JP2017084363A

JP2017084363A - 陰影検出装置及び方法

Info

Publication number: JP2017084363A
Application number: JP2016207104A
Authority: JP
Inventors: ヤン・ビンビン; Bingbing Yang
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2017-05-18
Also published as: CN106651824A

Abstract

【課題】本発明は、陰影検出装置及び方法を提供する。【解決手段】陰影検出装置は、入力画像の背景画像を生成するための第一生成ユニット；前記入力画像及び前記背景画像に基づいて、２値前景画像を生成するための第二生成ユニット；及び、前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である各ピクセルについて、前記入力画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度が、前記背景画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である前記ピクセルを陰影と確定するための確定ユニットを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、情報技術分野に関し、特に、陰影検出装置及び方法に関する。

情報技術の発展に伴い、デジタル撮影製品がますます普及しており、画像処理技術もそれに伴って迅速に発展している。ビデオ画像から物体（対象物）を検出、分割又は追跡を行うために、通常、背景抽出が採用されている。背景抽出アルゴリズムの目的は、静止する又はゆっくり移動するシーン（背景ともいう）から移動物体（前景ともいう）を識別することにある。しかし、移動物体の検出結果は、陰影による影響を受けやすい。通常、陰影が物体の隣接領域で移動するため、移動物体として誤って識別される可能性がある。多くのコンピュータビジョンの応用では、陰影が、物体識別及び追跡の誤り、並びに移動物体の分割の誤りを引き起こす重要な要因と思われる。よって、コンピュータビジョン分野では、陰影の検出及び除去は、非常に重要である。

今のところ、多くのアルゴリズムが陰影の検出のために用いられており、例えば、Entropy、Gradient又はAffinity Propagationに基づくアルゴリズムを用いて陰影検出を行うことができる。

上述の従来方法により陰影検出を行う時に、計算及び判断の方法が複雑であるため、検出効率が低い。

本発明の目的は、入力画像及び背景画像中の対応するピクセルの輝度及び色変化を直接用いて、前景画像中のピクセルが陰影であるかを判断することにより、計算が簡単で、検出が迅速且つ正確であるようにさせることができる陰影検出装置及び方法を提供することにある。

本発明の第一側面によれば、陰影検出装置が提供され、それは、
入力画像の背景画像を生成するための第一生成ユニット；
前記入力画像及び前記背景画像に基づいて、２値前景画像を生成するための第二生成ユニット；及び
前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である各ピクセルについて、前記入力画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度が、前記背景画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である前記ピクセルを陰影と確定するための確定ユニットを含む。

本発明の第二側面によれば、陰影検出方法が提供され、それは、
入力画像の背景画像を生成し；
前記入力画像及び前記背景画像に基づいて、２値前景画像を生成し；及び
前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である各ピクセルについて、前記入力画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度が、前記背景画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である前記ピクセルを陰影と確定することを含む。

本発明の有益な効果は、入力画像及び背景画像中の対応するピクセルの輝度及び色変化を直接用いて、前景画像中のピクセルが陰影であるかを判断することにより、計算が簡単で、検出が迅速且つ正確であるようにさせることができる。

本発明の実施例1における陰影検出装置の構成図である。本発明の実施例2における電子機器の構成図である。本発明の実施例2における電子機器のシステム構成図である。本発明の実施例3における陰影検出方法のフローチャートである。本発明の実施例4における陰影検出方法のフローチャートである。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。

図1は、本発明の実施例1における陰影検出装置の構成図である。図1に示すように、該装置100は、次のものを含む。

第一生成ユニット101：入力画像の背景画像を生成し；
第二生成ユニット102：該入力画像及び背景画像に基づいて、２値前景画像を生成し；
確定ユニット103：該２値前景画像中の、ピクセル値が1である各ピクセルについて、該入力画像中の、該ピクセルに対応するピクセルの輝度が、該背景画像中の、該ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、該２値前景画像中の、ピクセル値が1である該ピクセルを陰影と確定する。

この実施例から分かるように、入力画像及び背景画像中の対応するピクセルの輝度及び色変化を直接用いて、前景画像中のピクセルが陰影であるかを判断することにより、計算が簡単で、検出が迅速且つ正確であるようにさせることができる。

本実施例では、入力画像は、従来の方法により取得することができる。例えば、該入力画像は、監視ビデオ中の１フレームの画像を抽出することにより取得することができる。また、該監視ビデオは、監視する必要のある領域に設けられる撮影装置により取得することができる。

本実施例では、検出対象としての陰影は、移動する物体の陰影であっても良く、或いは、移動する物体の陰影及び静止する物体及びゆっくり移動する物体の陰影であっても良い。

本実施例では、従来の方法を用いて入力画像の背景画像を生成することができる。例えば、背景モデルを用いて背景画像を得ることができ、そのうち、該背景モデルは、従来の背景モデルを使用することができる。例えば、該背景モデルは、平均背景法により確立されたモデル又は混合ガウスモデルなどを使うことができる。

本実施例では、該背景モデルは、ゆっくり移動する物体又は一定時間内で静止する物体を検出し得る背景モデルを採用しても良い。このように、静止する物体又はゆっくり移動する物体を検出し得る背景モデルを用いることにより、静止する物体又はゆっくり移動する物体の陰影を検出することができる。

本実施例では、第二生成ユニット102は、該入力画像及び生成された背景画像に基づいて、２値前景画像を生成するために用いられる。そのうち、従来の方法を用いて該２値前景画像を生成することができる。

例えば、背景画像と入力画像とを比較することにより、明らかに異なるピクセルの、入力画像中の対応するピクセルのピクセル値を1とし、他のピクセルのピクセル値を0とするなら、ピクセル値が1である該ピクセルは、前景ピクセルである。そのうち、該前景画像は２値画像であり、前景ピクセルのピクセル値は1であり、他のピクセルのピクセル値は0である。

本実施例では、２値前景画像を生成した後に、確定ユニット103は、該２値前景画像中の、ピクセル値が1である各ピクセルについて、即ち、各前景ピクセルについて、該入力画像中の、該ピクセルに対応するピクセルの輝度が、該背景画像中の、該ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、該２値前景画像中の、ピクセル値が1である該ピクセルを陰影と確定する。

本実施例では、該入力画像中の、該ピクセルに対応するピクセル、及び、該背景画像中の、該ピクセルに対応するピクセルとは、該入力画像及び該背景画像中の、座標が、ピクセル値が1である該ピクセルの座標と同じであるピクセルを指す。

本実施例では、２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にあることとは、例えば、２つの対応するピクセルの赤色、緑色、青色の各自の色値の比がすべて所定範囲内にあることを指す。そのうち、該所定範囲は、実際のニーズに応じて設定することができる。

本実施例では、赤色、緑色、青色の各自の色値は、正規化された色値であっても良い。正規化後の色値の比を計算することにより、色変化をより正確に反映することができる。これにより、検出結果の正確性をより一層向上させることができる。

例えば、２値前景画像中の、ピクセル値が1であるピクセルF_pについて、その入力画像中の対応するピクセルI_pの輝度がsであり、背景画像中の対応するピクセルB_pの輝度がSであるとする。そのうち、輝度s及びSは、グレーレベルにより評価することができる。

例えば、ピクセルB_p及びピクセルI_pの色値は、次の公式（1）及び（2）により計算することができ、即ち、

である。

そのうち、Uniform_R、Uniform_G、Uniform_Bは、それぞれ、ピクセルB_pの赤色、緑色、青色の正規化された色値を表し、Uniform_r、Uniform_g、Uniform_bは、それぞれ、ピクセルI_pの赤色、緑色、青色の正規化された色値を表し、R、G、Bは、それぞれ、ピクセルB_pの赤色、緑色、青色の色値を表し、r、g、bは、それぞれ、I_pの赤色、緑色、青色の色値を表す。

本実施例では、該装置はさらに判断ユニット（図示せず）を有し、該判断ユニットは、次の条件、即ち、該入力画像中の、該ピクセルに対応するピクセルの輝度が、該背景画像中の、該ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にあるか、即ち、次の条件式（3）

を満足するかを判断するために用いられる。

そのうち、s及びSは、それぞれ、ピクセルI_p及びB_pの輝度を示し、Uniform_R、Uniform_G、Uniform_Bは、それぞれ、ピクセルB_pの赤色、緑色、青色の正規化された色値を示し、Uniform_r、Uniform_g、Uniform_bは、それぞれ、ピクセルI_pの赤色、緑色、青色の正規化された色値を示し、T1及びT2は、該所定範囲の下限値及び上限値であり、その値は、実際のニーズに応じて設定することができ、例えば、T1=0.85、T2=1.15であっても良く、“&&”は、論理“AND”演算を示す。

本実施例では、該判断ユニットは、確定ユニット103内に設置されても良く、又は、確定ユニット103と独立して設置されても良い。

本実施例では、該装置はさらに除去ユニット104を含んでも良く、それは、２値前景画像中の、陰影と確定されたピクセルのピクセル値を0に設定するために用いられる。このように、陰影と検出された該ピクセルのピクセル値を0に設定することにより、陰影を前景ピクセルから排除することができる。これにより、移動物体をより正確に検出することができる。

本実施例では、除去ユニット104は、オプションであり、図1中で点線枠て表されている。

本発明の実施例はさらに電子機器を提供する。図2は、本発明の実施例2における電子機器の構成図である。図2に示すように、電子機器200は陰影検出装置201を含み、そのうち、陰影検出装置201の構成及び機能は、実施例1中の記載と同じであるため、ここではその詳しい説明を省略する。

図3は、本発明の実施例2における電子機器のシステム構成図である。図3に示すように、電子機器300は、中央処理装置301及び記憶器302を含んでも良く、記憶器302は、中央処理装置301に結合される。なお、該図は例示に過ぎず、他の類型の構成を用いてこの構成に対して補充又は代替を行うことにより、電気通信機能又は他の機能を実現することもできる。

図3に示すように、該電子機器300は、さらに、入力ユニット303、表示器304、及び電源305を含んでも良い。

一つの実施方式では、実施例1に記載の陰影検出装置の機能は、中央処理装置301に統合することができる。そのうち、中央処理装置301は、次のように構成されても良く、即ち、入力画像の背景画像を生成し；前記入力画像及び前記背景画像に基づいて、２値前景画像を生成し；前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である各ピクセルについて、前記入力画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度が、前記背景画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である前記ピクセルを陰影と確定する。

そのうち、中央処理装置301はさらに次のように構成されても良く、即ち、前記２値前景画像中の、陰影と確定されたピクセルのピクセル値を0に設定する。

そのうち、２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にあることとは、前記２つの対応するピクセルの赤色、緑色、青色の各自の色値の比がすべて所定範囲内にあることを指す。

そのうち、前記赤色、緑色、青色の各自の色値は、正規化された色値である。

もう一つの実施方式では、実施例1に記載の陰影検出装置は、中央処理装置301と独立して構成されても良く、例えば、該陰影検出装置は、中央処理装置301に接続されるチップとして構成されても良く、中央処理装置301の制御により該陰影検出装置の機能を実現することができる。

本実施例では、電子機器300は必ずしも図3に示すすべての部品を含む必要がない。

図3に示すように、中央処理装置301は制御器又は操作コントローラと称される場合もあり、マイクロプロセッサ又は他の処理装置及び／又は論理装置を含んでも良く、また、中央処理装置301は、入力を受信し、電子機器300の各部品の操作を制御することができる。

記憶器302は、例えば、バッファ、フレッシュメモリ、HDD、移動可能な媒体、揮発性記憶器、不揮発性記憶器又は他の適切な装置のうちの一つ又は複数であっても良い。中央処理装置301は、該記憶器302に記憶されたプログラムを実行することにより、情報の記憶や処理などを実現することができる。なお、他の部品の機能は、従来と同様であるため、ここではその詳しい説明を省略する。また、電子機器300の各部品は、専用ハードウェアファームウェア、ソフトウェア又はその組み合わせにより実現することもでき、これらはすべて本発明の技術的範囲に属する。

本発明の実施例はさらに陰影検出方法を提供し、それは、実施例1における陰影検出装置に対応する。図4は、本発明の実施例3における陰影検出方法のフローチャートである。図4に示すように、該方法は、次のステップを含む。

ステップ401：入力画像の背景画像を生成し；
ステップ402：該入力画像及び背景画像に基づいて、２値前景画像を生成し；
ステップ403：該２値前景画像中の、ピクセル値が1である各ピクセルについて、入力画像中の、該ピクセルに対応するピクセルの輝度が、背景画像中の、該ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、該２値前景画像中の、ピクセル値が1である該ピクセルを陰影と確定する。

本実施例では、背景画像及び２値前景画像の生成方法、及び陰影の確定方法は、実施例1中の記載と同じであるため、ここではその詳しい説明を省略する。

本発明の実施例はさらに陰影検出方法を提供し、それは、実施例1における陰影検出装置に対応する。図5は、本発明の実施例4における陰影検出方法のフローチャートである。図5に示すように、該方法は、次のステップを含む。

ステップ501：入力画像の背景画像を生成し；
ステップ502：該入力画像及び背景画像に基づいて、２値前景画像を生成し；
ステップ503：２値前景画像のピクセルに対しての計数値の初始値を1に設定し；
ステップ504：ピクセルの計数値がピクセルの総数より小さいかを判断し、そのうち、判断結果が“はい”の時に、ステップ505へ進み、判断結果が“いいえ”の時に、処理を終了し；
ステップ505：現在のピクセルのピクセル値が1であるかを判断し、そのうち、判断結果が“はい”の時に、ステップ506へ進み、判断結果が“いいえ”の時に、ステップ507へ進み；
ステップ506：次の条件、即ち、入力画像中の、現在のピクセルに対応するピクセルの輝度sが、背景画像中の、現在のピクセルに対応するピクセルの輝度Sよりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にあるかを判断し、そのうち、判断結果が“はい”の時に、ステップ508へ進み、判断結果が“いいえ”の時に、ステップ507へ進み；
ステップ507：ピクセルの計数値に1を加算し；
ステップ508：現在のピクセルを陰影と確定し；
ステップ509：現在のピクセルのピクセル値を0に設定する。

本実施例では、ステップ504中の比較対象としてのピクセルの総数は、前景画像のピクセルの総数であっても良く、又は、前景画像中の所定領域のピクセルの総数であっても良い。

本実施例では、ピクセルの並べ順序に従って順次検出を行っても良く、例えば、ピクセルの座標に基づいてソートを行ってから、１つずつ検出を行っても良い。

本発明の実施例はさらにコンピュータ可読プログラムを提供し、そのうち、陰影検出装置又は電子機器中で前記プログラムを実行する時に、前記プログラムは、コンピュータに、前記陰影検出装置又は電子機器中で実施例3又は実施例4に記載の陰影検出方法を実行させる。

本発明の実施例はさらにコンピュータ可読プログラムを記憶した記憶媒体を提供し、そのうち、前記コンピュータ可読プログラムは、コンピュータに、陰影検出装置又は電子機器中で実施例3又は実施例4に記載の陰影検出方法を実行させる。

また、本発明の実施例による装置及び方法は、ソフトウェアにより実現されても良く、ハードウェアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されても良い。また、本発明はこのようなコンピュータ可読プログラムにも関し、即ち、前記プログラムは、ロジック部品により実行される時に、前記ロジック部品に、上述の装置又は構成要素を実現させることができ、又は、前記ロジック部品に、上述の方法又はそのステップを実現させることができる。さらに、本発明は上述のプログラムを記憶するための記憶媒体、例えば、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、DVD、フラッシュメモリなどにも関する。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の技術的範囲に属する。

Claims

陰影検出装置であって、
入力画像の背景画像を生成するための第一生成ユニット；
前記入力画像及び前記背景画像に基づいて、２値前景画像を生成するための第二生成ユニット；及び
前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である各ピクセルについて、前記入力画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度が、前記背景画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である前記ピクセルを陰影と確定するための確定ユニットを含む、装置。
請求項1に記載の装置であって、
前記２値前景画像中の、陰影と確定されたピクセルのピクセル値を0に設定するための除去ユニットをさらに含む、装置。
請求項1に記載の装置であって、
前記２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にあることとは、前記２つの対応するピクセルの赤色、緑色及び青色の各自の色値の比がすべて所定範囲内にあることを指す、装置。
請求項3に記載の装置であって、
前記赤色、緑色及び青色の各自の色値は、正規化された色値である、装置。
陰影検出方法であって、
入力画像の背景画像を生成し；
前記入力画像及び前記背景画像に基づいて、２値前景画像を生成し；及び
前記２値前景画像中の、ピクセルが1である各ピクセルについて、前記入力画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度が、前記背景画像中の、前記ピクセルに対応するピクセルの輝度よりも小さく、且つ、この２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にある時に、前記２値前景画像中の、ピクセル値が1である前記ピクセルを陰影と確定することを含む、方法。
請求項5に記載の方法であって、
前記２値前景画像中の、陰影と確定された前記ピクセルのピクセル値を0に設定することをさらに含む、方法。
請求項5に記載の方法であって、
前記２つの対応するピクセルの色変化が所定範囲内にあることとは、前記２つの対応するピクセルの赤色、緑色及び青色の各自の色値の比がすべて所定範囲内にあることを指す、方法。
請求項7に記載の方法であって、
前記赤色、緑色及び青色各自の色値は、正規化された色値である、方法。