JP2008234169A - 物体検出装置及び物体検出用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】目的の物体を高速に検出する。
【解決手段】区画決定手段１１は入力された２次元画像を分割して区画を決定し、経験記憶手段１２は分割された２次元画像の各区画について優先度を設定する。走査検出手段１３は、２次元画像を入力し、設定された優先度の高い順に決定された区画を走査して目的の物体を検出する。区画決定手段は２次元画像の特定部分の区画を大きく分割したり、逆に細かく分割したり、あるいは、矩形以外の任意の形状に分割しても良い。
【選択図】図１

Description

この発明は、セキュリティ等で監視カメラを用いて目的の物体を高速に検出する物体検出装置及び物体検出用プログラムに関するものである。

従来の物体検出装置としては、カラー画像に基づいて人の顔の検出又は追跡を高速かつ正確に行うことのできる顔検出装置及び顔追跡装置がある。
従来の物体検出装置では、肌色領域、明るさ、面積比を利用して顔検出を行い、肌色領域の抽出は事前に学習を行ったガウス関数に従って行っている。このためテンプレートを用いた検索と比べて高速に検索を行え、肌色情報、明るさ、それらの面積比等を用い、ロバストで正確な顔検出を行うことができる。

例えば特許文献１に示す顔検出装置は、カラー画像入力手段から入力されたカラー画像から事前に学習済のガウス関数に従って肌色領域を抽出する肌色領域検出手段と、上記カラー画像から明るさがあるしきい値以下の暗い領域を抽出する暗い領域検出手段と、上記肌色領域検出手段で検出された肌色領域の面積を求める肌色領域分析手段と、上記暗い領域検出手段で検出された上記暗い領域の面積を求める暗い領域分析手段と、肌色領域分析手段と暗い領域分析手段との分析結果に基づいて上記肌色領域内に上記暗い領域が存在し且つその面積比が一定範囲内であるときに人の顔であると判定する顔判定手段とを備えている。

特開平１１−１５９７９号公報（段落０００９）

従来の物体検出装置は以上のように構成されており、画像上で矩形の走査処理を画像の端から順番に行うために、目的の物体を検出するのに時間がかかるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、目的の物体を高速に検出することができる物体検出装置及び物体検出用プログラムを得ることを目的とする。

この発明に係る物体検出装置は、入力された２次元画像を分割して区画を決定する区画決定手段と、該区画決定手段により分割された２次元画像の各区画について優先度を設定する経験記憶手段と、上記２次元画像を入力し、上記経験記憶手段により設定された優先度の高い順に上記区画決定手段により決定された区画を走査して目的の物体を検出する走査検出手段とを備えたものである。

この発明により、目的の物体を高速に検出することができるという効果が得られる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による物体検出装置１の構成を示すブロック図である。画像入力装置２からの２次元画像を入力する物体検出装置１は、区画決定手段１１、経験記憶手段１２及び走査検出手段１３を備えている。画像入力装置２はＣＭＯＳカメラ等から成り、２次元画像を出力可能な装置であれば他の装置でも代替可能である。

物体検出装置１において、区画決定手段１１は画像入力装置２から入力された２次元画像を分割して区画を決定する。経験記憶手段１２は、区画決定手段１１により分割された２次元画像の各区画について優先度を設定すると共に、走査検出手段１３により目的の物体が検出された区画について、優先度の値を大きくするように優先度を更新する。走査検出手段１３は、画像入力装置２から２次元画像を入力し、経験記憶手段１２により設定された優先度の高い順に区画を走査して目的の物体を検出する。

図２はこの発明の実施の形態１による物体検出装置１の処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ１１において、区画決定手段１１は画像入力装置２から入力された２次元画像を分割して区画を決定する。

図３、図４及び図５は区画決定手段１１により分割され区画が決定された２次元画像の例を示す図である。図３に示す例では、区画決定手段１１は２次元画像をｍ×ｎの格子状にＮ個の区画に分割し、図４に示す例では、区画決定手段１１は２次元画像の特定部分の区画を大きく分割したり、逆に細かく分割したり、図５に示す例では、区画決定手段１１は２次元画像を矩形以外の任意の形状に分割している。
このように、物体検出処理に先立って、区画決定手段１１は２次元画像を分割して区画を決定する。

図２のステップＳＴ１２において、経験記憶手段１２は、区画決定手段１１により分割された２次元画像の各区画について優先度の初期値を設定する。ここで、経験記憶手段１２は、優先度の初期値として、例えば全ての区画について０（ゼロ）を設定する。なお、経験記憶手段１２は、優先度の初期値として、０（ゼロ）に限らず任意の値を設定することが可能であり、設計者の指示により予め物体が出現する可能性があると考える区画の優先度の値を大きく設定しておくことも可能である。

図２のステップＳＴ１３において、走査検出手段１３は、画像入力装置２から２次元画像を入力し、ステップＳＴ１４において、走査検出手段１３は、経験記憶手段１２により設定された各区画の優先度に基づき優先度の高い順に２次元画像の区画を走査することにより、目的の物体の検出処理を行う。ステップＳＴ１５において、走査検出手段１３は、目的の物体を検出したか否かを確認し、目的の物体を検出しない場合には上記ステップＳＴ１４の処理を繰り返す。

上記ステップＳＴ１５において、走査検出手段１３は、走査した区画で目的の物体を検出すると、ステップＳＴ１６において、走査検出手段１３は、その区画で目的の物体を検出したことを経験記憶手段１２に通知し、経験記憶手段１２は、目的の物体が検出された区画について、例えば設定されている優先度の値をプラス１加算して、優先度の値を大きくすることにより優先度を更新する。

ステップＳＴ１４において、走査検出手段１３は、経験記憶手段１２により更新された各区画の優先度に基づき優先度の高い順に２次元画像の区画を走査することにより、目的の物体の検出処理を行う。

図６は図２のステップＳＴ１４における走査検出手段１３の目的の物体の検出処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ２１において、走査検出手段１３は経験記憶手段１２により設定された各区画の優先度に基づき優先度の高い順に２次元画像の区画を走査して目的の物体を検出する。

ステップＳＴ２２において、走査検出手段１３は、設定された検出終了条件を満たしたか否かを判断し、出終了条件を満たしていない場合には、ステップＳＴ２１の走査処理を続行し、設定された検出終了条件を満たした場合には目的の物体の検出処理を終了する。この検出終了条件とは、例えば検出する物体の個数がある個数に到達すれば検出終了とする。検出終了条件は、この他にも、走査区画数がある一定以上数に到達した場合等が考えられる。

以上のように、この実施の形態１によれば、区画決定手段１１が入力された２次元画像を分割して区画を決定し、経験記憶手段１２が分割された２次元画像の各区画について優先度を設定し、走査検出手段１３が２次元画像を入力し設定された優先度の高い順に区画を走査して目的の物体を検出することにより、目的の物体を高速に検出することができるという効果が得られる。

また、この実施の形態１によれば、経験記憶手段１２が、目的の物体が検出された区画について、優先度の値を大きくして更新することにより、走査検出手段１３が装置の設置された条件での経験に基づく走査を行うことができ、目的の物体を高速に検出することができるという効果が得られる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による物体検出装置１の構成を示すブロック図は、上記実施の形態１の図１と同じで、この発明の実施の形態２による物体検出装置１の処理を示すフローチャートは上記実施の形態１の図２及び図６と同じである。

この実施の形態２では、経験記憶手段１２は、目的の物体が検出された区画について優先度の更新するときに、下記の式（１）により、区画ｓに隣接する区画ｓ’の優先度Ｖ（ｓ’）を考慮して区画ｓの優先度Ｖ（ｓ）を更新する。

ここで、αは所定の学習率（０＜＜α≦１）、γは所定の減衰率（０≦α≦１）である。

経験記憶手段１２が、上記の式（１）により、区画ｓに隣接する区画ｓ’の優先度Ｖ（ｓ’）を考慮して区画ｓの優先度Ｖ（ｓ）を更新することにより、ある区画ｓに隣接する区画ｓ’の優先度Ｖ（ｓ’）が周りの区画に伝播し、その結果、効率良く優先度を計算することができる。
その他の処理は上記実施の形態１と同様である。

以上のように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、経験記憶手段１２が、隣接する区画の優先度を考慮して区画の優先度を更新することにより、ある区画に隣接する区画の優先度が周りの区画に伝播し、効率良く優先度を計算することができるという効果が得られる。

実施の形態３
図７はこの発明の実施の形態３による物体検出装置１の構成を示すブロック図である。画像入力装置２からの２次元画像を入力する物体検出装置１は、区画決定手段１１、経験記憶手段１２及び走査検出手段１３を備えている。画像入力装置２はＣＭＯＳカメラ等から成り、２次元画像を出力可能な装置であれば他の装置でも代替可能である。

物体検出装置１において、区画決定手段１１は画像入力装置２から入力された２次元画像を分割して区画を決定すると共に、走査検出手段１３による目的の物体の検出結果に基づき区画を分割又は統合して区画を更新する。経験記憶手段１２は、区画決定手段１１により分割された２次元画像の各区画について優先度を設定すると共に、区画決定手段１１により更新された区画について優先度を更新する。走査検出手段１３は、画像入力装置２から２次元画像を入力し、経験記憶手段１２により設定又は更新された優先度の高い順に区画を走査して目的の物体を検出する。

図８はこの発明の実施の形態３による物体検出装置１の処理を示すフローチャートである。図８のステップＳＴ３１からステップＳＴ３５の処理は、上記実施の形態１の図２のステップＳＴ１１からステップＳＴ１５の処理と同じである。

ステップＳＴ３５において、走査検出手段１３は、走査した区画で目的の物体を検出すると、ステップＳＴ３６において、走査検出手段１３は、その区画で目的の物体を検出したことを区画決定手段１１に通知し、区画決定手段１１は、目的の物体が検出された区画やその近傍の区画についてさらに細かく再分割したり、目的の物体が検出されない区画やその近傍の区画について統合することにより、区画を更新する。
図９は区画決定手段１１による区画の再分割を示す図であり、図１０は区画決定手段１１による区画の統合を示す図である。

ステップＳＴ３７において、経験記憶手段１２は区画決定手段１１により更新された区画について優先度を更新する。ここで、経験記憶手段１２は、例えば、細かく再分割された区画については優先度を高くなるように更新し、統合された区画については優先度を低くなるように更新する。
以降、ステップＳＴ３４からステップＳＴ３７の処理を繰り返す。
なお、図８のステップＳＴ３４における走査検出手段１３の目的の物体の検出処理を示すフローチャートは、上記実施の形態１の図６と同じである。

以上のように、この実施の形態３によれば、区画決定手段１１が入力された２次元画像を分割して区画を決定し、経験記憶手段１２が分割された２次元画像の各区画について優先度を設定し、走査検出手段１３が２次元画像を入力し設定された優先度の高い順に区画を走査して目的の物体を検出することにより、目的の物体を高速に検出することができるという効果が得られる。

また、この実施の形態３によれば、区画決定手段１１が走査検出手段１３による目的の物体の検出結果に基づき区画を分割又は統合して区画を更新し、経験記憶手段１２が区画決定手段１１により更新された区画について優先度を更新することにより、走査検出手段１３が装置の設置された条件での経験に基づく走査を行うことができ、目的の物体を高速に検出することができるという効果が得られる。

なお、上記実施の形態１から上記実施の形態３による物体検出装置は、コンピュータと、このコンピュータを上記実施の形態１から上記実施の形態３における各手段として機能させるための物体検出用プログラムにより実現することも可能である。

この発明の実施の形態１による物体検出装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による物体検出装置の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による物体検出装置の区画決定手段により分割され区画が決定された２次元画像の例を示す図である。 この発明の実施の形態１による物体検出装置の区画決定手段により分割され区画が決定された２次元画像の例を示す図である。 この発明の実施の形態１による物体検出装置の区画決定手段により分割され区画が決定された２次元画像の例を示す図である。 この発明の実施の形態１による物体検出装置の走査検出手段の目的の物体の検出処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３による物体検出装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３による物体検出装置の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３による物体検出装置の区画決定手段による区画の再分割を示す図である。 この発明の実施の形態３による物体検出装置の区画決定手段による区画の統合を示す図である。

符号の説明

１ 物体検出装置、２ 画像入力装置、１１ 区画決定手段、１２ 経験記憶手段、１３ 走査検出手段。

Claims (5)

1. 入力された２次元画像を分割して区画を決定する区画決定手段と、
   該区画決定手段により分割された２次元画像の各区画について優先度を設定する経験記憶手段と、
   上記２次元画像を入力し、上記経験記憶手段により設定された優先度の高い順に上記区画決定手段により決定された区画を走査して目的の物体を検出する走査検出手段とを備えた物体検出装置。
2. 経験記憶手段は、走査検出手段により目的の物体が検出された区画について、優先度の値を大きくするように優先度を更新することを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
3. 経験記憶手段は隣接する区画の優先度を考慮して区画の優先度を更新することを特徴とする請求項２記載の物体検出装置。
4. 区画決定手段は走査検出手段による目的の物体の検出結果に基づき区画を分割又は統合して区画を更新し、
   経験記憶手段は、上記区画決定手段により更新された区画について優先度を更新することを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
5. コンピュータを、
   入力された２次元画像を分割して区画を決定する区画決定手段、
   該区画決定手段により分割された２次元画像の各区画について優先度を設定する経験記憶手段、
   上記２次元画像を入力し、上記経験記憶手段により設定された優先度の高い順に上記区画決定手段により決定された区画を走査して目的の物体を検出する走査検出手段、
   として機能させるための物体検出用プログラム。

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