JP2014116654A - 動画システムおよび画像処理装置 - Google Patents

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隆夫 西谷
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Abstract

【課題】一般通行人のプライバシー侵害を避けつつ要求人物の居場所の特定とその人物の行動を可視化して提供できる動画システムを提供する。
【解決手段】画像処理装置が撮像動画の各フレームを可動被写体と不可動被写体とに分離するステップと、可動被写体を2値化して、番号付けするステップと、2値化個別可動被写体および2値化していない元の不可動被写体で動画を再構成して公開するステップと、別途通信回線を介して通信端末側から要求を出され、特定の信号を発信できる機器を所持させた特定個別可動被写体から、特定個別可動被写体が何者であるかを検証するステップと、検証した特定個別可動被写体についてのみ2値化前の元データに戻すステップと、元データに戻された個別可動被写体および不可動被写体並びに他の2値化個別可動被写体を動画に再編し、要求された通信端末だけに送信するステップからなる動画システム。
【選択図】図1

Description

本発明は、動画システムおよび画像処理装置に関する。本発明は特に、画像を用いた個人の位置などを確認できる動画システムおよび画像処理装置に関する。
ケイタイにGPS(Global Positioning System:非特許文献1参照)が搭載され地図上での現在位置の表示などが可能になって久しい。この機能を新しいサービスに拡張したものに子供や徘徊老人の行動場所を身内の契約者に通知することを目的にして、わが国では2006年3月4日NTT−Docomoが発売したキッズフォン「FOMA−SA800i」を用いた「いまどこサーチ」(非特許文献2参照)がある。携帯電話を持っている人の位置を携帯電話会社が通知するもので、現在ではNTT−Docomoをはじめ、AU、Softbankでも同様のサービスを開始している。 また、ケイタイにGPSの受信機やケイタイ所持者の管轄基地局位置からケイタイ所持者の居場所をある程度の確率で知ることが可能になっている。通学中の子供や徘徊老人対策として警備会社と契約し、これらの対応人物が普段とは異なった道筋を歩いている状況を検出し、警備会社の職員が現場に直行し、現場に急行して子供や徘徊老人を援助するサービスもある。
米国Interface Specification仕様標準:IS−GPS−200
NTTいまどこサーチ、http://www.nttdocomo.co.jp/service/safety/imadoco/
しかしながら、4個の衛星を用いて1.5 GHz帯のSpread−Spectrum信号を受信し位置を判定するGPSでは、都市部での場所特定の精度は近くのビルなどの反射の影響を受けやすい。このため、位置の計測精度は低くなりがちでCEP(Circular Error Probability:50%の確率となる円)を用いて表示することも多く、ビル街では半径50〜100m程度の誤差が出る。
また、位置だけを通知されるGPSではどのような状況で子供や老人が歩いているかというサービス依頼者が最も知りたい情報まではわからない。
監視カメラを活用することも考えられるが、街路を歩行する人の監視映像は個人のプライバシー保護の観点から公開されることも重大犯罪の公開捜査以外にはなく、また監視視野を広くとるため映像は不鮮明である。
本発明者らは、上記課題を解消することを目的として以下の各発明を提供する。
1.画像処理装置が撮像動画の各フレームを可動被写体と不可動被写体とに分離するステップと、
可動被写体を2値化して2値化個別可動被写体として、上記稼動被写体が2つ以上存在する場合には各々の可動被写体について別個の2値化個別可動被写体として、番号付けするステップと、
2値化個別可動被写体および2値化していない元の不可動被写体で動画を再構成して公開するステップと、
別途通信回線を介して通信端末側から要求を出された特定個別可動被写体であって、特定の信号を発信できる機器を所持させた特定個別可動被写体から、当該特定個別可動被写体が何者であるかを検証するステップと、
検証した特定個別可動被写体についてのみ2値化前の個別可動被写体の元データに戻すステップと、
元データに戻された個別可動被写体および上記の元の不可動被写体並びに他の2値化個別可動被写体がある場合には当該2値化個別可動被写体を動画に再編し、要求された通信端末だけに送信するステップからなる
動画システム。
2.上記の検証するステップにおいて、別途の要求を出す通信端末はあらかじめこの画像処理システムに登録された携帯番号であり、カメラに連動した適応アンテナで可動被写体の持つ携帯電話から発せられるHLR(Home Location Register)宛の電波を傍受して電波の到来方向から個別可動被写体位置を確認するステップを具備し、上記の特定の信号を発信できる機器が携帯電話またはタブレット型端末である1に記載の画像処理装置。
本発明の動画システムは、本システムに要求した通信端末だけが要求可動被写体であることを検証し、この可動被写体は不可動被写体と同様に通信回線を介して細部までを動画として見ることができ、他の個別可動被写体は単一色のシルエットとしてのみ見ることができる。また、他の通信端末ではすべての個別可動体は単一色シルエットが不可動被写体とともに見えることとなる。個人のプライバシーは保護されるため撮像装置は街路に向かって設定可能でより鮮明な画像が得られる。撮像装置の設定場所と撮像装置の視野角から、特定された個人の居場所は明確になる。
一実施形態に係る動画システム10の一例を示す図である。 画像処理装置150の処理フローの公開動画作成の一例を示す図である。 画像処理装置150の処理フローの要求動画作成の一例を示す図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
以下、本発明の動画システムをさらに詳細に説明する。
本発明の動画システムは、
画像処理装置が撮像動画の各フレームを可動被写体と不可動被写体とに分離するステップと、
可動被写体を2値化して2値化個別可動被写体として、上記稼動被写体が2つ以上存在する場合には各々の可動被写体について別個の2値化個別可動被写体として、番号付けするステップと、
2値化個別可動被写体および2値化していない元の不可動被写体で動画を再構成して公開するステップと、
別途通信回線を介して通信端末側から要求を出された特定個別可動被写体であって、特定の信号を発信できる機器を所持させた特定個別可動被写体から、当該特定個別可動被写体が何者であるかを検証するステップと、
検証した特定個別可動被写体についてのみ2値化前の個別可動被写体の元データに戻すステップと、
元データに戻された個別可動被写体および上記の元の不可動被写体並びに他の2値化個別可動被写体がある場合には当該2値化個別可動被写体を動画に再編し、要求された通信端末だけに送信するステップ
を行うことにより実施できる。
以下、各ステップについて詳述する。
画像処理装置が撮像動画の各フレームを可動被写体と不可動被写体とに分離するステップは、可動被写体を少ない演算量で安定的に切り出す技術を述べた2009年3月発行の電子情報通信学会英文論文誌A、E92−A巻, 第3号, pp. 772−778 記載のHiroaki Tezuka and Takao Nishitani著になる前景分離に関する論文(Multiresolutional Gaussian Mixture Model for Precise and Stable Foreground Segmentation in Transform Domain)に記載の方法を用いて実施できる。この論文は背景の木々の葉の動きや波の反射などの背景個別を動的背景として扱い、フレーム毎に前景を抽出する方法が述べられている。
可動被写体を2値化して2値化個別可動被写体として、上記稼動被写体が2つ以上存在する場合には各々の可動被写体について別個の2値化個別可動被写体として、番号付けするステップは、前述の論文で前景/背景に区別した領域をこの目的で活用すればよい。この論文では前景は白で背景は黒で表示しており、これは動いている物体の2値化表現になっている。この論文では白で表される領域は何色でも構わないが単一色となり、動いている人や物の位置と形状がシルエットとして登場位置に分離して現れる。このため、分離されたシルエットが各々が個別可動被写体となる。
また、番号付けは、個別可動被写体は動いているため動物体が撮像カメラの視野に入ってくる順に番号付けすることなどにより行うことができる。
2値化個別可動被写体および2値化していない元の不可動被写体で動画を再構成して公開するステップは、元画像と2値化可動被写体画像を用いたクロマキーとして知られる方法で構成してよい。すなわち、元動画フレームとシルエットを表示したい色(前記論文では白、以下論文に合わせて白、黒として2値画を説明)のみのフレーム画像を用意し2値化可動被写体を表すフレームの各画素値をフレーム全体に亘って検査し、この画素値が黒、つまり背景である場合は元動画フレームの対応する画素値をその画素位置に、また、画素値が白になった場合は全面白のフレームからの白画素をその画素位置に割り当てる。1フレームのすべての画素に対してこの操作を行うことで、可動被写体はすべて白色化されたものとなり、これと元の不可動被写体からなるフレームが構築でき、これらを時間的にフレーム毎に連続的に並べることで動画を再構築できる。この動画をMPEG−4などの圧縮符号化を行って、インターネット等のストリーミングとして流すことで公開してよい。また、カメラの近くにモニタを置いて、この合成映像を映し出して、撮影しているものを表示してもよい。
別途通信回線を介して通信端末側から要求を出された特定個別可動被写体であって、特定の信号を発信できる機器を所持させた特定個別可動被写体から、当該特定個別可動被写体が何者であるかを検証するステップは、特定個別可動被写体となる人や物に発信機タグを持たせて、それを画像処理システムに発信機タグに書き込まれた情報を登録させる方法などでよい。このような発信機タグは例えばRFID(Radio Frequency Identification:電波による個体識別)システムのタグで代用できる。Suicaなどにも活用されている仲間で、電波を積極的に出すアクティブRFIDでよい。このような発信機を持った人や物がカメラの視野角に入り込むと、カメラ側に取り付けた適応アンテナの方位に対する指向性を登場する個別可動被写体に絞って登録情報かどうかをチェックすることによって、カメラでとらえた個別可動被写体かどうかを判別でき、対応する個別可動被写体番号を定めることができる。適応アンテナは別名ビームフォームアンテナとも呼ばれ、例えばMinseok Kim氏著のDesign Wave Magazine 2007年12月発行の「空間分割多重の信号処理をFPGAに実装する:スマート・アンテナのビーム・フォーミング技術」の記事に詳しい。 または複数の指向性の強いアンテナを方位ごとに取り付けたものでもよい。
また、上記の検証するステップにおいて、別途の要求を出す通信端末はあらかじめこの画像処理システムに登録された携帯番号であり、カメラに連動した適応アンテナで可動被写体の持つ携帯電話から発せられるHLR(Home Location Register)宛の電波を傍受して電波の到来方向から個別可動被写体位置を確認するステップを具備し、上記の特定の信号を発信できる機器が携帯電話またはタブレット型端末であるのが好ましい。
携帯電話が発する自分の位置をHLRに登録するため1秒間に複数回基地局向けに電波を発信している発信信号をカメラ側に取り付けた複数の指向性の強いアンテナもしくは適応アンテナで受信して確認することでよい。
検証した特定個別可動被写体についてのみ2値化前の個別可動被写体の元データに戻すステップは、特定の通信端末が指定した2値化個別可動被写体を対応する2値化可動被写体画像から検出個別2値化可動被写体を削除し、新たな2値化個別可動被写体として元の不可動被写体から動画を再構成するクロマキー手法を再度用いることで動画を構成することができる。
元データに戻された個別可動被写体および上記の元の不可動被写体並びに他の2値化個別可動被写体がある場合には当該2値化個別可動被写体を動画に再編し、要求された通信端末だけに送信するステップは、上述のクロマキー手法を用い当該2値化個別可動被写体を動画に再構成することにより実施することができる。また、要求された通信端末だけに送信する方法としては、動画符号化により要求された通信端末だけに送信することなどが挙げられる。また、インターネットでも登録名(ID)とパスワード(PW)で特定の通信端末と通信できるので、これを用いてもよい。
本発明の動画システムを図を参照し、さらに詳細に説明する。 図1は本発明の動画システム10の一例を示す。
動画システム10は屋外の複数の歩行者100a,100b,100c,数名の歩行者の持つ発信機110a,110c,屋外に向けた撮像装置120,表示装置130,アンテナ140,画像処理装置150,通信ネットワーク160,複数の通信端末170a,170b,170cを備える。発信機110bが描かれていないのは発信機を持っていない歩行者として100bを含めるためである。
画像処理装置150は歩行者の動画を取得する撮像装置120に接続され、また撮影された歩行者の個体識別のため、歩行者が所持する発信機の発信信号を受信するアンテナ140にも接続されている。また、画像処理装置150は撮像装置120からの動画を処理した結果を表示するために表示装置130と接続されている。また、これと同じ内容の動画を公開するため、通信ネットワーク160を介して通信端末170a,170b,170cと接続され、表示装置130と同一の内容を各通信端末170a,170b,170cでも見ることができる。
以下の説明では複数の歩行者100a,100b,100cは撮像装置120の視野角内を歩行しており、このうち歩行者100aと100cが無線発信機を内蔵したアクティブ RFIDタグカードを持っているとしている。つまり、歩行者110bはそのようなタグカードは持っていない。また、タグカードに格納された登録番号は予め画像処理装置内に格納されている。
図2は撮像装置120で歩行人物100a,100b,100cとその背景を撮影し、これを画像処理装置150に伝えた場合の画像処理装置150が公開画像を実現するまでの処理の流れを描いたものである。図2において端子121は撮影装置120からの動画を画像処理装置150に供給し、前景分離処理151、2値化個別可動被写体番号付処理152、2値化可動被写体含有不動被写体映像再構成処理153、画像符号化処理154を行って出力端子131より表示装置130と通信ネットワーク160に送出する。また第2図には入力端子121に現れる画像1501、2値化個別被写体の番号付画像1502、2値化可動被写体含有不動被写体映像再構成処理画像1503を一例として挙げている。
撮像装置120で撮影した画像の例は1501でありたとえば左から図1の歩行者100a,100b,100cであるか逆に100c,100b,100aであることもある。また撮影角度にもよるが100a,100c,100bの可能性もある。前景分離処理151は上述の文献(Hiroaki Tezuka and Takao Nishitani著)に詳しく、その前景と背景の判定を画素として行うため、どの個別可動被写体が100a,100b,100cかは解らないが動いている物体を抽出する。可動部と不可動部に分けるため、可動か不可動かの判断結果が2値化された可動被写体となり、この2値化された画像として画像1502における番号付が行われていない画像が得られる。すでに述べたように、この場合は個々の前景が各歩行者に対応するので、2値化個別可動被写体番号付処理152は新たに撮像装置に現れた個別可動被写体順に番号を付与すればよく、画像1502が得られる。この処理では歩行者が図1における発信機110を持っている、いないに係らず可動被写体として分離でき、番号付けできる。2値化可動被写体含有不動被写体映像再構成処理153では上述のクロマキー技術を用いて実現する。つまり、元画像のフレーム画像1501と白一色の画像を2値化可動被写体画像1502の番号を無視した画像の各画素値に基づいて背景であれば元画像1501の画素を選択し、前景であれば白を選択して新しい画像の画素とする。これにより、すべての画素の処理を終えれば再構性画像が得られ、画像1503となる。フレーム毎にこの処理を繰り返すことで動画が再構成される。これを例えばMPEG−4 AVC符号化を用いて圧縮し出力端子131より表示装置130および通信ネットワーク160に送出する。
図1の表示装置130はカメラと一体に屋外に向けて置き、撮像装置で撮られて公開される映像を屋外歩行者に知らせる。これにより、プライバシーの問題がないことを示す。またインターネットなどの公開できる通信ネットワーク160を介して、通信端末170a,170b,170cのうち、視聴希望のある通信端末で見ることができるように配信する。視聴できるのは表示装置130でも通信端末170a,170b,170cであっても図2の画像1503相当の動画であり、処理動画は膨大な量となるので1週間程度で廃棄されるため、記録としても残せない。
図1の通信端末170a,170b,170cは通信ネットワーク160を介して画像処理装置150に対して知人の持っている発信装置110の識別コードを通知して、歩行者の中に該当する人がいるかどうかを要求することができる。
たとえば通信端末170cが歩行中の人物100aの知人である場合について説明する。通信端末170cは通信ネットワーク160を介して人物100aの識別コードを画像処理装置150に伝える。画像処理装置150は撮像装置120の視野内の可動被写体が持つ発信機110a,110cからの電波を無指向性アンテナ140から入手し、強い指向性を持つアンテナ特性を適応アンテナの算法で計算する。この算法は上述の適応アンテナの記事(Minseok Kim氏の記事)に詳しい。受信した信号には発信機タグに応じた認識コードが重畳されており、このコードが通信端末170cの提示した識別コードと一致するか試す。この場合、歩行人物100aとは発信装置110aからの信号の情報と合致し、歩行人物100bはそのような発信装置を持っていないので比較できず、歩行人物100cの持っている発信装置110cからの認識コードでは要求された識別コードとは一致しない。このため、100aが目的とする人物と判定できる。
図3は通信端末170cが歩行者検証の要求を出してからの画像処理装置150で行う処理、すなわち、特定個別可動被写体で特定の信号を発信できる機器を所持させた個別可動被写体を検証するステップと、検証できた2値化個別可動被写体を元データに戻すステップと、元データに戻された個別可動被写体および元の不可動被写体に2値化された個別可動被写体を1つの動画に再編し、要求された通信端末だけに送信するステップ処理手順を示しており、アンテナ入力端子141からの信号により適応アンテナによる歩行人物検証処理155、2値化個別可動被写体番号領域消去処理156、新2値化可動被写体含有不動被写体映像157,動画符号化処理158を行って出力端子161から出力し、図1の通信ネットワーク160を介して通信端末170cへ送信するまでの処理フローを示している。
また、図3には撮像装置120による入力画像1501(図2の1501と同じ)、2値化個別可動被写体番号領域消去処理156の出力画像1504,新2値化可動被写体含有不動被写体映像処理157の出力画像1505の一例を添付している。
適応アンテナによる歩行人物検証処理155の処理は、上述の通りである。検証できた個別可動被写体がある場合は2値化個別可動被写体番号領域消去処理156でこれまでの図2の個別可動被写体を示す画面1502より対応する番号の個別可動被写体個別を消去する。2値化個別可動被写体は番号付できたように他の個別可動被写体から孤立した領域を持つので、この領域の前景判定である白画素を黒画素に置き換えることで実現できる。この結果、1504に示す画像が個別可動被写体画面となる。新2値化可動被写体含有不動被写体映像処理157は図2の2値化可動被写体含有不動被写体映像処理153のクロマキー処理における画素制御を行う画像が1504と置換した以外は同じであり、この結果、処理出力画像1505となる。これをフレーム毎に繰り返すことで動画となる。この動画は通信端末170cが必要とした動画であり、動画符号化処理を行った後に出力端子161から通信ネットワーク160を介して通信端末170cのみに伝える。この作業は通信用認証コードとパスワードによって行える。
検証した個別特定可動被写体が特定されていない個別可動被写体と同一方位、もしくは、複数の通信端末170から複数の特定個別可動被写体が同一方位となる場合は特定通信端末にのみ情報を開示するのが原則であるため、そのフレームは図3の後半の処理156,157,158は行わず、特定通信端末にはその旨の情報のみ送ることは言うまでもない。
以上の処理は実時間で行われる。このため、通信端末170cを使用している人は目的としている人がどの場所にいるかを本システムを備えるサイトから明確にわかり、その時の行動や表情なども理解できる。ただし、図1の撮像装置の捉えた人と通話するには、別途携帯電話などで呼び出す必要がある。このため、本発明によればGPSより正確に、また、可視化できる映像が得られるため、本当に困っているような徘徊中なのかどうかの状況の可視化により、正しい判断をすることも可能である。
このようなシステムは広域災害の場合に音声を付加するだけで容易に災害地区の被災状況を知ることができる。公開動画で映像として不動被写体、つまり、背景が理解できる。また、近隣にあるサイトに接続して要求を出しておけば、要求する人がそのサイトに現れると通知とともにその人の映像が見える。現地の音と伝わる。携帯電話と別回線で分断された状況でも繋がることを目指したインターネットを用いることで一方向通信であるが被災地の状況がわかる。また公開画像は背景と2値化前景であるため、背景映像と2値化前景を別個にして公開チャンネルに流し背景画像のフレームレートを極端に下げ、2値化画像はFAX等で用いられているJBIG符号化を行うと、PCMチャンネル1回線程度で映像は伝送できる。本発明に音声チャンネルを付け加え、音声は携帯用の圧縮符号化を使って配信すれば、より効率的な通信が可能になる。これは、被災地では公衆電話には長蛇の列となり、また、ケイタイ電話といえども回線が込み合って通じない。さらにスマートフォンなどでは電池の持ちが悪く、すぐに電源切れが起こる。しかし、本システムでは撮像装置の限定された空間に複数の人がいても通話できる。表示装置に各位置の人に通話許可サインを合成して示すだけで、複数の人が自分の安否を知らせることが可能である。
さらに、近くのサイトに知人を要求しておき、サイトの周辺を知人が歩いていることを発見すると、ケイタイ電話をかけて、自宅へ誘うなどの広い活用方法が期待できる。また、教科書の電子化配布などが注目されているが、宿題に共同作業がある場合、自宅近くのサイトにタブレットを持って出向き、1ケ所に複数人集まった複数のサイトでの作業は、各々が自宅で行う作業より、はるかに効率的である。タブレットは相手側サイトに要求を出した仲間を見るためで、複数人対複数人との共同作業は自宅からの個別アクセスよりはるかに臨場感のあるものとなる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
10 動画システム
100 歩行者
110 歩行者所持の発信機
120 撮像装置
130 表示装置
140 アンテナ
150 画像処理装置
160 通信ネットワーク
170 通信端末
121 撮像装置入力端子
151 前景分離処理
152 2値化個別可動被写体の番号付け処理
153 2値化可動被写体含有不動被写体映像処理
154 動画像符号器処理
131 表示信号出力端子
141 アンテナ信号入力端子
155 適応アンテナによる検証処理
156 2値化個別可動被写体の番号消去処理
157 新2値化可動被写体含有不動被写体映像処理
158 動画像符号器
161 通信ネットワーク接続端子
1501 撮像動画フレームの一例
1502 2値化可動被写体番号付フレームの一例
1503 公開動画フレームの一例
1504 要求可動被写体消去2値化可動被写体フレームの一例
1505 要求端末への動画フレームの一例

Claims (2)

  1. 画像処理装置が撮像動画の各フレームを可動被写体と不可動被写体とに分離するステップと、
    可動被写体を2値化して2値化個別可動被写体として、上記稼動被写体が2つ以上存在する場合には各々の可動被写体について別個の2値化個別可動被写体として、番号付けするステップと、
    2値化個別可動被写体および2値化していない元の不可動被写体で動画を再構成して公開するステップと、
    別途通信回線を介して通信端末側から要求を出された特定個別可動被写体であって、特定の信号を発信できる機器を所持させた特定個別可動被写体から、当該特定個別可動被写体が何であるかを検証するステップと、
    検証した特定個別可動被写体についてのみ2値化前の個別可動被写体の元データに戻すステップと、
    元データに戻された個別可動被写体および上記の元の不可動被写体並びに他の2値化個別可動被写体がある場合には当該2値化個別可動被写体を動画に再編し、要求された通信端末だけに送信するステップからなる
    動画システム。
  2. 上記の検証するステップにおいて、別途の要求を出す通信端末はあらかじめこの画像処理システムに登録された携帯電話であり、カメラに連動した適応アンテナで可動被写体の持つ携帯電話から発せられるHLR(Home Location Register)宛の電波を傍受して電波の到来方向から個別可動被写体位置を確認するステップを具備し、上記の特定の信号を発信できる機器が携帯電話またはタブレット型端末である請求項1に記載の画像処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2022097148A (ja) * 2020-12-18 2022-06-30 株式会社クボタ 人物検知システム、及び人物検知システムを装備した車両

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JP2022097148A (ja) * 2020-12-18 2022-06-30 株式会社クボタ 人物検知システム、及び人物検知システムを装備した車両
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