JP2010211617A - 撮像装置、動体検知方法、動体検知回路及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、動体検知部11と属性判定部12を備える。動体検知部11は、画像中のオブジェクトがフレーム間で動きを伴う動体であるか否かを検知する。属性判定部12は、動体であると検知されたオブジェクトに対して、オブジェクトのテクスチャ及び輝度の情報に基づいて、複数のフレーム間でオブジェクトが互いに類似しているか否かを示す類似度及びオブジェクトの輝度変化を判定する。そして、属性判定部12は、オブジェクトが光影による輝度変化であると判定した場合に、光影による輝度変化であることを示す属性情報を動体であると検知されたオブジェクトに付与する。
【選択図】図2
Description
以下の説明において、「動体」には、動くもの(例えば、1フレーム(1/15秒)毎に、オブジェクトの重なりが10%以上変化するもの)又は一時停止した後に動き出すものが含まれる。
次に、動体であると検知されたオブジェクトに対して、オブジェクトのテクスチャ及び輝度の情報に基づいて、複数のフレーム間でオブジェクトが互いに類似しているか否かを示す類似度及びオブジェクトの輝度変化を判定する。
そして、オブジェクトが光影による輝度変化であると判定した場合に、光影による輝度変化であることを示す属性情報を動体であると検知されたオブジェクトに付与するものである。
1.一実施の形態(動体検知制御:動体を検知する処理の例)
2.変形例
[撮像装置の内部構成例]
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態では、撮像して得られる画像中のオブジェクトから動体を検知する撮像装置1に適用した例について説明する。
撮像装置1は、レンズ、シャッタ等の光学系を介して取り込んだ像光から撮像信号を生成する撮像部2と、撮像信号に所定の処理を施す撮像信号処理部3を備える。撮像部2は、撮像信号を生成する撮像素子として、例えば、CCD(Charge Coupled Devices)イメージャやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサを備える。
画像処理部5は、撮像信号処理部3から入力される撮像信号によって得られる画像からオブジェクトを特定し、オブジェクトがフレーム間で動きを伴う動体であるか否かを検知する動体検知部11を備える。また、画像処理部5は、動体であると検知されたオブジェクトが光影検知されたか否かを判定し、オブジェクトに属性情報を付与する属性判定部12を備える。
動体検知部11は、複数フレーム間の画像から得られる背景画像の差分を処理して背景差分データを出力する背景差分処理部20と、画像の時間差分を処理して時間差分データを出力する時間差分処理部25を備える。また、動体検知部11は、背景差分データと時間差分データを統合した統合結果28に基づいて画像中のオブジェクトを検知する領域統合処理を行う領域統合処理部29と、を備える。
背景差分処理部20は、各画素において現画像と背景画像との輝度差が所定の閾値より大きい画素を調べ、最終的にそれらの中で結合する画素(隣同士にある画素)をひとまとめにして動体として検知する。
時間差分処理部25は、各画素において現画像と、一群の過去画像27との輝度差が所定の閾値より大きい画素を調べる。
「ラベリング」とは、注目する画素に結合する周辺の画素に同じラベル(例えば、数値)を振ることで複数の領域を独立したグループに分類する処理をいう。本例では、座標(2,2)に位置する画素に隣接する3×3画素の領域に対してラベリングを行う。
全ての画素には、初期値“0”が予め振られる。そして、第1の差分処理部21と第2の差分処理部26は、画素の輝度が所定の閾値を超える場合に、その画素にラベル“1”を振る。ラベル“1”が振られた複数の画素は、隣接する画素毎にそれぞれグループ31,32と認識される。
第1の差分処理部21と第2の差分処理部26は、ラベル“1”が振られた画素をグループ化し(図4B参照)、グループ毎に一意のラベル(例えば、“1”,“2”,…のような連番)を振る。本例では、グループ31にラベル“1”が振られ、グループ32にラベル“2”が振られる。これにより、ラベル毎にグループを区別できる。さらに、領域統合処理部29は、グループ31,32に外接する不図示の矩形枠を設定する。これにより、グループ31,32は、それぞれオブジェクトとして認識される。
属性判定部12は、動体検知部11から供給されるオブジェクトと動体情報に基づいて、オブジェクトが動体又は一時停止している物体であるか否かを判定したり、オブジェクトのサイズを判定したりする動体判定部36を備える。また、属性判定部12は、オブジェクトが動体であると判定されたオブジェクトに対して、1フレーム内におけるオブジェクトのテクスチャ強度を判定するテクスチャ判定部37を備える。また、属性判定部12は、複数のフレームにわたる同一のオブジェクト間の類似度を判定する類似度判定部38を備える。
次に、動体判定部36は、動体検知部11が動体であると検知したオブジェクトに対し、前処理を行う。この処理は、時系列で入力されるオブジェクトと矩形枠の情報に従って行われる。従来、一時停止状態にあるオブジェクトは、後述する類似度判定の際に複数フレームにわたって類似度が高くなる事が原因で、光影誤検知される事があった。そこで、動体判定部36は、動体であっても、一時停止状態にあるオブジェクトを光影誤検知しないように、オブジェクトが動体であるか否かを判定する。
図6Aは、オブジェクトにテクスチャが多い場合における、動体と光の類似度の例を示す。
オブジェクトが動体であって、表面に模様等が現れる場合、オブジェクトのテクスチャが多くなる。一方、オブジェクトが光である場合、一様に輝度が分布するためテクスチャが少ない。このとき、動体の類似度41は低く、光の類似度42は高くなる。
このため、テクスチャ判定部37が類似度の閾値Th1を下げていても、オブジェクトが動体であるか光影であるかの判断はつきやすい。
例えば、画像内にノイズが少ない状況において、テクスチャが少ない背景の場所に、テクスチャが少ない人(例えば真っ黒の服を着た人)等がフレーム内に現れた場合を想定する。このとき、テクスチャが少ない動体の類似度43と光の類似度44は共に高くなる。このため、図6Aに示した閾値Th1のまま動体と光の類似度を判定すると、テクスチャ判定部37は、オブジェクトが動体であるにもかかわらず、誤って光影による輝度変化と誤検知する可能性がある。このようにテクスチャの少ないオブジェクトは、テクスチャの多いオブジェクトと比べると類似度が高くなりやすい。
一般的な類似度は、次式(2)に示す正規化相互相関を用いる。
ここでは、現フレームの画像を現画像51aとし、現フレームに対してNフレーム前の画像を過去画像51bとする。現画像51a,過去画像51bには共に、人を表すオブジェクト53が表示される。しかし、過去画像51bには、オブジェクトの位置を判定する矩形枠52内にオブジェクト53の一部しか入っていない。一方、現画像51aには、矩形枠52内にオブジェクト53の全体が入っている。
ここでは、現フレームの画像を現画像54aとし、Nフレーム前の画像を過去画像54bとする。現画像51a,過去画像51bには共に、木を表すオブジェクト56が表示される。また、オブジェクト56には、木の影を表すオブジェクト57が表示される。また、現画像51a,過去画像51bには共に、オブジェクトの位置を判定する矩形枠55内にオブジェクト56,57が入っている。
図8Aは、人が画面の奥から手前方向に移動する場合の第1の例を示す。
本例では、同一のフレーム61に過去画像と現画像を重ねて表している。フレーム61には、オブジェクトの位置を判定する矩形枠62と、画面の奥に位置するオブジェクト63,画面の手前に位置するオブジェクト64がある。本例では、オブジェクト63,64は人を表す。
以下の説明では、静領域は過去から輝度変化の少なかった領域を「静領域」と称し、過去からある程度輝度変化が大きかった領域を「動領域」と称する。
本例においても、同一のフレーム65に過去画像と現画像を重ねて表している。フレーム65には、オブジェクトの位置を判定する矩形枠66、画面の奥に位置するオブジェクト67、画面の手前に位置するオブジェクト68がある。
図9Aは、通常の類似度の例を示す。
オブジェクトが動体である場合、オブジェクトが画面を横切る動作をすると、過去と現在の画像に含まれるオブジェクトの類似度71は低い。一方、オブジェクトが画面の奥から手前に移動する動作をすると、過去と現在の画像に含まれるオブジェクトの類似度72は高くなる。オブジェクトの類似度72は、光として認識されるオブジェクトの類似度73とほぼ同じ値であり、類似度72,73は、閾値Th3より高い。このため、実際にはオブジェクトが画面の奥から手前に移動しているにもかかわらず、オブジェクトは一時停止していると誤検知する可能性がある。
オブジェクトが動体である場合、オブジェクトが画面を横切る動作をすると、オブジェクトの静領域の類似度74は低い。また、オブジェクトが画面の奥から手前に移動する動作をした場合、過去と現在の画像に含まれるオブジェクトの静領域の類似度75は低い。一方、オブジェクトが光である場合、過去と現在の画像に含まれるオブジェクトの類似度76は高くなる。この結果、オブジェクトの類似度75が閾値Th3より低いため、画面の奥から手前に移動しているオブジェクトを動体として検知することが可能となる。
夜間の街路を撮像して得られる画像81は、画面の上半分が暗く、下半分が明るくなっている。従来の動体検知処理では、画面の奥から手前に向かって歩く人の周囲に矩形枠83を作り、人をオブジェクト82として認識する。さらに、画面の下半分にはヘッドライト等で照らされることによって明るい領域ができるため、オブジェクト84を動体として認識していた。このため、動体を検知する精度は低かった。
一方、本例の動体検知処理では、オブジェクト82のみを動体として検知する。そして、画面の下半分については光影であると検知して属性情報をオブジェクトに付与するため、背景画像として認識できる。このため、動体を検知する精度が高くなる。
Claims (8)
- 画像中のオブジェクトがフレーム間で動きを伴う動体であるか否かを検知する動体検知部と、
前記動体であると検知された前記オブジェクトに対して、前記オブジェクトのテクスチャ及び輝度の情報に基づいて、複数のフレーム間で前記オブジェクトが互いに類似しているか否かを示す類似度及び前記オブジェクトの輝度変化を判定し、前記オブジェクトが光影による輝度変化であると判定した場合に、光影による輝度変化であることを示す属性情報を前記動体であると検知された前記オブジェクトに付与する属性判定部と、を備える
撮像装置。 - 前記属性判定部は、
前記オブジェクトが一時停止しているか、又は動体であるかを判定する動体判定部と、
動体であると判定された前記オブジェクトに対して、所定のフレーム内における前記オブジェクトのテクスチャ強度を判定するテクスチャ判定部と、
前記テクスチャ判定部によって判定された前記テクスチャに基づいて、前記複数のフレーム間で前記オブジェクトの類似度を判定する類似度判定部と、
前記動体判定部によって一時停止していると判定された前記オブジェクト又は前記類似度判定部によって、類似度が判定された前記オブジェクトに対して、前記オブジェクトが光影誤検知であるか否かを判定する光影誤検知判定部と、を備える
請求項1記載の撮像装置。 - 前記テクスチャ判定部は、前記オブジェクトの輝度のばらつきによって、前記オブジェクトのテクスチャ強度を判定し、
前記類似度判定部は、前記テクスチャ強度が低い部分には類似度の判定閾値を高く設定し、前記テクスチャ強度が高い部分には前記類似度の判定閾値を低く設定することによって、前記オブジェクトの類似度を判定する
請求項2記載の撮像装置。 - 前記類似度判定部は、前記オブジェクトを、前記複数のフレームに共通して含まれる静領域と、前記複数のフレームで異なる動領域に分け、前記静領域の類似度が所定の閾値より高い場合に前記オブジェクトが光影による輝度変化であることを判定する
請求項2又は3に記載の撮像装置。 - 前記オブジェクトが光影による輝度変化であることを示す属性情報が付与された前記オブジェクトに基づいて、前記属性情報及び前記画像の基本情報が含まれるメタデータを生成するメタデータ生成部と、
前記メタデータ生成部によって生成された前記メタデータを伝送する伝送部と、を備える
請求項4記載の撮像装置。 - 画像中のオブジェクトがフレーム間で動きを伴う動体であるか否かを検知するステップと、
前記動体であると検知された前記オブジェクトに対して、前記オブジェクトのテクスチャ及び輝度の情報に基づいて、複数のフレーム間で前記オブジェクトが互いに類似しているか否かを示す類似度及び前記オブジェクトの輝度変化を判定し、前記オブジェクトが光影による輝度変化であると判定した場合に、光影による輝度変化であることを示す属性情報を前記動体であると検知された前記オブジェクトに付与するステップと、を有する
動体検知方法。 - 画像中のオブジェクトがフレーム間で動きを伴う動体であるか否かを検知する動体検知部と、
前記動体であると検知された前記オブジェクトに対して、前記オブジェクトのテクスチャ及び輝度の情報に基づいて、複数のフレーム間で前記オブジェクトが互いに類似しているか否かを示す類似度及び前記オブジェクトの輝度変化を判定し、前記オブジェクトが光影による輝度変化であると判定した場合に、光影による輝度変化であることを示す属性情報を前記動体であると検知された前記オブジェクトに付与する属性判定部と、を備える
動体検知回路。 - 画像中のオブジェクトがフレーム間で動きを伴う動体であるか否かを検知するステップと、
前記動体であると検知された前記オブジェクトに対して、前記オブジェクトのテクスチャ及び輝度の情報に基づいて、複数のフレーム間で前記オブジェクトが互いに類似しているか否かを示す類似度及び前記オブジェクトの輝度変化を判定し、前記オブジェクトが光影による輝度変化であると判定した場合に、光影による輝度変化であることを示す属性情報を前記動体であると検知された前記オブジェクトに付与するステップと、を含む
コンピュータに実行させるためのプログラム。
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