JP2018523394A - 目標追跡装置及び目標追跡方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気設備技術分野に関わり、特に目標追跡装置及び追跡方法に関わり、目標追跡モジュールと、移動モジュールと、総合解析モジュールとを備える移動目標追跡装置を通じて、監視カメラで取得された画像を通して、移動目標を確定し、最終的に有効移動目標を確定した後、有効移動目標の今回の移動パラメータを算出し、監視カメラを回転させるか否かを判断して、監視カメラの回転が終了した後、ストレージ中のパラメータ情報を更新するというような本技術案によって、正確に、リアルタイムで移動目標を追跡することができ、監視カメラの回転を完了した後、従来の方法と同じような移動検出と追跡情報の蓄積を再実行する必要はなく、移動目標を継続的に追跡することができる。しかも、本技術案はどのような移動物体であっても素早く追跡することができ、どのようなオブジェクトモデルにも依存しない。

Description

本発明は、電気設備技術分野に関し、特に目標追跡装置と追跡方法に関する。

現在、画像処理では目標追跡機能はすでに実現された。目標追跡は、主に、固定的な静態監視カメラに基づいて、監視カメラの取得した内容を解析し、静態的なものを背景にした目標追跡を実現する目標追跡と、ある種類の物体の検査モデルに基づき、目標検査を完成し、検出した結果を追跡する目標追跡とを含む。

固定監視カメラに基づく追跡アルゴリズムは、フレーム差分法を採用し、後者はフレーム差分法の原理と類似する変種方法であり、これらのアルゴリズムは、監視カメラの方向や位置の変えた場合、追跡目標を失いやすいが、物体検査モデルに基づく追跡アルゴリズムは、事前に物体のモデルをトレーニングする必要があり、このアルゴリズムはモデルのトレーニングの完了した物体に対しては、比較的によい検査結果があるが、様々な物体に対しては、事前に複数の異なる種類のモデルをトレーニングする必要があり、このような場合には、より大きなワークロードが生まれ、目標追跡装置の計算性能に対する要求も高くなる。そのため、複数の種類の物体に対して非静的な監視カメラにより動的な背景での目標追跡問題をどのようにしてより良く解決するかが、当業者の直面する大きな問題となっている。

発明の内容

上記の問題に対して、本発明は、目標追跡装置及び目標追跡方法を提供し、目標追跡モジュールと、移動モジュールと、総合解析モジュールとを備える目標追跡装置を通じて、監視カメラでの移動目標の移動パラメータに基づき、追跡アルゴリズムを補償して、複数の種類の物体が非静態の背景にある場合の目標追跡を実現した。この技術案は、具体的に、以下のとおりである。

本発明の目標追跡装置は、監視カメラが目標を追跡することに適用され、
監視カメラの得た画像を取得して、取得した画像に基づいて、当該移動目標を確定し、さらに最終的に有効移動目標を確定する目標追跡モジュールと、
前記目標追跡モジュールに連接し、前記有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算し、このパラメータ情報にしたがって監視カメラを回転させるか否かを判断する移動モジュールと、
前記移動モジュールと前記目標追跡モジュールとに連接し、監視カメラが回転した後、パラメータ情報を更新し、そして目標追跡モジュールに通知し、移動目標の追跡を続けさせる総合分析モジュールと、
を含む。

前記目標追跡装置において、前記目標追跡モジュールは、
前記監視カメラの得た画像の当面フレーム及び当面フレームに対する前の２つのフレームを採集する移動目標画像取得モジュールと、
前記移動目標画像取得モジュールの得た画像を保存する第１ストレージモジュールと、
前記ストレージモジュール中に保存した画像にしたがって、有効移動目標を確定する有効移動目標確定モジュールと、
を含む。

前記目標追跡装置において、前記移動モジュールは、具体的に、
前記有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算する計算モジュールと、
前記計算モジュールに連接し、前記パラメータ情報を保存する第２ストレージモジュールと、
前記ストレージモジュールに連接し、ストレージモジュール中に保存した前記パラメータ情報にしたがって、監視カメラを回転させるか否かを判断する判断モジュールと、
を含む。

前記目標追跡装置において、前記パラメータ情報は、前記有効移動目標の持続移動時間と、移動変位と、移動方位角とを含む。

本発明の前記目標追跡装置による目標追跡方法は、
移動目標の移動画像を取得し、取得した移動画像に基づき、前記移動目標を確定し、さらに最終的に有効的な移動目標を確定するステップと、
前記有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算して、前記算出したパラメータ情報に基づき、監視カメラを回転させるか否かを判断するステップと、
監視カメラを回転させる必要がない場合、次のパラメータ情報を待ち続け、監視カメラを回転させる必要がある場合、監視カメラを回転させ、ストレージモジュールに記憶したパラメータ情報を更新するステップと、
を含む。

前記目標追跡方法において、前記移動目標の移動画像を取得し、取得した移動画像に基づいて、前記移動目標を確定し、さらに、最終的に有効移動目標を確定するステップは、具体的に、
監視カメラから採集した第１フレームと、第２フレームと、第３フレームとの画像情報を取得し、前記移動目標の移動図を取得することと、
移動図でのゼロと等しくない点を移動元として表し、すべての相互連接する移動元を探し出して、疑似移動目標を確定することと、
前記疑似移動目標の移動強度を計算して、移動強度が閾値より小さい移動元を捨て、有効な移動目標を確定することと、
を含む。

前記目標追跡方法において、前記パラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断するステップは、具体的に、
有効移動目標の持続移動時間閾値と、移動変位閾値と、移動方位角閾値とを別々に設定し、設定した各閾値をストレージモジュールに記憶することと、
前記有効移動目標の持続移動時間と、移動変位と、移動方位角とを算出し、算出したものをストレージモジュールに記憶することと、
解析判断をして、前記移動持続時間が前記移動持続時間閾値に達して、前記移動変位が前記移動変位閾値に達して、また、前記移動方位角が前記移動方位角閾値に達した場合、監視カメラを回転させて、ストレージモジュールに記憶したパラメータ情報を更新して、そうでない場合、有効移動目標の次の組のパラメータ情報を判断し続けることと、
を含む。

本発明のメリットと達成できる有益的な効果は、以下の通りであり、すなわち、
本発明の技術案により、正確に、リアルタイムで移動目標を追跡することができ、監視カメラの回転をさせた後できるだけ早く追跡し続けることができ、従来の方法のように移動検出と追跡情報の蓄積とを再実行する必要はなく、しかもどんな移動物体も素早く追跡することができ、どんなオブジェクトモデルにも依存しない。

添付した図面を参照して、非限定的な実施形態の詳細な説明を読むことにより、本発明とその外形特徴とメリットは、より明確になる。すべての図面で、同じ参照番号は同じ部分を示し、図面は縮尺通りに描かれておらず、主に本発明の趣旨を示す。
図１は、本発明の実施形態の移動目標追跡アルゴリズムのフローチャートである。 図２は、前記実施形態の移動目標を追跡する方法の結構案内図である。 図３は、前記実施形態の有効移動目標を確定する方法の結構案内図である。 図４は、前記実施形態の監視カメラを回転させる必要があるか否かを判断する方法の結構案内図である。 図５は、前記実施形態の監視カメラを回転させる必要があるか否かを判断するアルゴリズムのフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態をさらに説明するが、この実施形態は本発明を限定するものではない。

本発明はある種類の目標追跡装置を紹介する。当該装置は監視カメラが移動目標を追跡するため使うもので、主に目標追跡モジュールと、移動モジュールと、総合分析モジュールとを含む。

目標追跡モジュールは、監視カメラの得た画像を取得して、取得した画像に基づいて、当該移動目標を確定し、最終的に有効移動目標を確定することに使う。

移動モジュールは、当該目標追跡モジュールに連接し、前記有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算し、このパラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断するために使うものである。

総合分析モジュールは移動モジュールと目標追跡モジュールとに連接し、監視カメラの回転した後、パラメータ情報を更新して、そして目標追跡モジュールに通知して、移動目標を追跡し続けるために使うものである。

好ましい実施形態として、目標追跡モジュールは、
監視カメラの得た当面フレーム及び当面フレームの前の２つのフレームを採集する移動目標画像取得モジュールと、
移動目標画像取得モジュールの得た画像を記憶する第１ストレージモジュールと、
前記ストレージモジュールに記憶した画像により、有効移動目標を確定する有効移動目標確定モジュールと、
を含む。

本発明の好ましい実施形態として、移動モジュールは、具体的に、計算モジュールと、第２ストレージモジュールと、判断モジュールとを含む。この中では、
計算モジュールは、有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算するため使うものである。

第２ストレージモジュールは、当該計算モジュールに連接し、パラメータ情報を記憶するため使うものである。

判断モジュールは、当該ストレージモジュールに連接し、ストレージモジュールに記憶された当該パラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断するために使うものである。

また、パラメータ情報は、有効移動目標の持続移動時間と、移動変位と、移動方位角とを含む。

図１に示したように、まず、画像を取得して、移動目標を確定して、有効移動目標を確定し続けてから、移動目標のパラメータ情報を計算して、各パラメータ情報が設定された閾値に達すると、監視カメラを回転させて、パラメータ情報及びストレージに記憶した監視カメラの位置情報を更新する。具体的な方法は、以下の通りである。

図２に示したように、具体的に当該方法は、
監視カメラの取得した画像を得て、得た画像により、移動目標を確定し、さらに最終的に有効移動目標を確定することと、
有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算し、算出した当該パラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断することと、
監視カメラを回転させる必要がない場合、次のパラメータ情報を待ち続け、監視カメラを回転させる必要がある場合、監視カメラを回転させて、それにストレージモジュールに記憶したパラメータ情報を更新する。しかも、ストレージに監視カメラの位置情報が記憶され、監視カメラを回転させる度に、ストレージに記憶した監視カメラの位置情報を更新する。次回回転させる時、前回回転させた後の位置情報を参照して回転させる。

図３に示したように、本発明のある好ましい実施形態では、移動目標の移動画像を取得して、取得した移動画像により、当該移動目標を確定し、さらに最終的に有効移動目標を確定するステップは、
監視カメラから採集した第１フレームと、第２フレームと、第３フレームとの画像情報を得て、当該移動目標の移動画像を取得して（当面フレームを第３フレームとして、前の２つのフレームを時間先後の順序でそれぞれ第１フレームと第２フレームとして定義する）、
移動図では、０と等しくない点を移動元として、すべての相互接続している移動元を探し出して、擬似移動目標を確定して、
当該擬似移動目標の移動強度を計算して、移動強度が閾値より小さい移動元を捨てて、有効移動目標を確定することである。

本発明のある実施形態として、まずは、監視カメラから採集した当面フレーム（第３フレーム）と、第１フレームと、第２フレームとの画像情報を得て、第１フレームから第３フレームを減って差分画像ｉｍｇ１を得て、第２フレームから第３フレームを減って差分画像ｉｍｇ２を得て、ｉｍｇ１とｉｍｇ２を重畳することによって移動画像を得る。そして、移動画像での０と等しくない点を移動元として、すべての相互接続している移動元を探し出して、これらの相互連接した移動元は擬似移動目標を形成する。最後に、すべての擬似移動目標の移動強度を計算して、移動強度＝移動元数量／擬似目標の長方形の面積という公式によって、移動強度値が大きいほど、この地域の移動情報が豊かになり、逆に、移動強度が小さいほど、この地域の移動情報がまばらになり、それに、事前に移動強度閾値を設定して、擬似移動目標の移動強度がこの閾値より小さい時、フィルタリングして捨てて、移動強度が予め設定した移動強度より小さい移動元も捨てて、有効移動目標を得る。

図４に示したように、本発明のある好ましい実施形態では、当該パラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断する具体的な方法は、
有効移動目標の持続移動時間閾値と、移動変位閾値と、移動方位角閾値とをそれぞれ設定して、設定されたこれらのデータを第２ストレージモジュールに記憶して、
当該有効移動目標の持続移動時間と、移動変位と、移動方位角とを計算して、計算したこれらのデータを第２ストレージの記憶して、
分析判断して、当該移動持続時間が当該移動持続時間閾値に達すると同時に、当該移動変位が当該移動変位閾値に達し、当該移動方位角も上記の移動方位角閾値に達した場合、監視カメラを回転させて、しかもストレージモジュールに記憶したパラメータ情報を更新する。そうでなければ、有効移動目標の次の組みのパラメータ情報を判断し続ける、
ということである。

図５に示したように、移動目標を追跡する時、まず、当該移動目標の持続移動時間が設定された持続移動時間閾値に達するか否かを判断する。もし達しない場合、当該移動目標に対する追跡を終えて、次の移動目標を追跡し始める。もし設定された接続時間閾値に達する場合、当該移動目標の移動変位が、設定された移動変位閾値に達するか否かを判断する。もし達しない場合、当該移動目標の追跡を終えて、次の移動目標を追跡し始める。もし設定された移動変位閾値に達する場合、移動目標の移動方位角が、設定された移動方位角閾値に達するか否かを判断する。もし設定された移動方位角閾値に達しない場合、本移動目標の追跡を終えて、次の移動目標の追跡を始める。もし設定された移動方位角閾値に達する場合、監視カメラを回転させる。

これにより、ある物体が急速的に監視カメラの前方を飛ぶ場合、移動距離が十分長くても、実際的に追跡の必要がない。持続時間閾値を設定することは、このような場合に、監視カメラが回ることを有効に防止できる。物体がただ監視カメラの前方で軽く震れる場合には、振動の持続時間が十分長くても移動変位が移動変位閾値に達しない、すなわち、移動変位閾値を設定することにより、この状況で監視カメラの回ることを有効に防止することができる。追跡される目標が監視カメラの前方で微小的に行きつ戻りつ移動する場合、移動方位角閾値により監視カメラを回転させる必要がないと判断する。

監視カメラが一回回転した後、ストレージモジュールに記憶した追跡目標のパラメータ情報を更新する必要があり、しかも、監視カメラの動的情報も一回回転した後及時に更新する必要がある。このようにすることにより、次回の監視カメラの回転の偏差を防止することができる。具体的に言えば、もし次回で目標が監視カメラの回転方向に向けて前進し続けたら、次回の監視カメラの回転速度や角度が大すぎる可能性があり、もし次回で目標が監視カメラの方向の反対方向に向けて移動したら、最新の追跡ウィンドウと監視カメラの回転する前の追跡ウィンドウとを重ねる可能性があり、あるいは、移動変位が小さすぎで、回転せず、追跡遅れや目標紛失になる。

以上説明したように、本発明は、目標追跡モジュールと、移動モジュールと、総合解析モジュールとを備える移動目標追跡装置を作ることにより、監視カメラが採集した画像を取得して、移動目標を確定し、最終的に有効移動目標を確定し、そして、当該有効移動目標の今回の移動パラメータ情報を算出し、当該移動パラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断し、監視カメラの回転が終了した後、ストレージに記憶したパラメータ情報を更新する。この技術案によって、正確的に、リアルタイムで移動目標を追跡することができ、従来の方法のように移動検出と追跡情報の蓄積を再実行する必要はなく、監視カメラが回転を完了した後に移動目標を連続的に追跡することができる。さらに、本技術案はあらゆる移動物体を素早く追跡することができ、どんなオブジェクトモデルにも依存しない。

当業者は、従来技術と上記の実施形態の技術とを利用して変形例を作ることを理解すべきであり、ここでは詳しく説明しない。このような変形例は本発明の実質内容に対して影響がないので、ここで詳しく説明しない。

以上は、本発明の好ましい実施形態を説明しただけである。本発明は上述した特定実施形態に限定されるものではなく、詳細に記載されていない装置や構造は当技術分野において通常のやり方で実施されると解釈すべきであることを、理解すべきである。当業者であれば、本発明の技術的な解決策の範囲から逸脱しなければ、上述した方法や技術内容を利用して本発明の技術的な解決策に多くの可能な変形や修正を加えることができ、あるいは等しい同効実施形態に変化及び改定することができ、これらは本発明の実施内容に影響しない。したがって、すべての本発明技術案から離脱していない内容、本発明技術の実質に基づく上記実施形態のいかなる簡単な修正、本発明と同一視される変化及び装飾は、全て本発明の技術提案保護の範囲内に所属する。

Claims (7)

1. 監視カメラの目標追跡に適用する目標追跡装置において、
   監視カメラの得た画像を取得して、取得した画像により、前記移動目標を確定し、最終的に有効移動目標を確定する目標追跡モジュールと、
   前記目標追跡モジュールに連接し、前記有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算し、前記パラメータ情報により監視カメラを回転させるか否かを判断する移動モジュールと、
   移動モジュールと目標追跡モジュールとに連接し、監視カメラが回転した後、パラメータ情報を更新し、目標追跡モジュールに通知して移動目標を追跡し続けさせる総合分析モジュールと、
   を含むことを特徴とする目標追跡装置。
2. 前記目標追跡モジュールは、
   前記監視カメラの得た画像の当面フレーム及び当面フレームに対する前の２つのフレームを採集する移動目標画像取得モジュールと、
   前記移動目標画像取得モジュールの得た画像を記憶する第１ストレージモジュールと、
   前記ストレージモジュールに記憶された画像により、有効移動目標を確定する有効移動目標確定モジュールと、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の目標追跡装置。
3. 前記移動モジュールは
   前記有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算する計算モジュールと、
   前記計算モジュールに連接し、前記パラメータ情報を記憶する第２ストレージモジュールと、
   前記ストレージモジュールに連接し、ストレージモジュールに記憶した前記パラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断する判断モジュールと、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の目標追跡装置。
4. 前記パラメータ情報は、前記有効移動目標の持続移動時間と、移動変位と、移動方位角とを含むことを特徴とする請求項３記載の目標追跡装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載する目標追跡装置により、移動目標を追跡する方法において、
   移動目標の移動画像を取得し、前記移動画像により、前記移動目標を確定し、最終的に有効移動目標を確定するステップと、
   前記有効移動目標の今回の移動のパラメータ情報を計算して、前記パラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断するステップと、
   監視カメラを回転させる必要ない場合、次のパラメータ情報を待ち続き、監視カメラを回転させる必要ある場合、監視カメラを回転させ、ストレージモジュールに記憶さしたパラメータ情報を更新するステップと、
   を含むことを特徴とする目標追跡方法。
6. 前記移動目標の移動画像を取得し、前記移動画像により、前記移動目標を確定し、最終的に有効移動目標を確定する方法は、具体的に、
   監視カメラから取得した第１フレームと、第２フレームと、第３フレームとの画像情報を得て、前記移動目標の移動図を取得するステップと、
   移動図におけるゼロと等しくない点を移動元として、すべての相互連接する移動元を探し出し、擬似移動目標を確定するステップと、
   前記擬似移動目標の移動強度を計算して、移動強度が閾値より小さい移動元を捨て、有効移動目標を確定するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項５記載の目標追跡方法。
7. 前記パラメータ情報により、監視カメラを回転させるか否かを判断する方法において、
   有効移動目標の持続移動時間閾値と、移動変位閾値と、移動方位角閾値とを別々に設定し、これらの設定した閾値をストレージモジュールに記憶するステップと、
   前記有効移動目標の持続移動時間と、移動変位と、移動方位角とを算出し、これらの算出したものをストレージモジュールに記憶するステップと、
   解析判断をして、前記移動持続時間が前記移動持続時間閾値に達すると同時に、前記移動変位が前記移動変位閾値に達して、前記移動方位角が前記移動方位角閾値に達する場合、監視カメラを回転させて、ストレージモジュールに記憶したパラメータ情報を更新して、そうではなければ、有効移動目標の次のパラメータ情報を判断し続けるステップと
   を含むことを特徴とする請求項５記載の目標追跡方法。

Images