JP2011221920A - 画像解析装置 - Google Patents

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和真 福田
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Abstract

【課題】効率的な並行処理で画像を解析する。
【解決手段】
複数のプロセッサ15で映像を並列に解析処理する解析処理部15aと、異なる視点で撮影された共通の領域の各映像をプロセッサ数に基づき分割して分割映像を出力する分割部13と、解析処理部15aの各プロセッサ毎に分割映像の解析処理時間を計測する処理時間計測部15bと、処理時間計測部15bで計測された第1の視点からの映像の分割映像毎の解析処理時間に基づき第2の視点からの映像の分割映像を並び替えてプロセッサ15に割り当てる割当部14とを備えた。
【選択図】図1

Description

この発明は、例えば、入力した画像を複数のプロセッサにより解析処理する画像解析装置に関するものである。
画像解析装置は、特定の領域に存在する人や物を撮影した画像を解析するものであり、複数のプロセッサにより並列処理することで画像の解析処理を高速化している。複数のプロセッサへの処理の分割方法は、例えば、入力した画像を分割して割り当てる方法、各プロセッサに処理機能を一つずつ対応させ流れ作業的に対応する方法等がある。画像の分割については、例えば、静止画像の解析で行われる画像領域の分割、動画像の解析で行われる全体映像のフレーム数での分割がある。
このような画像解析装置において、各プロセッサの処理負荷を均等にする構成が開示されている。例えば、特許文献1によれば、製造物などの検査や計測のために同じ位置を定期的に撮影した静止画像に対し、1枚目の静止画像において等分割した領域ごとに処理負荷や処理時間を計測し、1枚目の計測結果に応じて2枚目以降の静止画像の領域を分割し、分割した順番に各プロセッサに割り当てるよう構成されている。
特開2002-251610号公報
しかしながら、同じ時刻に複数の視点から共通の領域を撮影した映像を複数のプロセッサで解析処理する場合、動画像の1フレーム内で認識される人や物の数などの画像の特徴量の違いによりフレームごとの処理時間が異なる場合が多い。そのため、上述した特許文献1のように分割した順番でプロセッサに割り当てるだけでは、早く解析処理を完了したプロセッサにおいて他のプロセッサが解析処理を完了するまでの待ち時間が発生してプロセッサ毎の処理完了時間が大きく異なり、画像を解析する際の並列処理の効率が良くないという課題があった。
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、効率的な並行処理で画像を解析する画像解析装置を提供することを目的とする。
この発明に係る画像解析装置は、複数のプロセッサで映像を並列に解析処理する解析処理部と、異なる視点で撮影された共通の領域の各映像をプロセッサ数に基づき分割して分割映像を出力する分割部と、解析処理部の各プロセッサ毎に分割映像の解析処理時間を計測する処理時間計測部と、処理時間計測部で計測された第1の視点からの映像の分割映像毎の解析処理時間に基づき、第2の視点からの映像の分割映像を並び替えてプロセッサに割り当てる割当部とを備えたものである。
また、この発明に係る画像解析装置は、複数のプロセッサで映像を並列に解析処理する解析処理部と、異なる視点で撮影された共通の領域の各映像をプロセッサ数に基づき分割して分割映像を出力する分割部と、解析処理部の各プロセッサ毎に分割映像の解析処理時間を計測する処理時間計測部と、分割部からの分割映像をプロセッサに割り当てる割当部とを備え、分割部は処理時間計測部で計測された第1の視点からの映像の解析処理時間とプロセッサ数に基づき第2の視点からの映像を分割して分割映像を出力するものである。
この発明による画像解析装置は、上記のように構成したので、画像(映像)を解析処理する際、プロセッサ毎の解析処理時間のばらつきを抑制して映像の解析処理時間を短縮することができる。その結果、効率的な並行処理で画像を解析することができるという効果が得られる。
この発明の実施の形態1に係る画像解析装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態1に係る画像解析装置において解析処理する画像を説明する図である。 この発明の実施の形態1に係る画像解析装置において画像を割り当てる方法を説明する図である。 この発明の実施の形態1に係る画像解析装置における処理動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態2に係る画像解析装置において画像を分割する方法を説明する図である。 この発明の実施の形態2に係る画像解析装置における処理動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態3に係る画像解析装置において画像を再分割、再割り当てする方法を説明する図である。 この発明の実施の形態3に係る画像解析装置における処理動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態3に係る画像解析装置において画像を再分割、再割り当てする方法の他の例を説明する図である。
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は画像解析装置10の構成を示している。
画像解析装置10は、図1に示すように、画像記録部11、画像取出部12、分割部13、割当部14、プロセッサ15、解析結果集約部16、出力部17で構成されている。なお、以下の説明においては、解析処理する画像(映像)は動画像であるものとして説明する。
画像記録部11は、後述するカメラ20から映像を入力し、例えば、後述する複数のカメラ20により異なる視点で撮影された共通の特定領域21の画像(映像)を複数格納するよう機能する。格納される映像には、撮影したカメラ20のカメラ番号(1〜m)と映像を録画した時間を示す撮影時間が付加されている。以下、カメラ番号1〜mの各カメラ20で撮影した映像を第1の視点〜第mの視点で撮影した映像として説明する。
画像取出部12は、画像記録部11から画像(映像)を取り出すよう機能する。画像取出部12は、例えば、外部からの指示にしたがい、画像記録部11から解析処理を行う映像を取り出す。
分割部13は、解析処理に用いるプロセッサ15の総数(1〜n)に基づく等しい区分で各画像(映像)を分割して分割映像を出力するよう機能する。分割部13は、例えば、異なる複数(第1〜第m)の視点で撮影された共通の領域の映像を画像記録部11と画像取出部12を介して順番に入力し、映像に付加された撮影時間と解析処理に用いるプロセッサ15の総数に基づき、撮影時間をプロセッサ総数の所定の倍数で割った等しい時間区分で映像を分割して分割映像を出力する。所定の倍数は1倍を含む倍数であり、例えばプロセッサ数や映像のデータ量を考慮して予め設定されている。
なお、分割部13は、映像を分割する際、映像の総フレーム数と解析処理に用いるプロセッサ15の総数に基づき、映像の総フレーム数をプロセッサ総数の倍数で割った等しいフレーム数区分で映像を分割して分割映像を出力するよう構成しても良い。
割当部14は、分割部13からの分割映像を各プロセッサ15に割り当てるよう機能する。割当部14は、例えば、分割部13から第1の視点の(第1の視点で撮影された)映像を分割した分割映像を入力すると、入力した順番に各プロセッサ15に分割映像を1つずつ割り当てる。割当部14は、プロセッサ15から解析処理が終了したことを示す解析処理完了通知を受け付けると、未割り当ての分割映像が有るか無いかを判定し、未割り当ての分割映像が有ると判定した場合、次の分割映像を各プロセッサ15へ割り当てる。
また、割当部14は、プロセッサ15において第1の映像を分割した分割映像全ての解析処理が完了すると、処理時間計測部15bで計測された分割映像毎の解析処理時間に基づき、第2の視点からの映像の分割映像を降順に並び替えてプロセッサ15に割り当てるよう機能する。割当部14は、例えばプロセッサ15から第1の視点の映像における最後の分割映像の処理完了通知を入力すると、解析結果集約部16から処理時間計測部15bで計測された分割映像毎の解析処理時間を取得する。割当部14は、解析処理時間に基づき第1の視点で撮影された映像の分割映像に対応する第2の視点で撮影された映像の分割映像を降順に並べ替える。割当部14は、分割部13から第3以降の視点の(第3以降の視点で撮影された)映像の分割映像を入力すると、第1の視点で撮影された映像の各分割映像に対応して第3以降の視点の分割映像を並び替えて各プロセッサ15へ割り当てる。
なお、割当部14は、第3以降の視点からの(第3以降の視点で撮影された)映像における分割映像を並べ替える際、一つ前までに解析処理した映像における分割映像の解析処理時間も反映させるよう構成しても良い。その場合、割当部14は、一つ前までに解析処理した映像における分割映像の区分毎に解析処理時間の平均時間を算出し、平均解析処理時間に基づく区分の順に分割映像を並び替えてプロセッサ15へ割り当てる。
画像解析装置10にはプロセッサ15が任意の数n個設けられており、それぞれのプロセッサ15は同等の処理性能を有している。プロセッサ15は、入力した各映像の分割映像を順番に解析処理し、解析処理結果と解析処理時間を出力するよう機能する。
プロセッサ15は、解析処理部15aと処理時間計測部15bで構成されており、解析処理部15aは割当部14により割り当てられた映像を各プロセッサ15で並列に解析処理を行うよう機能し、処理時間計測部15bは解析処理部15aの各プロセッサ15における処理単位毎の解析処理に要した解析処理時間を計測するよう機能する。ここで処理単位毎の解析処理時間は、各プロセッサ15で処理される分割映像毎の解析処理時間を示している。
プロセッサ15は、例えば、割当部14により割り当てられた分割映像を入力すると、解析処理部15aが分割映像の解析処理を行う。このとき、解析処理部15aでは、各プロセッサ15がそれぞれ異なる分割映像を入力し並列して解析処理を行う。解析時間計測部15bは、解析処理部15aによる分割映像毎の解析処理時間を計測し、分割映像の解析処理結果と解析処理時間を記憶する。解析時間計測部15bは、解析処理部15aで分割映像の解析処理が終了すると、記憶した解析処理結果と解析処理時間を解析結果集約部16へ出力するとともに、解析処理が終了したことを示す解析処理完了通知を割当部14へ出力する。なお、プロセッサ15は、一つのCPU、マルチコアCPUの一つのコア、または、一つの計算機で構成されているものであっても良い。
解析結果集約部16は、全てのプロセッサ15における分割映像の解析処理結果と解析処理時間を集約するよう機能する。また、解析結果集約部16は、1つの映像の解析処理が完了した際、分割映像毎の解析処理時間を割当部14へ出力するよう機能する。
出力部17は、解析結果集約部16により集約された解析処理の結果を出力するよう機能する。
ここで、画像記録部11に格納される画像(映像)について図2を用いて説明する。図2は画像解析装置10において解析処理する映像を説明する図である。
画像解析装置10は、図2に示すように、例えば、建物の部屋・通路内やエレベータ内や車両内などの閉空間、屋外の通路、広場などの特定領域21について、その特定領域に存在する人や物の計測や移動・行動追跡を行う目的で、カメラ20により撮影された映像を入力して解析している。なお、画像解析装置10は、人や物の移動・行動を追跡するために、2台以上のカメラ20からの映像を立体視として解析処理するよう構成しても良い。
ここで、画像(映像)の割り当て方法について説明する。図3(a)から図3(c)は映像の分割と分割した映像の解析処理時間を示しており、図3(d)は映像を分割した順番で割り当てた場合の解析処理時間を示し、図3(e)は解析処理時間の降順で画像を割り当てた場合の解析処理時間を示している。
画像解析装置10において、複数のカメラ20により撮影しながら映像を解析するのではなく、映像を後日解析するとき、解析処理に必要な時間を可能な限り短くしたい。処理時間を短縮する方法として、複数のプロセッサ15を使用し、映像を分割して各プロセッサ15へ割り当てる方法を考えることができる。映像内の各フレームにおける解析処理時間が等しいのであれば、図3(a)に示すように、映像内のフレーム数をプロセッサ総数の倍数で単純に等分割して、等しい時間区分A,B,C,D,E,F・・・の分割映像31,32,33,34,35,36・・・を各プロセッサ15に割り当てることで並列処理を行うことができる。
しかし、多くの場合、1フレーム内で認識される人・物の数などの映像の特徴量の違いにより、フレーム毎の処理時間は異なる。そのため、図3(b)に示すように、全フレームをプロセッサ数で等分割した分割映像におけるそれぞれの解析処理時間は大きくばらつくことになる。したがって、図3(c)に示すように、等分割した映像について順番にプロセッサ15(1),15(2),15(3)へ割り当てるだけでは、プロセッサ15(1),15(2),15(3)ごとの処理完了時間が大きく異なることになり、早く解析処理を完了した空きプロセッサ15(1)では他のプロセッサ15(2),15(3)の処理が完了するまでの待ち時間が発生する。また、この状態において、複数のカメラによる映像の解析処理を進めていくと、各カメラ20による映像の解析処理毎に待ち時間が累積され、より効率が悪くなる。
そこで、画像解析装置10において、割当部14は、図3(d)に示すように、最初に解析する映像における分割映像毎の解析処理時間に基づき、分割映像31,32,33,34,35,36の時間区分A,B,C,D,E,Fを解析処理時間の降順に並び替えて時間区分A,C,F,B,E,Dとし、第2以降の視点の映像の分割映像を時間区分A,C,F,B,E,Dに対応させて並び替えた分割映像31,33,36,32,35,34の順番でプロセッサ15(1),15(2),15(3)へ割り当てている。このとき、割当部14は、解析処理するプロセッサ15が3個(n=3)であると認識して、プロセッサ15(1)に分割映像31を割り当て、プロセッサ15(2)に分割映像33を割り当て、プロセッサ15(3)に分割映像36を割り当てる。続いて、割当部14は、プロセッサ15(3)において分割映像36の解析処理を終えるとプロセッサ15(3)に分割映像32を割り当て、プロセッサ15(2)において分割映像33の解析処理を終えるとプロセッサ15(2)に分割映像35を割り当て、プロセッサ15(1)において分割映像31の解析処理を終えるとプロセッサ15(1)に分割映像34を割り当てる。
これは、同じ時刻での同じ特定領域21に対し、異なる視点で設けられた複数のカメラ20で撮影しており、映像そのものは異なっていても映像の特徴(人や物の数など)が大きく異ならない。そのため、それぞれのカメラ20における映像の解析処理時間は似た傾向を持つと考えることができる。したがって、割当部14は、1台目のカメラ20による映像を等しい時間区分で分割した分割映像毎の解析処理時間に基づき、2台目以降のカメラ20による映像を分割した分割映像を効率的にプロセッサ15へ割り当てる処理を制御することができる。
次に、画像解析装置10の処理動作について図4のフローチャートを用いて説明する。
画像解析装置10は、予め複数のカメラ20により撮影された同じ領域・時刻に対して異なる視点の画像(映像)を入力し、画像記録部11が複数のカメラ20(複数の視点)からの映像を格納している。画像解析装置10は、例えばユーザからの解析指示を受けて処理を開始する(スタート)。
画像取出部12は、ユーザから図示しない操作手段を介して指定された時間を入力すると(ステップST101)、映像記録部11に格納された映像に付加された撮影時間を参照して、指定時間に対応する映像を取り出して一時記憶する(ステップST102)。
分割部13は、画像取出部12が映像情報を取り出すと、検索キーとしてカメラ番号m=1を設定し、カメラ番号m=1が付加された映像情報を取得するとともに、解析処理を行うプロセッサ15の総数を確認し、映像に付加された撮影時間をプロセッサ15の総数で等分割して、等分割した時間毎の分割映像情報を出力する(ステップST103)。
割当部14は、分割部13からの分割映像を、分割した順番で未割り当ての分割映像の先頭から各プロセッサ15へ割り当てて出力する(ステップST104)。
プロセッサ15の解析処理部15aは、割当部14から分割映像を入力すると、分割映像の解析処理を行う(ステップST105)。プロセッサ15の処理時間計測部15bは、解析処理部15aからの解析処理結果を入力して記憶するとともに、分割映像の解析処理に要した解析処理時間を計測して記憶する(ステップST106)。
処理時間計測部15bは、解析処理部15aが分割映像の解析処理を終了すると、解析処理結果と解析処理時間を解析結果集約部16へ出力して集約する(ステップST107)。解析結果集約部16では、分割映像毎の解析処理結果と解析処理時間が集約される。
処理時間計測部15bは、ステップST107の処理と同時に、割当部14へ処理完了通知を出力する(ステップST108)。
割当部14は、処理時間計測部15bから処理完了通知を入力すると、未割り当ての分割映像の有無を判定し(ステップST109)、未割り当ての分割映像が有ると判定した場合(ステップST109“NO”)、ステップST104からの処理を繰り返す。
割当部14は、ステップST109において、未割り当ての分割映像が無いと判定した場合(ステップST109“YES”)、カメラ番号m=1の映像の解析を完了したと判断し、解析結果集約部16から分割映像毎の解析処理時間を入力する(ステップST110)。
分割部13は、割当部14において処理完了通知を入力すると、検索キーとしてのカメラ番号mに1を加算して(カメラ番号m=m+1)カメラ番号m=2を設定し、画像取出部12に一時記憶された映像から、カメラ番号m=2が付加された映像を検索して第2の視点で撮影された映像を取得する。分割部13は、カメラ番号m=2が付加された映像に対してステップST103と同様に等分割し、分割映像を割当部14へ出力する(ステップST111)。
割当部14は、分割部13から分割映像を入力すると、分割映像の時間区分毎の解析処理時間に基づいて、各時間区分に対応する分割映像を解析処理時間の降順に並べ替える(ステップST112)。
割当部14は、ステップST112において並び替えた順番で未割り当ての分割映像の先頭から各プロセッサ15へ割り当てて出力する(ステップST113)。
プロセッサ15の解析処理部15aは、割当部14から分割映像を入力すると、分割映像の解析処理を行う(ステップST114)。プロセッサ15の処理時間計測部15bは、解析処理部15aからの解析処理結果を入力して記憶するとともに、分割映像の解析処理に要した解析処理時間を計測して記憶する(ステップST115)。
処理時間計測部15bは、解析処理部15aが分割映像の解析処理を終了すると、解析処理結果と解析処理時間を解析結果集約部16へ出力して集約する(ステップST116)。解析結果集約部16では、分割映像毎の解析処理結果と解析処理時間が集約される。
処理時間計測部15bは、ステップST108の処理と同時に、割当部14へ処理完了通知を出力する(ステップST117)。
割当部14は、処理時間計測部15bから処理完了通知を入力すると、未割り当ての分割映像の有無を判定し(ステップST118)、未割り当ての分割映像が有ると判定した場合(ステップST118“NO”)、ステップST113からの処理を繰り返す。
割当部14は、ステップST118において、未割り当ての分割映像が無いと判定した場合(ステップST118“YES”)、カメラ番号m=2の映像の解析処理を完了したと判断する。
分割部13は、割当部14においてカメラ番号m=2の映像の解析処理を完了したと判断すると、検索キーとしてのカメラ番号mに1を加算して(カメラ番号m=m+1)カメラ番号m=3を設定し、画像取出部12に一時記憶された映像からカメラ番号m=3が付加された映像の有無を判定する(ステップST119)。
分割部13は、ステップST119において、画像取出部12にカメラ番号m=3が付加された映像が無いと判定した場合(ステップST119“YES”)、処理を終了する(エンド)。
一方、分割部13は、ステップST119において、画像取出部12にカメラ番号m=3が付加された映像が有ると判定した場合(ステップST119“NO”)、画像取出部12に一時記憶された映像から、カメラ番号m=3が付加された映像を検索して第3の視点で撮影された映像として取得する。分割部13は、映像を取得すると、ステップST111の処理に戻り、ステップST111からステップST119までの処理をカメラ20の台数分だけ繰り返す。
なお、割当部14は、第2の視点(カメラ番号m=2)で撮影された映像に含まれる分割映像の解析処理時間を反映させて第3の視点(カメラ番号m=3)以降で撮影された映像に含まれる分割映像を並べ替えて各プロセッサ15へ割り当てるよう構成しても良い。その場合、画像解析装置10の分割部13は、ステップST119において、画像取出部12にカメラ番号m=m+1が付加された映像が有ると判定した場合(ステップST119“NO”)、ステップST110からの処理を繰り返す。また、画像解析装置10の割当部14は、ステップST112の処理の前に分割映像の区分毎に解析処理時間の平均時間を算出し、入力した分割映像に対応する区分の平均解析処理時間に基づいて分割映像の並べ替えを行う。
以上のように、実施の形態1によれば、画像解析装置10は、複数のカメラ20により異なる視点で撮影された共通の特定領域21の映像(画像)を複数格納する画像記録部11と、画像記録部11から映像を取り出す画像取出部12と、複数のプロセッサ15で映像を並列に解析処理する解析処理部15aと、解析処理部15aにおける単位時間の解析処理時間をプロセッサ15毎に計測する処理時間計測部15bと、解析処理部15aによる解析処理結果と処理時間計測部15bからの解析処理時間を集約する解析結果集約部16と、異なる視点で撮影された共通の領域の各映像をプロセッサ15の総数(1〜n)に基づいて分割して分割映像を出力する分割部13と、処理時間計測部15bで計測された第1の映像の分割映像毎の解析処理時間に基づき第2の映像の分割映像を降順に並び替えてプロセッサ15に割り当てる割当部14と、を備えるよう構成したので、分割映像を解析処理時間の長い順に解析処理の完了したプロセッサ15へ割り当てることでプロセッサ15毎の解析処理時間のばらつきを抑制して映像の解析処理時間を短縮することができる。その結果、画像解析装置10は効率的な並行処理で画像を解析することができるという効果が得られる。
また、実施の形態1によれば、画像解析装置10は、映像の撮影時間または映像のフレーム数に基づいて映像を分割する分割部13を備えることにより、動画像を時間軸に沿って分割することができる。
さらに、実施の形態1によれば、画像解析装置10は、各分割映像の解析処理時間を映像毎に記憶しており、上記分割映像の区分毎の平均解析処理時間に基づき第3以降の視点からの(第3以降の視点で撮影された)映像の分割映像を並び替える割当部14を備えることにより、プロセッサ15による解析処理時間の差をより抑えることができる。
なお、画像解析装置10の分割部13は、プロセッサ15の処理性能が異なる場合、予め各プロセッサ15の処理性能に基づく相対的な比率(乗数)を設定している。その場合、分割部13は、映像を分割する際、その比率(乗数)を時間区分に乗じて算出した時間区分で映像を分割して分割映像を出力する。このように構成すれば、プロセッサ15の処理性能が異なる場合でもプロセッサ15の処理性能差を考慮して映像を分割することができる。
実施の形態2.
実施の形態1においては、等分割した分割映像を各プロセッサ15へ割り当てる構成について説明した。実施の形態2は、各プロセッサ15における解析処理時間が等しくなるよう映像を分割する構成について説明する。実施の形態2における画像解析装置10の構成は、図1に示す構成と同様であり、同一の機能を有する構成については詳細な説明を省略する。
画像解析装置10は、図1に示すように、画像記録部11、画像取出部12、分割部13、割当部14、プロセッサ15、解析結果集約部16、出力部17で構成されている。なお、以下の説明においては、解析処理する画像が映像であるものとして説明する。
画像記録部11、画像取出部12、プロセッサ15、解析結果集約部16、出力部17の構成は実施の形態1で説明した構成と同一である。割当部14は、実施の形態1と同様に、分割部13からの分割映像を各プロセッサ15に割り当てるよう機能する。
また、割当部14は、映像毎の合計解析処理時間を解析処理に使用するプロセッサ総数の倍数で割った値(以下、分割解析処理時間という)を算出するよう機能する。割当部14は、例えば、解析結果集約部16から入力した分割映像毎の解析処理時間を合計して映像の合計解析処理時間を算出し、映像の合計解析処理時間を解析処理に使用するプロセッサ総数の倍数で割った分割解析処理時間を算出する。
なお、割当部14は、分割解析処理時間に基づき映像を分割するための映像のフレーム数区分を算出するよう構成しても良い。その場合、割当部14は、例えば、解析結果集約部16から入力した分割映像毎の解析処理時間を合計して映像の合計解析処理時間を算出し、映像の合計解析処理時間を解析処理に使用するプロセッサ15の総数で割った分割解析処理時間を算出する。
分割部13は、第1の(第1の視点(カメラ番号m=1)で撮影された)映像に対して、プロセッサ15の数に基づき分割して分割映像を出力するよう機能する。また、分割部13は、第2以降の視点からの(第2以降の視点(カメラ番号m=2,3,・・・)で撮影された)映像に対して、割当部14からの分割解析処理時間に基づいて映像を分割するよう機能する。分割部13は、例えば、第2の視点で共通の領域が撮影された映像を画像記録部11と画像取出部12を介して入力し、映像に付加された撮影時間と割当部14からの分割解析処理時間に基づき映像を撮影時間で分割し、分割映像を出力する。
なお、分割部13は、第2以降の視点からの(第2以降の視点(カメラ番号m=2,3,・・・)で撮影された)映像に対して、割当部14からのフレーム数区分に基づいて映像を分割するよう構成しても良い。その場合、分割部13は、例えば、第2の視点で共通の領域が撮影された映像を画像記録部11と画像取出部12を介して入力し、映像の総フレーム数と割当部14からのフレーム数区分に基づき映像の総フレーム数をフレーム数区分で分割し、分割映像を出力する。
ここで、実施の形態2における映像の分割方法の一例について図5を用いて説明する。
図5(a)は第1の(第1の視点で撮影された)映像の分割方法を示しており、図5(b)は第1の視点の分割映像毎の解析処理に要した解析処理時間を示しており、図5(c)は分割解析処理時間の算出方法を示している。図5(d)は分割解析処理時間に基づく時間区分を示しており、図5(e)は時間区分に基づく分割映像の解析処理時間を示している。ここでは、映像の解析処理を行うプロセッサ15が3個であり、乗数が2であるものとして説明する。
分割部13は、第1の視点で撮影された映像を入力すると、図5(a)に示すように、プロセッサ総数3に乗数2を掛けた値6で撮影時間を等分割し、時間区分Aの分割映像31、時間区分Bの分割映像32、時間区分Cの分割映像33、時間区分Dの分割映像34、時間区分Eの分割映像35、時間区分Fの分割映像36を出力する。
各時間区分A〜Fの分割映像31〜36は、割当部14を介して各プロセッサ15(1)〜15(3)に割り当てられて解析処理される。解析結果集約部16は、1つの視点で撮影された映像の解析処理が完了した際、図5(b)に示すような時間区分A〜Fの分割映像31〜36に対する解析処理時間を割当部14へ出力する。
割当部14は、図5(c)に示すように、時間区分A〜Fの分割映像31〜36の解析処理時間を合計して合計解析処理時間50を算出し、プロセッサ総数「3」に乗数「2」を掛けた値「6」で割って分割解析処理時間50aを算出する。
割当部14は、図5(d)に示すように、算出した分割解析処理時間50aに基づき解析処理時間が分割解析処理時間50aとなるように撮影時間の時間区分A´,B´,C´,D´,E´,F´を算出し、算出した時間区分A´,B´,C´,D´,E´,F´を分割部13へ出力する。
分割部13は、図5(d)に示すように、第2の視点で撮影された映像を、時間区分A´,B´,C´,D´,E´,F´に基づき時間区分A´に相当する分割映像51、時間区分B´に相当する分割映像52、時間区分C´に相当する分割映像53、時間区分D´に相当する分割映像54、時間区分E´に相当する分割映像55、時間区分F´に相当する分割映像56となるよう分割する。
なお、分割部13は、第2の映像を分割する際、第1の視点で撮影された映像の解析処理結果を考慮して分割しても良い。その場合、分割部13は、解析結果集約部16から各プロセッサ15における分割映像毎の解析処理結果を入力し、例えば、各分割映像のデータ量に応じた比率を乗じた分割解析処理時間50aの値に基づき映像を分割する。
実施の形態2の画像解析装置10では、このように分割することにより、図5(e)に示すように、各プロセッサ15(1),15(2),15(3)がほぼ同じ解析処理時間で時間区分A´〜F´の分割映像51〜56を解析処理することができ、効率的に並行処理を行うことができる。
次に、実施の形態2の画像解析装置10の処理動作を図6のフローチャートを用いて説明する。なお、実施の形態2の画像解析装置10は、図6に示すように、実施の形態1の図4のステップST111からステップST113の処理動作に替えてステップST201からステップST204の処理動作を行うものである。ステップST101からステップST110の処理動作は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
割当部14は、ステップST110において、解析結果集約部16から時間区分A〜Fの分割映像31〜36毎の解析処理時間を入力すると、入力した分割映像31〜36毎の解析処理時間を合計して映像の合計解析処理時間50を算出し、この合計解析処理時間50を解析処理に使用するプロセッサ総数の倍数で割った分割解析処理時間50aを算出する(ステップST201)。
割当部14は、算出した分割解析処理時間50aに基づき分割解析処理時間50aに相当する撮影時間の各時間区分A´,B´,C´,D´,E´,F´を算出し、算出した時間区分A´,B´,C´,D´,E´,F´を分割部13へ出力する(ステップST202)。
分割部13は、割当部14から時間区分A´,B´,C´,D´,E´,F´を入力すると、検索キーとしてのカメラ番号mに1を加算して(カメラ番号m=m+1)カメラ番号m=2を設定し、画像取出部12に一時記憶された映像から、カメラ番号m=2が付加された映像を検索して第2の視点で撮影された映像を取得する。
分割部13は、第2の視点で撮影された映像を取得すると、取得した映像に対して、時間区分A´,B´,C´,D´,E´,F´に基づき時間区分A´に相当する分割映像51、時間区分B´に相当する分割映像52、時間区分C´に相当する分割映像53、時間区分D´に相当する分割映像54、時間区分E´に相当する分割映像55、時間区分F´に相当する分割映像56となるよう分割する(ステップST203)。
分割部13は、ステップST203において映像を分割すると、分割映像51〜56を割当部14へ出力する。
割当部14は、分割部13から分割映像51〜56を入力すると、分割映像51〜56を分割された順番に各プロセッサ15へ割り当てて出力する(ステップST204)。
各プロセッサ15は、割当部14から割り当てられた分割映像51〜56に対して、上述したステップST114の処理を行う。なお、映像解析装置10におけるステップST114からステップST117の処理動作は実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
割当部14は、処理時間計測部15bから処理完了通知を入力すると、未割り当ての分割映像の有無を判定し(ステップST118)、未割り当ての分割映像が有ると判定した場合(ステップST118“NO”)、ステップST204からの処理を繰り返す。
割当部14は、ステップST118において、未割り当ての分割映像が無いと判定した場合(ステップST118“YES”)、カメラ番号m=2の映像の解析を完了したと判断する。
分割部13は、割当部14においてカメラ番号m=2の映像の解析処理を完了したと判断すると、検索キーとしてのカメラ番号mに1を加算して(カメラ番号m=m+1)カメラ番号m=3を設定し、画像取出部12に一時記憶された映像からカメラ番号m=3が付加された映像の有無を判定する(ステップST119)。
分割部13は、ステップST119において、画像取出部12にカメラ番号m=3が付加された映像が無いと判定した場合(ステップST119“YES”)、処理を終了する(エンド)。
一方、分割部13は、ステップST119において、画像取出部12にカメラ番号m=3が付加された映像が有ると判定した場合(ステップST119“NO”)、画像取出部12に一時記憶された映像から、カメラ番号m=3が付加された映像を検索して第3の視点で撮影された映像として取得する。分割部13は、映像を取得すると、ステップST204の処理に戻り、ステップST204からステップST119までの処理をカメラ20の台数分だけ繰り返す。
以上のように、実施の形態2によれば、画像解析装置10は、複数のカメラ20により異なる視点で撮影された共通の特定領域21の映像(画像)を複数格納する画像記録部11と、画像記録部11から映像を取り出す画像取出部12と、複数のプロセッサ15で映像を並列に解析処理する解析処理部15aと、異なる視点で撮影された共通の領域の各映像のうち第1の視点からの映像をプロセッサ数に基づき分割して分割映像を出力する分割部13と、解析処理部の各プロセッサ毎に分割映像の解析処理時間を計測する処理時間計測部15bと、分割部13からの分割映像をプロセッサ15に割り当てる割当部14とを備え、分割部13が第2の視点からの映像を処理時間計測部15bで計測された第1の視点からの映像の解析処理時間とプロセッサ数に基づき分割するよう構成したので、プロセッサ15は解析処理時間が等しくなる区分で分割した分割映像を解析処理するので、プロセッサ15毎の解析処理時間のばらつきを抑制して映像の解析処理時間を短縮することができる。その結果、効率的な並行処理で画像を解析することができるという効果が得られる。
実施の形態3.
実施の形態1または実施の形態2においては、一つの視点で撮影された映像を解析処理する直前に1度だけ分割する構成について説明した。実施の形態3は分割映像を再分割、再割り当てする構成について説明する。
まず、実施の形態3における映像の再分割、再割り当て方法について図7を用いて説明する。図7(a)は、各分割映像の解析処理時間を降順に並べ替えた順に各プロセッサ15へ割り当てた場合の実際の解析処理時間を示している。図7(b)は、実施の形態3において映像を再分割、再割り当てを実施した後の実際の解析処理時間を示している。
実施の形態1では、第1の視点で(または第1の視点から直前に選択された視点までに)撮影された映像の解析処理時間に基づき、現在選択されている視点で撮影された映像の分割やプロセッサ15への分割映像の割り当てを行っている。その際、解析処理時間で降順に並び替えた時間区分A,C,F,B,E,Dの順番で分割映像71をプロセッサ15(1)へ割り当て、分割映像73をプロセッサ15(2)へ割り当て、分割映像76をプロセッサ15(3)へ割り当て、分割映像76の解析処理を完了した空きプロセッサ15(3)へ分割映像72を割り当て、分割映像73の解析処理を完了した空きプロセッサ15(2)へ分割映像75を割り当て、分割映像71の解析処理を完了した空きプロセッサ15(1)へ分割映像74を割り当てている。このようにして、各プロセッサ15での最後の時間区分の解析処理完了時間のばらつきが少なくなるように考慮している。
しかし、第1の視点で(または第1の視点から直前に選択された視点までに)撮影された映像の解析処理時間から推測する解析処理時間と、実際の解析処理時間に差がある場合、図7(a)に示すように、分割映像71と分割映像74を解析処理したプロセッサ15(1)が最も長い解析処理時間となり、次いで、分割映像72と分割映像75を解析処理したプロセッサ15(2)の解析処理時間、分割映像76と分割映像72を解析処理したプロセッサ15(3)が最も短い解析処理時間となる。このように、プロセッサ15毎の解析処理完了時間が大きくばらついてしまう。
そこで、実施の形態3の画像解析装置10は、解析処理を完了した空きプロセッサ15が存在する場合に、図7(b)に示すように、最後の分割映像74を分割映像74a,74bに再分割、再割り当てして、プロセッサ15(1)が分割映像74aを解析処理し、プロセッサ15(2)が分割映像74bを解析処理するよう構成しており、推測した解析処理時間と実際の解析処理時間が異なる場合でも各プロセッサ15での解析処理完了時間のばらつきをさらに少なくしている。
実施の形態3における画像解析装置10の構成は、図1に示す構成と同様であり、同一の機能を有する構成については詳細な説明を省略する。画像解析装置10は、図1に示すように、画像記録部11、画像取出部12、分割部13、割当部14、プロセッサ15、解析結果集約部16、出力部17で構成されている。なお、以下の説明においては、解析処理する画像が映像であるものとして説明する。
画像記録部11、画像取出部12、プロセッサ15、解析結果集約部16、出力部17の構成は実施の形態1で説明した構成と同一である。割当部14は、実施の形態1または実施の形態2の機能に加え、各視点で撮影された映像における最後の分割映像を割り当てる際、解析処理を完了して分割映像の割り当て待ちの状態である空きプロセッサ15の数が所定数以上有る場合、最後の分割映像を空きプロセッサ15の数で分割するよう分割部13へ指示する機能を有する。
割当部14は、例えば、分割映像を各プロセッサ15へ割り当てる際、ある一つの視点で撮影された映像における最後の分割映像であるか判定する。割当部14は、ある一つの視点で撮影された映像における最後の分割映像であると判定した場合、空きプロセッサ15の数を確認して2つ以上であるかを判定する。割当部14は、空きプロセッサ15の数が2つ以上であると判定した場合、最後の分割映像と空きプロセッサ15の数を分割部13へ出力して再分割を指示する。
また、割当部14は、各映像における最後の分割映像をプロセッサ15に割り当てた後、最後の分割映像の未解析部分の解析処理時間と解析処理が完了したプロセッサ15の数に基づき、最後の分割映像における未解析部分を再分割して解析処理が完了したプロセッサ15に再割り当てするよう機能する。
割当部14は、例えば、最後の分割映像をプロセッサ15へ割り当てた後、解析結果集約部16を介して各プロセッサ15を監視して解析処理を完了した空きプロセッサ15が全プロセッサ15の半数以上であるかを判定する。割当部14は、解析処理を完了した空きプロセッサ15が半数以上であると判定した場合、最後の分割映像の未解析部分の解析処理時間を算出して推測し、推測した解析処理時間が予め設定された閾値(所定値)より大きいか否かを判定する。割当部14は、未解析部分の解析処理時間が予め設定された閾値より大きいと判定した場合、解析処理中のプロセッサ15から未解析部分の解析処理時間に該当する分割映像を取得し、取得した分割映像を分割部13へ出力して未解析部分の解析処理時間の半分に該当するよう分割映像を再分割するよう指示する。割当部14は、分割部13から再分割された分割映像を入力すると、空きプロセッサ15へ出力する。
さらに、割当部14は、再分割、再割り当て後も解析処理が完了したプロセッサ数が全プロセッサの半数以上、かつ、最後の分割映像における未解析部分の解析処理時間の推測値が所定値以上の場合、処理を繰り返して再帰的に再分割して再割り当てするよう機能する。
分割部13は、実施の形態1または実施の形態2の機能に加え、割当部14からの再分割指示にしたがい、最後の分割映像を空きプロセッサ15の数で再分割するよう機能する。また、分割部13は、割当部14からの再分割指示にしたがい、分割映像の未解析部分の半分に該当する分割映像に再分割するよう機能する。
次に、実施の形態3の画像解析装置10における処理動作について図8のフローチャートを用いて説明する。図8は、実施の形態1の図4または実施の形態2の図6におけるST118“NO”以降の処理動作を示している。
割当部14は、処理時間計測部15bから処理完了通知を入力し、ステップST118において、未割り当ての分割映像が有ると判定した場合(ステップST118“NO”)、その分割映像が各視点で撮影された映像における最後の分割映像であるかを判定する(ステップST301)。
割当部14は、ステップST301において、最後の分割映像ではないと判定した場合(ステップST301“NO”)、実施の形態1のステップST113または実施の形態2のステップST204へ進み、分割映像をプロセッサ15へ割り当てる。
一方、割当部14は、ステップST301において、最後の分割映像であると判定した場合(ステップST301“YES”)、各プロセッサ15からの処理完了通知に基づき、直近に割り当てた分割映像に対する処理完了通知を出力したプロセッサ15を空きプロセッサとして空きプロセッサ数を確認する(ステップST302)。
割当部14は、ステップST302において空きプロセッサ数を確認すると、空きプロセッサ数が2つ以上であるかを判定し(ステップST303)、2つ以上ではないと判定した場合(ステップST303“NO”)、実施の形態1のステップST113または実施の形態2のステップST204の処理へ進み、分割映像をプロセッサ15へ割り当てる。
割当部14は、ステップST303において、空きプロセッサ数が2つ以上あると判定した場合(ステップST303“YES”)、最後の分割映像と空きプロセッサ15の数を分割部13へ出力して再分割を指示する。
分割部13は、割当部14からの再分割指示にしたがい、最後の分割映像を空きプロセッサ15の数で再分割し、再分割した分割映像を割当部14へ出力する(ステップST304)。
割当部14は、分割部13において再分割した分割映像を空きプロセッサ15へ割り当てて出力し(ステップST305)、各プロセッサ15からの処理完了通知に基づき、最後の分割映像の解析処理が完了したかを判定する(ステップST306)。
割当部14は、ステップST306において、最後の分割映像の解析処理が完了したと判定した場合(ステップST306“YES”)、実施の形態1または実施の形態2のステップST115の処理へ進む。
一方、割当部14は、ステップST306において、最後の分割映像の解析処理が完了していないと判定した場合(ステップST306“NO”)、各プロセッサ15からの処理完了通知に基づき、空きプロセッサ数を確認する(ステップST307)。
割当部14は、ステップST307において空きプロセッサ数を確認すると、空きプロセッサ数と解析処理を行うプロセッサ15の総数に基づき、空きプロセッサ数が全プロセッサ数の半数以上であるかを判定する(ステップST308)。割当部14は、ステップST308において、空きプロセッサ数が全プロセッサ数の半数以上でないと判定した場合(ステップST308“NO”)、ステップST306の処理へ戻る。
一方、割当部14は、ステップST308において、空きプロセッサ数が全プロセッサ数の半数以上であると判定した場合(ステップST308“YES”)、最後の分割映像の未解析部分の解析処理時間を算出して推測する(ステップST309)。
割当部14は、ステップST309において未解析部分の解析処理時間を推測すると、未解析部分の解析処理時間が予め設定された閾値より大きいか小さいかを判定し(ステップST310)、未解析部分の解析処理時間が予め設定された閾値より小さいと判定した場合(ステップST310“NO”)、ステップST306の処理へ戻る。
割当部14は、ステップST310において未解析部分の解析処理時間が予め設定された閾値より大きいと判定した場合(ステップST310“YES”)、解析処理中のプロセッサ15から未解析部分の解析処理時間に該当する分割映像を取得し、取得した分割映像を分割部13へ出力して未解析部分の解析処理時間の半分に該当する分割映像に分割するよう指示する。
分割部13は、割当部14からの再分割指示にしたがい、未解析部分の解析処理時間に該当する未解析の分割映像を未解析部分の解析処理時間の半分に該当する分割映像に分割して割当部14へ出力する(ステップST311)。
割当部14は、分割部13から分割映像を入力すると、分割映像を空きプロセッサ15へ割り当てて出力し(ステップST312)、ステップST306の処理へ戻る。このように割当部14は、再帰的に分割映像の未解析部分を再分割して解析処理の完了しているプロセッサ15に割り当てる。
ここで、実施の形態3における映像の再分割、再割り当て方法の他の例について図9を用いて説明する。図9(a)は、各分割映像の解析処理時間を降順に並べ替えて各プロセッサ15へ割り当てた場合の実際の解析処理時間を示している。図9(b)は、実施の形態3において映像を再分割、再割り当てを実施した後の実際の解析処理時間を示している。
割当部14は、図9(a)に示すように各映像における最後の分割映像Gをプロセッサ15に割り当てた後、各プロセッサ15を監視している(図8のステップST308)。割当部14は、あるプロセッサ15が分割映像Hの処理を完了しても、空きプロセッサ15が1台であるため全プロセッサ数4台の半数を以上でないと判定し(ステップST308“NO”)、次の空きプロセッサ15が発生するまでプロセッサ15を監視する。
割当部14は、次に他のプロセッサ15が分割映像Gの処理を完了すると、空きプロセッサ15が2台になったため全プロセッサ数4台の半数以上であると判定する(ステップST308“YES”)。割当部14は分割映像Dの未解析部分の解析処理時間と分割映像Eの未解析部分の解析処理時間と推測する(ステップST309)。このとき、割当部14は、未解析部分の解析処理時間が予め設定された閾値(i−ii間)を超えている場合(ステップST310“YES”)、図9に示すように、分割映像Dの未解析部分と分割映像Eの未解析部分を半分に分割して2つの空きプロセッサ15にそれぞれ割り当てる(ステップST311、ステップST312)。
このように、画像解析装置10の割当部14は、各映像における最後の分割映像をプロセッサ15へ割り当てた後も、再帰的に再分割した映像を空きプロセッサ15へ割り当てることにより、各映像の解析処理時間を短縮することができる。
以上のように、実施の形態3によれば、画像解析装置10は、各映像をプロセッサ数の倍数で分割して分割映像を出力する分割部13と、各映像における最後の分割映像をプロセッサ15に割り当てる際、解析処理の完了しているプロセッサ15の数が2つ以上の場合、最後の分割映像をプロセッサ15の数で再分割して解析処理の完了しているプロセッサ15に割り当てる割当部14を備えるよう構成したので、各映像における最後の分割映像の解析処理を空いているプロセッサ15と並行処理することにより、プロセッサ15毎の解析処理時間のばらつきを抑制して映像の解析処理時間を短縮することができる。その結果、効率的な並行処理で画像を解析することができるという効果が得られる。
また、実施の形態3によれば、画像解析装置10は、各映像における最後の分割映像をプロセッサ15に割り当てた後、解析処理の完了しているプロセッサ数が全プロセッサ数の半数以上の場合、解析処理中のプロセッサ15における分割映像の未解析部分の推定解析処理時間を算出し、推定解析処理時間が所定値以上の場合に分割映像の未解析部分を再分割して解析処理の完了しているプロセッサ15に割り当てる割当部14を備えるよう構成したので、必ず再分割した分割映像をプロセッサ15に割り当てることができる。
さらに、実施の形態3によれば、画像解析装置10は、再帰的に分割映像の未解析部分を再分割して解析処理の完了しているプロセッサ15に割り当てる割当部14を備えたので、プロセッサ15に割り当てられた分割映像の未解析部分の推定解析処理時間が閾値以上である場合、必ず再分割した分割映像を解析処理が完了したプロセッサ15に割り当てることができる。
10 画像解析装置、11 画像記録部、12 画像取出部、13 分割部、14 割当部、15 プロセッサ、15a 解析処理部、15b 処理時間計測部、16 解析結果集約部、19 出力部、20 カメラ、21 特定領域(領域)、31〜36,51〜56,71〜76 分割映像の時間区分、50 合計解析処理時間、50a 分割解析処理時間。

Claims (9)

  1. 複数のプロセッサで映像を並列に解析処理する解析処理部と、
    異なる視点で撮影された共通の領域の各映像をプロセッサ数に基づき分割して分割映像を出力する分割部と、
    上記解析処理部の各プロセッサ毎に分割映像の解析処理時間を計測する処理時間計測部と、
    上記処理時間計測部で計測された第1の視点からの映像の分割映像毎の解析処理時間に基づき、第2の視点からの映像の分割映像を並び替えて上記プロセッサに割り当てる割当部と、
    を備えた画像解析装置。
  2. 複数のプロセッサで映像を並列に解析処理する解析処理部と、
    異なる視点で撮影された共通の領域の各映像をプロセッサ数に基づき分割して分割映像を出力する分割部と、
    上記解析処理部の各プロセッサ毎に分割映像の解析処理時間を計測する処理時間計測部と、
    上記分割部からの分割映像を上記プロセッサに割り当てる割当部とを備え、
    上記分割部は、上記処理時間計測部で計測された第1の視点からの映像の解析処理時間と上記プロセッサ数に基づき、第2の視点からの映像を分割して分割映像を出力することを特徴とする画像解析装置。
  3. 上記割当部は、各分割映像の解析処理時間を映像毎に記憶しており、上記分割映像毎の平均解析処理時間に基づき、第3以降の視点からの映像の分割映像を並び替えることを特徴とする請求項1に記載の画像解析装置。
  4. 上記分割部は、上記映像を撮影時間で分割することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の画像解析装置。
  5. 上記分割部は、上記映像をフレーム数で分割することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の画像解析装置。
  6. 上記分割部は、予め設定された各プロセッサの処理性能に応じた比率に基づき映像を分割することを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1項記載の画像解析装置。
  7. 上記分割部は各映像をプロセッサ数の倍数で分割して分割映像を出力し、
    上記割当部は、上記分割部からの分割映像を各プロセッサに順次割り当て、各映像における最後の分割映像をプロセッサに割り当てる際、解析処理の完了しているプロセッサ数が2つ以上の場合、上記最後の分割映像を上記プロセッサ数で再分割して解析処理の完了しているプロセッサに割り当てることを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の画像解析装置。
  8. 上記分割部は各映像をプロセッサ数の倍数で分割して分割映像を出力し、
    上記割当部は、上記分割部からの分割映像を各プロセッサに順次割り当て、各映像における最後の分割映像をプロセッサに割り当てた後、解析処理の完了しているプロセッサ数が全プロセッサ数の半数以上の場合、解析処理中のプロセッサにおける分割映像の未解析部分の推定解析処理時間を算出し、上記推定解析処理時間が所定値以上の場合に分割映像の未解析部分を再分割して解析処理の完了しているプロセッサに割り当てることを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1項記載の画像解析装置。
  9. 上記割当部は、再帰的に分割映像の未解析部分を再分割して解析処理の完了しているプロセッサに割り当てることを特徴とする請求項8記載の画像解析装置。
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