JP2889410B2 - 画像認識装置 - Google Patents

画像認識装置

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JP2889410B2
JP2889410B2 JP3307996A JP30799691A JP2889410B2 JP 2889410 B2 JP2889410 B2 JP 2889410B2 JP 3307996 A JP3307996 A JP 3307996A JP 30799691 A JP30799691 A JP 30799691A JP 2889410 B2 JP2889410 B2 JP 2889410B2
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哲也 村上
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、画像データを発生す
るカメラを備えた画像認識装置に関し、特に移動物体の
追跡に改良を施したものに関する。
【0002】
【従来の技術】画像認識装置は、ビデオカメラなどによ
って撮像された移動物体を認識することができるので、
監視装置やいわゆるテレビドアフォンなどに用いられ
る。
【0003】図5は、従来の画像認識装置を示すブロッ
ク図である。図5に示す画像認識装置は、カメラ1、A
/D変換器3、ノイズ除去フィルタ4、画像メモリ5
0、差分器6、2値化処理部7、移動物体検出回路51
を備える。カメラ1は撮像方向がある方向に固定され、
この方向から入射される被写体を画像信号に変換する。
A/D変換器3は、カメラ1からの画像信号をA/D変
換してノイズ除去フィルタ4に与える。ノイズ除去フィ
ルタ4は、画像データに含まれるノイズ成分を除去す
る。画像メモリ50は、1枚の背景画像を予め記憶して
おくメモリであり、この背景画像は、移動物体がないと
きに撮像される。差分器6は画像メモリ50に記憶され
た背景画像とノイズ除去フィルタ4を通過した画像デー
タとの差分をとる。2値化処理部7は、差分結果をしき
い値を設け輝度値ごとにしきい値以下ならば“0”、し
きい値以上であれば“1”に置換える。移動体検出回路
8は、2値化された結果に基づいて移動物体を検出す
る。
【0004】動作において、移動物体がカメラ1の撮像
範囲に入ると、画像信号に変換された後A/D変換器3
に与えられる。A/D変換器3に与えられた映像信号は
ディジタルの画像データに変換された後、ノイズ除去フ
ィルタ4を通して差分器6に与えられる。画像データは
画像メモリ50に記憶された背景画像との差分がとられ
る。差分結果は、2値化処理部7によって“0”と
“1”とに変換される。この2値化データは、移動物体
検出回路51に与えられて、ここで2値化データの面積
や重心などを求めることにより、移動物体によるデータ
の変化量を検出することができる。この結果、移動物体
を特定し、この移動物体の像を表示したり記録したりす
ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像認識装置では、カメラの撮像方向が固定されている
ため、画像内の移動物体を検知できる範囲が限られかつ
移動物体を広範囲追跡することができないという欠点が
ある。
【0006】この欠点を解消するには複数のカメラを用
いていろいろな角度から撮影することが考えられるが、
カメラの数を増やさなければならないという問題が生ず
る。
【0007】この発明は、前記問題を解決するためにな
されたものであり、移動物体を検知できる範囲および追
跡できる範囲を拡大することのできる画像認識装置を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のこの発明は、被写体を撮像して画像データを発生する
カメラ手段を備えた画像認識装置であって、隣接する背
景画像と重なり領域を有する、複数の背景画像を記憶す
るメモリ手段と、 前記複数の背景画像のうちの撮像方向
に対応する背景画像と前記カメラ手段により発生される
画像データとの差分をとる手段と、前記差分結果に基づ
いて画像内の移動物体を検出する手段と、前記検出され
た移動物体と、1フレーム前の画像データにより求めら
れた移動物体との位置の変化に基づき、前記検出された
移動物体の移動方向を求め、前記検出された移動物体の
移動に応じて前記複数の背景画像のうちの移動物体の移
動した先にある背景画像を、前記メモリ手段に記憶され
た前記複数の背景画像より選択する手段と、前記検出さ
れた移動物体の移動に応じて前記カメラ手段の撮像方向
を変更する手段とを含むことを特徴とする。
【0009】
【作用】以上のこの発明では、様々なカメラ方向より撮
像した複数の背景画像を予め記憶しているので、カメラ
手段からの画像データとこの所望の範囲の背景画像との
差分をとることにより、移動物体を検出する範囲を従来
例よりも拡大できる。そして、移動物体の検出信号に応
答して移動物体の移動方向に向けてカメラ手段の撮像方
向を移動させることができるので、従来例よりも追跡範
囲を拡大することができる。
【0010】
【実施例】図1は、この発明の一実施例を示すブロック
図である。図1の画像認識装置が図5の画像認識装置と
異なるところは、1枚の背景画像を記憶する画像メモリ
に代えて、所望の範囲の背景画像を複数領域に分割して
取込むメモリ装置5が設けられ、カメラ1を搭載する可
動テーブル2と、可動テーブル2および前記メモリ装置
5を制御する制御部16とが追加されていることであ
る。尚、ここで用いられるカメラ1としては、例えば、
カメラ一体型VTR等の映像を外部に出力することので
きるものであれば良い。
【0011】メモリ装置5は複数の領域に対応して設け
られる複数の画像メモリを含む。この画像メモリへの背
景画像の取込みについては後述する。
【0012】可動テーブル2は、カメラ1の撮像方向を
上下左右に変更して、カメラ1により映し出す範囲を分
割された領域に設定する。制御部16は、移動物体検出
回路51からの移動物体検出信号に応答して、メモリ装
置に記憶されている所望の範囲の背景画像のうち移動物
体が移動する方向の背景画像を選択するとともに、可動
テーブル2を動かし、カメラ1の撮像範囲を選択した領
域に移動させる。
【0013】さらに、この画像認識装置の移動物体検出
回路51は、ラベリング部8、第1のフィレ径検出部
9、第2のフィレ径検出部10、面積検出部11、重心
検出部12、3つの比較器13a,13bおよび13
c、第1の判定器14および第2の判定器15を含む。
ラベリング部8は2値化結果で1(または0)の結果と
して出力された画素ごとの集まりに対して、画像の左上
隅から右下隅まで順に順位付(ラベリング)を行なう。
第1のフィレ径検出部9は、ラベリングされた領域のそ
れぞれについて、その領域を囲むことができる最小面積
の長方形(外接長方形)を考え、その外接長方形の縦の
長さ(フィレ径の縦の長さ)を検出する。ただし外接長
方形の各辺は画像の縦軸および横軸と平行である。第2
のフィレ径検出部10は、第1のフィレ径検出部9と同
様にラベリングされた領域に対して求められる外接長方
形の横の長さ(フィレ径の横の長さ)を検出する。面積
検出部11は、ラベリングされた領域の大きさ(面積)
を認識する。領域の面積とは、外接長方形の面積を意味
する。重心検出部12はラベリングされた領域の重心を
検出する。重心は、外接長方形の対角線の交点により求
められる。比較器13aは、検出したフィレ径の縦の長
さと予め指定したフィレ径の長さとを比較する。比較器
13bは、検出したフィレ径の横の長さと予め指定した
フィレ径の長さとを比較する。比較器13cは、検出し
た面積の大きさと予め指定した面積の大きさとを比較す
る。第1の判定器14は比較器13a、13bおよび1
3cの結果がすべて真のとき、画像内に移動物体がある
と認識し、移動物体を追跡する。第2の判定器15は、
移動物体が幾つかあるときにどれを追跡するかを判定す
る。
【0014】図2は背景画像の取込みを説明するための
図である。図2において、5a〜5kは画像メモリ、
X,Yは各画像メモリの縦と横の長さ、+は各画像メモ
リの中心位置を示す。また、斜線部は画像メモリの記憶
領域が互いに重なっている部分を示す。
【0015】背景画像は、移動物体がない状態での画像
を取込むことにより行なわれる。それには、可動テーブ
ル2によりカメラ1の撮像範囲を移動させる。この移動
によって映し出される背景画像が連続するように複数の
画像に分割し、分割した画像を複数の画像メモリに記憶
する。なお、各画像メモリに記憶される背景画像の端部
と隣接の画像メモリに記憶される背景画像の端部とは重
なるように記憶される(図2の斜線部)。図2では11
画面に分割されているので、11個の画像メモリが必要
である。
【0016】次に、図1および図2を用いて画像認識装
置の動作を説明する。まず、差分器6により背景画像と
カメラから入力した画像との差分を座標ごとに取ること
により、画像内に移動物体があるか否かが判定される。
動き物体がない場合は、輝度値の差分結果は画像全体で
0となる。また、何か移動物体があるとその部分だけ0
以外の値が現われる。この0以外の値の領域をはっきり
させるため、2値化処理部7により、画像内の輝度値と
しきい値とを比較し、輝度値がしきい値以上であれば強
制的に輝度値を表わす最大値(8諧調の場合は255)
を出力する。このようにして、移動物体のある領域とな
い領域とを明確に区別する。この輝度値の違う領域があ
るかどうかによって移動物体があるかどうかの判定が行
なわれる。
【0017】また、画像内に幾つかの動き領域がある場
合には、ラベリング部8においてその領域すべてに順位
付を行なう。この順位付を行なうことにより、どの領域
を追跡するかの判定を容易にすることができる。順位付
は、画像の左上隅から右下隅まで順にラスタ走査を行な
った際、出現する領域の順に行われる。
【0018】画像内に移動物体があると判定された場合
には、その移動物体追跡を行なうかどうかの判定を行な
う。また、移動物体が幾つかある場合には、先に順位付
を行なった順に変化した領域の縦横の長さ、面積(大き
さ)を求め、予め指定した大きさの範囲に入っていれば
追跡対象物体と判定する。この追跡対象物体の判定は次
のようにして行なわれる。まず、第1のフィレ径検出部
9により移動物体の縦の長さが検出され、同様に第2の
フィレ径検出部10により横の長さが検出される。ま
た、面積検出部11により移動物体の面積が求められ、
各検出部により検出された結果が比較器13a、13b
および13cに入力される。比較する値は操作者が予め
決めておき、比較器の端子a′、b′およびc′にそれ
ぞれ入力しておく。こうすることにより、追跡対象物を
限定することができる。比較器13a、13bおよび1
3cの出力結果がすべて真であるかどうかが第1の判定
器14により判定される。また、追跡対象が2つ以上あ
る場合には、面積の一番大きいものあるいは領域の縦の
長さや横の長さが一番長いものを選択するなどを使用時
に決めておくことにより、2つ以上の追跡すべき移動物
体がある場合にも対応することができる。追跡対象物が
確定したら、追跡する物体の重心位置を求め、第2の判
定器15により重心位置の監視を行なう。これにより、
移動物体の移動方向が求められる。より具体的には、移
動方向は、今回取込んだ移動物体の重心位置と前回取込
んだ移動物体との重心とを比較することにより、求めら
れる。重心位置が画面の端にいくと、制御部16へ信号
を出力し、物体の移動方向にカメラ1の撮像方向を向け
るように可動テーブル2を回転させるとともに、メモリ
装置5の背景画像の選択を行なう。
【0019】図3は、カメラの映す場所と背景画像の選
択の関係を説明するための図である。図3において、斜
線部は表示範囲、移動物体の検知範囲および追跡範囲を
示す。
【0020】今、移動物体が左から右へ動くとする。初
期状態でのカメラ1の表示する範囲外で物体が動いても
検知することができないので、背景画像および撮像方向
は移動しない(図3の(a))。
【0021】初期状態において、移動物体がカメラの撮
像範囲内に入ったとき初めて移動物体があると判定し、
前述したように移動物体を追跡するかどうかの判定を行
なう。追跡対象物と判断した場合には、移動物体が初期
状態の画面内にあればカメラ1は動かずにそのままの状
態で映像を出力する(図3の(b))。
【0022】移動物体が画面の右端に動き見えなくなる
前に移動物体が画面の左端になるように可動テーブル2
が一定の角度右へ動く。同時に背景画像も初期状態のも
のから右に動かしたものに切換えられる(図3の
(c))。
【0023】さらに、移動物体が右へ動き画面から見え
なくなる前に、可動テーブル2を一定の角度動かす。同
様に、画像メモリ5dを画像メモリ5eに切換える(図
3の(d))。
【0024】なお、可動テーブル2を動かすのと画像メ
モリを切換えるタイミングは図4に示すように、移動物
体の重心位置の座標変化に基づいて設定される。また、
移動物体の重心位置の座標変化を検出することにより画
像内での移動物体のスピードを知ることができる。
【0025】移動物体が右に動き追跡できなくなると、
カメラ1を初期状態の位置に戻し、移動物体の監視を再
開する(図3の(e))。
【0026】また、背景画像は移動物体を追跡していな
いときに一定の時間ごとあるいは明るさなどの状況の変
化が起きたときに随時に更新される。
【0027】
【発明の効果】以上のこの発明によれば、所望の範囲の
背景画像を複数領域に分割し、移動物体の移動方向に応
じてカメラ手段の撮像方向および背景画像を複数の領域
から選択するようにしたので、従来例と比較して移動物
体の検知範囲および追跡範囲を拡大することができると
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】背景画像の取込みを説明するための図である。
【図3】カメラの映す場所と背景画像の選択の関係を説
明するための図である。
【図4】1つの画面の中で移動物体の重心位置の座標変
化を示したものである。
【図5】従来の画像認識装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 カメラ 2 可動テーブル 5 メモリ装置 6 差分器 7 2値化処理部 51 移動物体検出回路 16 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 5/222 - 5/28 H04N 7/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体を撮像して画像データを発生する
    カメラ手段を備えた画像認識装置であって、隣接する背景画像と重なり領域を有する、複数の背景画
    像を記憶するメモリ手段と、 前記複数の背景画像のうちの撮像方向に対応する 背景画
    像と前記カメラ手段により発生される画像データとの差
    分をとる手段と、 前記差分結果に基づいて画像内の移動物体を検出する手
    段と、前記検出された移動物体と、1フレーム前の画像データ
    により求められた移動物体との位置の変化に基づき、前
    記検出された移動物体の移動方向を求め、前記検出され
    た移動物体の移動に応じて前記複数の背景画像のうちの
    移動物体の移動した先にある背景画像を、前記メモリ手
    段に記憶された前記複数の背景画像より 選択する手段
    と、 前記検出された移動物体の移動に応じて前記カメラ手段
    の撮像方向を変更する手段とを含むことを特徴とする画
    像認識装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の背景画像は、移動物体がない
    ときに前記カメラ手段により、撮像方向をそれぞれ変化
    させることにより撮像された複数の画像データであり、 前記メモリ手段は、前記複数の背景画像をそれぞれ記憶
    する複数の画像メモリを含む、前記請求項1記載の画像
    認識装置。
  3. 【請求項3】 前記移動物体を検出する手段は、差分結
    果を2値化する手段と、画像内の2値化結果より他とは
    隣接しない領域を選び出し、各領域に対し画面上の縦の
    長さ、横の長さ、面積および重心を求める手段とを備え
    る、前記請求項1記載の画像認識装置。
  4. 【請求項4】 前記撮像方向を変更する手段は、前記カ
    メラ手段を搭載する可動テーブルを含み、前記可動テー
    ブルは前記複数の領域に対応した撮像方向にのみ前記カ
    メラ手段を移動させる、前記請求項1記載の画像認識装
    置。
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