JP2914298B2 - 運動検出装置 - Google Patents
運動検出装置Info
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、画像を解析する画
像解析装置に関し、特に動画像を解析してその画像の動
きから周期的運動を検出する画像解析装置に関する。
像解析装置に関し、特に動画像を解析してその画像の動
きから周期的運動を検出する画像解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータを利用して、物体の運動パ
ターンを解析するために、解析対象として当該物体の運
動を記述した動画像データを作成し、該動画像データか
ら生成される動画像を解析することにより当該物体の運
動パターンを検出することが行われている。この種の技
術としては、物体に発光ダイオード等の目印を付けて運
動させ、動画像において当該目印の軌跡を解析すること
により運動パターンを検出することが一般的である。当
該物体の運動に何らかの周期的運動が含まれているかど
うかを解析する場合も同様の技術が用いられる。しか
し、物体に目印を付けるのに手間を要することから、こ
のような目印を付けずに動画像の解析を行う手段が提案
されている。
ターンを解析するために、解析対象として当該物体の運
動を記述した動画像データを作成し、該動画像データか
ら生成される動画像を解析することにより当該物体の運
動パターンを検出することが行われている。この種の技
術としては、物体に発光ダイオード等の目印を付けて運
動させ、動画像において当該目印の軌跡を解析すること
により運動パターンを検出することが一般的である。当
該物体の運動に何らかの周期的運動が含まれているかど
うかを解析する場合も同様の技術が用いられる。しか
し、物体に目印を付けるのに手間を要することから、こ
のような目印を付けずに動画像の解析を行う手段が提案
されている。
【０００３】従来の、この種の画像解析技術としては、
例えば、文献「第１回パターン認識に関する国際会議
（１ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉ
ｏｎ）」（筆者、マーク・オールメン（Ｍａｒｋ Ａｌ
ｌｍｅｎ）、チャールズ・Ｒ・ダイアー（Ｃｈａｒｌｅ
ｓ Ｒ． Ｄｙｅｒ）、発行年１９９０年、３５５ペー
ジ〜３６０ページ）に開示された手法がある。同文献に
は、以下に示す技術が開示されている。
例えば、文献「第１回パターン認識に関する国際会議
（１ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉ
ｏｎ）」（筆者、マーク・オールメン（Ｍａｒｋ Ａｌ
ｌｍｅｎ）、チャールズ・Ｒ・ダイアー（Ｃｈａｒｌｅ
ｓ Ｒ． Ｄｙｅｒ）、発行年１９９０年、３５５ペー
ジ〜３６０ページ）に開示された手法がある。同文献に
は、以下に示す技術が開示されている。
【０００４】まず連続画像を時間軸方向に積み重ね、時
空間画像を生成する。次に時空間画像の各画像フレーム
においてエッジを検出し、角部などのようにエッジの曲
率がしきい値を越えた部分を特徴点とする。次に画像フ
レーム間で対応する特徴点を結んで時空間曲線を形成す
る。次に得られた時空間曲線に沿った時空間曲線の曲率
の変化を時系列に並べる。最後に、時空間曲線の曲率の
時間変化が、グラフ上、設定された領域と類似度が最大
となる領域を、時間軸方向に探し、時空間曲線の曲率の
周期性を求める。
空間画像を生成する。次に時空間画像の各画像フレーム
においてエッジを検出し、角部などのようにエッジの曲
率がしきい値を越えた部分を特徴点とする。次に画像フ
レーム間で対応する特徴点を結んで時空間曲線を形成す
る。次に得られた時空間曲線に沿った時空間曲線の曲率
の変化を時系列に並べる。最後に、時空間曲線の曲率の
時間変化が、グラフ上、設定された領域と類似度が最大
となる領域を、時間軸方向に探し、時空間曲線の曲率の
周期性を求める。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の画
像解析技術は、オールメンとダイアーの手法によれば、
第１に、エッジから構成される対象物の角等の特徴点の
部分のみを追跡しているため、エッジ以外の面の部分の
周期性を検出できないという欠点があった。
像解析技術は、オールメンとダイアーの手法によれば、
第１に、エッジから構成される対象物の角等の特徴点の
部分のみを追跡しているため、エッジ以外の面の部分の
周期性を検出できないという欠点があった。
【０００６】第２に、主たる運動物体の運動軌跡を直線
と仮定しているため、周期的に羽ばたきながら飛ぶ方向
をランダムに変化させる鳥のように、主たる運動物体の
軌道が直線でない場合に対応できないという欠点があっ
た。
と仮定しているため、周期的に羽ばたきながら飛ぶ方向
をランダムに変化させる鳥のように、主たる運動物体の
軌道が直線でない場合に対応できないという欠点があっ
た。
【０００７】本発明は、上記従来の欠点を解決し、画像
のエッジの部分のみならず面の部分の周期性を検出で
き、かつ運動の主体が曲線運動していても、周期性を検
出できる画像解析装置を提供することを目的とする。
のエッジの部分のみならず面の部分の周期性を検出で
き、かつ運動の主体が曲線運動していても、周期性を検
出できる画像解析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】上記の目的を達成するた
め、本発明の画像解析装置は、動画像から時空間画像を
生成する時空間画像生成手段と、生成された前記時空間
画像に基づいて該時空画像中の所定の対応点の追跡軌跡
を取得する対応点連結手段と、得られた前記追跡軌跡に
適合し所定の多項式にて記述される適合曲線を取得する
適合曲線取得手段と、前記追跡軌跡と前記適合曲線との
ずれを算出するずれ算出手段と、算出した前記追跡軌跡
と前記適合曲線とのずれに基づき前記動画像の周期的運
動を求める周期運動検出手段とを備える構成としてい
る。
め、本発明の画像解析装置は、動画像から時空間画像を
生成する時空間画像生成手段と、生成された前記時空間
画像に基づいて該時空画像中の所定の対応点の追跡軌跡
を取得する対応点連結手段と、得られた前記追跡軌跡に
適合し所定の多項式にて記述される適合曲線を取得する
適合曲線取得手段と、前記追跡軌跡と前記適合曲線との
ずれを算出するずれ算出手段と、算出した前記追跡軌跡
と前記適合曲線とのずれに基づき前記動画像の周期的運
動を求める周期運動検出手段とを備える構成としてい
る。
【０００９】また、他の態様では、前記周期運動検出手
段が、前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれを時間軸方
向に周波数分解し前記ずれの時系列の周波数分布を算出
する周波数分解実行手段と、算出された前記周波数分布
の特定周波数への集中度を算出する周波数集中度算出手
段と、前記特定周波数への集中度が予め定められた所定
のしきい値以上の部分を前記時空間画像上で指示する周
期運動表示手段とを備える構成としている。
段が、前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれを時間軸方
向に周波数分解し前記ずれの時系列の周波数分布を算出
する周波数分解実行手段と、算出された前記周波数分布
の特定周波数への集中度を算出する周波数集中度算出手
段と、前記特定周波数への集中度が予め定められた所定
のしきい値以上の部分を前記時空間画像上で指示する周
期運動表示手段とを備える構成としている。
【００１０】さらに他の態様では、前記周期運動検出手
段が、前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれに基づいて
時間軸方向の自己相関関数を算出する自己相関関数算出
手段と、算出された前記自己相関関数の特定周期への集
中度を算出する周期集中度算出手段と、前記特定周期へ
の集中度が予め定められた所定のしきい値以上の部分を
前記時空間画像上で指示する周期運動表示手段とを備え
る構成としている。
段が、前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれに基づいて
時間軸方向の自己相関関数を算出する自己相関関数算出
手段と、算出された前記自己相関関数の特定周期への集
中度を算出する周期集中度算出手段と、前記特定周期へ
の集中度が予め定められた所定のしきい値以上の部分を
前記時空間画像上で指示する周期運動表示手段とを備え
る構成としている。
【００１１】また、他の好ましい態様では、前記周期運
動検出手段が、前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれの
大きさの時間変動に基づいて該ずれの大きさの時間変動
における特定の周波数成分を取り出す周波数選択手段
と、取り出された前記特定の周波数成分の大きさが予め
定められた所定のしきい値以上の部分を前記時空間画像
上で指示する特定周期運動表示手段とを備える構成とし
ている。
動検出手段が、前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれの
大きさの時間変動に基づいて該ずれの大きさの時間変動
における特定の周波数成分を取り出す周波数選択手段
と、取り出された前記特定の周波数成分の大きさが予め
定められた所定のしきい値以上の部分を前記時空間画像
上で指示する特定周期運動表示手段とを備える構成とし
ている。
【００１２】また、他の好ましい態様では、前記対応点
連結手段が、前記時空間画像の全ての画像フレーム上に
予め定められた所定の大きさと形状のウィンドウを設定
するウィンドウ設定手段と、設定された全ての前記ウィ
ンドウに対して前記ウィンドウ内の濃淡値の複雑さを計
算し前記ウィンドウのテクスチャー度として設定するテ
クスチャー度算出手段と、任意の画像フレームと別の画
像フレームからそれぞれテクスチャー度が予め定められ
た所定のしきい値より大きいウィンドウを１つずつ選び
だし、該ウィンドウ間の類似性を算出する類似度算出手
段と、画像フレーム全体に対して算出された前記ウィン
ドウの類似度に基づき２枚の画像フレーム間で最も類似
度が高く類似度の値が所定のしきい値より大きいものを
抽出し該２点を対応点として設定する対応点探索手段
と、前記時空間画像全体における隣接した画像フレーム
の組合せの全てに対して設定された対応点に関し、同種
の前記対応点どうしを線で結び前記対応点の追跡軌跡を
求める対応点接続手段とを備える構成としている。
連結手段が、前記時空間画像の全ての画像フレーム上に
予め定められた所定の大きさと形状のウィンドウを設定
するウィンドウ設定手段と、設定された全ての前記ウィ
ンドウに対して前記ウィンドウ内の濃淡値の複雑さを計
算し前記ウィンドウのテクスチャー度として設定するテ
クスチャー度算出手段と、任意の画像フレームと別の画
像フレームからそれぞれテクスチャー度が予め定められ
た所定のしきい値より大きいウィンドウを１つずつ選び
だし、該ウィンドウ間の類似性を算出する類似度算出手
段と、画像フレーム全体に対して算出された前記ウィン
ドウの類似度に基づき２枚の画像フレーム間で最も類似
度が高く類似度の値が所定のしきい値より大きいものを
抽出し該２点を対応点として設定する対応点探索手段
と、前記時空間画像全体における隣接した画像フレーム
の組合せの全てに対して設定された対応点に関し、同種
の前記対応点どうしを線で結び前記対応点の追跡軌跡を
求める対応点接続手段とを備える構成としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して詳細に説明する。
面を参照して詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の第１の実施例による画像
解析装置の構成を示すブロック図である。
解析装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】図示のように、本実施例の画像解析装置１
０は、動画像から時空間画像を生成する時空間画像生成
部１１と、生成された時空間画像に基づいて対応点の追
跡軌跡を取得する対応点連結部１２と、得られた追跡軌
跡に適合し所定の多項式にて記述される適合曲線を取得
する適合曲線取得部１３と、追跡軌跡と適合曲線とのず
れを算出するずれ算出部１４と、算出した適合曲線のず
れに基づき周波数分解により当該動画像の周期的運動を
求める周波数分解実行部１５、周波数集中度算出部１
６、及び周期運動表示部１７とを備える。また、画像解
析装置１０は、動画像を取り込むため、ビデオカメラ等
の外部の画像入力装置１０１に接続している。なお、図
には本実施例の特徴的な構成のみを記載し、他の構成に
ついては記載を省略してある。
０は、動画像から時空間画像を生成する時空間画像生成
部１１と、生成された時空間画像に基づいて対応点の追
跡軌跡を取得する対応点連結部１２と、得られた追跡軌
跡に適合し所定の多項式にて記述される適合曲線を取得
する適合曲線取得部１３と、追跡軌跡と適合曲線とのず
れを算出するずれ算出部１４と、算出した適合曲線のず
れに基づき周波数分解により当該動画像の周期的運動を
求める周波数分解実行部１５、周波数集中度算出部１
６、及び周期運動表示部１７とを備える。また、画像解
析装置１０は、動画像を取り込むため、ビデオカメラ等
の外部の画像入力装置１０１に接続している。なお、図
には本実施例の特徴的な構成のみを記載し、他の構成に
ついては記載を省略してある。
【００１６】時空間画像生成部１１は、プログラム制御
されたＣＰＵとＲＡＭ等のメモリで実現され、画像入力
装置１０１に入力された連続画像の画像フレームを蓄え
て時間軸方向に積み重ね、時空間画像を生成する。例え
ば、画像入力装置１０１により図５に示すような動画を
含む連続画像の画像フレームを取得したとすると、これ
らの連続画像を時間軸方向に積み重ねることにより、図
６に示すような時空間画像を得る。
されたＣＰＵとＲＡＭ等のメモリで実現され、画像入力
装置１０１に入力された連続画像の画像フレームを蓄え
て時間軸方向に積み重ね、時空間画像を生成する。例え
ば、画像入力装置１０１により図５に示すような動画を
含む連続画像の画像フレームを取得したとすると、これ
らの連続画像を時間軸方向に積み重ねることにより、図
６に示すような時空間画像を得る。
【００１７】対応点連結部１２は、プログラム制御され
たＣＰＵ等で実現され、時空間画像生成部１１により生
成された時空間画像に基づいて対応点の追跡軌跡を得
る。すなわち、まず時空間画像上の任意の着目点を決定
し、各画像フレームにおける当該着目点の対応点をパタ
ーンマッチングにより求める。そして、対応点どうしを
線で結ぶことにより追跡軌跡を求める。図６の時空間画
像の例でいえば、多角形と楕円の各図形に対して着目点
を決定し、図７に示すような追跡軌跡を得る。
たＣＰＵ等で実現され、時空間画像生成部１１により生
成された時空間画像に基づいて対応点の追跡軌跡を得
る。すなわち、まず時空間画像上の任意の着目点を決定
し、各画像フレームにおける当該着目点の対応点をパタ
ーンマッチングにより求める。そして、対応点どうしを
線で結ぶことにより追跡軌跡を求める。図６の時空間画
像の例でいえば、多角形と楕円の各図形に対して着目点
を決定し、図７に示すような追跡軌跡を得る。
【００１８】適合曲線取得部１３は、プログラム制御さ
れたＣＰＵ等で実現され、対応点連結部１２により得ら
れた追跡軌跡に対して所定の多項式にて記述される適合
曲線を最小自乗法により当てはめる。多項式の次数は予
め設定しておく。当該次数を大きく設定することによっ
てより複雑な追跡軌跡にも近似の程度の高い曲線を適合
させることができる。図７の例で得られた追跡軌跡に対
して所定の適合曲線を当てはめた状態を図８に示す。
れたＣＰＵ等で実現され、対応点連結部１２により得ら
れた追跡軌跡に対して所定の多項式にて記述される適合
曲線を最小自乗法により当てはめる。多項式の次数は予
め設定しておく。当該次数を大きく設定することによっ
てより複雑な追跡軌跡にも近似の程度の高い曲線を適合
させることができる。図７の例で得られた追跡軌跡に対
して所定の適合曲線を当てはめた状態を図８に示す。
【００１９】ずれ算出部１４は、プログラム制御された
ＣＰＵ等で実現され、適合曲線取得部１３により当ては
めた適合曲線に対する当該追跡軌跡のずれを算出する。
すなわち、各時刻に対応する画像フレームごとに、追跡
軌跡を形成する点と適合曲線を形成する点との位置のず
れの水平方向成分と垂直方向成分とを求める。求めた位
置のずれを各成分ごとに時系列に並べたグラフを図９に
示す。
ＣＰＵ等で実現され、適合曲線取得部１３により当ては
めた適合曲線に対する当該追跡軌跡のずれを算出する。
すなわち、各時刻に対応する画像フレームごとに、追跡
軌跡を形成する点と適合曲線を形成する点との位置のず
れの水平方向成分と垂直方向成分とを求める。求めた位
置のずれを各成分ごとに時系列に並べたグラフを図９に
示す。
【００２０】周波数分解実行部１５は、プログラム制御
されたＣＰＵ等で実現され、ずれ算出部１４によって算
出された追跡軌跡と適合曲線とのずれを時間軸方向に周
波数分解し、周波数分布を求める。周波数分解は、水平
方向成分のずれと垂直方向成分のずれのそれぞれについ
て行う。
されたＣＰＵ等で実現され、ずれ算出部１４によって算
出された追跡軌跡と適合曲線とのずれを時間軸方向に周
波数分解し、周波数分布を求める。周波数分解は、水平
方向成分のずれと垂直方向成分のずれのそれぞれについ
て行う。
【００２１】周波数集中度算出部１６は、プログラム制
御されたＣＰＵ等で実現され、周波数分解実行部１５に
よる周波数分解の結果に基づき、得られた周波数分布の
特定周波数への集中度（周波数集中度）を算出する。周
波数集中度は、例えば、全ての周波数のスペクトルエネ
ルギーに対する特定の周波数の範囲のスペクトルエネル
ギーの割合を求めることによって算出する。
御されたＣＰＵ等で実現され、周波数分解実行部１５に
よる周波数分解の結果に基づき、得られた周波数分布の
特定周波数への集中度（周波数集中度）を算出する。周
波数集中度は、例えば、全ての周波数のスペクトルエネ
ルギーに対する特定の周波数の範囲のスペクトルエネル
ギーの割合を求めることによって算出する。
【００２２】周期運動表示部１７は、プログラム制御さ
れたＣＰＵとＣＲＴディスプレー装置等で実現され、周
波数集中度算出部１６の算出結果に基づいて、周波数集
中度が所定のしきい値以上の部分を時空間画像上で指示
する。すなわち、時空間画像生成装置１１によって生成
された時空間画像を表示し、その追跡軌跡上で周波数集
中度がしきい値以上の部分を、枠で囲んだり、濃淡や色
を他の部分と変えたりすることにより指示する。しきい
値は、予めオペレータにより設定される。
れたＣＰＵとＣＲＴディスプレー装置等で実現され、周
波数集中度算出部１６の算出結果に基づいて、周波数集
中度が所定のしきい値以上の部分を時空間画像上で指示
する。すなわち、時空間画像生成装置１１によって生成
された時空間画像を表示し、その追跡軌跡上で周波数集
中度がしきい値以上の部分を、枠で囲んだり、濃淡や色
を他の部分と変えたりすることにより指示する。しきい
値は、予めオペレータにより設定される。
【００２３】次に、本実施例の動作について説明する。
【００２４】画像解析装置１０は、画像入力装置１０１
から動画像を受け取ると、時空間画像生成部１１が、当
該連続画像を時間軸方向に積み重ね、時空間画像を得
る。次に、対応点連結部１２が、時空間画像の各対応点
を結んで追跡軌跡を得る。次に、適合曲線取得部１３
が、当該追跡軌跡に対して所定の適合曲線を当てはめ
る。次に、ずれ算出部１４が、当該追跡軌跡と適合曲線
とを比較し、ずれを算出する。次に、周波数分解実行部
１５が、追跡軌跡と適合曲線とのずれに対して周波数分
解を行い、周波数分布を取得する。次に、周波数集中度
算出部１６が、周波数分布に基づいて当該ずれの周波数
集中度を算出する。最後に周期運動表示部１７が、時空
間画像上において周波数集中度の高い部分を指示する。
から動画像を受け取ると、時空間画像生成部１１が、当
該連続画像を時間軸方向に積み重ね、時空間画像を得
る。次に、対応点連結部１２が、時空間画像の各対応点
を結んで追跡軌跡を得る。次に、適合曲線取得部１３
が、当該追跡軌跡に対して所定の適合曲線を当てはめ
る。次に、ずれ算出部１４が、当該追跡軌跡と適合曲線
とを比較し、ずれを算出する。次に、周波数分解実行部
１５が、追跡軌跡と適合曲線とのずれに対して周波数分
解を行い、周波数分布を取得する。次に、周波数集中度
算出部１６が、周波数分布に基づいて当該ずれの周波数
集中度を算出する。最後に周期運動表示部１７が、時空
間画像上において周波数集中度の高い部分を指示する。
【００２５】図２は、本発明の第２の実施例による画像
解析装置の構成を示すブロック図である。
解析装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】図示のように、本実施例の画像解析装置２
０は、動画像から時空間画像を生成する時空間画像生成
部１１と、生成された時空間画像に基づいて対応点の追
跡軌跡を取得する対応点連結部１２と、得られた追跡軌
跡に所定の多項式にて記述される適合曲線を当てはめる
適合曲線取得部１３と、追跡軌跡と適合曲線とのずれを
算出するずれ算出部１４と、算出した適合曲線のずれに
基づき周期相関関数を算出し、当該動画像の周期的運動
を求める自己相関関数算出部２１、周期集中度算出部２
２、及び周期運動表示装置１７とを備える。画像解析装
置２０は、動画像を取り込むため画像入力装置１０１に
接続している。なお、図には本実施例の特徴的な構成の
みを記載し、他の構成については記載を省略してある。
０は、動画像から時空間画像を生成する時空間画像生成
部１１と、生成された時空間画像に基づいて対応点の追
跡軌跡を取得する対応点連結部１２と、得られた追跡軌
跡に所定の多項式にて記述される適合曲線を当てはめる
適合曲線取得部１３と、追跡軌跡と適合曲線とのずれを
算出するずれ算出部１４と、算出した適合曲線のずれに
基づき周期相関関数を算出し、当該動画像の周期的運動
を求める自己相関関数算出部２１、周期集中度算出部２
２、及び周期運動表示装置１７とを備える。画像解析装
置２０は、動画像を取り込むため画像入力装置１０１に
接続している。なお、図には本実施例の特徴的な構成の
みを記載し、他の構成については記載を省略してある。
【００２７】上記構成のうち、時空間画像生成部１１、
対応点連結部１２、適合曲線取得部１３、ずれ算出部１
４、及び周期運動表示装置１７は、図１に示した第１の
実施例における各構成要素と同様である。したがって、
同一の符号を付して説明を省略する。
対応点連結部１２、適合曲線取得部１３、ずれ算出部１
４、及び周期運動表示装置１７は、図１に示した第１の
実施例における各構成要素と同様である。したがって、
同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】自己相関関数算出部２１は、プログラム制
御されたＣＰＵ等で実現され、ずれ算出部１４によって
算出された追跡軌跡と適合曲線とのずれに基づいて時間
軸方向の自己相関関数を求める。自己相関関数の算出
は、水平方向成分のずれと垂直方向成分のずれのそれぞ
れについて行う。
御されたＣＰＵ等で実現され、ずれ算出部１４によって
算出された追跡軌跡と適合曲線とのずれに基づいて時間
軸方向の自己相関関数を求める。自己相関関数の算出
は、水平方向成分のずれと垂直方向成分のずれのそれぞ
れについて行う。
【００２９】周期集中度算出部２２は、プログラム制御
されたＣＰＵ等で実現され、自己相関関数算出部２３で
算出された自己相関関数の特定周期への集中度（周期集
中度）を算出する。周期集中度は、例えば、全ての周期
のスペクトルエネルギーに対する特定の周期の範囲のス
ペクトルエネルギーの割合を求めることによって算出す
る。
されたＣＰＵ等で実現され、自己相関関数算出部２３で
算出された自己相関関数の特定周期への集中度（周期集
中度）を算出する。周期集中度は、例えば、全ての周期
のスペクトルエネルギーに対する特定の周期の範囲のス
ペクトルエネルギーの割合を求めることによって算出す
る。
【００３０】周期運動表示部１７は、周期集中度算出部
２２の算出結果に基づいて、周期集中度が所定のしきい
値以上の部分を時空間画像上で指示する。しきい値は予
めオペレータにより設定される。
２２の算出結果に基づいて、周期集中度が所定のしきい
値以上の部分を時空間画像上で指示する。しきい値は予
めオペレータにより設定される。
【００３１】次に、本実施例の動作について説明する。
【００３２】画像解析装置２０は、画像入力装置１０１
から動画像を受け取ると、時空間画像生成部１１が、当
該連続画像を時間軸方向に積み重ね、時空間画像を得
る。次に、対応点連結部１２が、時空間画像の各対応点
を結んで追跡軌跡を得る。次に、適合曲線取得部１３
が、当該追跡軌跡に対して所定の適合曲線を当てはめ
る。次に、ずれ算出部１４が、当該追跡軌跡と適合曲線
とを比較し、ずれを算出する。次に、自己相関関数算出
部２１が、追跡軌跡と適合曲線とのずれに対して自己相
関関数を求める。次に、周波数集中度算出部１６が、自
己相関関数に基づいて当該ずれの周期集中度を算出す
る。最後に周期運動表示部１７が、時空間画像上におい
て周期集中度の高い部分を指示する。
から動画像を受け取ると、時空間画像生成部１１が、当
該連続画像を時間軸方向に積み重ね、時空間画像を得
る。次に、対応点連結部１２が、時空間画像の各対応点
を結んで追跡軌跡を得る。次に、適合曲線取得部１３
が、当該追跡軌跡に対して所定の適合曲線を当てはめ
る。次に、ずれ算出部１４が、当該追跡軌跡と適合曲線
とを比較し、ずれを算出する。次に、自己相関関数算出
部２１が、追跡軌跡と適合曲線とのずれに対して自己相
関関数を求める。次に、周波数集中度算出部１６が、自
己相関関数に基づいて当該ずれの周期集中度を算出す
る。最後に周期運動表示部１７が、時空間画像上におい
て周期集中度の高い部分を指示する。
【００３３】図３は、本発明の第３の実施例による画像
解析装置の構成を示すブロック図である。
解析装置の構成を示すブロック図である。
【００３４】図示のように、本実施例の画像解析装置３
０は、動画像から時空間画像を生成する時空間画像生成
部１１と、生成された時空間画像に基づいて対応点の追
跡軌跡を取得する対応点連結部１２と、得られた追跡軌
跡に所定の多項式にて記述される適合曲線を当てはめる
適合曲線取得部１３と、追跡軌跡と適合曲線とのずれを
算出するずれ算出部１４と、算出した適合曲線のずれに
おける特定の周波数成分に基づいて当該動画像の周期的
運動を求める周波数選択部３１及び特定周期運動表示装
置３２とを備える。画像解析装置２０は、動画像を取り
込むため画像入力装置１０１に接続している。なお、図
には本実施例の特徴的な構成のみを記載し、他の構成に
ついては記載を省略してある。
０は、動画像から時空間画像を生成する時空間画像生成
部１１と、生成された時空間画像に基づいて対応点の追
跡軌跡を取得する対応点連結部１２と、得られた追跡軌
跡に所定の多項式にて記述される適合曲線を当てはめる
適合曲線取得部１３と、追跡軌跡と適合曲線とのずれを
算出するずれ算出部１４と、算出した適合曲線のずれに
おける特定の周波数成分に基づいて当該動画像の周期的
運動を求める周波数選択部３１及び特定周期運動表示装
置３２とを備える。画像解析装置２０は、動画像を取り
込むため画像入力装置１０１に接続している。なお、図
には本実施例の特徴的な構成のみを記載し、他の構成に
ついては記載を省略してある。
【００３５】上記構成のうち、時空間画像生成部１１、
対応点連結部１２、適合曲線取得部１３、及びずれ算出
部１４は、図１に示した第１の実施例における各構成要
素と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略す
る。
対応点連結部１２、適合曲線取得部１３、及びずれ算出
部１４は、図１に示した第１の実施例における各構成要
素と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略す
る。
【００３６】周波数選択部３１は、プログラム制御され
たＣＰＵ等で実現され、ずれ算出部１４によって算出さ
れた追跡軌跡と適合曲線とのずれの大きさの時間変動に
基づいて、当該ずれの大きさの時間変動の特定の周波数
成分を取り出す。特定周波数成分の取り出しは、例えば
ディジタルフィルタを用いて、水平方向成分のずれと垂
直方向成分のずれのそれぞれについて行う。
たＣＰＵ等で実現され、ずれ算出部１４によって算出さ
れた追跡軌跡と適合曲線とのずれの大きさの時間変動に
基づいて、当該ずれの大きさの時間変動の特定の周波数
成分を取り出す。特定周波数成分の取り出しは、例えば
ディジタルフィルタを用いて、水平方向成分のずれと垂
直方向成分のずれのそれぞれについて行う。
【００３７】特定周期運動表示装置３２は、プログラム
制御されたＣＰＵとＣＲＴディスプレー装置等で実現さ
れ、周波数選択部３１にて取り出された特定周波数成分
の大きさが所定のしきい値以上の部分を時空間画像上で
指示する。すなわち、時空間画像生成装置１１によって
生成された時空間画像を表示し、その追跡軌跡上で特定
周波数成分がしきい値以上の部分を、枠で囲んだり、濃
淡や色を他の部分と変えたりすることにより指示する。
なお、しきい値は、予めオペレータにより設定される。
制御されたＣＰＵとＣＲＴディスプレー装置等で実現さ
れ、周波数選択部３１にて取り出された特定周波数成分
の大きさが所定のしきい値以上の部分を時空間画像上で
指示する。すなわち、時空間画像生成装置１１によって
生成された時空間画像を表示し、その追跡軌跡上で特定
周波数成分がしきい値以上の部分を、枠で囲んだり、濃
淡や色を他の部分と変えたりすることにより指示する。
なお、しきい値は、予めオペレータにより設定される。
【００３８】次に、本実施例の動作について説明する。
【００３９】画像解析装置３０は、画像入力装置１０１
から動画像を受け取ると、時空間画像生成部１１が、当
該連続画像を時間軸方向に積み重ね、時空間画像を得
る。次に、対応点連結部１２が、時空間画像の各対応点
を結んで追跡軌跡を得る。次に、適合曲線取得部１３
が、当該追跡軌跡に対して所定の適合曲線を当てはめ
る。次に、ずれ算出部１４が、当該追跡軌跡と適合曲線
とを比較し、ずれを算出する。次に、周波数選択部３１
が、追跡軌跡と適合曲線とのずれの大きさの時間変動に
おける特定周波数成分を取り出す。最後に特定周期運動
表示部３２が、時空間画像上において特定周波数成分に
対応する部分を指示する。
から動画像を受け取ると、時空間画像生成部１１が、当
該連続画像を時間軸方向に積み重ね、時空間画像を得
る。次に、対応点連結部１２が、時空間画像の各対応点
を結んで追跡軌跡を得る。次に、適合曲線取得部１３
が、当該追跡軌跡に対して所定の適合曲線を当てはめ
る。次に、ずれ算出部１４が、当該追跡軌跡と適合曲線
とを比較し、ずれを算出する。次に、周波数選択部３１
が、追跡軌跡と適合曲線とのずれの大きさの時間変動に
おける特定周波数成分を取り出す。最後に特定周期運動
表示部３２が、時空間画像上において特定周波数成分に
対応する部分を指示する。
【００４０】次に、図４を参照して上記の各実施例にお
ける対応点連結装置について説明する。
ける対応点連結装置について説明する。
【００４１】図４は、上記第１ないし第３の実施例に用
いられる対応点連結装置１２の構成を示すブロック図で
ある。
いられる対応点連結装置１２の構成を示すブロック図で
ある。
【００４２】図示のように、対応点連結装置１２は、時
空間画像生成部１１にて生成された時空間画像の各画像
フレームに所定のウィンドウを設定するウィンドウ設定
部１２１と、設定された各ウィンドウのテクスチャー度
を算出するテクスチャー度算出部１２２と、算出したテ
クスチャー度に基づいてウィンドウの類似性を算出する
類似度算出部１２３と、算出した画像フレームの類似度
に基づいて対応点を探索する対応点探索部１２４と、時
空間画像の全ての画像フレームについて対応点を求め当
該対応点を線で結ぶ対応点接続部１２５とを備える。
空間画像生成部１１にて生成された時空間画像の各画像
フレームに所定のウィンドウを設定するウィンドウ設定
部１２１と、設定された各ウィンドウのテクスチャー度
を算出するテクスチャー度算出部１２２と、算出したテ
クスチャー度に基づいてウィンドウの類似性を算出する
類似度算出部１２３と、算出した画像フレームの類似度
に基づいて対応点を探索する対応点探索部１２４と、時
空間画像の全ての画像フレームについて対応点を求め当
該対応点を線で結ぶ対応点接続部１２５とを備える。
【００４３】ウィンドウ設定部１２１は、前記時空間画
像の全ての画像フレーム上に、あらかじめ与えられた大
きさと形状のウィンドウを設定する。ウィンドウの設定
は、例えばメモリ上に各ウィンドウの位置座標を記憶さ
せることにより行う。
像の全ての画像フレーム上に、あらかじめ与えられた大
きさと形状のウィンドウを設定する。ウィンドウの設定
は、例えばメモリ上に各ウィンドウの位置座標を記憶さ
せることにより行う。
【００４４】テクスチャー度算出部１２２は、設定され
た全てのウィンドウに対して、濃淡値の複雑さを計算
し、当該ウィンドウのテクスチャー度として設定する。
ここで、ウィンドウの濃淡値の複雑さは、例えば濃淡値
の分散やフラクタル次元に基づいて計算する。
た全てのウィンドウに対して、濃淡値の複雑さを計算
し、当該ウィンドウのテクスチャー度として設定する。
ここで、ウィンドウの濃淡値の複雑さは、例えば濃淡値
の分散やフラクタル次元に基づいて計算する。
【００４５】類似度算出部１２３は、任意の画像フレー
ムと別の画像フレームからそれぞれテクスチャー度が所
定のしきい値より大きいウィンドウを１つずつ選びだ
し、ウィンドウ間の類似性をテンプレートマッチングに
より算出する。しきい値は予めオペレータにより設定さ
れる。類似度算出部１２３によるウィンドウ間の類似性
の算出は、後述する対応点探索部１２４の制御により全
ての画像フレームについて実行する。
ムと別の画像フレームからそれぞれテクスチャー度が所
定のしきい値より大きいウィンドウを１つずつ選びだ
し、ウィンドウ間の類似性をテンプレートマッチングに
より算出する。しきい値は予めオペレータにより設定さ
れる。類似度算出部１２３によるウィンドウ間の類似性
の算出は、後述する対応点探索部１２４の制御により全
ての画像フレームについて実行する。
【００４６】対応点探索部１２４は、画像フレーム全体
に対して算出されたウィンドウの類似度に基づき、２枚
の画像フレーム間で最も類似度が高く、かつ類似度の値
が所定のしきい値より大きいものを抽出し、その２点を
対応点として設定する。しきい値は予めオペレータによ
り設定される。対応点の設定は、例えば抽出されたウィ
ンドウに対して同じラベルを与えることにより行う。対
応点探索部１２４による対応点の設定は、後述する対応
点接続部１２５の制御により時空間画像の全ての画像フ
レームについて実行する。
に対して算出されたウィンドウの類似度に基づき、２枚
の画像フレーム間で最も類似度が高く、かつ類似度の値
が所定のしきい値より大きいものを抽出し、その２点を
対応点として設定する。しきい値は予めオペレータによ
り設定される。対応点の設定は、例えば抽出されたウィ
ンドウに対して同じラベルを与えることにより行う。対
応点探索部１２４による対応点の設定は、後述する対応
点接続部１２５の制御により時空間画像の全ての画像フ
レームについて実行する。
【００４７】対応点接続部１２５は、時空間画像全体に
おける隣接した画像フレームの組合せの全てに対して設
定された対応点について、同種の対応点どうし（例え
ば、同じラベルを持つ対応点どうし）を線で結び、対応
点の追跡軌跡を求める。
おける隣接した画像フレームの組合せの全てに対して設
定された対応点について、同種の対応点どうし（例え
ば、同じラベルを持つ対応点どうし）を線で結び、対応
点の追跡軌跡を求める。
【００４８】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像解析
装置は、第１の効果として、画像に含まれる形態のエッ
ジ等の特徴点ではなく所定の領域の濃淡値を用いて対象
物を追跡するため、エッジ以外の面の部分の周期性が検
出できるという効果がある。
装置は、第１の効果として、画像に含まれる形態のエッ
ジ等の特徴点ではなく所定の領域の濃淡値を用いて対象
物を追跡するため、エッジ以外の面の部分の周期性が検
出できるという効果がある。
【００５０】第２の効果として、多項式で表わされる適
合曲線を用いて軌跡の当てはめを行っているため、運動
の主体が直線運動ではなく曲線運動をしている場合で
も、周期性を検出できるという効果がある。
合曲線を用いて軌跡の当てはめを行っているため、運動
の主体が直線運動ではなく曲線運動をしている場合で
も、周期性を検出できるという効果がある。
【図１】 本発明の第１の実施例による画像解析装置の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第２の実施例による画像解析装置の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第３の実施例による画像解析装置の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明の各実施例に用いられる対応点連結部
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明の各実施例による画像解析の実行令を
示す図であり、連続画像の画像フレームを並べた状態を
示す図。
示す図であり、連続画像の画像フレームを並べた状態を
示す図。
【図６】 本発明の各実施例による画像解析の実行令を
示す図であり、図５の画像フレームを積み重ねた時空間
画像を示す図。
示す図であり、図５の画像フレームを積み重ねた時空間
画像を示す図。
【図７】 本発明の各実施例による画像解析の実行令を
示す図であり、対応点を連結して追跡軌跡を求めた状態
を示す図。
示す図であり、対応点を連結して追跡軌跡を求めた状態
を示す図。
【図８】 本発明の各実施例による画像解析の実行令を
示す図であり、追跡軌跡に適合曲線を当てはめた状態を
示す図。
示す図であり、追跡軌跡に適合曲線を当てはめた状態を
示す図。
【図９】 本発明の各実施例による画像解析の実行令を
示す図であり、追跡軌跡と適合曲線との水平方向及び垂
直方向のずれを時系列で示した図。
示す図であり、追跡軌跡と適合曲線との水平方向及び垂
直方向のずれを時系列で示した図。
１０、２０、３０ 画像解析装置 １１ 時空間画像生成部 １２ 対応点連結部 １３ 適合曲線取得部 １４ ずれ算出部 １５ 周波数分解実行部 １６ 周波数集中度算出部 １７ 周期運動表示部 ２１ 自己相関関数算出部 ２２ 周期集中度算出部 ３１ 周波数選択部 ３２ 特定周期運動表示部 １０１ 画像入力装置 １２１ ウィンドウ設定部 １２２ テクスチャー度算出部 １２３ 類似度算出部 １２４ 対応点探索部 １２５ 対応点接続部
フロントページの続き (56)参考文献 Ｂｒｕｃｋｓｔｅｉｎ Ａ Ｍ ｅｔ ａｌ．，Ｈｏｗ ｔｏ Ｔｒａｃｋ ａ Ｆｌｙｉｎｇ Ｓａｕｃｅｒ，Ｊｏ ｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｓｕａｌ Ｃｏ ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｍ ａｇｅ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏ ｎ，1996，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．２，ｐ. 196−204 Ｉｕ Ｓ ｅｔ ａｌ．，Ｅｓｔｉｍ ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒ ｉｇｉｄ Ｂｏｄｙ Ｍｏｔｉｏｎ ｆ ｒｏｍ ａ Ｌｏｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃ ｅ ｏｆ Ｉｍａｇｅｓ，Ｐｒｏｃｅｅ ｄｉｎｇｓ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ ｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐａ ｔｔｅｒｎ ｒｅｃｏｇｉｎｉｔｉｏ ｎ，1990，10ｔｈ，Ｖｏｌ．，１，ｐ. 217−219 Ｃｈｅｎ Ｗ ｅｔ ａｌ，Ｓｐａｔ ｉｏ−Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ａｐｐｒｏａ ｃｈ ｆｏｒ Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｙｉｎ ｇ Ｉｍａｇｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｅｓｔ ｉｍａｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｓ．ＩＣＩＰ−94，Ｖｏｌ．２，ｐ. 232−236 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06T 7/20 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 動画像から時空間画像を生成する時空間
画像生成手段と、 生成された前記時空間画像に基づいて該時空画像中の所
定の対応点の追跡軌跡を取得する対応点連結手段と、 得られた前記追跡軌跡に適合し所定の多項式にて記述さ
れる適合曲線を取得する適合曲線取得手段と、 前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれを算出するずれ算
出手段と、 算出した前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれに基づき
前記動画像の周期的運動を求める周期運動検出手段とを
備えることを特徴とする運動検出装置。 - 【請求項２】 前記周期運動検出手段が、 前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれを時間軸方向に周
波数分解し前記ずれの時系列の周波数分布を算出する周
波数分解実行手段と、 算出された前記周波数分布の特定周波数への集中度を算
出する周波数集中度算出手段と、 前記特定周波数への集中度が予め定められた所定のしき
い値以上の部分を前記時空間画像上で指示する周期運動
表示手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の
運動検出装置。 - 【請求項３】 前記周期運動検出手段が、 前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれに基づいて時間軸
方向の自己相関関数を算出する自己相関関数算出手段
と、 算出された前記自己相関関数の特定周期への集中度を算
出する周期集中度算出手段と、 前記特定周期への集中度が予め定められた所定のしきい
値以上の部分を前記時空間画像上で指示する周期運動表
示手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の運
動検出装置。 - 【請求項４】 前記周期運動検出手段が、 前記追跡軌跡と前記適合曲線とのずれの大きさの時間変
動に基づいて該ずれの大きさの時間変動における特定の
周波数成分を取り出す周波数選択手段と、 取り出された前記特定の周波数成分の大きさが予め定め
られた所定のしきい値以上の部分を前記時空間画像上で
指示する特定周期運動表示手段とを備えることを特徴と
する請求項１に記載の運動検出装置。 - 【請求項５】 前記対応点連結手段が、 前記時空間画像の全ての画像フレーム上に予め定められ
た所定の大きさと形状のウィンドウを設定するウィンド
ウ設定手段と、 設定された全ての前記ウィンドウに対して前記ウィンド
ウ内の濃淡値の複雑さを計算し前記ウィンドウのテクス
チャー度として設定するテクスチャー度算出手段と、 任意の画像フレームと別の画像フレームからそれぞれテ
クスチャー度が予め定められた所定のしきい値より大き
いウィンドウを１つずつ選びだし、該ウィンドウ間の類
似性を算出する類似度算出手段と、 画像フレーム全体に対して算出された前記ウィンドウの
類似度に基づき２枚の画像フレーム間で最も類似度が高
く類似度の値が所定のしきい値より大きいものを抽出し
該２点を対応点として設定する対応点探索手段と、 前記時空間画像全体における隣接した画像フレームの組
合せの全てに対して設定された対応点に関し、同種の前
記対応点どうしを線で結び前記対応点の追跡軌跡を求め
る対応点接続手段とを備えることを特徴とする請求項１
に記載の運動検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8142185A JP2914298B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 運動検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8142185A JP2914298B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 運動検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09305773A JPH09305773A (ja) | 1997-11-28 |
| JP2914298B2 true JP2914298B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=15309365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8142185A Expired - Lifetime JP2914298B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 運動検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2914298B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3815689B2 (ja) | 2003-11-20 | 2006-08-30 | 松下電器産業株式会社 | 移動物体検出装置及び移動物体検出方法 |
| JP6109505B2 (ja) * | 2012-07-30 | 2017-04-05 | パイオニア株式会社 | ジェスチャ検出装置、ジェスチャ検出方法及びプログラム |
-
1996
- 1996-05-13 JP JP8142185A patent/JP2914298B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Ｂｒｕｃｋｓｔｅｉｎ Ａ Ｍ ｅｔ ａｌ．，Ｈｏｗ ｔｏ Ｔｒａｃｋ ａ Ｆｌｙｉｎｇ Ｓａｕｃｅｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｓｕａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ，１９９６，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．２，ｐ．１９６−２０４ |
| Ｃｈｅｎ Ｗ ｅｔ ａｌ，Ｓｐａｔｉｏ−Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｙｉｎｇ Ｉｍａｇｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．ＩＣＩＰ−９４，Ｖｏｌ．２，ｐ．２３２−２３６ |
| Ｉｕ Ｓ ｅｔ ａｌ．，Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｉｇｉｄ Ｂｏｄｙ Ｍｏｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ Ｌｏｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｉｍａｇｅｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ ｒｅｃｏｇｉｎｉｔｉｏｎ，１９９０，１０ｔｈ，Ｖｏｌ．，１，ｐ．２１７−２１９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09305773A (ja) | 1997-11-28 |
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