JP2013254441A - 図形特徴抽出方法、図形探索方法、動き追跡方法、図形特徴抽出装置、図形探索装置および動き追跡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡大・縮小・回転された図形でも同じ種類であれば同じ特徴を抽出する。円弧以外の図形にも適用可能にする。
【解決手段】探索対象のエッジ画像（Ｅ）上に探索領域（Ｆ）を設定し、探索領域（Ｆ）内のエッジ上の全ての画素（ｇ）について、該画素（ｇ）と探索領域（Ｆ）の基準点（Ｏ）とを結ぶ基準線分（Ｑ）に対するエッジの接線または法線の成す角度θを求め、基準線分（Ｑ）の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき、角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成し、該特徴ヒストグラムをエッジの図形特徴とする。
【効果】円弧以外の図形にも適用できると共に拡大・縮小・回転された図形でも同じ種類であれば同じ特徴を抽出することが出来る。
【選択図】図１９

Description

本発明は、円弧以外の図形にも適用できると共に拡大・縮小・回転された図形でも同じ種類であれば同じ特徴を抽出することが出来る図形特徴抽出方法、その図形特徴抽出方法を利用した図形探索方法、動き追跡方法、図形特徴抽出装置、図形探索装置および動き追跡装置に関する。

従来、注目画素を中心とした円に沿って配列されている複数の評価画素を抽出し、それら評価画素のそれぞれについて輝度の最大勾配方向を算出し、それらの最大勾配方向と注目画素と評価画素を結ぶ方向との成す角度を算出し、その角度が０°に近いほどその評価画素が注目画素を中心とした円弧上の画素である可能性が高いと評価する類半円検出装置が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

特開２００９−２３０７１４号公報

上記従来の類半円検出装置は、画像上のある画素が円弧上の画素である可能性を判定することが出来た。
しかし、円弧以外の図形には全く適用できない問題点がある。また、評価画素を抽出する際の円と同じ半径の円弧上の画素である可能性の判定に限定され、異なる半径の円弧上の画素である可能性を判定するためには、その異なる半径の円に沿って配列されている複数の評価画素を抽出して角度算出をやり直す必要があり、処理が煩雑になる問題点があった。
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであって、円弧以外の図形にも適用できると共に拡大・縮小・回転された図形でも同じ種類であれば同じ特徴を抽出することが出来る図形特徴抽出方法、その図形特徴抽出方法を利用した図形探索方法、動き追跡方法、図形特徴抽出装置、図形探索装置および動き追跡装置を提供することを目的とする。

本発明は、探索対象の画像上に探索領域を設定し、該探索領域内のエッジ上の全ての画素について、該画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求め、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成し、該特徴ヒストグラムを前記エッジの図形特徴とすることを特徴とする図形特徴抽出方法を提供する。

本発明は、探索したい図形のみを含む画像上に探索領域を設定し、該探索領域内のエッジ上の全ての画素について、該画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求め、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒを計数した判定規則作成用ヒストグラムを作成し、該判定規則作成用ヒストグラムを基に判定規則を作成し、探索対象の画像上に探索領域を設定し、該探索領域内のエッジ上の全ての画素について、該画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求め、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成し、該特徴ヒストグラムを前記判定規則に照合して、前記探索したい図形が前記探索領域に含まれているか否かを判定することを特徴とする図形探索方法を提供する。

本発明は、前記図形探索方法において、前記判定規則作成用ヒストグラムの特定角度に特徴的に高いピークが存在するときは、前記特徴ヒストグラムの特定角度に特徴的に高いピークが存在するか否かを判定規則とすることを特徴とする図形探索方法を提供する。

本発明は、前記図形探索方法において、前記判定規則作成用ヒストグラムのピーク分布パターンが特徴的であるときは、前記特徴ヒストグラムのピーク分布パターンが前記判定規則作成用ヒストグラムのピーク分布パターンに類似するか否かを判定規則とすることを特徴とする図形探索方法を提供する。

本発明は、前記図形探索方法において、前記探索したい図形の最小サイズよりも小さいマスク領域を前記探索領域内に設定することを特徴とする図形探索方法を提供する。

本発明は、前記図形探索方法において、前記探索したい図形の最大サイズのものをちょうど含みうる程度のサイズの前記探索領域を設定し、その探索領域のサイズよりも前記探索対象の画像のサイズが大きい場合は、前記探索領域を移動して前記探索対象の画像の全域を走査することを特徴とする図形探索方法を提供する。

本発明は、前記図形探索方法において、前記探索したい図形が前記探索領域に含まれていると判定したときの前記探索領域の位置に基づいて図形位置を取得することを特徴とする図形探索方法を提供する。

本発明は、時間経過順の複数の画像のそれぞれに対して前記図形探索方法を実行し、前記図形位置の移動経路を取得することを特徴とする動き追跡方法を提供する。

本発明は、画像上に探索領域を設定する探索領域設定手段と、前記探索領域内のエッジ上の画素を抽出するエッジ画素抽出手段と、前記エッジ上の画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求める角度取得手段と、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき前記角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成する特徴ヒストグラム作成手段とを具備したことを特徴とする図形特徴抽出装置を提供する。

本発明は、画像上に探索領域を設定する探索領域設定手段と、前記探索領域内のエッジ上の画素を抽出するエッジ画素抽出手段と、前記エッジ上の画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求める角度取得手段と、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき前記角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成する特徴ヒストグラム作成手段と、前記特徴ヒストグラムを予め設定された判定規則に照合して探索したい図形が前記探索領域に含まれているか否かを判定する判定手段とを具備したことを特徴とする図形探索装置を提供する。

本発明は、前記図形探索装置において、前記特徴ヒストグラムの特定角度に特徴的に高いピークが存在するか否かを判定規則とすることを特徴とする図形探索装置を提供する。

本発明は、前記図形探索装置において、前記特徴ヒストグラムのピーク分布パターンが予め設定されたピーク分布パターンに類似するか否かを判定規則とすることを特徴とする図形探索装置を提供する。

本発明は、前記図形探索装置において、前記探索領域設定手段は、探索したい図形の最小サイズよりも小さいマスク領域を前記探索領域内に設定することを特徴とする図形探索装置を提供する。

本発明は、前記図形探索装置において、前記探索領域設定手段は、前記探索したい図形の最大サイズのものをちょうど含みうる程度のサイズの前記探索領域を設定し、その探索領域のサイズよりも前記探索対象の画像のサイズが大きい場合は、前記探索領域を移動して前記探索対象の画像の全域を走査することを特徴とする図形探索装置を提供する。

本発明は、前記図形探索装置において、前記探索したい図形が前記探索領域に含まれていると判定したときの前記探索領域の位置に基づいて図形位置を取得する図形位置取得手段を具備したことを特徴とする図形探索装置を提供する。

本発明は、時間経過順の複数の画像を取得する画像取得手段と、前記図形探索装置と、前記図形探索装置により前記複数の画像のそれぞれから得た図形位置の移動経路を取得する移動経路取得手段とを具備したことを特徴とする動き追跡装置を提供する。

本発明の図形特徴抽出方法および図形特徴抽出装置によれば、拡大・縮小・回転された図形でも同じ種類であれば同じ特徴を抽出することが出来る。また、円弧以外の図形にも適用できる。
本発明の図形探索方法および図形探索装置によれば、拡大・縮小・回転された図形でも探知することが出来る。また、円弧以外の図形にも適用できる。
本発明の動き追跡方法および動き追跡装置によれば、拡大・縮小・回転された図形の動きでも追跡することが出来る。また、円弧以外の図形にも適用できる。

図１は、本発明に係る図形探索装置の構成を示すブロック図である。 図２は、探索領域を示す説明図である。 図３は、本発明に係る図形特徴抽出処理を示すフロー図である。 図４は、探索したい図形のみを含む探索領域を示す説明図である。 図５は、図４の探索領域で得られた判定規則作成用ヒストグラムを示す例示図である。 図６は、実施例１に係る円形探索処理を示すフロー図である。 図７は、実施例１に係る円形判定処理を示すフロー図である。 図８は、探索対象の画像を示す例示図である。 図９は、探索対象の画像から作成したエッジ画像を示す例示図である。 図１０は、探索対象の画像上で初期位置に設定した探索領域を示す例示図である。 図１１は、位置を移動した探索領域を示す例示図である。 図１２は、図１１の探索領域で得られた特徴ヒストグラムを示す例示図である。 図１３は、位置をさらに移動した探索領域を示す例示図である。 図１４は、図１３の探索領域で得られた特徴ヒストグラムを示す例示図である。 図１５は、探索したい図形のみを含む探索領域を示す説明図である。 図１６は、図１５の探索領域で得られた判定規則作成用ヒストグラムを示す例示図である。 図１７は、実施例２に係る図形探索処理を示すフロー図である。 図１８は、実施例２に係る図形判定処理を示すフロー図である。 図１９は、探索対象の画像上における探索領域を示す例示図である。 図２０は、図１９の探索領域で得られた特徴ヒストグラムを示す例示図である。 図２１は、探索したい図形のエッジのみを含む探索領域を示す例示図である。 図２２は、図２１の探索領域で得られた判定規則作成用ヒストグラムを示す例示図である。 図２３は、探索したい図形のエッジのみを含む探索領域を示す例示図である。 図２４は、図２３の探索領域で得られた判定規則作成用ヒストグラムを示す例示図である。 図２５は、図２２の判定規則作成用ヒストグラムと図２４の判定規則作成用ヒストグラムから作成された判定規則作成用ヒストグラムを示す例示図である。 図２６は、実施例４に係る動き追跡装置の構成を示すブロック図である。 図２７は、追跡したい図形のエッジのみを含む探索領域を示す例示図である。 図２８は、図２７の探索領域で得られた判定規則作成用ヒストグラムを示す例示図である。 図２９は、追跡したい図形の動きを示す例示図である。 図３０は、探索領域内にマスク領域を設けることで検出しうる図形の最小サイズを調整できることを示す説明図である。 図３１は、円周上の特定部分の円弧のみを探索するための探索領域を示す例示図である。 図３２は、部分区画に分割した探索領域を示す例示図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る図形探索装置１００の構成を示すブロック図である。
この図形探索装置１００は、画像入力部１と、エッジ画像作成部２と、探索領域設定部３と、図形特徴抽出部４と、図形判定部５とを具備している。これらの構成は、一般的なコンピュータシステム上に構築することが出来る。

画像入力部１は、ビデオカメラで撮影した映像や通信回線を介して取得した映像から図形探索対象の画像を取得したり、静止画カメラで撮影したり通信回線を介して図形探索対象の画像を取得する。
図８に、画像入力部１が取得した図形探索対象の画像Ｇを例示する。

エッジ画像作成部２は、公知のエッジ検出法により図形探索対象の画像Ｇからエッジ画像を作成する。
図９に、エッジ画像作成部２が作成したエッジ画像Ｅを例示する。エッジＣは円形であり、エッジＬは直線であるものとする。

探索領域設定部３は、探索したい図形の最大サイズのものをちょうど含む程度のサイズの探索領域を設定し、その探索領域のサイズよりもエッジ画像Ｅのサイズが大きい場合は、エッジ画像Ｅ上の初期位置に探索領域を設定して図形特徴抽出部４に渡し、図形特徴抽出部４が図形特徴を抽出したら、エッジ画像Ｅ上の次の位置に探索領域を移動して図形特徴抽出部４に渡すことを繰り返して、エッジ画像Ｅの全域を走査する。
なお、探索したい図形の最大サイズのものをちょうど含む程度のサイズの探索領域を設定するのは、それよりサイズを大きくしてもノイズが増えるなどのデメリットがあるだけだからである。
図２に、方形の探索領域Ｆを例示する。この方形の探索領域Ｆでは、中心が基準点Ｏになっている。
図１０に、エッジ画像Ｅ上の初期位置に設定した探索領域Ｆを例示する。この初期位置は、エッジ画像Ｅの右上隅部分を探索領域Ｆがカバーしうる位置になっている。ｇは、探索領域Ｆ内に存在するエッジ上の一つの画素である。Ｑは、画素ｇと基準点Ｏとを結ぶ基準線分である。θは、画素ｇにおけるエッジＣの接線が基準線分Ｑに対して成す角度（＝基準線分Ｑの延長線から時計回りに画素ｇにおけるエッジＣの接線を見た角度）である。ｒは、基準線分Ｑの長さである。
なお、角度θとして、画素ｇにおけるエッジＣの法線が基準線分Ｑに対して成す角度を用いてもよい。

図形特徴抽出部４は、探索領域Ｆ内に存在するエッジ上の全ての画素について、該画素と探索領域Ｆの基準点Ｏとを結ぶ基準線分Ｑに対するエッジの接線の成す角度θを求め、基準線分Ｑの長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成し、該特徴ヒストグラムを探索領域Ｆ内に存在するエッジの図形特徴とする。
図５に、図１０の探索領域Ｆ内のエッジＣに係る特徴ヒストグラムを例示する。

図形判定部５は、特徴ヒストグラムを予め設定された判定規則に照合して探索したい図形が探索領域Ｆに含まれているか否かを判定する。

この判定規則の作成に際しては、図４に示す如き探索したい図形（ここでは円形）のエッジＣのみを含む探索領域Ｆを作成し、図３の図形特徴処理を実行する。

図３のステップＴ１では、角度０°〜１８０°の全ての度数を０にしたヒストグラムを作成する。
ステップＴ２では、探索領域Ｆ内にエッジが存在するか否か判定し、エッジが存在するならステップＴ３へ進み、エッジが存在しなければステップＴ６へ進む。

ステップＴ３では、連続しているエッジを１つのエッジとし、探索領域Ｆ内の各エッジに順番を付け、最初のエッジ上の全ての画素について、基準線分Ｑに対する該画素における当該エッジの接線の成す角度θを求め、基準線分の長さをｒとし且つ係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒをヒストグラムに加算する。なお、Ａは、Ａ／ｒがコンピュータで計数しやすい値となるように定める。
図４の例では、探索領域Ｆ内には１つのエッジＣしかなく、そのエッジＣが円形であり、その円の中心が基準点Ｏに一致している。このエッジＣ上のどの画素ｇでも角度θは９０°になる。従って、図５に示すように、８０°〜１００°に特徴的なピークが存在するヒストグラムになる。このピークの度数は、エッジＣの円周上の画素数だけＡ／ｒを加算した値となる。エッジＣの円周上の画素数は円周長２πｒに比例するから、ピークの度数は２πｒ×Ａ／ｒ＝２πＡに比例した値となる。すなわち、ピークの度数は、円形の半径ｒに依存しない値となる。換言すれば、大きな円形でも小さな円形でもヒストグラムは同一になる。

ステップＴ４では、探索領域Ｆ内に次のエッジが存在するならステップＴ５ヘ進み、存在しないならステップＴ６へ進む。

ステップＴ５では、次のエッジ上の全ての画素について、基準線分Ｑに対する該画素における当該エッジの接線の成す角度θを求め、基準線分の長さをｒとし且つ係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒをヒストグラムに加算する。そして、ステップＴ４に戻る。

ステップＴ６では、現在のヒストグラムを探索領域Ｆが含む図形特徴を表す特徴ヒストスラムとする。また、基準点Ｏの位置を図形位置とする。そして、処理を終了する。

図４の探索領域Ｆに対して作成された図５の特徴ヒストグラムは、判定規則作成用ヒストグラムである。この図５の判定規則作成用ヒストグラムから、「８０°〜１００°のビンの度数が閾値以上であれば、円形である。」という判定規則を作成する。閾値は、理想的な円形からの変形の程度，エッジのかすれの程度，ノイズの混入の程度などを考慮して定めればよい。例えば図５に示すように１．６πＡ（＝理想的な円形の場合の度数２πＡの８０％）としてもよい。
つまり、閾値の調整によって、同一の図形と判定する範囲を調整することが出来る。

図６は、実施例１に係る円形探索処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、画像入力部１は、検索対象となる画像として例えば図８に示す画像Ｇを取り込む。
ステップＳ２では、エッジ画像作成部２は、例えばキャニー法により図形探索対象の画像Ｇを２値化・細線化し、例えば図９に示すエッジ画像Ｅを作成する。

ステップＳ３では、探索領域設定部３は、例えば図１０に示すように、エッジ画像Ｅ上の初期枠位置ｐ０に探索領域Ｆを設定する。また、エッジ画像Ｅの全体を走査できるように移動して探索領域Ｆを設定する全ての位置を準備しておく。探索領域Ｆの移動は、通常は１画素ずつ移動する。

ステップＳ４では、図形特徴抽出部４は、図３に示す図形特徴抽出処理を実行する。
図１０の探索領域Ｆ内は、図４に示す探索領域Ｆ内と同じであるから、図５の特徴ヒストグラムが得られる。拡大・縮小された円形でも図５の特徴ヒストグラムが得られる。円周の途中が途切れていても、多少変形した円形でも図５に類似した特徴ヒストグラムが得られる。

ステップＳ５では、図形判定部５は、図７に示す円形判定処理を実行する。

図７のステップＵ１では、図形判定部５は、特徴ヒストグラムにおける８０°〜１００°のビンの度数が閾値である１．６πＡ以上であれば位置ｐｉで円形を検出したと判定し、そうでなければ位置ｐｉで円形を検出しないと判定する。そして、処理を終了する。

図６に戻り、ステップＳ６では、探索領域Ｆを移動する次の位置が残っているかチェックし、残っていればステップＳ７へ進み、残っていなければエッジ画像Ｅの全域を走査したので処理を終了する。

ステップＳ７では、探索領域設定部３は、次の位置に探索領域Ｆを設定する。
ステップＳ８では、図形特徴抽出部４は、図３に示す図形特徴抽出処理を実行する。
ステップＳ９では、図形判定部５は、図７に示す円形判定処理を実行する。そして、ステップＳ６に戻る。

さて、図１１に示すように、円形のエッジＣの８０％未満が探索領域Ｆに含まれる場合、図１２に示すような特徴ヒストグラムとなるため、この位置では円形を検出しないと判定する。

また、図１３に示すように、直線のエッジＬが探索領域Ｆに含まれる場合、図１４に示すような特徴ヒストグラムとなるため、この位置では円形を検出しないと判定する。

実施例１に係る円形探索処理によれば、拡大・縮小された円形でも、円周の途中が途切れていても、多少変形した円形でも、検出することが出来る。

実施例２の図形探索装置の構成は、実施例１で説明した図１の構成と同じであるので、ここでの説明は省略する。

実施例２の図形探索装置では、判定規則の作成に際しては、図１５に示す如き探索したい図形（ここでは文字「Ｂ」）のエッジのみを含む探索領域Ｆを作成し、図３の図形特徴処理を実行する。これにより、図１６に示す如き判定規則作成用ヒストグラムが得られたとすると、「特徴ヒストグラムのピーク分布パターンと判定規則作成用ヒストグラムのピーク分布パターンの類似度が閾値以上であれば、探索したい図形である。」という判定規則を作成する。閾値は、理想的な図形からの変形の程度，エッジのかすれの程度，ノイズの混入の程度などを考慮して定めればよい。

図１７は、実施例２に係る図形探索処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、画像入力部１は、検索対象となる画像を取り込む。
ステップＳ２では、エッジ画像作成部２は、例えばキャニー法により図形探索対象の画像Ｇを２値化・細線化し、例えば図１９に示すエッジ画像Ｅを作成する。

ステップＳ３では、探索領域設定部３は、エッジ画像上の初期枠位置ｐ０に探索領域Ｆを設定する。また、エッジ画像の全体を走査できるように移動して探索領域Ｆを設定する全ての位置を準備しておく。通常は１画素ずつ移動する。

ステップＳ４では、図形特徴抽出部４は、図３に示す図形特徴抽出処理を実行する。この図形特徴抽出処理は、実施例１で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ１５では、図形判定部５は、図１８に示す図形判定処理を実行する。
図１８のステップＵ１では、図形判定部５は、特徴ヒストグラムのピーク分布パターンと判定規則作成用ヒストグラムのピーク分布パターンの類似度が閾値よりも高ければ枠位置ｐｉで図形を検出したと判定し、類似度が閾値よりも高くなければ枠位置ｐｉで図形を検出しないと判定する。類似度は、例えばバタチャリヤ距離を計算し、それを指標とすればよい。
つまり、閾値の調整によって、同一の図形と判定する範囲を調整することが出来る。

ステップＳ６では、探索領域Ｆを移動する次の位置が残っているかチェックし、残っていればステップＳ７へ進み、残っていなければエッジ画像Ｅの全域を走査したので処理を終了する。

ステップＳ７では、探索領域設定部３は、次の位置に探索領域Ｆを設定する。
例えば図１９に示す位置に探索領域Ｆが設定されたとする。

ステップＳ８では、図形特徴抽出部４は、図３に示す図形特徴抽出処理を実行する。
図１９に示す位置に探索領域Ｆが設定されていた場合、図２０に示す如き特徴ヒストグラムが得られる。図１９に示すように図形（＝文字「Ｂ」）が画像上で回転していても、その回転中心が基準点Ｏに合致していれば、図形と基準点Ｏの相対位置関係は回転に影響されないので、特徴ヒストグラムは不変である。なお、図２０のハッチングした度数は、探索領域Ｆ内に存在するノイズＮのエッジに相当する誤差分を示している。

ステップＳ１９では、図形判定部５は、図１８に示す図形判定処理を実行する。そして、ステップＳ６に戻る。

実施例２に係る図形探索処理によれば、回転・拡大・縮小された図形でも、一部が途切れていても、多少変形した図形でも、検出することが出来る。
なお、異なる複数の図形についての判定規則をそれぞれ用意しておけば、画像上の図形の種類を判別することも可能である。

図２１に示すように９０°・６０°・３０°の内角を持つ直角三角形についての判定規則作成用ヒストグラムは、図２２に示すようになる。
他方、図２２に示すように図２１の直角三角形をミラー反転した直角三角形についての判定規則作成用ヒストグラムは、図２４に示すようになる。
図２２のピーク分布パターンもしくは図２２のピーク分布パターンとの類似度を判定規則にすれば、ミラー反転した図形を別の図形と判定することが出来る。
一方、図２５に示すように、ビンの角度範囲を変更したピーク分布パターンにし、これとの類似度を判定規則にすれば、ミラー反転した図形を同一の図形と判定することが出来る。
つまり、ビンの角度の調整によって、同一の図形と判定する範囲を調整することが出来る。

図２６は、本発明に係る動き追跡装置２００の構成を示すブロック図である。
この動き追跡装置２００は、動画取得部１１と、静止画像取出部１２と、実施例１の図形探索装置１００と、移動経路取得部１３とを具備している。これらの構成は、一般的なコンピュータシステム上に構築することが出来る。

動画取得部１１は、例えば防犯カメラで撮影したビデオ映像の如き動画を取得する。

静止画像取出部１２は、動画から時間経過順の複数の静止画像を取り出す。

図形探索装置１００は、時間経過順の複数の静止画像のそれぞれについて、探索したい図形を静止画像中で検出した位置ｐｉを出力する。
例えば図２７に示すように、手のエッジ画像のみを含む探索領域Ｆより、図２８に示す如き判定規則作成用ヒストグラムが得られたならば、「８０°〜１００°のビンの度数が閾値以上であれば、手である。」という判定規則を作成する。閾値は、理想的な円形からの変形の程度，エッジのかすれの程度，ノイズの混入の程度などを考慮して定めればよい。例えば図２８に示すようにπＡ（＝理想的な円形の場合の度数２πＡの５０％）としてもよい。
そして、図２９（ａ）〜（ｃ）に示すように、時間経過中の静止画像からそれぞれ作成したエッジ画像Ｅ１〜Ｅ３でそれぞれ手を検出した位置ｐ１〜ｐ３を出力する。

移動経路取得部１３は、位置ｐ１〜ｐ３を滑らかにつなぐ移動経路を取得する。
図２９の（ｄ）に示すように、手が頭の陰になっていても、先に取得した移動経路からエッジ画像Ｅ４での手の位置を推定することが出来る。

図３０に示すように、探索したい図形（ここでは円形）の最小サイズの図形Ｃｏよりも小さいマスク領域ｍを探索領域Ｆ中に設ければ、探索したい図形と同種であって且つ探索したい図形の最小サイズの図形Ｃｏよりも小さい図形Ｃｓを検出しないように出来る。

図３１の（ａ）（ｂ）に示すような扇形の探索領域Ｆを設定し、その要位置に基準点Ｏを設ければ、図３１の（ａ）に示すように基準点Ｏに中心が合致する円弧Ｃａでは角度θが９０°一定になるのに対して、図３１の（ｂ）に示すように基準点Ｏに中心が合致しない円弧Ｃｂでは角度θが９０°でない角度で一定になる。つまり、特徴的なピークが現れるビンの角度が異なるので、円周上の特定位置の円弧を判定することが出来る。

図３２に示すように、探索領域Ｆを複数の部分区画ｆ１〜ｆ４に分割し、各部分区画ｆ１〜ｆ４を個別の探索領域として図形特徴抽出処理を実行すれば、探索領域Ｆに含まれる図形の特徴をより詳細に抽出することが出来る。

本発明の図形特徴抽出方法、図形探索方法、動き追跡方法、図形特徴抽出装置、図形探索装置および動き追跡装置は、防犯カメラの映像解析などに利用することが出来る。

１ 画像入力部
２ エッジ画像作成部
３ 探索領域設定部
４ 図形特徴抽出部
５ 図形判定部
１１ 動画取得部
１２ 静止画像取出部
１３ 移動経路取得部
１００ 図形探索装置
２００ 動き追跡装置
Ａ 度数調整計数
Ｅ，Ｅ１〜Ｅ４ エッジ画像
Ｆ 探索領域
ｆ１〜ｆ４ 部分区画
ｇ エッジ上の画素
Ｇ 画像
Ｏ 探索領域の基準点
Ｑ 基準線分
ｒ 基準線分の長さ
θ 基準線分に対するエッジの接線の成す角度

Claims (16)

1. 探索対象の画像上に探索領域を設定し、該探索領域内のエッジ上の全ての画素について、該画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求め、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成し、該特徴ヒストグラムを前記エッジの図形特徴とすることを特徴とする図形特徴抽出方法。
2. 探索したい図形のみを含む画像上に探索領域を設定し、該探索領域内のエッジ上の全ての画素について、該画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求め、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒを計数した判定規則作成用ヒストグラムを作成し、該判定規則作成用ヒストグラムを基に判定規則を作成し、
   探索対象の画像上に探索領域を設定し、該探索領域内のエッジ上の全ての画素について、該画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求め、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき、該角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成し、該特徴ヒストグラムを前記判定規則に照合して、前記探索したい図形が前記探索領域に含まれているか否かを判定することを特徴とする図形探索方法。
3. 請求項２に記載の図形探索方法において、前記判定規則作成用ヒストグラムの特定角度に特徴的に高いピークが存在するときは、前記特徴ヒストグラムの特定角度に特徴的に高いピークが存在するか否かを判定規則とすることを特徴とする図形探索方法。
4. 請求項２に記載の図形探索方法において、前記判定規則作成用ヒストグラムのピーク分布パターンが特徴的であるときは、前記特徴ヒストグラムのピーク分布パターンが前記判定規則作成用ヒストグラムのピーク分布パターンに類似するか否かを判定規則とすることを特徴とする図形探索方法。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の図形探索方法において、前記探索したい図形の最小サイズよりも小さいマスク領域を前記探索領域内に設定することを特徴とする図形探索方法。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載の図形探索方法において、前記探索したい図形の最大サイズのものをちょうど含みうる程度のサイズの前記探索領域を設定し、その探索領域のサイズよりも前記探索対象の画像のサイズが大きい場合は、前記探索領域を移動して前記探索対象の画像の全域を走査することを特徴とする図形探索方法。
7. 請求項６に記載の図形探索方法において、前記探索したい図形が前記探索領域に含まれていると判定したときの前記探索領域の位置に基づいて図形位置を取得することを特徴とする図形探索方法。
8. 時間経過順の複数の画像のそれぞれに対して請求項７の図形探索方法を実行し、前記図形位置の移動経路を取得することを特徴とする動き追跡方法。
9. 画像上に探索領域を設定する探索領域設定手段と、前記探索領域内のエッジ上の画素を抽出するエッジ画素抽出手段と、前記エッジ上の画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求める角度取得手段と、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき前記角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成する特徴ヒストグラム作成手段とを具備したことを特徴とする図形特徴抽出装置。
10. 画像上に探索領域を設定する探索領域設定手段と、前記探索領域内のエッジ上の画素を抽出するエッジ画素抽出手段と、前記エッジ上の画素と前記探索領域の基準点とを結ぶ基準線分に対する前記エッジの接線または法線の成す角度θを求める角度取得手段と、前記基準線分の長さをｒとし且つ度数調整係数をＡとするとき前記角度θについて度数Ａ／ｒを計数した特徴ヒストグラムを作成する特徴ヒストグラム作成手段と、前記特徴ヒストグラムを予め設定された判定規則に照合して探索したい図形が前記探索領域に含まれているか否かを判定する判定手段とを具備したことを特徴とする図形探索装置。
11. 請求項１０に記載の図形探索装置において、前記特徴ヒストグラムの特定角度に特徴的に高いピークが存在するか否かを判定規則とすることを特徴とする図形探索装置。
12. 請求項１０に記載の図形探索装置において、前記特徴ヒストグラムのピーク分布パターンが予め設定されたピーク分布パターンに類似するか否かを判定規則とすることを特徴とする図形探索装置。
13. 請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の図形探索装置において、前記探索領域設定手段は、探索したい図形の最小サイズよりも小さいマスク領域を前記探索領域内に設定することを特徴とする図形探索装置。
14. 請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の図形探索装置において、前記探索領域設定手段は、前記探索したい図形の最大サイズのものをちょうど含みうる程度のサイズの前記探索領域を設定し、その探索領域のサイズよりも前記探索対象の画像のサイズが大きい場合は、前記探索領域を移動して前記探索対象の画像の全域を走査することを特徴とする図形探索装置。
15. 請求項１４に記載の図形探索装置において、前記探索したい図形が前記探索領域に含まれていると判定したときの前記探索領域の位置に基づいて図形位置を取得する図形位置取得手段を具備したことを特徴とする図形探索装置。
16. 時間経過順の複数の画像を取得する画像取得手段と、請求項１５に記載の図形探索装置と、前記図形探索装置により前記複数の画像のそれぞれから得た図形位置の移動経路を取得する移動経路取得手段とを具備したことを特徴とする動き追跡装置。

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