JP3011748B2

JP3011748B2 - 移動体の計数装置

Info

Publication number: JP3011748B2
Application number: JP2240000A
Authority: JP
Inventors: 健二間瀬
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 2000-02-21
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JPH04120682A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、画像処理を利用して、人や車両あるいはコ
ンベアーベルト上の物体等の移動物体を計数する装置に
関する。

（従来の技術）従来、人や車両あるいはコンベアーベルト上の物体等
の移動物体を計数する手段としては、カウンタを使って
人手によって計数する手段、機械式や光電管で計算する
手段、或いは画像処理により計数する手段等が提案され
ている。

（発明が解決しようとする課題）前記従来の計数手段において、カウンタを使った人手
による計数手段は、例えば、道路等の歩行者数、各種催
し物の入場者数、交通量等に実施されているが、これは
人手によって数えあげるものが殆んであり、単調作業の
ため失敗もあり、自動化が望まれている。

また、機械式や光電管を用いた計数手段は、例えば、
特定の会場への入退場者数に使用されることが多いが、
これは、歩行路に何等かの制限を加えたり、計数手段の
設置場所が限られることや、精度が比較的低い等の問題
があった。

一方、最近は画像処理技術の進歩によって、動画像か
ら移動物体の計数を行なう手段もあるが、計数を行うた
めには、動画像の各フレーム間での対応をとらなければ
ならず、非常に実施が困難であるという問題があった。

（発明の目的）本発明は、上述したような事情に鑑み、移動物体を撮
像する装置の設置場所が自由で、精度よく移動物体の個
数を自由計測し、更には移動物体が個々に観測できる場
合にはその速度も推定する計数装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記課題を解決し目的を達成するため、移
動物体を撮影して得られる一定長の一次元のスリット画
像信号を時間方向に積み重ねてできる２次元時空間画像
から移動物体に相当する領域を抽出し、該画像中の領域
をもとに移動物体の個数を計算することを特徴とする。
具体的には、各領域毎に面積を求め、該面積が第１の閾
値より大のときは該面積とあらかじめ定めた標準の面積
との比、該面積が第１の閾値以下で第２の閾値以上のと
きは１、それ以外は０として、各領域に対応する移動物
体の個数を計算し、これを各領域について累計する。

また、本発明は、画像中の領域から移動物体の個数を
計算するとともに、該領域の幅と高さとを計算し、該計
算出力から移動物体の速度を推定することを特徴とす
る。

（作用）本発明は動画像をフレーム単位で処理せず、１走査線
から得られる一定長の１次元のスリット画像を時間方向
に積み重ねた２次元画像（時空間画像）から移動物体に
相当する領域を抽出し、該領域を用いて移動物体の個数
や速度を推定することを基本原理としている。

ここで、移動物体がほぼ同じ速度（向きおよび大き
さ）の場合、個々の移動物体あたりの時空間画像として
の単位面積はほぼ一定であり、複数の物体（例えば人
間）が並んで移動しているため時空間画像としてはつな
がってしまっていても、抽出された領域の面積を計算
し、それをあらかじめ定めた単位面積（標準面積）で割
ることにより、当該領域の移動物体の個数を推定でき
る。また、個々の移動物体がばらばらに観測できて、時
空間画像が物体ごとに分離されている場合には、抽出さ
れた領域の幅と高さとを計算することにより、移動物体
の速度を推定できる。

（実施例）第１図は本発明装置の使用状態図を示す。ここでは道
路104（104′は道路の端）を走行する人物205を移動物
体の対象としているが、車両やコンベアーベルト上の物
体等の移動物体にも実施が可能である。

第１図において、101はテレビカメラTVおよびA/D変換
回路等からなる移動物体（例えば人物205）の映像入力
装置、102が本発明の計数装置、103は計数装置の計数結
果出力を表示する装置である。一般に本発明の計数装置
102への入力は映像入力装置101等で撮影されたデジタル
画像データの１次元信号（スリット画像）が逐次入力さ
れる。該映像入力装置101は、テレビカメラTVに限ら
ず、一次元センサでもよい。またサンプル信号は可視光
に限らず、超音波などによる距離データの信号でも可能
である。以下、可視光を例として説明する。距離データ
の場合には、明るさを距離値に読み代えれば良い。

これを動作するには映像入力装置101のデジタル画像
出力を本発明の計数装置102に入力して画像処理によ
り、各種特徴量を計算し、それらをもって、移動物体を
数えあげ、計数結果として表示装置103へ出力する。

第２図は本発明装置の動作原理の説明図であり、図に
おいて、201は情景、202は第１図に示す映像入力装置10
1におけるテレビカメラTVに映るある時刻の映像、203は
処理対象の２次元時空間画像（以下、時空間画像とい
う）を構成するためのスリット、204は計数装置102の画
像処理部で処理する時空間画像である。

第１図に示したように、道路104に対して、道路脇の
上方から俯瞰するような位置にテレビカメラTVを設置
し、該カメラの光軸を適当に回転することで、第２図の
202に示すような映像が撮影される。スリット203は、移
動物体（ここでは人物205）が通過したことを計るため
の仮想の通過基準線である。この基準線（スリット）
は、カメラ撮影による画像面内に線状に置かれ、物体が
移動する平面（ここでは道路）上では直線、実空間では
カメラレンズ中心を通過するように定義された平面の一
部である。換言すれば、撮影画面が202のようになるよ
うに、テレビカメラTVを設置・設定する。そして、スリ
ット203からもれる１次元映像（すなわち、画像中のス
リット位置の１次元スリット画像）を積み重ねて２次元
時空間画像（時空間画像）204を作成して処理する。

第２図において、情景201中を歩行中の人物205は、時
空間画像204上では物体像206のようになる。この物体像
206はスリット203を通過した人物205に応じて現れ、基
本的にはその物体像の個数を数えあげることによって、
そのまま、通過人物の数を求めることができる。さら
に、人物205（歩行者）の歩く方向（ア），（イ）が異
なると、時空間画像204上の物体像206の時刻ｔあるいは
ｘ軸に対する傾きの方向が異なるため、第１図の表示例
に示したように方向別の通過人数も計算することができ
る。また、時空間画像204上の物体像206から速度も推定
できる。

第３図は本発明の計数装置102の一実施例の構成を示
すブロック図であり、図中、301は映像入力装置101から
の信号入力端子、310は表示装置103への計数結果出力端
子、302から309が画像処理部を構成する。ここで、302
はスリット像入力回路、303は背景部設定回路、304は差
分回路、305はノイズ除去回路、306は領域ラベリング回
路、307は統計量計算回路、308はラベリング終了検知回
路、309は計数回路である。

この画像処理部の動作を説明すると、映像入力装置10
1から信号入力端子301を介してスリット像入力回路302
に入力された１次元信号に対して、該スリット像入力回
路302は時間と空間の座標を振る。すなわち、１次元信
号ｆ（ｘ）が入力されると、そのときの装置のもつ時計
で時刻をつけ２次元信号ｆ（x,t）として、差分回路304
に渡す。この差分回路304は背景部設定回路303の背景画
像メモリに記憶してある背景画像信号ｂ（ｘ）と、入力
信号との差分の絶対値を計算して、変化している箇所を
２値化抽出して、シルエット画像Ｓ（x,t）を作る。

すなわち、Ｓ（x,t）＝|f（x,t）−ｂ（ｘ）|,x＝0,1,・・・,Xs
ize を計算する。ここで、Xsizeは画像のサイズである。

背景画像信号ｂ（ｘ）は走行者（人物205）がいない
ときを見計らって、使用者が指令を出して画像を背景部
設定回路303に取り込む。あるいは、あらかじめ、装置
を設置するときに設定する。または、差分回路304に入
力される信号のうち、直前の時刻ｔ−１の信号を保持す
るメモリを有し、の値を計算してそれが小さいとき、そのときの信号を背
景として、背景画像メモリにセットする。また、ラベリ
ング終了検知回路308の処理において、追跡中の領域が
ないと判断されると、背景部設定回路303に指令がわた
り、背景を更新する。

差分回路304からのシルエット画像Ｓ（x,t）出力はノ
イズ除去回路305に送られ、図形の整形を行う。整形は
入力された１走査線分のシルエット画像Ｓ（x,t）ある
いは、直前のシルエット画像を保持するメモリを備える
ことによって、２走査線分のシルエット画像Ｓ（x,t−
１）、Ｓ（x,t）を使って行う。整形処理は例えば、画
像処理の２値画像の手法としてよく用いられる、拡大・
縮小処理を行う回路を含むことで実現される。

整形されたシルエット画像Ｓ（x,t）は領域ラベリン
グ回路306に送られ領域のラベリングを行う。同時に各
ラベル領域について、統計量計算回路307で0,1,2次の各
モーメントおよび領域座標の最小最大値などの特徴量を
計算する。ラベルは２つの領域が連結していることが判
明したとき総合する。また特徴量も統合する。

ラベリング終了検知回路308は走査中の領域のラベル
を記憶するメモリＡと直前の時刻ｔ−１の走査結果のラ
ベルを記憶するメモリＢを有し、時刻ｔにおける画像の
走査が終了したとき、メモリＢを調べ、あるラベルが直
前の時刻ｔ−１まで使われていて、かつ現在使用され
ず、ほかの領域に統合されたのでもないとき、そのラベ
ルの領域の走査が終了したと検知し、その時点での該当
するラベルの特徴量を、逐次、計数回路309に出力す
る。

計数回路309はカウンタと演算器を有し、ラベリング
終了検知回路308からもらった特徴量を解析し、移動物
体の統計と必要なときは各移動物体の速度を出力端子31
0から出力する。計数回路309は次のように動作する。特
微量のうち、０次モーメント、即ち面積がM_Oの時、のように条件計算する。すなわち、面積M_Oがある閾値
（第１閾値）Tsより大きいときは、あらかじめ定めた標
準の面積（SS）で割って人数を計数し、閾値Ts以下で閾
値（第２閾値）Tn（雑音領域の閾値）より大きいときは
１人、そのほかはノイズとして０とする。この関数int
（）は整数化を行なう。このnumberは各領域ごとに得
られるので、これを逐次、累計すると総数が求められ
る。そして、出力端子310から表示装置103へ出力表示す
る。

なお、上記条件計算は、対象とする移動物体（人間、
その他）がほぼ同じ速度（向きおよび大きさ）で移動し
ていると仮定したもので、速さや方向が個体によって大
きく異なる場合には向かない。

次に、移動物体の速度を計算する実施例について説明
する。

第４図は移動物体の速度を求める説明図であり、の物体402が速度（は見かけの方向）で移動してい
るものを、向きＳに置かれたスリット401で観測して時
空間画像を形成し、計測を行うときの例である。ただ
し、移動物体の時空間画像が一つ一つ分かれていると仮
定したものである。403は物体402の時刻t₀における画像
上の位置、同様に404は物体402の時刻t₁における画像上
の位置を示す。また、Ｈは物体402の画像上の見掛けの
高さ、θは物体402のスリットに対する傾きを示す。

物体402は時刻t₀でスリット位置401と位置x₀で交差し
て、時空間画像を出現し、時刻t₁で位置x₁交差して消滅
する。このため、時空間画像上では、物体402は、第５
図に示すように幅ｈ＝x₁−x₀、高さτ＝t₁−t₀の像50を
作る。ここで、となる。式（１）から、物体速度の方向とスリット401
の方向とのなす角度βは式（３）として求められる。ま
た、式（２）から、物体速度の大きさ｜｜は式（４）
として求められる。

すなわち、である。

円柱状の物体402は、第５図に示すように時空間画像5
02では物体像501のようになっている。この画像から高
さτ、幅ｈをもとめることは容易である。したがって、
H,θが予め分かっていれば、Ｈとｈとθを使って式
（３）により角度βが計算でき、更に、Ｈとτとθ，β
を使って式（４）により｜｜が計算できる。

例えば、Ｈは簡単に対象物体の標準的な高さとすれば
よく、θはカメラの光軸が固定であれば一般に物体につ
いて一定であり、Ｈとθはあらかじめ定まる。道路上を
移動する人物を対象とする場合、例えば、次のようにし
てH,θを予め求めておけばよい。

本発明では、第１図のように、道路などに対して道路
脇の上方から俯瞰する位置にテレビカメラTVを設置し、
その撮影画面が第２図の202のようになるように、該テ
レビカメラの光軸を回転させて設定することを想定して
いる。この際、人物205は道路面に対して垂直に立って
移動しているという、ごく自然な前提により、すべての
人物は同じ傾きで映像上に投影される。したがって、テ
レビカメラTVの設置時、人物を撮影してみて、画面上に
現われる人物の傾きを測定して、角度情報θとする。同
様に、テレビカメラTVの設置時、標準的な身長の実物を
撮像し、映像上の高さを測定して、見掛けの高さ情報Ｈ
とする。コンベアーベルト上の物体等についても、同様
にしてθ,Hを測定できる。

以上のようにして、予め設定してある角度情報θおよ
び物体の見かけの高さＨを使って、求まったτ,hととも
に速度を計算して出力するモジュールを計数装置に組み
込む。

上記のように速度を角度と速さで求める場合のほか
に、ある道路を往来する人々の計数の場合には、例えば
方向別の通過人数の計算のように速度の大ざっぱな向き
だけが確認できれば十分な場合がある。第１図に示した
ように、テレビカメラTVを道路104の方向に対して、俯
瞰し、該カメラの光軸を回転させて、その撮影画面が第
２図の202のようになるように設置すると第５図におけ
る角度tanφの正負の符号だけで移動方向が判別でき
る。そこで、先に計算してある２次モーメントを使っ
て、の解でφを求める。ただし、モーメントが大きくなる方
の軸の傾きを計算する。例えば、第４図の設置であれば
tanφの正のときは右、負の時は左に物体402が進んでい
うことになる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の計数装置によれば、テ
レビカメラなどの撮像装置を使用し、１次元のスリット
敷画像を撮像したものを入力することにより、簡単にス
リット位置を通過した移動物体の数を数えあげるとがで
き、自動計測が可能となるという利点がある。また、テ
レビカメラなどの撮像装置の設置場所が自由で精度よく
移動物体の個数ととも速度を自動計測できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の使用状態を示す図、第２図は本発
明装置の動作原理の説明図、第３図は本発明装置の構成
を示す一実施例のブロック図、第４図は移動物体の速度
を求める説明図、第５図は時空間画像中の物体像を説明
する図である。 101……映像入力装置、102……計数装置、 103……表示装置、104……道路、104′……道路の端、 201……情景、202……時刻映像、 203,401……スリット、204,502……時空間画像、 205……人物、206,501……物体像、 301……信号入力端子、302……スリット像入力回路、 303……背景部設定回路、304……差分回路、 305……ノイズ除去回路、306……領域ラベリング回路、 307……統計量計算回路、308……ラベリング終了検知回
路、 309……計数回路、310……出力端子、 402……円柱状の物体、403,404……物体の位置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動物体を撮影して一定長の一次元のスリ
ット画像信号を得る手段と、前記スリット画像信号を時間方向に積み重ねて２次元時
空間画像を作成して、移動物体に相当する領域を抽出す
る手段と、各領域毎に面積を求め、該面積が第１の閾値より大のと
きは該面積と標準の面積との比、該面積が第１の閾値以
下で第２の閾値以上のときは１、それ以外は０として、
各領域に対応する移動物体の個数を計算し、これを各領
域について累計する手段と、を有することを特徴とする移動物体の計数装置。
【請求項２】移動物体を撮影して一定長の一次元のスリ
ット画像信号を得る手段と、前記スリット画像信号を時間方向に積み重ねて２次元時
空間画像を作成して、移動物体に相当する領域を抽出す
る手段と、前記２次元時空間画像中の領域数を計数する手段と、前記領域の幅と高さとを計算して、移動物体の速度を推
定する手段と、を有することを特徴とする移動物体の計数装置。