対象画像に類似する部分画像が存在する領域(以下、「類似領域」という。)を抽出する領域抽出ステップ;
および、前記類似領域の重心座標を算出して、前記重心座標を当該フレームにおける前記対象物体の位置座標に決定する位置算出ステップ;
を有することを特徴とする物体追跡方法。 - 前記対応位置決定ステップは、釣鐘状をなす前記類似性尺度の分布形状の高台部と裾野部を分ける閾値を算出する閾値算出ステップを有し、
前記領域抽出ステップは、前記閾値によって前記一のフレームに属する部分画像を前記追跡対象画像に類似する部分画像とそれ以外の部分画像に分別すること
を特徴とする請求項1に記載の物体追跡方法。 - 前記領域抽出ステップは、類似性尺度が最大になる部分画像から類似性尺度がk(kは2以上の自然数)番目に大きい部分画像までのk個の部分画像を前記類似領域として抽出すること
を特徴とする請求項1に記載の物体追跡方法。 - 前記特徴量は、色ヒストグラムであること
を特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の物体追跡方法。 - 前記類似性尺度は、ヒストグラムインターセクションであること
を特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の物体追跡方法。 - 前記色類似性尺度は、距離であること
を特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の物体追跡方法。 - 動画像の一のフレームにおいて追跡対象物体の一部領域又は全領域の画像(以下、「追跡対象画像」という。)に対応する部分画像の位置座標を決定する操作を前記動画像の各フレームに対して順次繰り返すことにより、前記追跡対象物体の追跡を行う物体追跡装置において、
前記一のフレームに属する複数の位置の部分画像に対して、当該部分画像の特徴量と前記追跡対象画像の特徴量との間の類似性尺度を算出する類似性尺度算出手段と、
前記一のフレームにおける類似性尺度の分布に基づいて、前記一のフレーム内における前記追跡対象画像に類似する部分画像が存在する領域(以下、「類似領域」という。)を抽出する領域抽出手段と、
前記類似領域の重心座標を算出して、前記重心座標を当該フレームにおける前記対象物体の位置座標に決定する位置算出手段と
を備えることを特徴とする物体追跡装置。 - 釣鐘状をなす前記類似性尺度の分布形状の高台部と裾野部を分ける閾値を算出する閾値算出手段を有するとともに、
前記領域抽出手段は、前記閾値によって前記一のフレームに属する部分画像を前記追跡対象画像に類似する部分画像とそれ以外の部分画像に分別すること
を特徴とする請求項8に記載の物体追跡装置。 - 前記領域抽出手段は、類似性尺度が最大になる部分画像から類似性尺度がk(kは2以上の自然数)番目に大きい部分画像までのk個の部分画像を前記類似領域として抽出すること
を特徴とする請求項8に記載の物体追跡装置。 - 前記特徴量は、色ヒストグラムであること
を特徴とする請求項8乃至請求項10の何れかに記載の物体追跡装置。 - 前記類似性尺度は、ヒストグラムインターセクションであること
を特徴とする請求項8乃至請求項12の何れかに記載の物体追跡装置。 - 前記色類似性尺度は、距離であること
を特徴とする請求項8乃至請求項12の何れかに記載の物体追跡装置。 - 請求項1乃至請求項7の何れかに記載の物体追跡方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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