JP2011118450A - 移動体追跡装置、追跡方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車輌追跡装置1は、t番目の画像から車輌を含む正サンプルを抽出して、この正サンプルから複数の画素ペアを抽出すると共に、正サンプルの周囲から複数の負サンプルを抽出して、各負サンプルから複数の画素ペアをそれぞれ抽出し、画素ペアの輝度値の大小関係に基づいて正サンプルと負サンプルとの判別精度が高い画素ペアをペア特徴として取得する。次いで、t+1番目の画像から複数の画像領域を移動先候補として抽出し、移動先候補から抽出した画素ペアの大小関係が正サンプルのペア特徴に最も類似する移動先候補を移動体の移動先に決定する。
【選択図】図2
Description
次いで、抽出した追跡対象サンプルから、複数の画素による画素組み合わせ(例えば、2つ画素による画素ペア)を複数組抽出し、各画素組み合わせに含まれる画素の画素値(輝度値など)の大小関係を判定する。画素組み合わせの抽出は、例えば追跡対象サンプルの画像領域からランダムに複数の画素を選択することで行うことができるが、その他の方法で行ってもよい。同様に、抽出した複数の周囲サンプルにて、追跡対象サンプルにて抽出した画素組み合わせの抽出位置に応じて、画素組み合わせを複数組抽出し、各画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係を取得する。周囲サンプルからの画素組み合わせの抽出は、例えば追跡対象サンプルにて抽出した画素組み合わせの抽出位置と相対的に同じ位置から行うことができる。
次いで、追跡対象サンプルから抽出された複数の画素組み合わせの大小関係と、複数の周囲サンプルからそれぞれ抽出された複数の画素組み合わせの大小関係とを比較して、追跡対象サンプルと周囲サンプルとを判別し得る複数の画素組み合わせを選別する。選別された複数の画素組み合わせは、移動体の特徴を表す情報(特徴量)として用いることができる。画素値そのものでなく、画素組み合わせの画素値の大小関係を移動体の特徴量とすることによって、日照変化、日向及び日陰の混在、低コントラスト並びに移動体の部分的な重なり等に対して頑強である。また画素値の大小関係のみを判定すればよいため、識別器を学習する方法などと比較して計算量が少ない。
このように、画素組み合わせ群を複数抽出して、これらの中から最も判別精度の高い画素組み合わせ群を選別することによって、選別された画素組み合わせにより移動体と背景などとの判別を精度よく行うことができ、追跡先画像から移動体の移動先となる画像領域の判別をより精度よく行うことができる。
このように、多数の画素組み合わせから判別精度が高い所定数の画素組み合わせを選別することによって、選別された画素組み合わせにより移動体と背景などとの判別を精度よく行うことができ、追跡先画像から移動体の移動先となる画像領域の判別をより精度よく行うことができる。
ただし、抽出する画像領域のサイズが異なると、追跡対象サンプルの特徴量(画素組み合わせの画素値の大小関係)との比較等が行いにくいため、抽出した異なるサイズの画像領域を追跡対象サンプルのサイズに調整する。
図1は、車輌追跡装置が行う処理を説明するための模式図である。また、図2は、車輌追跡装置の構成を示すブロック図である。図において車輌追跡装置1は、道路上を走行する車輌を追跡する装置であり、カメラ3が時系列的に撮像した画像(即ち、動画像)に基づいて車輌の移動先を追跡する処理を行う。
本実施の形態の車輌追跡方法では、カメラ3が時系列的に撮像したt番目の画像Vt (追跡元画像)から追跡対象の車輌を含む画像領域を抽出し、この画像領域に最も類似する画像領域をt+1番目の画像Vt+1 (追跡先画像)から探索することによって、車輌の追跡を行う。なお、t番目の画像Vt における追跡対象の車輌の位置及び大きさ等の情報は、上述のように車輌検出手段41による車輌検出結果を用いてもよく、又は、t−1番目の画像Vt-1 に基づいて車輌追跡を行った結果を用いてもよい。
・ペア特徴の値は2値(+v又は−v)であること
・正サンプルは1つであること
・負サンプルの数(F)が大きいこと
これらの条件から、正サンプルp及び負サンプルni を下記の(2−1)式で定義する。
1)類似度cs がある閾値より小さくなるまで、ランダムに画素ペアを生成して、ペア特徴を集める方法。
2)必要数以上の画素ペアをランダムに生成し、類似度cs が小さいものから必要数の画素ペアを選別する方法。
3)画素ペアのセットをランダムに所定数生成し、類似度Cs が最も小さいセットを選別する方法。
本実施の形態においては3番目の方法を用いるが、この方法に限定するものではなく、1番目又は2番目の方法を用いてもよい。
1)t番目の画像Vt の正サンプルIt からペア特徴を取得してt+1番目の画像Vt+1 にて移動先を探索し、この移動先をt+1番目の画像Vt+1 の正サンプルIt+1 としてペア特徴を取得してt+2番目の画像Vt+2 にて移動先を探索する…というように、ペア特徴の取得と移動先の探索とを繰り返し行う方法。
2)t番目の画像Vt の正サンプルIt からペア特徴を取得してt+1番目の画像Vt+1 にて移動先を探索すると共に、t+1番目の画像Vt+1 にて正サンプルIt+1 からのペア特徴の取得を行わずに、t番目の画像Vt の正サンプルIt から取得したペア特徴を用いてt+2番目の画像Vt+2 にて移動先を探索する…というように、最初の画像から取得したペア特徴を用いて以降の画像における移動先の探索を行う方法。
上述の実施の形態においては、図6及び図7に示したように、車輌追跡装置1及び車輌追跡プログラム40は、画素ペアのセットをランダムに所定数生成し、類似度が最も小さいものを選別することでペア特徴の取得を行う構成としたが、これに限るものではない。変形例1に係る車輌追跡装置1及び車輌追跡プログラム40は、必要数以上の画素ペアをランダムに生成し、類似度が小さいものから順に必要数の画素ペアを選別することでペア特徴の取得を行う。
上述の実施の形態においては、図8に示したように、t+1番目の画像Vt+1 から移動先候補の画像領域を抽出する際に、抽出位置に応じて異なるサイズの画像領域を抽出し、正サンプルIt と同じサイズに画像領域を調整する構成としたが、これに限るものではない。変形例2に係る車輌追跡装置1は、t+1番目の画像Vt+1 から抽出した移動先候補のサイズに応じて、移動先候補から抽出する画素ペアの抽出位置を調整する構成である。
上述の実施の形態において、車輌追跡装置1は、カメラ3が撮像した画像の各画素の輝度値に基づいて画素ペアに係る大小関係を取得する構成であるが、これに限るものではない。図12は、変形例3に係る車輌追跡装置1の構成を示すブロック図である。変形例3に係る車輌追跡装置1は、車輌追跡プログラム40中にエッジ画像生成手段47を有している点で、図2に示した車輌追跡装置1と異なる。
3 カメラ
11 制御部
12 画像入力部
13 A/D変換部
14 画像メモリ
15 通信部
16 記憶部
17 ROM
40 車輌追跡プログラム(コンピュータプログラム)
41 車輌検出手段
42 正サンプル抽出手段(追跡対象サンプル抽出手段)
43 負サンプル抽出手段(周囲サンプル抽出手段)
44 ペア特徴取得手段(追跡対象画素組み合わせ抽出手段、周囲画素組み合わせ抽出手段、判定手段、選別手段)
45 移動先候補抽出手段(画像領域抽出手段、調整手段)
46 移動先決定手段(画素組み合わせ抽出手段、判定手段、移動先決定手段)
47 エッジ画像生成手段(算出手段)
Claims (10)
- 時系列的に撮像された複数の画像に基づいて、該画像中の移動体の移動先を追跡する移動体追跡装置において、
前記複数の画像のうちの追跡元画像から、移動体を含む所定サイズの画像領域を、追跡対象サンプルとして抽出する追跡対象サンプル抽出手段と、
前記追跡元画像から、前記追跡対象サンプルの周囲の所定サイズの画像領域を、周囲サンプルとして複数抽出する周囲サンプル抽出手段と、
前記追跡対象サンプル抽出手段が抽出した追跡対象サンプルから、複数の画素による画素組み合わせを複数組抽出する追跡対象画素組み合わせ抽出手段と、
該追跡対象画素組み合わせ抽出手段が抽出した画素組み合わせの抽出位置に応じて、前記周囲サンプル抽出手段が抽出した周囲サンプルから、複数組の画素組み合わせを抽出する周囲画素組み合わせ抽出手段と、
前記追跡対象画素組み合わせ抽出手段が抽出した画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係及び前記周囲画素組み合わせ抽出手段が抽出した画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係を判定する判定手段と、
該判定手段の判定結果に応じて、前記追跡対象画素組み合わせ抽出手段が抽出した複数の画素組み合わせから、前記追跡対象サンプル及び前記周囲サンプルを判別し得る複数の画素組み合わせを選別する選別手段と、
前記複数の画像のうちの追跡先画像から、複数の画像領域を抽出する画像領域抽出手段と、
前記選別手段が選別した画素組み合わせの前記追跡対象サンプルからの抽出位置に応じて、前記画像領域抽出手段が抽出した各画像領域から、複数組の画素組み合わせをそれぞれ抽出する画素組み合わせ抽出手段と、
該画素組み合わせ抽出手段が抽出した画素組み合わせに含まれる各画素の画素値の大小関係を判定する判定手段と、
前記選別手段が選別した画素組み合わせに係る大小関係、及び前記画像領域抽出手段が抽出した各画像領域の画素組み合わせに係る大小関係を基に、前記移動体の移動先の画像領域を決定する移動先決定手段と
を備えること
を特徴とする移動体追跡装置。 - 前記追跡対象画素組み合わせ抽出手段は、画素値の差が閾値以上の複数の画素による画素組み合わせを抽出するようにしてあること
を特徴とする請求項1に記載の移動体追跡装置。 - 前記追跡対象画素組み合わせ抽出手段は、所定数の画素組み合わせが含まれる画素組み合わせ群を複数抽出するようにしてあり、
前記選別手段は、前記追跡対象画素組み合わせ抽出手段が抽出した複数の画素組み合わせ群から、前記追跡対象サンプル及び前記周囲サンプルの判別精度が最も高い画素組み合わせ群を選別するようにしてあること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の移動体追跡装置。 - 前記選別手段は、前記追跡対象画素組み合わせ抽出手段が抽出した複数の画素組み合わせから、前記追跡対象サンプル及び前記周囲サンプルの判別精度が高い画素組み合わせを、上位から所定数まで選別するようにしてあること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の移動体追跡装置。 - 前記画像領域抽出手段は、前記追跡先画像中の抽出位置に応じて、異なるサイズの画像領域を抽出するようにしてあり、
前記画像領域抽出手段が抽出した画像領域のサイズを、前記追跡対象サンプルのサイズへ調整する調整手段を更に備え、
前記画素組み合わせ抽出手段は、前記調整手段が調整した画像領域から画素組み合わせの抽出を行うようにしてあること
を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の移動体追跡装置。 - 前記画像領域抽出手段は、前記追跡先画像中の抽出位置に応じて、異なるサイズの画像領域を抽出するようにしてあり、
前記画素組み合わせ抽出手段は、前記画像領域抽出手段が抽出した画像領域のサイズ及び前記追跡対象サンプルのサイズの比率に応じて、画素組み合わせに係る画素の抽出位置を調整するようにしてあること
を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の移動体追跡装置。 - 画像のエッジ強度を算出する算出手段を更に備え、
前記追跡元画像及び前記追跡先画像は、前記算出手段により画素値がエッジ強度に変換された画像であること
を特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載の移動体追跡装置。 - 時系列的に撮像された複数の画像に基づいて、該画像中の移動体の移動先を追跡する追跡方法において、
前記複数の画像のうちの追跡元画像から、移動体を含む所定サイズの画像領域を追跡対象サンプルとして抽出し、
前記追跡元画像から、前記追跡対象サンプルの周囲の所定サイズの画像領域を周囲サンプルとして複数抽出し、
抽出した追跡対象サンプルから、複数の画素による画素組み合わせを複数組抽出し、
前記追跡対象サンプルから抽出した画素組み合わせの抽出位置に応じて、前記周囲サンプルから複数組の画素組み合わせを抽出し、
前記追跡対象サンプルから抽出した画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係及び前記周囲サンプルから抽出した画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係をそれぞれ判定し、
大小関係の判定結果に応じて、前記追跡対象サンプルから抽出した複数の画素組み合わせから、前記追跡対象サンプル及び前記周囲サンプルを判別し得る複数の画素組み合わせを選別し、
前記複数の画像のうちの追跡先画像から、複数の画像領域を抽出し、
選別した画素組み合わせの前記追跡対象サンプルからの抽出位置に応じて、前記追跡先画像から抽出した各画像領域から、複数組の画素組み合わせをそれぞれ抽出し、
抽出した画素組み合わせに含まれる各画素の画素値の大小関係を判定し、
選別した画素組み合わせに係る大小関係、及び抽出した各画像領域の画素組み合わせに係る大小関係を基に、前記移動体の移動先の画像領域を決定すること
を特徴とする追跡方法。 - 追跡元画像から、所定サイズの画像領域を追跡対象サンプルとして抽出し、
前記追跡元画像から、前記追跡対象サンプルの周囲の所定サイズの画像領域を周囲サンプルとして複数抽出し、
抽出した追跡対象サンプルから、複数の画素による画素組み合わせを複数組抽出し、
前記追跡対象サンプルから抽出した画素組み合わせの抽出位置に応じて、前記周囲サンプルから複数組の画素組み合わせを抽出し、
前記追跡対象サンプルから抽出した画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係及び前記周囲サンプルから抽出した画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係をそれぞれ判定し、
大小関係の判定結果に応じて、前記追跡対象サンプルから抽出した複数の画素組み合わせから、前記追跡対象サンプル及び前記周囲サンプルを判別し得る複数の画素組み合わせを選別し、
追跡先画像から、複数の画像領域を抽出し、
選別した画素組み合わせの前記追跡対象サンプルからの抽出位置に応じて、前記追跡先画像から抽出した各画像領域から、複数組の画素組み合わせをそれぞれ抽出し、
抽出した画素組み合わせに含まれる各画素の画素値の大小関係を判定し、
選別した画素組み合わせに係る大小関係、及び抽出した各画像領域の画素組み合わせに係る大小関係を基に、前記追跡対象サンプルの移動先の画像領域を決定すること
を特徴とする追跡方法。 - 時系列的に撮像された複数の画像に基づいて、該画像中の移動体の移動先を追跡する移動体追跡ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムにおいて、
前記移動体追跡ステップが、
前記複数の画像のうちの追跡元画像から、移動体を含む所定サイズの画像領域を追跡対象サンプルとして抽出させるステップと、
前記追跡元画像から、前記追跡対象サンプルの周囲の所定サイズの画像領域を周囲サンプルとして複数抽出させるステップと、
抽出した追跡対象サンプルから、複数の画素による画素組み合わせを複数組抽出させるステップと、
前記追跡対象サンプルから抽出した画素組み合わせの抽出位置に応じて、前記周囲サンプルから複数組の画素組み合わせを抽出させるステップと、
前記追跡対象サンプルから抽出した画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係及び前記周囲サンプルから抽出した画素組み合わせに含まれる画素の画素値の大小関係をそれぞれ判定させるステップと、
大小関係の判定結果に応じて、前記追跡対象サンプルから抽出した複数の画素組み合わせから、前記追跡対象サンプル及び前記周囲サンプルを判別し得る複数の画素組み合わせを選別させるステップと、
前記複数の画像のうちの追跡先画像から、複数の画像領域を抽出させるステップと、
選別した画素組み合わせの前記追跡対象サンプルからの抽出位置に応じて、前記追跡先画像から抽出した各画像領域から、複数組の画素組み合わせをそれぞれ抽出させるステップと、
抽出した画素組み合わせに含まれる各画素の画素値の大小関係を判定させるステップと、
選別した画素組み合わせに係る大小関係、及び抽出した各画像領域の画素組み合わせに係る大小関係を基に、前記移動体の移動先の画像領域を決定させるステップと
を含むこと
を特徴とするコンピュータプログラム。
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