JP3193370B2 - テレビジョン運動検出回路 - Google Patents

テレビジョン運動検出回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、テレビジョンによる画像伝送に、特に、
テレビジョン(TV)信号の運動(動き)検出装置に関す
るものである。
〔発明の背景〕
閉回路テレビジョン・システムは一般的になっている
ので、誰でも一度は見たことがあるし、また、写ったこ
とがあろう。このようなシステムの最も広く用いられて
いる分野は保安モニタである。ほとんどのデパートや倉
庫にはこのような設備がある。このようなシステムを通
行量の多い時間に使用する場合には、モニタスクリーン
をほぼ常時監視しつづける必要がある。また、このシス
テムは活動があるとは考えられないような時間帯でも有
効に用いることができる。後者の場合、人間がスクリー
ンを常時監視することは非効率的であるだけでなく、ス
クリーン上で何の動きもないようなものを常時監視しつ
づけるのは殆んど不可能な仕事である。
そこで、スクリーンに供給されるTV信号を電子的にモ
ニタして、運動が検出された時にアラームを付勢するよ
うにした運動検出システムが開発された。これにより、
夜間の警備員の従来の仕事に大きな変革がもたらされ
た。ビルの中をステーションからステーションへ歩き回
る代りに、警備員は、1つ又はそれ以上の閉回路TVモニ
タを備えつけた一個所に居たまま、ビルの全ての領域を
モニタ上で見ることができる。これにより、1人の警備
員で従来可能であった面積よりも遙に大きな面積の保安
が可能となる。さらに、運動検出器を用いると、何らか
の運動が、ある1つのスクリーン上で発生している丁度
その時にそのスクリーンを警備員が見ていなければなら
ないという必要がなくなる。なぜなら、電子的に生成さ
れたアラームが警備員の注意を運動を見ることのできる
スクリーンに向けさせることができるからである。
しかし、残念ながら、TV運動検出器の一般的な問題の
1つは、感度が良すぎて、、偶発的な運動あるいはラン
ダムに生成された電子的ノイズと、TVカメラの視野内の
物体の実際の運動との区別が出来ないことである。運動
検出回路を完全に信頼性のあるものにできないと、その
ような回路は実用的には役に立たない。この信頼性とい
うものには、単にランダムな電子的信号によってトリガ
されることがないということだけでなく、意味のない小
さな運動、例えば、ビルの振動あるいはカーテンの動
き、によって付勢されないことも含む。
TVスクリーンの1本の水平線だけでも厖大な数の情報
要素で構成されており、視野内の運動検出のために処理
されるのはこのような(厖大な数の)情報要素である。
従って、信頼性を向上させるための1つの方法は、運動
検出回路によって処理するデータの量を少なくして、偽
の運動表示を生じさせるノイズの発生の可能性を減じる
ことである。理想的なシステムでは、運動の存在を報知
するのに必要な条件として、1つのシーンと次のシーン
との間で、ある1つの画素に違いが発生すればよい、と
いう構成になっているので、単に電子的なノイズがシス
テム中に発生しただけでも、少なくとも数個の画素につ
いて、連続したシール相互間で上記のような違いが発生
して偽の運動表示が行われることがある。
この発明は、対象物の端縁(エッジ)部からの信号の
みを処理するようにして、過剰なデータによって生じる
問題を排除しようとするものである。即ち、この発明に
よれば、デジタル回路技術を用いて、光強度の明瞭な変
化、即ち、対象物の端縁の全てのものの位置を記憶し
て、各端縁の有無を示す回路が設けられる。同様の観察
が次のシーンに対しても行なわれ、前にあった端縁が依
然として同じ位置にあるか否かを見るために比較が行な
われる。このような方式によれば、各対象物について、
その対象物が占めている画素の数には関係なしに、各水
平線上の2つの画素しか用いないので、処理されるデー
タの量が少なくなる。
信頼性のある運動検出に生じる問題の別の解決法は、
運動の表示が2つ以上になるまでアラームの発生を待つ
ようにすることである。このような回路を用いることに
より、固定された対象物の小さな動きによってアラーム
が発生されることがないようになる。従って、運動アラ
ームが発生されるには、例えば、4つの運動表示が互い
に連続して生じることを必要とするようにしておけば、
例えば、近くを何かが通ったためにキャビネットが振動
してもアラームが発生されるということがなくなる。
この発明は、デジタル処理のみを用いて、改善された
端縁運動検出・運動表示累積回路を提供するものであ
る。従来の回路はワンショット・マルチバイブレータの
ようなアナログ回路を用いており、従って、そのような
回路に特有の変動の影響を受け易かった。この発明では
デジタル回路が用いられ、これらのデジタル回路の全て
が1つのクロックに同期させられ、従って、2つのシー
ンからの端縁信号の比較が正確にかつノイズに影響され
ることなく行なわれる。
〔発明の概略〕
この発明においては、従来の端縁検出器回路が端縁検
出信号をデジタルメモリに供給し、この端縁信号が選ば
れた数のフレームの期間、デジタルメモリに記憶され、
端縁検出器によって後に発生された信号と比較される。
新しい端縁信号と、システム・クロックにより定められ
た正確な時間にメモリから送り出される記憶された端縁
信号とが両方共、排他的OR回路の入力に供給される。こ
の排他的OR回路は、2つの入力が同時に生起しない時に
のみ、出力を発生する。従って、その時比較されている
特定の端縁に何の動きもない場合には、排他的OR回路は
出力を発生しない。一方、一方の端縁が存在せず、他方
が存在する場合には、運動が生じたことを表わすから、
排他的ORは運動表示出力信号を発生する。
このような出力信号が、ビデオ回路中の電子的ノイズ
とか視野中の物体の小さな振動の結果とかによって生成
されることがないようにするために、排他的OR回路の出
力は、予め設定された数の互いに連続する運動表示信号
を累積するシフトレジスタに供給され、上記予め設定さ
れた数の連続した運動表示信号が累積されると、アラー
ム信号が発生する。このシフトレジスタもシステム・ク
ロックによって駆動されるので、これも排他的OR回路と
同期し、従って、同期していないノイズ信号が生じて
も、これに応答することはない。
実際のアラーム信号は、複数入力回路により生成され
る。この回路は、シフトレジスタからその複数入力に所
要数の信号を受取ると、最終的なアラーム信号を発生す
る。このアラーム信号のタイミングもシステム・クロッ
クに正確に合わされている。
ここに記述する発明では、前に存在していた端縁が依
然として存在するか否か、あるいは、前には存在してい
なかった端縁が新たに出現したかということを検出する
だけなので、垂直の運動と水平の運動のどちらにより有
効かというような問題はなく、いずれの場合にも同様に
良好に働く。従って、この発明によれば、純粋に垂直な
運動でもアラームをトリガするが、もしその運動が小さ
なもので意味のないものである場合には、実際にそのよ
うな運動が生じても、アラームが誤って生成されること
はない。さらに、この発明は、不正確になりがちな抵抗
−容量時定数を用いておらず、しかも、正確にタイミン
グ調整されているので、誤った運動表示信号の生成防止
のために、端縁の検出を複数の線にわたって行う必要が
ない。
〔推奨実施例の説明〕
この発明の推奨実施例を図に示す。デジタル運動検出
回路10は、排他的OR回路12、反転増幅器14、シフトレジ
スタ16及び多入力NAND回路18で構成されている。これら
の構成素子は、端縁検出器20、デジタル端縁メモリ22及
びクロック信号源24等の通常の構成素子と接続されてお
り。かつ、それらの素子によって生成される信号によっ
て動作する。
代表的な例においては、端縁検出器20はゼロ交差検出
器で、これは受取ったビデオ信号が明るさの強度の変
化、即ち、ある物体の端縁(エッジ)を示す時に信号を
発生する。ビデオ信号というのは、カメラの視野内の異
なる位置における異なる光強度を表わす電子的信号の時
間的シーケンスであり、視野内の各画素の位置は他の全
ての画素と一定の時間関係を持っている。従って、スク
リーン上に1つの画素が位置していれば、スクリーンの
掃引毎に1度、TV信号はその位置に正確に帰り、その位
置への帰りは正確かつ予測可能なタイミングで行なわれ
る。
ある物体の端縁が検出される度にデジタル端縁信号が
生成される端縁検出器20の出力はデジタル端縁メモリ22
の入力に接続されている。すべてのデジタルメモリの場
合と同様、デジタル端縁メモリ22は、信号が後で取出す
ことができるように収容される格子と考えればよく、メ
モリから取出される基本的な情報は、格子の各位置がチ
ェックされる、即ち、「アドレス」される時に、その位
置に信号が存在するか否かということである。
同じように、クロック信号源24に接続されておりかつ
これからのクロック信号によって駆動されるアドレス・
カウンタ26も、デジタル端縁メモリ22の入力と出力とを
順序付けて、ある任意の時間にメモリのどの位置に情報
が書込まれ、あるいはメモリのどの位置から情報が取出
されたかをシステムに知らせるように働く装置と考える
ことができる。実効的には、アドレス・カウンタ26はTV
システムがスクリーンを掃引するのと同じようにしてデ
ジタルメモリ22を掃引する。
従って、デジタル端縁メモリ22とTVシステムとを同期
させて、デジタル端縁メモリ22中の位置がTVスクリーン
の領域を実質的に表わすようにすることが出来ることは
明らかであろう。この場合、メモリ中の1つの位置が1
つの画素を表わすようにしてもよいし、1つのメモリ位
置が複数の画素を表わすようにしてもよいが、信号処理
の量を減じるためには、後者の方が推奨される。
そこで、図に示したこの発明の推奨実施例では、端縁
信号が端縁検出器20の出力からデジタル端縁メモリ22に
記憶されると、その信号はその信号がメモリに記憶され
た時の位置と同じTVスクリーン位置に正しく対応する時
間に端縁メモリ22の出力に得られる。但し、メモリから
の信号はこの後のTVスクリーンの掃引時にメモリの出力
に現われる。実際は、情報をメモリに記憶するTVスクリ
ーンの掃引と、その情報をメモリ22から取出す掃引との
間の掃引数は制御可能であり、特にこの出願とは関係が
ない。情報はスクリーンの次の掃引まで保持しておくこ
とも出来るし、複数回の掃引後まで保持しておいてもよ
い。
この発明はメモリ22の出力からの信号と端縁検出器20
から直接供給される最新の端縁信号とを処理して、端縁
の移動があるか否か、また、端縁の移動がある場合に
は、それがアラーム信号を発生させる必要があるような
端縁移動なのかどうかを検出する。
排他的OR回路12は、その2つの入力の中の一方が端縁
検出器20の出力に、他方の入力がメモリ22の出力に接続
されており、これら2つの入力の一方のみに信号を受取
った時だけ出力を発生する。排他的OR回路12の出力には
反転増幅器14が接続されており、信号をデジタル高から
デジタル低に反転させる作用のみを行なう。反転増幅器
を設けるか否かは、回路の設計及び使用できる回路に応
じて決定できる。
反転増幅器14の出力はシフトレジスタ16の入力に接続
されており、端縁検出器20からの信号とメモリ22からの
信号が互いに異なる場合、即ち、TV信号に端縁の移動が
あった場合のみ、シフトレジスタ16に信号を供給する。
さらに、排他的OR回路12に供給される信号はクロック信
号源24に同期しているので、反転増幅器14からシフトレ
ジスタ16に供給される信号もクロック信号に同期してい
る。
クロック信号源24はシフトレジスタ16のクロック入力
にも接続されており、これにクロック信号を供給する。
従って、シフトレジスタ16は、入力Dの入力信号がクロ
ック信号と適切な時間関係にある時にのみ、入力信号に
応じて動作することができる。通常のTVシステムと共に
用いられる推奨実施例においては、5MHzのクロック信号
で適切な動作を行なわせることができることがわかっ
た。シフトレジスタ16の出力Q1〜Q4には、入力Dの入力
信号に対してスクリーンの1掃引時間づつ遅延した出力
信号が発生する。
シフトレジスタ16の出力は、複数入力NAND回路18の個
々の入力に接続されている。この複数入力NAND回路18は
シフトレジスタ16からの信号を累積し、連続して4個の
信号が累積されると、アラーム信号出力を発生する。供
給される信号の極性が図示の推奨実施例で生成される信
号の極性と反対である場合には、複数入力NAND回路の代
りに複数入力AND回路を用いることが出来るし、また、
回路18への入力の数は、アラーム信号を生じさせるため
に累積されるべき、シフトレジスタからの連続した信号
の数によって決められる。
この発明の回路は、正確なタイミングを有し、誤りの
ないアラーム信号を発生することができる。さらに、こ
のアラーム信号が偽似端縁移動によって生成される可能
性も非常に少ない。さらに、その出力アラーム信号もシ
ステム・クロックと適切な時間関係に置かれているの
で、以後の信号処理もシステム・クロックに時間合せす
ることができ、従って、後続の回路においてもノイズの
問題が生じることがない。
なお、図示した形態は推奨実施例であって、各部の機
能及び構成について種々の変更が可能である。図示し説
明した手段の代りに適当な同等手段を用いることができ
る。
【図面の簡単な説明】
図はこの発明の推奨実施例の概略回路図である。 20……端縁検出回路、22……デジタル端縁メモリ、26…
…アドレスカウンタ、24……クロック信号源、12……排
他的OR回路、16……シフトレジスタ、18……複数入力回
路(複数入力NAND回路)、14……反転増幅器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−30492(JP,A) 国際公開88/784(WO,A1) 英国特許出願公開2150724(GB,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/18 H04N 11/04 G08B 13/194

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テレビジョン・ビデオ信号を受取ってこれ
    を処理する端縁検出回路と、 上記端縁検出回路の出力に接続されており、これから供
    給される端縁検出回路の出力信号を選択されたテレビジ
    ョン掃引サイクル数の期間中記憶した後、その出力に上
    記端縁検出回路の出力信号を表わす出力信号を発生する
    デジタル端縁メモリと、 上記デジタル端縁メモリに接続されており、このデジタ
    ル端縁メモリを駆動するアドレスカウンタと、 上記アドレスカウンタに接続されており、このアドレス
    カウンタを駆動するクロック信号源と、 上記端縁検出回路の出力に接続された第1の入力と、上
    記デジタル端縁メモリの出力に接続された第2の入力
    と、出力とを有する排他的OR回路と、 を具備し、 特徴として、さらに、上記排他的OR回路の出力に結合さ
    れた信号入力と、上記クロック信号源に接続されたクロ
    ック入力と、少なくとも2個の出力とを有するシフトレ
    ジスタと、 上記シフトレジスタの上記出力のそれぞれに接続された
    入力を有し、そのすべての入力に同じ入力信号が供給さ
    れた時にアラーム出力信号を発生する複数入力回路と、
    を具備するテレビジョン運動検出回路。
  2. 【請求項2】上記排他的OR回路の出力と上記シフトレジ
    スタの信号入力とを相互接続する反転増幅器を含む、請
    求項(1)に記載のテレビジョン運動検出回路。
  3. 【請求項3】上記複数入力回路NAND回路である、請求項
    (1)または(2)に記載のテレビジョン運動検出回
    路。
  4. 【請求項4】上記複数入力回路は4個の入力を有し、各
    入力が上記シフトレジスタの出力の異なるものに接続さ
    れている、請求項(1)乃至(3)のいずれかに記載の
    テレビジョン運動検出回路。
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