JP2009522591A - 関心領域を追跡することによってビデオカメラの自動焦点を制御するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1b
Description
関心領域(region-of-interest; ROI)を含むイメージ領域から、画像フレームを生成するように構成されるカメラユニットと、
カメラユニットの焦点をROIに合わせるために、カメラユニットにされる調整可能な光学系と、
画像フレームからROIを識別するための識別ユニットと、
ビデオ画像処理中に、画像フレームからROIを追跡するための追跡ユニットと、
光学系を調整するために、追跡ユニットによってもたらされた追跡結果に基づいて、ROIを分析するように構成される自動焦点ユニットと、
を備える。
〔ROIの識別(段階202):〕
〔関心領域追跡(段階204):〕
Py(k) = ROI_Y_hist (k) / (ROI Y_hist (k) + Background_Y_hist (k))、
Pu(k) = ROI_U_hist (k) / (ROI U_hist (k) + Background_U_hist (k))、
Pv(k) = ROI_V_hist (k) / (ROI V_hist (k) + Background_V_hist (k))、
となる。
Claims (48)
- ビデオ画像処理能力を装備する電子装置(10)であって、
関心領域(region-of-interest; ROI)(T、T1-T5)を含むイメージ領域から、画像フレーム(I、FRC、FRP、FR、VFV1-VFV3、FR1-FR3、FR1'-FR3')を生成するように構成されるカメラユニット(11)と、
前記カメラユニット(11)に接続され、前記カメラユニット(11)の焦点を前記ROI(T、T1-T5)に合わせるように構成される、調整可能な光学系(14)と、
前記画像フレーム(VFV1-VFV3)からROI(T、T1-T5)を識別するための識別ユニット(CPU、15)と、
前記ビデオ画像処理中に、前記画像フレーム(FRC、FRP、FR)から前記ROI(T、T1-T5)を追跡するための追跡ユニット(CPU、16)と、
前記光学系(14)を調整するために、前記追跡ユニット(CPU、16)によってもたらされた前記追跡結果に基づいて、前記ROI(T、T1-T5)を分析するように構成される自動焦点ユニット(12)と、
を備え、
前記装置(10)は、いかなる推定量も使用せずに、前記生成された画像フレーム(FR1-FR3、FR1'-FR3')において、前記ROI(T)の空間位置を決定するように構成されることを特徴とする、装置(10)。 - 前記空間位置は、前記画像フレーム(FR1-FR3)における前記ROI(T)の平面位置(XY)であることを特徴とする、請求項1に記載の電子装置(10)。
- 前記イメージ領域の奥行方向における前記ROI(T)の動きを検出するために、Z軸上の前記ROI(T)の前記空間位置が決定されるように構成されることを特徴とする、請求項1または2に記載の電子装置(10)。
- 前記ROI(T)の前記Z軸位置は、生成された連続的な画像フレーム(FR1'-FR3')間の前記ROI(T)の大きさの違いから決定されるように構成され、前記決定に基づいて、前記光学系(14)は、既存の方式で調整されるように構成されることを特徴とする、請求項3に記載の電子装置(10)。
- 前記追跡ユニット(16)は、マクロブロック毎に前記ROI追跡を実行するように構成され、ここで該ROI追跡は、現在の画像フレーム(FRC)の現在のマクロブロック(MB)の画素が、前記ROI領域(T4)に属するか、または背景領域(BG4)に属するかを決定するように行われ、その決定は、前記ROI領域が既に把握されている前の画像フレーム(FRP)の色内容に基づくことを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の電子装置(10)。
- 前記追跡ユニット(16)は、前記現在の画像フレーム(FRC)の追跡ウィンドウ(TWC)の各マクロブロック(MB)を、前記前の画像フレーム(FRP)に投影するように構成され、前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)の色内容を決定するために、前記マクロブロック(PMB)毎に、検索範囲(SB)が決定されるように構成されることを特徴とする、請求項5に記載の電子装置(10)。
- 前記現在のマクロブロック(MB)の最適マッチングが、そのために決定された前記検索範囲(SB)内にあることを確実にするために、前記検索範囲(SB)は、前記前の画像フレーム(FRP)における前記投影されたマクロブロック(PMB)を各方向において拡張することによって作成されるように構成されることを特徴とする、請求項6に記載の電子装置(10)。
- 前記検索範囲(SB)は、前記前の画像フレーム(FRP)における前記投影されたマクロブロック(PMB)を、推定された動的領域と等しくなる距離だけ各方向において拡張することによって作成されるように構成されることを特徴とする、請求項7に記載の電子装置(10)。
- 前記追跡ユニット(16)は、
前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)におけるROI領域(T4)および背景領域(BG4)を決定し、その決定は、前記前の画像フレーム(FRP)のROIマスク(M4)に基づいて行い、
前記検索範囲(SB)の前記ROI領域(T4)および前記背景領域(BG4)に関する色ヒストグラムを形成し、
前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)に関する前記色ヒストグラムを分析し、
前記分析の結果に基づいて、前記現在の画像フレーム(FRC)の前記現在のマクロブロック(MB)の前記画素の状態について、前記ROI領域(T4)に属するか、前記背景領域(BG4)に属するかを決定し、
この決定に基づき、前記現在のROIマスクを更新する、
ように構成されることを特徴とする、請求項5から8のいずれかに記載の電子装置(10)。 - 前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)に関する前記色ヒストグラムの前記分析は、前記現在のマクロブロック(MB)の前記画素がROI画素と背景画素のいずれであるかを示す確率に基づいて実行されるように構成されることを特徴とする、請求項9に記載の電子装置(10)。
- 前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)内の前記ROI領域(T4)が、前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)の前記背景領域(BG4)と、いくつかの色内容を共有することが発見された場合、前記追跡ユニット(16)は、前記以前のROIマスク(M4)内の前記検索範囲(SB)における前記現在のマクロブロック(MB)のための最適位置を求めるために、形状マッチング手順を実行するように構成されることを特徴とする、請求項9または10に記載の電子装置(10)。
- 前記追跡ユニット(16)は、前記形状マッチング手順に絶対差の和(Sum of Absolute Difference; SAD)方法を適用するように構成されることを特徴とする、請求項11に記載の電子装置(10)。
- 前記SAD方法は、確率ドメインにおいて実行されるように構成され、前記最適マッチングは、そのために決定された前記検索範囲(SB)における、前記現在のマクロブロック(MB)のために決定されるように構成されることを特徴とする、請求項12に記載の電子装置(10)。
- 前記識別ユニット(15)は、前記ROIを含む前記決定された範囲(WIN1、WIN2)の中央および周囲の色内容の統計に基づいて、前記ROIマスクを生成するように構成されることを特徴とする、請求項1から13に記載の電子装置(10)。
- 識別ユニット(15)は、前記決定された範囲(WIN3)の画素が対象物(T3)に属するか否かを決定するために、前記決定された範囲(WIN3)内およびその周囲に検索範囲(REC1、REC2)を生成し、また、これらの範囲(REC1、REC2、WIN3)間の局所的色内容を分析するように構成されることを特徴とする、請求項14に記載の電子装置(10)。
- 識別ユニット(15)は、前記決定された範囲(WIN3)内の画素毎に、ヒストグラムベースのマッチングと、前記ROIマスクにおける近傍画素を統合するために、バイナリ拡張処理とを実行するように構成されることを特徴とする、請求項14または15に記載の電子装置(10)。
- ビデオ画像処理において、次のように:
関心領域(region-of-interest; ROI)(T、T1-T5)を含む画像フレーム(I、FRC、FRP、FR、VFV1-VFV3、FR1-FR3、FR1'-FR3')が、イメージ領域から生成され、
前記ビデオ画像処理中にROI追跡処理を実行するために、ROI(T、T1-T5)が前記画像フレーム(VFV1-VFV3)から識別され、
前記ROI(T、T1-T5)が、前記ビデオ画像処理中に、前記画像フレーム(FRC、FRP、FR)から追跡され、
前記ROI(T、T1-T5)の前記追跡結果が、光学系(14)を調整するために、自動焦点ユニット(12)に提供され、
前記カメラユニット(11)に接続される前記光学系(14)が、前記カメラユニット(11)の焦点を前記ROI(T、T1-T5)に合わせるために調整される、
焦点を調整するため方法であって、前記画像処理において、前記生成された画像フレーム(FR1-FR3、FR1'-FR3')における前記ROI(T)の前記空間位置は、いかなる推定量も使用せずに決定されることを特徴とする、方法。 - 前記空間位置は、前記画像フレーム(FR1-FR3)における前記ROI(T)の平面位置(XY)であることを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 前記イメージ領域の奥行方向における前記ROI(T)の動きを検出するために、Z軸上の前記ROI(T)の前記空間位置が決定されることを特徴とする、請求項17または18に記載の方法。
- 生成された連続的な画像フレーム(FR1'-FR3')間の前記ROI(T)の大きさの違いから、前記ROI(T)の前記Z軸位置が決定され、前記決定に基づいて、前記光学系(14)は、既存の方式で調整されることを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 前記ROI追跡段階において、前記ROI追跡がマクロブロック毎に実行され、該ROI追跡において、前記現在の画像フレーム(FRC)の前記現在のマクロブロック(MB)の画素が、前記ROI領域(T4)に属するか、または前記背景領域(BG4)に属するかが決定され、その決定は、前記ROI領域が既に把握されている前記前の画像フレーム(FRP)の色内容に基づくことを特徴とする、請求項17から20のいずれかに記載の方法。
- 前記ROI追跡段階において、前記現在の画像フレーム(FRC)の前記追跡ウィンドウ(TWC)の各マクロブロック(MB)が前記前の画像フレーム(FRP)に投影され、前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)の色内容を決定するために、前記マクロブロック(PMB)毎に、検索範囲(SB)が決定されることを特徴とする、請求項21に記載の方法。
- 前記現在のマクロブロック(MB)の最適マッチングが、そのために決定された前記検索範囲(SB)内にあることを確実にするために、前記検索範囲(SB)は、前記前の画像フレーム(FRP)における前記投影されたマクロブロック(PMB)を各方向において拡張することによって作成されることを特徴とする、請求項22に記載の方法。
- 前記検索範囲(SB)は、前記前の画像フレーム(FRP)における前記投影されたマクロブロック(PMB)を、推定された動的領域と等しくなる距離だけ各方向において拡張することによって作成されることを特徴とする、請求項23に記載の方法。
- 前記ROI追跡段階において、
前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)において、ROI領域(T4)および背景領域(BG4)が決定され、その決定は、前記前の画像フレーム(FRP)のROIマスク(M4)に基づき、
前記検索範囲(SB)の前記ROI領域(T4)および前記背景領域(BG4)に関する色ヒストグラムが形成され、
前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)に関する前記色ヒストグラムが分析され、
前記分析結果に基づいて、前記現在の画像フレーム(FRC)の前記現在のマクロブロック(MB)の前記画素の状態が、前記ROI領域(T4)に属するか、前記背景領域(BG4)に属するかについて決定され、
この決定に基づき、前記現在のROIマスクが更新される、
ことを特徴とする、請求項21から24のいずれかに記載の方法。 - 前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)に関する前記色ヒストグラムの前記分析は、前記現在のマクロブロック(MB)の画素がROI画素と背景画素のいずれであるかを示す確率に基づいて実行されることを特徴とする、請求項25に記載の方法。
- 前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)内の前記ROI領域(T4)が、前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)の前記背景領域(BG4)と、いくつかの色内容を共有する場合、前記以前のROIマスク(M4)内の前記検索範囲(SB)内における前記現在のマクロブロック(MB)のための最適位置を求めるために、形状マッチング手順が実行されることを特徴とする、請求項25または26に記載の方法。
- 前記ROI追跡段階において、前記形状マッチング手順に絶対差の和(Sum of Absolute Difference; SAD)方法を適用することを特徴とする、請求項27に記載の方法。
- 前記SAD方法は、確率ドメインにおいて実行され、前記最適マッチングは、そのために決定された前記検索範囲(SB)における前記現在のマクロブロック(MB)のために決定されることを特徴とする、請求項28に記載の方法。
- 前記ROI識別段階において、前記ROIを含む前記決定された範囲(WIN1、WIN2)の中央およびその周囲の前記色内容の統計に基づいて、前記ROIマスクが生成されることを特徴とする、請求項17から29のいずれかに記載の方法。
- 前記ROI識別段階において、前記決定された範囲(WIN3)の画素が対象物(T3)に属するか否かを決定するために、前記決定された範囲(WIN3)内およびその周囲に検索範囲(REC1、REC2)は生成され、また、これらの範囲(REC1、REC2、WIN3)間の局所的色内容は分析されることを特徴とする、請求項30に記載の方法。
- 前記ROI識別段階において、前記決定された範囲(WIN3)内の画素毎に、ヒストグラムベースのマッチングは実行され、その後、前記ROIマスクにおける近傍画素を統合するために、バイナリ拡張処理が実行されることを特徴とする、請求項30または31に記載の方法。
- ROI追跡結果を自動焦点ユニット(12)に提供するためのビデオ画像処理用のプログラム(30)であって、前記自動焦点ユニットは、前記光学系(14)を調整するために、前記追跡結果に基づいてROI(T、T1-T5)を分析するように構成され、前記光学系は、前記カメラユニット(11)の焦点を前記ROI(T、T1-T5)に合わせるように該カメラユニットに接続され、また、前記プログラム(30)は、記録手段手段(MEM)と、プロセッサ(CPU)によって実行可能であり、かつ前記記録手段(MEM)に書き込まれているプログラムコード(31)とを含み、プログラムコード(31)は、
カメラユニット(11)によって生成された前記画像フレーム(VFV1-VFV3)から、前記ROI(T、T1-T5)を識別するように構成される第1のコード手段(31.1)と、
前記ビデオ画像処理中に、前記画像フレーム(FRC、FRP、FR)から前記ROI(T、T1-T5)の追跡を実行するように構成される第2のコード手段(31.2)と、
を含み、
前記プログラムコード(31)は、さらに、いかなる推定量も使用せずに、前記生成された画像フレーム(FR1-FR3、FR1'-FR3')における前記ROI(T)の前記空間位置を決定するように構成される第3のコード手段(31.3)を含むことを特徴とする、
プログラム。 - 前記プログラムコード(31)は、前記空間位置として、前記画像フレーム(FR1-FR3)における前記ROI(T)の平面位置(XY)を決定するように構成される、第4のコード手段(31.4)を含むことを特徴とする、請求項33に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記イメージ領域の奥行方向における前記ROI(T)の動きを検出するために、Z軸上の前記ROI(T)の前記空間位置を決定するように構成される第5のコード手段(31.5)を含むことを特徴とする、請求項33または34に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記生成された画像フレーム(FR1'-FR3')間の前記ROI(T)の大きさの違いから、前記ROI(T)の前記Z軸位置を決定するように構成される第6のコード手段(31.6)を含み、前記決定に基づいて、前記光学系(14)は、既存の方式で調整されるように構成されることを特徴とする、請求項35に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、マクロブロック毎に前記ROI追跡を実行するように構成されされる第7のコード手段(31.7)を含み、ここで該ROI追跡は、前記現在の画像フレーム(FRC)の前記現在のマクロブロック(MB)の画素が、前記ROI領域(T4)に属するか、または前記背景領域(BG4)に属するかを決定するように構成され、その決定は、前記ROI領域が既に把握されている前記前の画像フレーム(FRP)の色内容に基づくように構成されることを特徴とする、請求項33から36のいずれかに記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記現在の画像フレーム(FRC)の前記追跡ウィンドウ(TWC)の各マクロブロック(MB)を、前記前の画像フレーム(FRP)に投影するように構成される第8のコード手段(31.8)を含み、前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)の色内容を決定するために、前記マクロブロック(PMB)毎に、検索範囲(SB)は決定されるように構成されることを特徴とする、請求項37に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記現在のマクロブロック(MB)の最適マッチングが、そのために決定された前記検索範囲(SB)内にあることを確実にするために、前記前の画像フレーム(FRP)における前記投影されたマクロブロック(PMB)を各方向において拡張することによって前記検索範囲(SB)を作成するように構成される、第9のコード手段(31.9)を含むことを特徴とする、請求項38に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記前の画像フレーム(FRP)における前記投影されたマクロブロック(PMB)を、推定された動的領域と等しくなる距離だけ各方向において拡張することによって、前記検索範囲(SB)を作成するように構成される第10のコード手段(31.10)を含むことを特徴とする、請求項39に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、
前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)におけるROI領域(T4)および背景領域(BG4)を決定し、その決定は、前記前の画像フレーム(FRP)のROIマスクに基づいて行い、
前記検索範囲(SB)の前記ROI領域(T4)および前記背景領域(BG4)に関する色ヒストグラムを形成し、
前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)に関する前記色ヒストグラムを分析し、
前記分析の結果に基づいて、前記現在の画像フレーム(FRC)の前記現在のマクロブロック(MB)の前記画素の状態について、前記ROI領域(T4)に属するか、前記背景領域(BG4)に属するかを決定し、
この決定に基づき、前記現在のROIマスクを更新する、
ように構成される第11のコード手段(31.11)を含むことを特徴とする、請求項37〜40のいずれかに記載のプログラム(30)。 - 前記プログラムコード(31)は、前記ROI領域(T4)および背景領域(BG4)に関する前記色ヒストグラムの前記分析を、前記現在のマクロブロック(MB)の画素がROI画素と背景画素のどちらかであるかを示す確率に基づいて実行するように構成される第12のコード手段(31.12)を含むことを特徴とする、請求項41に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)内の前記ROI領域(T4)が、前記前の画像フレーム(FRP)の前記検索範囲(SB)の前記背景領域(BG4)と、いくつかの色内容を共有することを発見し、また、前記以前のROIマスク(M4)内の前記検索範囲(SB)における前記現在のマクロブロック(MB)のための最適位置を求めるために、形状マッチング手順を実行するように構成される第13のコード手段(31.13)を含むことを特徴とする、請求項42に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記形状マッチング手順に絶対差の和(Sum of Absolute Difference; SAD)方法を適用するように構成される第14のコード手段(31.14)を含むことを特徴とする請求項43に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、確率ドメインにおいて前記SAD方法を実行するように構成される第15のコード手段(31.15)を含み、前記最適マッチングは、そのために決定された前記検索範囲(SB)における前記現在のマクロブロック(MB)のために決定されるように構成されることを特徴とする、請求項44に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記ROIを含む前記決定された範囲(WIN1、WIN2)の中央および周囲の色内容の統計に基づいて、前記ROIマスクを生成するように構成される第16のコード手段(31.16)を含むことを特徴とする、請求項33から45のいずれかに記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記決定された範囲(WIN1、WIN2)内およびその周囲において検索範囲(REC1,REC2)を生成し、また、前記決定された範囲(WIN3)の画素が対象物(T3)に属するか否かを決定するために、これらの範囲(REC1、REC2、WIN3)間の局所的色内容を分析するように構成される第17のコード手段(31.17)を含むことを特徴とする、請求項46に記載のプログラム(30)。
- 前記プログラムコード(31)は、前記決定された範囲(WIN3)内の画素毎に、ヒストグラムベースのマッチングと、前記ROIマスクにおける近傍画素を統合するために、バイナリ拡張処理とを実行するように構成される第18のコード手段(31.18)を含むことを特徴とする、請求項46または47に記載のプログラム(30)。
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