JP2012093286A - 目標検出装置および目標検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目標の広がりを抑制し、近接目標の検出を可能とする目標検出装置を得る。
【解決手段】センサ部１０１による観測画像の各画素の尤度比算出部１０３と、当該尤度比と１フレーム前の各画素のトラック・スコアとＶＳＭ値と追尾予測値を用いて現フレーム画像のトラック・スコアを算出するトラック・スコア算出部と、次フレーム画像での予測位置を算出する追尾処理部１０５と、現フレーム画像の各画素のＶＳＭ算出部１０６と、競合が発生した場合に、競合関係にある画素のうち初探知化条件を満たす画素の初探知化処理を行う初探知化処理部１０７と、現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値の大きさに基づくトラック・スコアの補正処理を行うトラック・スコア補正部１０８と、補正処理された現フレーム画像の各画素のトラック・スコアに対して閾値処理を行って目標画素を検出する検出処理部１１０とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は目標検出装置および目標検出方法に関し、特に、連続観測された画像中に存在する低ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）微小目標を検出する目標検出装置および目標検出方法に関する。

赤外線等のセンサにより取得された画像中の低ＳＮＲ目標を検出するには、目標の運動を推定しながら、連続観測された画像に対して加算処理を繰り返す方式が提案されている。例えば非特許文献１では、最新の入力画像の各画素に対して、動的計画法を用いて、トラック・スコア（ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）を最大にする１フレーム前の画素の選択を行い、最新画像各画素のトラック・スコアを算出する。ここで、トラック・スコアとは目標検出に用いる指標であり、複数フレームにわたり算出を繰り返すと目標画素のトラック・スコアが高く積み上がる。非特許文献１におけるトラック・スコアの定義を式（１）に示す。また、図１にトラック・スコアの算出概念図を示す。

非特許文献１に示されている方式の動作について、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアを算出する場合を例に挙げて説明する。

非特許文献１では、予め目標の運動を想定するので、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）に推移可能な第ｋ−１フレームの画素を限定することができる。図１の例では、左側のハッチングされた９個の画素が第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）に推移可能な第ｋ−１フレームの画素を表している。これらの画素を推移元候補画素と呼ぶこととする。

各推移元候補画素は、１フレーム前の処理においてトラック・スコアを算出済みであり、さらに想定する目標の運動モデルに基づいて各推移元候補画素から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）への推移確率が算出される。式（１）において、ＴＳ_ｋ−１（ｍ，ｎ）が各推移元候補画素のトラック・スコアであり、Ｐ（θ^ｋ _ｉ，ｊ｜θ^ｋ−１ _ｍ，ｎ）が第ｋ−１フレームの推移元候補画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）への推移確率である。

第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアは、式（１）に示すように、推移元候補画素のトラック・スコアと推移確率の合計の最大値と、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の尤度比の和より求まる。ここで、尤度比とは各画素が目標である確からしさを示す値であり、値が高いほど目標である確率が高い。

このトラック・スコアの算出を毎フレーム繰り返すことにより、目標が存在する画素のトラック・スコアが高く積み上がり、目標検出が可能となる。

また、特許文献１には、後述する非特許文献１の問題点を解決するための発明が開示されている。

特開２００８−２９２１７９号公報

J. Arnold, S. Shaw and H. Pasternack, "Efficient Target Tracking Using Dynamic Programming", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 29, No. 1, pp. 44-56, January 1993

非特許文献１に示されている方式は、加算処理が進むに従い、目標位置だけでなく、その周辺の画素のトラック・スコアも積み上がり、見かけ上目標が広がった様になる。このため、複数の目標が存在する場合、特に目標同士が近接している場合に各目標から発生するトラック・スコアの広がりが重なり合い、目標の検出が困難になるという問題点がある。

このようなトラック・スコアの広がりが発生する原因は、第ｋフレームの複数の画素が選択した自身のトラック・スコアを最大とする第ｋ−１フレームの推移元画素が同一であることによる。各画素のトラック・スコアは独立に算出されるため、この様な状況が発生する。この様に第ｋフレームの複数の画素が第ｋ−１フレームの同一画素を選択する状況を『重複選択』と呼ぶ。

特許文献１は、この非特許文献１の問題である重複選択の発生によるトラック・スコアの広がりを抑制するための発明が開示されており、重複選択における重複数が閾値を超えた場合に、最大トラック・スコアの画素を除き、重複選択を起こしている画素のトラック・スコアを強制的に低減させている。

しかしながら、特許文献１の方式では、単にトラック・スコアの大小関係だけを判断基準として用いているため、時間的な移動方向の安定性が考慮されず、目標画素のトラック・スコアが誤って低減され、目標の検出に失敗するという問題点がある。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、目標の広がりを抑制し、近接目標の検出を可能とする目標検出装置および目標検出方法を得ることを目的としている。

本発明は、一定空間内をセンサにより観測し、連続するフレーム画像から構成される観測画像を生成するセンサ部と、前記観測画像における現フレーム画像の各画素の尤度比を算出する尤度比算出部と、前記尤度比算出部で算出した前記尤度比と、１フレーム前の前フレーム画像で算出した各画素のトラック・スコアと、前フレーム画像で算出した各画素軌跡の速度ベクトルの安定性を示すＶＳＭ（Velocity Stability Measure）値と、前フレーム画像で算出した追尾予測値とを用いて、現フレーム画像の各画素のトラック・スコアを算出するトラック・スコア算出部と、前記トラック・スコア算出時に得られる前フレーム画像から現フレーム画像への各画素の推移方向に基づいて、現フレーム画像の各画素の次フレーム画像における予測位置を算出する追尾処理部と、前記トラック・スコア算出時に得られる前フレーム画像から現フレーム画像への各画素の推移方向に基づいて、現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値を算出するＶＳＭ算出部と、前記トラック・スコア算出処理の結果、現フレーム画像における複数の画素が前フレーム画像における同一画素を選択する競合の状況が発生した場合に、競合関係にある画素の中で予め設定された初探知化条件を満たす画素に対して、トラック・スコア、ＶＳＭ値、および、追尾状態量を初期状態に戻す初探知化処理を行うとともに、前記初探知化条件を満たさない画像については、そのままトラック・スコア、ＶＳＭ値、および、追尾状態量を出力する初探知化処理部と、前記初探知化処理部から出力される前記現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値の大きさに基づき、トラック・スコアの補正処理を行うトラック・スコア補正部と、前記補正処理された現フレーム画像の各画素のトラック・スコアに対して閾値処理を行って目標画素を検出する検出処理部とを備えた目標検出装置である。

本発明は、一定空間内をセンサにより観測し、連続するフレーム画像から構成される観測画像を生成するセンサ部と、前記観測画像における現フレーム画像の各画素の尤度比を算出する尤度比算出部と、前記尤度比算出部で算出した前記尤度比と、１フレーム前の前フレーム画像で算出した各画素のトラック・スコアと、前フレーム画像で算出した各画素軌跡の速度ベクトルの安定性を示すＶＳＭ値と、前フレーム画像で算出した追尾予測値とを用いて、現フレーム画像の各画素のトラック・スコアを算出するトラック・スコア算出部と、前記トラック・スコア算出時に得られる前フレーム画像から現フレーム画像への各画素の推移方向に基づいて、現フレーム画像の各画素の次フレーム画像における予測位置を算出する追尾処理部と、前記トラック・スコア算出時に得られる前フレーム画像から現フレーム画像への各画素の推移方向に基づいて、現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値を算出するＶＳＭ算出部と、前記トラック・スコア算出処理の結果、現フレーム画像における複数の画素が前フレーム画像における同一画素を選択する競合の状況が発生した場合に、競合関係にある画素の中で予め設定された初探知化条件を満たす画素に対して、トラック・スコア、ＶＳＭ値、および、追尾状態量を初期状態に戻す初探知化処理を行うとともに、前記初探知化条件を満たさない画像については、そのままトラック・スコア、ＶＳＭ値、および、追尾状態量を出力する初探知化処理部と、前記初探知化処理部から出力される前記現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値の大きさに基づき、トラック・スコアの補正処理を行うトラック・スコア補正部と、前記補正処理された現フレーム画像の各画素のトラック・スコアに対して閾値処理を行って目標画素を検出する検出処理部とを備えた目標検出装置であるので、各画素に対する速度ベクトルの安定性を示す指標であるＶＳＭを定義し、ＶＳＭの値が高い画素は速度ベクトルが安定していると判断して、トラック・スコアの積み上がりを促進させると共に、重複選択の許容判定と、各画素が持つ状態量を初期状態に戻す初探知化と、ＶＳＭ値の大きさに基づくトラック・スコアの補正により、目標の広がりを抑制し、近接目標の検出を可能とする。

従来のトラック・スコアの算出概念を示した説明図である。 本発明の実施の形態１に係る目標検出装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る目標検出装置における第ｋ−１フレームの画素から第ｋフレームの画素への速度ベクトルと第ｋ−１フレームの画素の予測速度ベクトルとの関係を示した説明図である。 本発明の実施の形態１に係る目標検出装置における推移元画素選択時の重複選択発生例を示した説明図である。 本発明の実施の形態１に係る目標検出装置における検出処理部のラベリング処理による目標画素抽出の例を示した説明図である。 本発明の実施の形態２に係る目標検出装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る目標検出装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る目標検出装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態５に係る目標検出装置の構成を示したブロック図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図２は、本発明の実施の形態１による目標検出装置の構成を示したブロック図である。図２に示す目標検出装置１００は、センサ部１０１、観測画像取得部１０２、尤度比算出部１０３、トラック・スコア算出部１０４、追尾処理部１０５、ＶＳＭ算出部１０６、初探知化処理部１０７、トラック・スコア補正部１０８、遅延処理部１０９、検出処理部１１０を有しており、連続撮像された観測画像の各画素に対して想定する運動モデルに基づく追尾処理と、追尾予測およびＶＳＭ値に基づくトラック・スコア算出処理とを繰り返すことで、速度ベクトルが安定している画素に対するトラック・スコアの積み上がりを促進し、目標画素周辺へのトラック・スコアの広がりを抑制することにより複数目標（特に近接目標）の検出を可能とする。

なお、ここで、ＶＳＭ値とは、各画素に対する速度ベクトルの安定性を示す指標として定義されるものである。ＶＳＭ値の定義については後述する（式（２）〜式（５）参照）。ＶＳＭ値が高いほど、フレーム間の移動方向が一定で速度ベクトルが安定している画素となる。

センサ部１０１は、赤外線センサ等のセンサを用いて、一定範囲内の空間を継続的に観測し、定期的に観測画像を生成する。従って、生成された観測画像は、連続する複数のフレーム画像から構成されている。

観測画像取得部１０２は、センサ部１０１が生成した観測画像を取得する。

尤度比算出部１０３は、観測画像取得部１０２にて取得した観測画像に対して各画素の尤度比を算出する。なお、尤度比の算出方法については、後述する（式（６）〜式（８）参照）。

トラック・スコア算出部１０４は、尤度比算出部１０３にて算出された現フレームの各画素の尤度比と、1フレーム前の処理で算出した前フレームの各画素のトラック・スコアと、当該前フレームの各画素のＶＳＭ値と、当該前フレームで算出した追尾予測値とを用いて、現フレーム各画素のトラック・スコアを算出すると共に、現フレーム各画素の推移元となる画素を1フレーム前の画像の画素の中から推移元画素として選択する。

追尾処理部１０５は、トラック・スコア算出部１０４における推移元画素の選択結果に基づいて、現フレームの各画素の座標と推移元画素の座標とから、現フレームの各画素の次フレームにおける予測位置を算出する。

ＶＳＭ算出部１０６は、追尾処理部１０５における１フレーム前の前フレームに対する追尾予測結果に基づく推移元画素の予測速度ベクトルと、推移元画素から現フレーム画素への移動量から求まる実速度ベクトルとの一致度から、現フレーム各画素のＶＳＭ値を算出する。

初探知化処理部１０７は、現フレームの複数の画素が同じ１つの推移元画素を選択している場合に（この状況を競合と呼ぶ）、現フレームの当該競合関係にある画素の中で、初探知化条件を満たす画素のトラック・スコアとＶＳＭ値と追尾処理の状態量とを初期化する。なお、初探知化条件の例については後述する。なお、初探知化処理部１０７は、初探知化条件を満たさない画素については、初探知化処理は行わずに、トラック・スコアとＶＳＭ値と追尾処理の状態量とをそのまま出力する。

トラック・スコア補正部１０８は、現フレーム各画素に対して、ＶＳＭ値に比例したトラック・スコアの補正処理を行い、トラック・スコアとＶＳＭ値の両方が大きい画素のトラック・スコアを強調させる。

遅延処理部１０９は、現フレームのトラック・スコアと追尾予測値とＶＳＭ値を１フレーム遅延させ、次フレームにおけるトラック・スコア算出部１０４のトラック・スコア算出処理の入力とする。

検出処理部１１０は、トラック・スコア補正部１０８による補正処理後の、現フレームの各画素トラック・スコアに対して、トラック・スコアの分布状況から決定される閾値を用いた閾値処理を施し、目標画素の検出を行う。

上記構成において、トラック・スコア算出部１０４は、推移元画素から現フレーム画素への実速度ベクトルと推移元画素の予測速度ベクトルとの一致度と、１フレーム前の前フレームの各画素のＶＳＭ値の大きさとから、推移元画素から現フレーム画素への推移確率係数を算出し、推移確率係数を用いることにより、ＶＳＭ値が高く速度ベクトルが安定していると判断できる画素のトラック・スコアの積み上がりを促進する。

また、初探知化処理部１０７は、推移元画素の競合が発生する場合に、競合関係にある画素の中で特定の条件を満たす画素に対して推移元画素の選択をキャンセルし、当該画素の初期化を行うことによりトラック・スコアの広がりを抑制する。

また、トラック・スコア補正部１０８は、トラック・スコアとＶＳＭ値の両方が大きい画素のトラック・スコアを強調補正することにより、トラック・スコアの広がりを抑制する。

このようにして、本発明の実施の形態１による目標検出装置は、各画素に対して速度ベクトルの安定性を示す指標としてＶＳＭを定義し、速度ベクトルが安定している画素のトラック・スコアの積み上がりを促進すること、および、ＶＳＭの値に基づきトラック・スコアの広がりを抑制することを特徴としている。

そこで、まず第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）へ推移する場合を例にＶＳＭの定義を式（２）〜式（５）に示す。

式（２）に示す通り、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のＶＳＭ値ＶＳＭ_ｋ（ｉ，ｊ）は、推移元である第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値ＶＳＭ_ｋ−１（ｍ，ｎ）に第ｋ−１フレーム画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレーム画素（ｉ，ｊ）に推移した場合の更新量ΔＶＳＭ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}を加算した値として定義する。

さらに、式（３）に示す通り、更新量ΔＶＳＭ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}は、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）への速度ベクトルｖ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}と第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）の予測速度ベクトルｐｖ^ｋ−１ _ｍ，ｎの、長さの一致度を示すｌｒ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}および方向の一致度を示すar^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}を掛け合わせた値として定義する。ｌｒ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}およびar^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}はどちらも最大値が１、最小値が０であり、式（４）および式（５）で定義する。また、図３に速度ベクトルｖ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}と予測速度ベクトルｐｖ^ｋ−１ _ｍ，ｎの関係を示す。

このようにＶＳＭを定義することで、フレーム間の移動方向が一定で速度ベクトルが安定している画素ほどＶＳＭ値が積み上がるので、ＶＳＭを速度ベクトルの安定性を示す指標として用いることができる。

次に、実施の形態１による目標検出装置の一連の動作について説明する。

まず、センサ部１０１は一定範囲の空間を周期的に観測し観測画像を生成し、観測画像取得部１０２はセンサ部１０１が観測画像を生成する都度、当該観測画像を取得する。

次に、尤度比算出部１０３は、観測画像取得部１０２が取得した画像の各画素に対して、式（６）〜式（８）より尤度比Ｌ_ｋ（ｉ，ｊ）を算出する。なお、Ｌ_ｋ（ｉ，ｊ）は第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の尤度比を表している。尤度比はその画素が目標である確からしさを表す値であり、値が高い画素ほど目標である可能性が高いことを示す。

次に、トラック・スコア算出部１０４は、観測画像の各画素を尤度比算出部１０３より求めた尤度の降順にソートを行う。トラック・スコア算出部１０４から初探知化処理部１０７までの各部は、このソート順に従い各画素に対する処理を実行する。

トラック・スコア算出部１０４のトラック・スコア算出動作について、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）を例に挙げて説明する。

トラック・スコア算出部１０４は、式（９）〜式（１３）を用いて第ｋフレーム画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアを算出する。

なお、式（９）に示すトラック・スコアの算出式は、従来技術である非特許文献１や特許文献１に示された方式と基本的な動作原理は同じであり、事前に想定する目標の運動モデルに基づいた第ｋ−１フレームの推移元候補画素の中から、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアを最大にする画素を選択し、これを推移元画素とする。そして、前記推移元画素のトラック・スコアと前記推移元画素から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）への推移確率と第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の尤度比から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアを求める。

但し、本発明の実施の形態１による目標検出装置では、トラック・スコアを最大にする推移元画素の選択に制約条件を設けている点が従来技術と異なっている。この推移元画素選択時の制約を、図４を用いて説明する。

第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアを最大にする推移元候補画素が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）であるとする。通常は、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）は推移元画素として第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を選択するが、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が、事前に設定した所定の下限閾値を超えている場合は、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）は速度ベクトルが安定していると判断し推移元画素の選択に制約を設ける。一方、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が下限閾値以下の場合は、無条件に第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）は第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を選択する。以下に、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が下限閾値を超えている場合の処理を示す。
なお、下限閾値は任意の値に設定可能であり、実際の運用に合わせて適切な値に適宜変更可能である。

第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアを最大にする推移元候補画素が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）であり、且つ、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が下限閾値を超えており、第ｋフレームの画素（ｆ，ｇ）と画素（ｕ，ｖ）が既に第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を選択しているとする。この画素（ｆ，ｇ）と画素（ｕ，ｖ）は、画素（ｉ，ｊ）にとっては同じ推移元画素を選択する競合画素となる。また、同じ推移元画素を複数の画素が選択している状況を重複選択と呼ぶ。図４は重複選択の発生例を示している。

図４に示した重複選択の発生状況において、第ｋフレームの画素（ｆ，ｇ）及び画素（ｕ，ｖ）は、画素（ｉ，ｊ）よりも前にトラック・スコアの算出処理が終わっている。トラック・スコアの算出は尤度比の高い順に行うので、画素（ｆ，ｇ）と画素（ｕ，ｖ）は画素（ｉ，ｊ）よりも尤度比が高い。この様な状況において、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）への推移確率が、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の競合画素への推移確率の最大値（図４の例では、画素（ｍ，ｎ）から画素（ｆ，ｇ）への推移確率と画素（ｍ，ｎ）から画素（ｕ，ｖ）への推移確率の大きい方）よりも大きければ、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）は第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を推移元画素として選択することを許容され、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を選択した場合のトラック・スコアを第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアとする。

また、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の競合画素が存在しない場合も第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）は第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を推移元画素として選択することを許容され、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を選択した場合のトラック・スコアを第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアとする。

一方、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を推移元画素として選択することを許容されない場合は、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）は残りの推移元候補画素の中から、競合画素が存在しないか、あるいは、重複選択が許容されるトラック・スコアが最大になる画素を選択し、その時のトラック・スコアを第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアとする。

もし、全ての推移元候補画素が選択できない場合は、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の尤度比をトラック・スコアとする。

さらに、本発明の実施の形態１による目標検出装置は、推移確率の算出方法が非特許文献１や特許文献１に示された方式と異なっている（式（１０）〜式（１３））。

本発明の実施の形態１による目標検出装置は、ＶＳＭ値の積み上がり、すなわち速度ベクトルの安定度に比例する係数Ｃ^ｋ−１ _ｍ，ｎと、予測速度ベクトルと実際の速度ベクトルとの一致度に比例する係数Ｆ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}を従来技術で用いる推移確率に掛けることで、速度ベクトルが安定している画素のトラック・スコアの積み上がりを促進する効果がある。

さらに、ＶＳＭの値が下限閾値を超えない場合は速度ベクトルが安定していないと見なし、上記係数Ｃ^ｋ−１ _ｍ，ｎおよびＦ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}を用いた推移確率の強調処理を行わずに従来技術と同様の推移確率を用いることで、誤った方向に速度ベクトルが安定してしまうことを防ぐ効果がある。

さらに、本発明の実施の形態１による目標検出装置は、速度ベクトルが安定していると判断される推移元画素を選択する際、競合画素が存在する場合に推移元画素の選択に制約を新たに設けることで、トラック・スコアの広がりを抑制すると共に、推移元画素の速度ベクトルに近い移動方向となる画素のトラック・スコアの積み上がりを促進する効果がある。

また、速度ベクトルが安定していない推移元画素の選択に制約を設けないことで、誤った方向に速度ベクトルが安定してしまうことを防ぐ効果がある。

次に、追尾処理部１０５は、トラック・スコア算出部１０４における推移元画素の選択結果に基づき、追尾フィルタを用いて現フレーム画素の次フレームにおける位置と速度を推定する。追尾フィルタは、例えばα-βフィルタやカルマンフィルタ等、既存の技術を適用することとし、追尾フィルタの動作の具体的な説明はここでは省略する。追尾処理部１０５の処理の概要を、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）が、トラック・スコア算出部１０４の処理において第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を選択した場合を例に挙げて説明する。

第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）は、１フレーム前の追尾処理により第ｋフレームにおける予測位置と予測速度を予測状態ベクトルとして保持している。第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）における追尾処理は、まず、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）が保持する予測状態ベクトルと画素（ｍ，ｎ）から画素（ｉ，ｊ）への推移ベクトルより平滑処理を行い、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の平滑状態ベクトルを算出する。次に、想定する運動モデルに基づく状態遷移行列と第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の平滑状態ベクトルより予測処理を行い、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の第ｋ＋１フレームにおける移動先を推定し、予測状態ベクトルを算出する。

この追尾処理部１０５の処理で得られる予測状態ベクトルは、トラック・スコア算出部１０４の処理やＶＳＭ算出部１０６の処理において使用される。

次に、ＶＳＭ算出部１０６は、トラック・スコア算出部１０４における推移元画素の選択結果に基づき、現フレーム画素のＶＳＭ値を算出する。トラック・スコア算出部１０４の処理において第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を推移元画素として選択したとすると、ＶＳＭ算出部１０６は式（２）〜式（５）より、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のＶＳＭ値を算出する。

ＶＳＭ値は、式（２）から分かるように、フレームが進むに従い累積されていく。推移元画素が持つ予測速度ベクトルと、推移元から推移先への移動における速度ベクトルの一致度が高いほど、すなわち速度ベクトルが安定しているほどＶＳＭ値は高く積み上がる特徴を持つ。

次に、初探知化処理部１０７は、競合関係にある画素間でのトラック・スコアおよび尤度比の大小関係に基づき初探知化処理を実行する。以下に例を用いて初探知化処理の詳細を示す。

第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を推移元画素として選択したとする。この時、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の競合画素の集合をＧ_ｋ（ｉ，ｊ）とする。

初探知化処理は、推移元画素である第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が下限閾値を超えた場合（ＶＳＭ値が下限閾値より大きい場合）、すなわち、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）の速度ベクトルが安定していると判断できる場合に実行する。式（１４）がその判定式である。

第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が式（１４）の関係を満たす場合、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の競合画素の中で、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）よりも尤度比が高く、且つ、トラック・スコアが小さい画素である画素（ｕ，ｖ）を初探知化処理対象とする。式（１５）がその判定式である。

推移元画素が同じであり、尤度比が画素（ｉ，ｊ）よりも大きいにもかかわらず、トラック・スコアが小さい画素は、トラック・スコアの定義式である式（９）より、推移確率が画素（ｉ，ｊ）に比べて非常に小さいと見なせる。初探知化処理は、この様な速度ベクトルが安定している推移元からの推移確率が小さい画素を式（１５）より判断し、式（１５）を満たす第ｋフレームの画素（ｕ，ｖ）のトラック・スコアに第ｋフレームの画素（ｕ，ｖ）の尤度比を設定し（式（１６）参照）、ＶＳＭ値をゼロクリアする（式（１７）参照）。また、第ｋフレームの画素（ｕ，ｖ）の推移元画素からの推移を取り消し、追尾処理用の状態量を初期化する。

この様な初探知化処理は、速度ベクトルが安定している画素に対して重複選択が発生した場合に、推移確率が低い画素の選択を取り消し初期状態に戻すことで、トラック・スコアの広がりを抑制する効果がある。

次に、トラック・スコア補正部１０８は、各画素のＶＳＭの値に基づき、式（１８）を用いてトラック・スコアの補正を行う。ただし、トラック・スコアの補正は、ＶＳＭ値が下限閾値を超え、速度ベクトルが安定していると判断できる画素のみを対象とする。

目標画素はトラック・スコアとＶＳＭ値の両方が積み上がる。トラック・スコアの広がりにより、目標画素以外でトラック・スコアが高い画素はＶＳＭ値が小さい傾向にある。トラック・スコアの補正処理は、この特徴を利用し、ＶＳＭ値が大きな画素のトラック・スコアを強調し、さらにトラック・スコアの広がりを抑制する効果がある。

また、式（１８）において、補正処理を行うためのＶＳＭ最大値（ＶＳＭｍａｘ_ｋ（ｉ，ｊ））の抽出範囲をフレーム間で目標が移動可能な最大範囲に限定している。これは、複数の目標が存在し、且つ、その出現タイミングが異なる場合はそれぞれの目標のトラック・スコアやＶＳＭ値の大きさに差があるため、画像全体からＶＳＭの最大値を求めてしまうと、出現タイミングが遅くトラック・スコアやＶＳＭ値が十分積み上がっていない目標画素は、補正処理により、トラック・スコアが小さくなってしまう場合がある。この様な状況を避けるためにＶＳＭの最大値を求める範囲を限定している。

次に、遅延処理部１０９は、追尾処理部１０５の処理により得られる追尾予測値と、ＶＳＭ算出部１０６の処理により得られるＶＳＭ値と、トラック・スコア補正部１０８の処理により得られるトラック・スコア補正値とを、次フレームでのトラック・スコア算出部１０４の処理で利用できるよう１フレーム遅延させトラック・スコア算出部１０４に入力する。

次に、検出処理部１１０は、トラック・スコア補正部１０８において補正されたトラック・スコアを用いて目標の検出を行う。

まず、検出処理部１１０は、第ｋフレームのトラック・スコアの平均をμ^ｋ _ＴＳ、第ｋフレームのトラック・スコアの標準偏差をσ^ｋ _ＴＳ、標準偏差σ^ｋ _ＴＳの係数をＭとすると（係数Ｍは事前に与えられるパラメータとする）、第ｋフレームの検出閾値ＴＨ^ｋ _Ｄを式（１９）で定義し、トラック・スコアが検出閾値ＴＨ^ｋ _Ｄを超える画素を目標画素候補として検出する。

目標画素候補の検出後、検出処理部１１０はラベリング処理を行い、同じラベルの目標画素候補の中でトラック・スコアが最大の画素のみを目標画素とする。図５はラベリング処理による目標画素抽出の例である。図中左上が検出閾値による目標画素候補検出結果を示しており、ハッチングされた画素が目標画素候補である。図中右上はラベリング処理結果を示しており、８方向の連結性を見て、連結関係にある画素に同じラベルを付与している。図の例では、目標画素候補は２つのグループに分けられ、それぞれ１と２のラベルが付与されている。図中下は、同じラベルを持つ画素の中からトラック・スコアが最大の画素のみを目標画素として検出した結果である。

以上のように、本発明の実施の形態１による目標検出装置によれば、速度ベクトルの安定性を示す指標であるＶＳＭを定義し、ＶＳＭ値に基づき推移確率係数を算出し、さらに重複選択の制限と初探知化とトラック・スコア補正を行うことにより、速度ベクトルが安定している画素のトラック・スコアの積み上がりを促進すると共に、トラック・スコアの広がりを抑制することができる。これにより、複数目標（特に近接目標）が存在する状況においても、各目標の検出が可能となり、検出性能が向上する効果がある。また、低ＳＮＲ画像においても、少ない計算量で、精度よく目標検出を行うことができる。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２による目標検出装置の機能ブロック図である。図６において、目標検出装置２００の構成は、トラック・スコア算出部２０４とＶＳＭ算出部２０６が、トラック・スコア算出部１０４とＶＳＭ算出部１０６の代わりに設けられている点が、実施の形態１による目標検出装置１００と異なっている。他の構成については、実施の形態１による目標検出装置１００と同じである。従って、実施の形態２による目標検出装置２００の説明はトラック・スコア算出部２０４とＶＳＭ算出部２０６の動作のみとし、他の機能ブロックの説明は省略する。

トラック・スコア算出部２０４は、推移確率の係数Ｆ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}の算出式が、上記の実施の形態１で示したトラック・スコア算出部１０４の動作と異なる。

図３を参照して、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）に推移する場合を例に挙げて、トラック・スコア算出部２０４における第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアの算出処理を説明する。

実施の形態１におけるトラック・スコア算出部１０４で係数Ｆ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}の算出に使用する、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）への速度ベクトルｖ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}および第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）の予測速度ベクトルｐｖ^ｋ−１ _ｍ，ｎは、画像上の移動を示す２次元のベクトルである。これに対して、実施の形態２におけるトラック・スコア算出部２０４は、時間軸、すなわち、フレーム間の推移を加えた３次元のベクトルを用いて推移確率の係数Ｆ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}を算出する。以下にトラック・スコア算出部２０４における係数Ｆ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}の算出手順を説明する。

まず、実施の形態１におけるトラック・スコア算出部１０４で用いる速度ベクトルｖ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}および予測速度ベクトルｐｖ^ｋ−１ _ｍ，ｎにフレーム間の推移を加えた３次元速度ベクトルｖ’^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}およびｐｖ’^ｋ−１ _ｍ，ｎを生成する。速度ベクトルｖ’^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}を式（２０）に、ｐｖ’^ｋ−１ _ｍ，ｎを式（２１）に示す。

次に、ｖ’^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}とｐｖ’^ｋ−１ _ｍ，ｎの正規化相互相関係数を求め、これを係数Ｆ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}とする。トラック・スコア算出部２０４における係数Ｆ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}の定義式を式（２２）に示す。

また、ＶＳＭ算出部２０６は、トラック・スコア算出部２０４と同様に、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）から第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）への速度ベクトルｖ^ｋ _{（ｉ，ｊ），（ｍ，ｎ）}および第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）の予測速度ベクトルｐｖ^ｋ−１ _ｍ，ｎにフレーム間の推移を表す次元を加えた３次元ベクトルを用いてＶＳＭを算出する。式（２３）、式（２４）に算出式を示す。

以上のように、本発明の実施の形態２による目標検出装置によれば、上記の実施の形態１で得られた効果と同様の効果が得られるとともに、さらに、トラック・スコア算出処理およびＶＳＭ算出処理に用いる速度ベクトルを、フレーム間の推移を表す次元を加えた３次元ベクトルとすることで、同じ位置に留まりフレーム間で移動が無い場合にも速度ベクトルが大きさを持つため、場合分けを行うことなく全て同じ相関処理により速度ベクトルの安定性を示すＶＳＭ値や推移確率係数を算出することができる。

また、実施の形態２による目標検出装置は、実施の形態１による目標検出装置と同様に、速度ベクトルが安定している画素のトラック・スコアの積み上がりを促進すると共にトラック・スコアの広がりを抑制し、複数目標（特に近接目標）が存在する状況においても、各目標の検出が可能となり、検出性能が向上する効果がある。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３による目標検出装置の機能ブロック図である。図７において、目標検出装置３００は、トラック・スコア算出部３０４と初探知化処理部３０７とトラック・スコア補正部３０８が実施の形態１および実施の形態２による目標検出装置と異なっている。他の構成は、実施の形態１および実施の形態２と同じである。従って、実施の形態３による目標検出装置３００の説明は、トラック・スコア算出部３０４と初探知化処理部３０７とトラック・スコア補正部３０８の動作のみとし、他の機能ブロックの説明は省略する。

トラック・スコア算出部３０４は、実施の形態１による目標検出装置１００のトラック・スコア算出部１０４と同様に、式（９）〜式（１３）を用いてトラック・スコアを算出する。ただし、トラック・スコアを最大にする推移元画素選択時の制約を適用する際の、速度ベクトル安定化の判断基準が実施の形態１とは異なっている。

第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）のトラック・スコアを最大にする推移元候補画素が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）である場合に、トラック・スコア算出部１０４では、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が、事前に設定した所定の下限閾値を超えている場合に第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）は速度ベクトルが安定していると判断し推移元候補画素の選択に制約を設けるのに対して、トラック・スコア算出部３０４では、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が、事前に設定した所定の下限閾値を超え、且つ、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を含む軌跡が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）に至るまでの直近のＴ回、ＶＳＭ値の更新量が連続して、事前に設定した所定の閾値（安定化閾値と呼ぶ）を超えている場合に速度ベクトルが安定していると判断し、推移元画素の選択に制約を設ける点が異なっている。
なお、安定化閾値は任意の値に設定可能であり、実際の運用に合わせて適切な値に適宜変更可能である。

例えば、Ｔ＝３とし、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）に至るまでの選択の軌跡が、第ｋ−４フレーム画素（ａ，ｂ）→第ｋ−３フレーム画素（ｃ，ｄ）→第ｋ−２フレーム画素（ｅ，ｆ）→第ｋ−１フレーム画素（ｍ，ｎ）であったとする。この時、第ｋ−３フレーム画素（ｃ，ｄ）のＶＳＭ値算出時のＶＳＭ値の更新量と、第ｋ−２フレーム画素（ｅ，ｆ）のＶＳＭ値算出時のＶＳＭ値の更新量と、第ｋ−１フレーム画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値算出時のＶＳＭ値の更新量の、直近Ｔ回（すなわち直近３回）のＶＳＭ値更新量が全て安定化閾値を超え、且つ、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が下限閾値を超えている場合に、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）の速度ベクトルは安定していると判断する。

トラック・スコア算出部３０４の他の処理は、トラック・スコア算出部１０４と同じであるので説明を省略する。

初探知化処理部３０７も、トラック・スコア算出部３０４と同様に、速度ベクトル安定化の判断基準が実施の形態１による目標検出装置１００の初探知化処理部１０７と異なる。初探知化処理部１０７では、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を推移元画素として選択した場合、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が下限閾値を超えていれば速度ベクトルが安定していると判断するのに対して、初探知化処理部３０７は、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が下限閾値を超え、且つ、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を含む軌跡が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）に至るまでの直近のＴ回においてＶＳＭ値の更新量が連続して安定化閾値を超えている場合に速度ベクトルが安定していると判断する点が異なっている。

初探知化処理部３０７のその他の処理に関しては、初探知化処理部１０７と同じであるので説明を省略する。

トラック・スコア補正部３０８も、トラック・スコア算出部３０４と同様に、速度ベクトル安定化の判断基準が実施の形態１による目標検出装置１００のトラック・スコア補正部１０８と異なる。トラック・スコア補正部１０８では、各画素のＶＳＭ値が下限閾値を超えていれば速度ベクトルが安定していると判断し補正処理対象とするのに対して、トラック・スコア補正部３０８は、各画素のＶＳＭ値が下限閾値を超え、且つ、各画素を含む軌跡が当該画素に至るまでの直近のＴ回においてＶＳＭ値の更新量が連続して安定化閾値を超えている場合に、速度ベクトルが安定していると判断する点が異なっている。

トラック・スコア補正部３０８のその他の処理に関しては、トラック・スコア補正部１０８と同じであるので説明を省略する。

以上のように、本発明の実施の形態３による目標検出装置によれば、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、速度ベクトル安定化の判断基準にＶＳＭ値の更新量が連続して閾値を超えた回数（Ｔ回）を加えることで、直近の数フレームにおける速度ベクトルの安定性を測ることができ、速度ベクトルが安定している画素のトラック・スコアの積み上がりを促進すると共にトラック・スコアの広がりを抑制し、複数目標（特に近接目標）が存在する状況においても、各目標の検出が可能となり、検出性能が向上する効果がある。

なお、上記説明では、実施の形態３による目標検出装置３００は、実施の形態１による目標検出装置１００におけるトラック・スコア算出部１０４と初探知化処理部１０７とトラック・スコア補正部１０８を、それぞれトラック・スコア算出部３０４と初探知化処理部３０７とトラック・スコア補正部３０８に置き換えているが、実施の形態２による目標検出装置２００におけるトラック・スコア算出部２０４と初探知化処理部１０７とトラック・スコア補正部１０８を、それぞれトラック・スコア算出部３０４と初探知化処理部３０７とトラック・スコア補正部３０８に置き換えてもよく、その場合においても同様の効果が得られる。ただし、トラック・スコア算出部２０４と置き換える場合のトラック・スコア算出部３０４の処理は、速度ベクトル安定化の判断基準以外はトラック・スコア算出部２０４の処理と同じとする。

実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４による目標検出装置の機能ブロック図である。図８において、目標検出装置４００は、初探知化処理部４０７のみが実施の形態１〜３による目標検出装置と異なっている。他の構成は、実施の形態１〜３と同じである。従って、実施の形態４による目標検出装置４００の説明は、初探知化処理部４０７の動作のみとし、他の機能ブロックの説明は省略する。

実施の形態１による目標検出装置１００の初探知化処理部１０７は競合画素に対する初探知化処理を実行するのに対して、実施の形態４の初探知化処理部４０７は、まず自画素に対して初探知化処理を実行し、自画素の初探知化を行わない場合に競合画素に対する初探知化処理を実行する点が異なっている。第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）が第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）を推移元画素として選択した場合を例に、初探知化処理部４０７の動作について説明する。

初探知化処理部４０７は、まず、第ｋ−１フレームの画素（ｍ，ｎ）のＶＳＭ値が、事前に設定した所定の下限閾値を超え（すなわち式（１４）を満たし）、且つ、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）を含む軌跡が第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）に至るまでの直近のＳ回においてＶＳＭ値の更新量が連続して、事前に設定した所定の閾値（初探知化閾値と呼ぶ）未満の場合に、速度ベクトルの安定性が失われていると判断し、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）に対して式（１６）により尤度比をトラック・スコアとし、式（１７）によりＶＳＭ値をゼロクリアする。また、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）が保持する追尾処理用の状態量を初期化する。
なお、初探知化閾値は任意の値に設定可能であり、実際の運用に合わせて適切な値に適宜変更可能である。

次に、第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）が初探知化の条件を満たさない場合は、実施の形態１による目標検出装置１００の初探知化処理部１０７と同様の処理により第ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）の競合画素に対する初探知化処理を実行する。競合画素に対する初探知化処理は、実施の形態１において、初探知化処理部１０７の動作説明に記載しているのでここでは省略する。

以上のように、本発明の実施の形態４による目標検出装置によれば、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、ＶＳＭ値が下限閾値を超え、速度ベクトルが安定していると判断できる場合であっても、直近のＳ回のＶＳＭ値の更新量が初探知化閾値未満の場合は、速度ベクトルの安定性が失われていると判断することにより、ＶＳＭ値が一時的に高く積み上がった背景画素に対して初探知化処理が適用でき、背景画素のトラック・スコアが高く積み上がることを防ぐことができる。これにより誤検出を低減し、検出性能が向上する効果がある。

なお、上記説明では、実施の形態４による目標検出装置４００は、実施の形態１による目標検出装置１００の初探知化処理部１０７を初探知化処理部４０７と置き換えているが、実施の形態２および実施の形態３における初探知化処理部１０７，３０７の代わりに初探知化処理部４０７を用いてもよく、その場合においても、同様の効果が得られる。ただし、実施の形態３による目標検出装置３００における初探知化処理部３０７と初探知化処理部４０７を置き換える場合、初探知化処理部４０７は初探知化処理部３０７の機能に加えて、自画素の初探知化処理を備えるものとする。

実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５による目標検出装置の機能ブロック図である。図９において、目標検出装置５００は検出処理部５１０のみが実施の形態１〜４による目標検出装置と異なっている。他の構成は、実施の形態１〜４と同じである。従って、実施の形態５による目標検出装置５００の説明は検出処理部５１０の動作のみとして、他の機能ブロックの説明は省略する。

検出処理を複数フレームにわたり繰り返し実行する場合、フレームが進む（すなわち加算処理が進む）と共に目標画素のトラック・スコアは増加するが、トラック・スコア全体の分布状況によっては式（１９）より求める検出閾値が低下する場合がある。そこで、検出処理部５１０では検出閾値が低下しないように式（２５）により検出閾値を算出する。式（２５）では、現フレーム（第ｋフレーム）の検出閾値ＴＨ^ｋ _Ｄが１フレーム前の第ｋ−１フレームにおける検出閾値ＴＨ^ｋ−１ _Ｄ以下であれば、ＴＨ^ｋ _Ｄの値をＴＨ^ｋ−１ _Ｄと置き換える。

検出閾値の算出後は、検出閾値を用いた目標画素候補の検出とラベリング処理を実施するが、これらの処理は実施の形態１による目標検出装置１００の検出処理部１１０と同じであるので、ここでは説明を省略する。

上記のような本発明の実施の形態５による目標検出装置によれば、上記の実施の形態１と同様の効果があるとともに、さらに、検出処理閾値を前フレームよりも低下させないことにより誤検出の増大を防ぎ、検出性能が向上する効果がある。

なお、上記説明では実施の形態１による目標検出装置１００の検出処理部１１０を検出処理部５１０に置き換えた場合を示しているが、実施の形態２〜４による目標検出装置の検出処理部１１０を検出処理部５１０に置き換えても同様の効果が得られる。

１００，２００，３００，４００，５００ 目標検出装置、１０１ センサ部、１０２ 観測画像取得部、１０３ 尤度比算出部、１０４，２０４，３０４ トラック・スコア算出部、１０５ 追尾処理部、１０６，２０６ ＶＳＭ算出部、１０７，３０７，４０７ 初探知化処理部、１０８，３０８ トラック・スコア補正部、１０９ 遅延処理部、１１０，５１０ 検出処理部。

Claims (7)

1. 一定空間内をセンサにより観測し、連続するフレーム画像から構成される観測画像を生成するセンサ部と、
   前記観測画像における現フレーム画像の各画素の尤度比を算出する尤度比算出部と、
   前記尤度比算出部で算出した前記尤度比と、１フレーム前の前フレーム画像で算出した各画素のトラック・スコアと、前フレーム画像で算出した各画素軌跡の速度ベクトルの安定性を示すＶＳＭ値と、前フレーム画像で算出した追尾予測値とを用いて、現フレーム画像の各画素のトラック・スコアを算出するトラック・スコア算出部と、
   前記トラック・スコア算出時に得られる前フレーム画像から現フレーム画像への各画素の推移方向に基づいて、現フレーム画像の各画素の次フレーム画像における予測位置を算出する追尾処理部と、
   前記トラック・スコア算出時に得られる前フレーム画像から現フレーム画像への各画素の推移方向に基づいて、現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値を算出するＶＳＭ算出部と、
   前記トラック・スコア算出処理の結果、現フレーム画像における複数の画素が前フレーム画像における同一画素を選択する競合の状況が発生した場合に、競合関係にある画素の中で予め設定された初探知化条件を満たす画素に対して、トラック・スコア、ＶＳＭ値、および、追尾状態量を初期状態に戻す初探知化処理を行うとともに、前記初探知化条件を満たさない画像については、そのままトラック・スコア、ＶＳＭ値、および、追尾状態量を出力する初探知化処理部と、
   前記初探知化処理部から出力される前記現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値の大きさに基づき、トラック・スコアの補正処理を行うトラック・スコア補正部と、
   前記補正処理された現フレーム画像の各画素のトラック・スコアに対して閾値処理を行って目標画素を検出する検出処理部と
   を備えたことを特徴とする目標検出装置。
2. 一定空間内を継続的に観測し、連続するフレーム画像からなる観測画像を生成するセンサ部と、
   前記センサ部が生成した観測画像を取得する観測画像取得部と、
   前記観測画像取得部が取得した観測画像の各画素の尤度比を算出する尤度比算出部と、
   前記尤度比算出部が算出した現フレーム画像の各画素の尤度比と、１フレーム前の前フレーム画像の各画素のトラック・スコアと、前フレーム画像の各画素の追尾予測結果と、前フレーム画像の各画素のＶＳＭ値とを用いて、現フレーム画像の各画素のトラック・スコアを算出し、現フレーム画像の各画素に対して推移元となる前フレーム画像の画素を推移元画素として選択するトラック・スコア算出部と、
   現フレーム画像の各画素の座標と前記推移元画素の座標とから、現フレーム画像の各画素の次フレーム画像における推移先を予測する追尾処理部と、
   現フレーム画像の各画素に対して、前記推移元画素の予測速度ベクトルと、前記推移元画素から現フレーム画像の画素への移動量から求まる実速度ベクトルとに基づいて、現フレーム画像の各画素の速度ベクトルの安定性を示すＶＳＭ値を算出するＶＳＭ算出部と、
   現フレーム画像の複数の画素が前記推移元画素として同じ画素を選択する競合状況が発生した場合に、競合関係にある画素の中で予め設定された初探知化条件を満たす画素に対して、前記トラック・スコアと、前記ＶＳＭ値と、追尾処理状態量とを初期化する初探知化処理部と、
   前記ＶＳＭ値に比例したトラック・スコアの補正処理を行って、前記トラック・スコアと前記ＶＳＭ値の両方の値が大きい現フレーム画像の画素のトラック・スコアを強調させるトラック・スコア補正部と、
   現フレーム画像に対する前記トラック・スコアと追尾処理結果とＶＳＭ値とを１フレーム遅延させ、次フレーム画像のトラック・スコア算出時に前記トラック・スコア算出部に入力する遅延処理部と、
   前記トラック・スコア補正部による補正処理後のトラック・スコアに対して、前記トラック・スコアの分布状況から目標画素に対する検出閾値を算出し、当該検出閾値を用いて閾値処理を行って目標画素の検出を行う検出処理部と
   を備え、
   前記トラック・スコア算出部は、前記推移元画素から現フレーム画素への実速度ベクトルに対する前記推移元画素の予測速度ベクトルの一致度と、ＶＳＭ値の大きさとから、前記推移元画素から前記現フレーム画素への推移確率係数を算出し、前記推移確率係数を用いることによりＶＳＭ値が高く速度ベクトルが安定していると判断できる画素のトラック・スコアの積み上がりを促進し、
   前記初探知化処理部は、前記推移元画素の競合が発生する場合に、競合関係にある画素の中で特定の条件を満たす画素に対して推移元画素の選択をキャンセルし、当該画素の初期化を行うことによりトラック・スコアの広がりを抑制し、
   前記トラック・スコア補正部は、トラック・スコアとＶＳＭ値の両方が大きい画素のトラック・スコアを強調補正することによりトラック・スコアの広がりを抑制する
   ことを特徴とする目標検出装置。
3. 前記速度ベクトル、前記予測速度ベクトル、および、前記実速度ベクトルとして、フレーム間の移動を示す要素を加えた３次元ベクトルを用い、
   前記トラック・スコア算出部における前記推移元画素から現フレーム画像の画素への推移確率係数の算出に用いる前記速度ベクトルの類似度の算出に正規化相互相関係数を適用する
   ことを特徴とする請求項２に記載の目標検出装置。
4. 前記トラック・スコア算出部、前記初探知化処理部、および、前記トラック・スコア補正部は、
   ＶＳＭ値が所定の下限閾値を超えた画素に対して、当該画素を含む軌跡の直近のＶＳＭ値の更新量が一定回数連続して所定の安定化閾値を超えることを速度ベクトル安定化の判断基準として備える
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の目標検出装置。
5. 初探知化処理部は、ＶＳＭ値が所定の下限閾値を超えた画素に対して、当該画素を含む軌跡の直近のＶＳＭ値の更新量が一定回数連続して所定の初探知化閾値未満であれば、速度ベクトルが安定していないと判断し、当該画素に対して初探知化を行う
   ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の目標検出装置。
6. 前記検出処理部は、トラック・スコアの分布状況から目標画素に対する検出閾値を算出する際、今回の検出閾値が前回の検出閾値よりも小さくなる場合は、今回の検出閾値を前回の検出閾値で置き換え、検出閾値を低下させない
   ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の目標検出装置。
7. 一定空間内をセンサにより観測し、連続する観測画像を定期的に生成する観測画像生成ステップと、
   前記観測画像における現フレーム画像の各画素の尤度比を算出する尤度比算出ステップと、
   前記尤度比算出ステップで算出した前記尤度比と、１フレーム前の前フレーム画像で算出した各画素のトラック・スコアと、前フレーム画像で算出した各画素軌跡の速度ベクトルの安定性を示すＶＳＭ値と、前フレーム画像で算出した追尾予測値とを用いて、現フレーム画像の各画素のトラック・スコアを算出するトラック・スコア算出ステップと、
   前記トラック・スコア算出時に得られる前フレーム画像から現フレーム画像への各画素の推移方向に基づいて、現フレーム画像の各画素の、１フレーム後の次フレーム画像における予測位置を算出する追尾処理ステップと、
   前記トラック・スコア算出時に得られる前フレーム画像から現フレーム画像への各画素の推移方向に基づいて、現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値を算出するＶＳＭ算出ステップと、
   前記トラック・スコア算出処理の結果、現フレーム画像における複数の画素が前フレーム画像における同一画素を選択する競合の状況が発生した場合に、競合関係にある画素の中で予め設定された初探知化条件を満たす画素に対して、トラック・スコア、ＶＳＭ値、および、追尾状態量を初期状態に戻す初探知化処理を行うとともに、前記初探知化条件を満たさない画像については、そのままトラック・スコア、ＶＳＭ値、および、追尾状態量を出力する初探知化処理ステップと、
   前記初探知化処理ステップ後の前記現フレーム画像の各画素のＶＳＭ値の大きさに基づき、トラック・スコアの補正処理を行うトラック・スコア補正部と、
   前記補正処理された現フレーム画像の各画素のトラック・スコアに対して閾値処理を行って目標画素を検出する検出処理ステップと
   を備えたことを特徴とする目標検出方法。

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