JP2009217789A - Object detection-recognition method and image recognition technique by moving image using time luminance frequency analysis - Google Patents
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Description
本発明は、連続した画像からなる動画から、画像内に捉えられた対象を抽出・認識する画像処理手法に関する。 The present invention relates to an image processing method for extracting and recognizing an object captured in an image from a moving image composed of continuous images.
従来の対象を抽出・認識する画像処理手法では、画像上の形状・濃淡・色パターンの特徴を認識する方法と、画像上の輝点の移動量を用いる方法とが用いられてきた。 Conventional image processing methods for extracting and recognizing an object have used a method for recognizing features of the shape, shading, and color pattern on the image, and a method for using the amount of movement of bright spots on the image.
また従来の画像処理手法において、動画の、画像が連続している特徴を利用した手法としては、時間差分をとることによる、対象と背景の分離、および画像ごとの対象位置の変化を検知する、動き予想などが用いられている。 In addition, in the conventional image processing technique, as a technique using the feature that the image is continuous in the moving image, the separation of the target and the background and the change in the target position for each image by detecting the time difference are detected. Motion prediction is used.
従来の画像処理手法において、画像内の対象の認識に、形状・濃淡・色パターンの特徴を用いる場合は、画像内にある対象が占める画素数が1〜数画素と少ない場合、対象の認識が困難であった。 In the conventional image processing method, when the features of the shape, shading, and color pattern are used for the recognition of the object in the image, the object is recognized when the number of pixels occupied by the object in the image is as small as 1 to several pixels. It was difficult.
一方、画像内にある対象が占める画素数が少ない場合、輝点の移動情報が用いられるが、対象の移動状態により、認識の条件が異なるため認識の精度を高めることは困難であった。 On the other hand, when the number of pixels occupied by an object in the image is small, bright spot movement information is used. However, it is difficult to improve the recognition accuracy because the recognition conditions differ depending on the movement state of the object.
また、画像上に複数の対象が存在し、各対象が占める画素数が少ない場合、時間差分を用いた対象の検知および、個々の対象に対する動き検知を行う必要があったが、具体的な個々の対象の認識が困難であった。 In addition, when there are multiple targets on the image and the number of pixels occupied by each target is small, it is necessary to detect the target using time difference and motion detection for each target. It was difficult to recognize the target.
また、従来の方法では、輝点の輝度に時間的な変動がある場合、基点位置の安定した検知が困難であった。 Further, in the conventional method, when the luminance of the bright spot varies with time, it is difficult to stably detect the base point position.
そこで、本発明は画像内にある対象が占める画素数が少ない場合、輝点の輝度に時間的な変動がある場合等においても安定した対象の認識がを可能とすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to enable stable recognition of a target even when the number of pixels occupied by the target in an image is small, or when the luminance of a bright spot varies with time.
上記問題を解決するために、請求項1の発明は、対象の特徴情報をより多く得る事を目的として、従来の動画の画像処理法に輝度時間周波数解析を加えるものである。 In order to solve the above problem, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、抽出した信号の時間輝度周波数の特徴を用いて、対象の認識を行うものである。 The invention of claim 2 recognizes an object using the feature of the temporal luminance frequency of the extracted signal in the invention of
請求項3の発明は、請求項1の発明において解析を行う領域を限定して解析するものである。 According to the invention of claim 3, the analysis is limited to the area to be analyzed in the invention of
請求項4の発明は、請求項1の発明において、時間輝度周波数解析を行う領域を画像上で移動させながら解析するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, analysis is performed while moving a region for temporal luminance frequency analysis on an image.
請求項1〜4の発明により、動画に対する画像処理において、検知対象からの対象の輝度信号の時間周波数特性を抽出することにより、従来の解析法よりも多くの情報を得ることができ、これにより、画像内にある対象が占める画素数が少ない等、条件が悪い場合において、対象の検知、認識の精度を高めることができる。According to the first to fourth aspects of the present invention, in the image processing for a moving image, it is possible to obtain more information than the conventional analysis method by extracting the time-frequency characteristics of the luminance signal of the target from the detection target. When the conditions are bad, such as the number of pixels occupied by the object in the image is small, the accuracy of object detection and recognition can be increased.
請求項5の発明は、検知対象の時間輝度周波数特性が既知である場合、時間輝度周波数解析を用いた画像解析により、その既知の時間輝度周波数特性をもとに、検知の対象の動画内での有無・位置を検知するものである。 According to the fifth aspect of the present invention, when the time luminance frequency characteristic of the detection target is known, the image analysis using the time luminance frequency analysis is performed in the moving image of the detection target based on the known time luminance frequency characteristic. This is to detect the presence / absence / position.
請求項6の発明は、請求項5の発明において、検知の対象にあらかじめ既知の時間輝度周波数特性を出力する光源を設置するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, a light source that outputs a known temporal luminance frequency characteristic in advance is set as a detection target.
請求項7の発明は、請求項6の発明において、複数の対象にあらかじめ既知の時間輝度周波数特性を出力する光源を設置するものである。 According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect of the invention, a light source that outputs a known temporal luminance frequency characteristic in advance is installed on a plurality of objects.
請求項8の発明は、請求項6の発明において、光源の点滅と動画の取得周期を同期させることにより、時間輝度周波数解析において既知の信号に対する利得を向上させるものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the gain for a known signal is improved in the time luminance frequency analysis by synchronizing the blinking of the light source and the acquisition period of the moving image.
請求項9の発明は、請求項7発明において、複数の対象にあらかじめ取り付ける既知の時間輝度周波数特性を出力する光源を、各々に異なる特性を持つものとし、動画内から対象の信号を時間輝度周波数解析により抽出することにより、動画内の各対象を区別して検知・認識するものである。 The invention according to claim 9 is the invention according to
請求項5〜9の発明によって、対象が持つ既知の輝度信号の時間周波数特性を利用することにより、信号を効率的に選択し、対象の検知・認識の精度を上げることができる。 According to the fifth to ninth aspects of the present invention, it is possible to efficiently select a signal and improve the accuracy of detection and recognition of the target by using the time-frequency characteristic of the known luminance signal possessed by the target.
また、検知対象から既知の信号を出力させることにより、画像内の検知対象を他の対象から効率的に分離し、認識できるようになる。Further, by outputting a known signal from the detection target, the detection target in the image can be efficiently separated and recognized from other targets.
請求項10の発明は、請求項1〜9の発明を具体的に実現する装置に関するもので、対象を動画として撮像する撮像装置と、撮像された動画をフレーム時間間隔をサンプリング周期として、動画の画素ごとの輝度時間周波数解析を計算機などで任意に自動的に行うことができる時間輝度周波数解析部と時間輝度周波数解析によって抽出された時間輝度周波数の特徴を認識する時間輝度周波数特徴認識部を持つ。The invention of
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。この実施例は時間輝度周波数特徴を持つ対象として、歩行する人物を撮影したシルエット画像により認識するという例を挙げる。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. In this embodiment, an example in which a walking person is recognized as a target image having a temporal luminance frequency feature is recognized.
図1は本発明を具現化する装置の構成概念図である。図1において1は認識対象となる歩行する人物、2は撮像装置、3は取得したシルエット動画、4は取得した動画の輝度時間周波数解析を行う解析部、5は動画の解析結果である輝度時間周波数情報、6輝度時間周波数情報から対象を認識する認識部である。FIG. 1 is a conceptual diagram of the configuration of an apparatus embodying the present invention. In FIG. 1, 1 is a walking person to be recognized, 2 is an imaging device, 3 is an acquired silhouette video, 4 is an analysis unit that performs luminance time frequency analysis of the acquired video, and 5 is a luminance time that is an analysis result of the video It is a recognition part which recognizes a target from frequency information and 6 brightness time frequency information.
認識対象1は、撮像装置2で撮像され、本発明の入力データとなる画像3が取得され、画像3は、4の解析部により解析され、結果として5の輝度時間周波数情報が得られる。The
4の解析部では、フィルタリング処理、離散フーリエ変換、あるいは離散コサイン変換などの周波数解析手法が用いられる。The analysis unit 4 uses a frequency analysis method such as filtering, discrete Fourier transform, or discrete cosine transform.
6の認識部では、画像3を4の解析部により解析し得られた5の輝度時間周波数情報から、対象の輝度時間周波数特性から、対象の認識を行う。The recognition unit 6 recognizes the object from the luminance time frequency information of the object 5 obtained by analyzing the image 3 by the analysis unit 4 from the luminance time frequency characteristic of the object.
本実施例で、たとえば4の解析部で、画像全体の輝度信号の合計を解析対象とした場合、解析の対象が歩行する人物のシルエットであるため、輝度信号の合計は一定の時間間隔で増減しする。In this embodiment, for example, when the total luminance signal of the entire image is an analysis target in the analysis unit 4, since the analysis target is a silhouette of a walking person, the total luminance signal increases or decreases at regular time intervals. To do.
その増減を解析した結果である5の輝度時間周波数情報には、特定の周波数の特徴が現れる。A characteristic of a specific frequency appears in the luminance time frequency information of 5, which is a result of analyzing the increase / decrease.
この5の輝度時間周波数情報から、6の認識部では、情報マッチングなどの方法により画像に歩行する人物が存在するということを認識することができる。From the luminance time frequency information of 5, the recognition unit 6 can recognize that there is a person walking in the image by a method such as information matching.
また、本実施例において、図2のように解析を行う範囲7を限定することにより、歩行する人物の位置を検知することが可能である。Further, in this embodiment, it is possible to detect the position of a walking person by limiting the
さらに、解析を行う範囲7を移動させ、歩行する人物の画像内での一変化を検知することにより、対象の移動速度、歩速と移動速度などから、対象までの距離など付加的な情報も得ることが可能である。Furthermore, by moving the
また本手法は、たとえば対象が画像内で1あるいは数画素と非常に小さくしか捉えられていない場合においても適用可能である。In addition, this method is applicable even when the target is captured as very small as one or several pixels in the image.
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。この実施例は既知の時間輝度周波数特徴を持つ対象として、一定周期で点灯する光源を認識対象として、他の認識対象とならない対象とともに配置した画像を解析するという例を挙げる。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. In this embodiment, as an object having a known temporal luminance frequency characteristic, an example is described in which an image arranged together with an object that is not a recognition object is analyzed with a light source that is lit at a certain period as a recognition object.
図3は本発明を具現化する装置の構成概念図である。図3において8は一定周期で点灯する光源からなる認識対象、9は光源を設けない検知の対象とならない対象、2は撮像装置、10は取得した動画、4は取得した動画の輝度時間周波数解析を行う解析部、11は輝度時間周波数解析を施した出力画像である。FIG. 3 is a conceptual diagram of the configuration of an apparatus embodying the present invention. In FIG. 3, 8 is a recognition target composed of a light source that is turned on at a constant period, 9 is a target that is not a detection target without a light source, 2 is an imaging device, 10 is an acquired movie, and 4 is a luminance time frequency analysis of the acquired movie. An analysis unit 11 performs output luminance frequency frequency analysis.
4の周波数解析手法は具体的には検知対象から発せられる既知の周波数成分を透過するフィルタなどの周波数解析手法が用いられる。Specifically, the frequency analysis method 4 uses a frequency analysis method such as a filter that transmits a known frequency component emitted from a detection target.
10の動画は、4の解析部により周波数解析され、結果として11の出力画像では、既知の時間輝度周波数特徴を持つ検知対象を選択することができる。Ten moving images are frequency-analyzed by four analyzing units. As a result, in the eleven output images, a detection target having a known temporal luminance frequency feature can be selected.
また、本実施例において、光源9の発光と撮像装置2の周期を電波受信などの方法により同期させることにより、解析における利得を向上させることができる。Further, in this embodiment, the gain in analysis can be improved by synchronizing the light emission of the light source 9 and the period of the imaging device 2 by a method such as radio wave reception.
1 実施例1における認識対象となる歩行する人物
2 撮像装置
3 撮像された動画
4 時間輝度周波数特徴解析部
5 実施例1における輝度時間周波数情報
6 時間輝度周波数特徴認識部
7 限定された解析位置
8 実施例2における一定周期で点灯する光源からなる認識対象
9 実施例2における光源を設けない検知の対象とならない対象
10 輝度時間周波数解析を施した出力画像。DESCRIPTION OF
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