JP3410447B2 - カメラ位置ずれ量の算出および検出の方法、および画像処理装置 - Google Patents
カメラ位置ずれ量の算出および検出の方法、および画像処理装置Info
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Description
た複数の画像からカメラ位置ずれ量を算出する方法およ
びカメラ位置ずれを検出する方法に関するものである。
方法およびカメラ位置ずれの検出方法を、カメラ位置ず
れの検出処理フローを示す図4、および図4の動作を示
す図5、前記カメラがテレビジョンカメラの場合の画像
処理システムのブロック図を示す図6で説明する。
ついて説明する。図6の画像処理システムは、テレビジ
ョンカメラ101、画像処理装置102、警報表示装置
114、ビデオモニタ115で構成される。
ラ101で撮像した映像信号をA/D(Analog to Digit
al)変換して画像を生成する画像入力I/F(Interfac
e、以下I/Fと称す)103、画像間の演算時に用いら
れると共に前記画像の格納を行う画像メモリ104、前
記画像を用いてカメラ位置ずれ量の算出および検出の処
理を行うCPU108、ワークメモリ110、カメラ位
置ずれ量の算出および検出の処理プログラムが格納され
る記憶媒体としてのプログラムメモリ116、画像をD
/A(Digital to Analog、以下D/Aと称す)変換して
映像信号を生成する画像出力I/F112、システムバ
ス113、およびテレビジョンカメラ101の位置ずれ
を検出した場合に警報出力を行う出力I/F109で構
成される。
位置の基準画像を格納する基準画像メモリ105、画像
入力I/F103で得られた画像の格納を行う入力画像
メモリ106、画像間の演算に用いる処理用メモリ10
7で構成される。
03を用いてテレビジョンカメラ101の映像信号のA
/D変換を行って画像を得る。画像入力I/F103で
得られた画像は、画像メモリ104内の入力画像メモリ
106に格納される。CPU108は、プログラムメモ
リ116に格納されている処理プログラムに従って、ワ
ークメモリ110と画像メモリ104を用いてカメラ位
置ずれ量の算出およびカメラ位置ずれの検出を行う。画
像出力I/F112は、画像メモリ104内の処理用メ
モリ107に格納されている画像のD/A変換を行って
映像信号に生成する。ビデオモニタ115は、画像出力
I/F112により得られた映像信号を受けて画像表示
する。システムバス113は、CPU108、画像メモ
リ104、および前記各I/F間の様々な情報の転送を
担うバスである。出力I/F109は、CPU108の
処理結果からカメラ位置ずれが検出された旨の警報情報
を受け取ると警報表示モニタ114に警報を出力する。
およびカメラ位置ずれの検出の処理について説明する。
ジョンカメラ101で撮像された映像信号は画像入力I
/F103を介して画像として入力画像メモリ106に
格納後、基準画像メモリ105にコピーすることで基準
画像301を得る。この基準画像301は、以降に取り
込まれる入力画像との間でカメラ位置ずれ量およびカメ
ラ位置ずれの検出の処理用の基準画像となる。
ジョンカメラ101で撮像された映像信号は画像入力I
/F103を介して画像として入力画像メモリ106に
格納し、入力画像302を得る。この入力画像302
は、テレビジョンカメラ101から映像信号を基に逐次
更新される画像である。
画像301から予め設定されたマッチングパターンP1
を切り出し、入力画像302の検索範囲303内でパタ
ーンマッチングを行い、位置ずれ候補位置画像304に
示すようにマッチング率が最も高いエリアを位置ずれ候
補エリアP1’としてそのエリアの位置座標(P1’
X,P1’Y)を算出する。以下、水平方向をX軸、垂
直方向をY軸とした直交座標系の任意位置座標の各軸の
座標をx、yとすれば、その位置座標を(x,y)で表
す。
ングパターンP1のエリアの位置座標(P1X,P1
Y)と前記位置ずれ候補エリアP1’の位置座標(P
1’X,P1’Y)から式(1)と式(2)により、位
置ずれ量算出画像305に示すようにX軸方向およびY
軸方向の位置ずれ量ΔP1をΔP1X、ΔP1Yとして
算出する。
ップ402で得られた位置ずれ量ΔP1X、ΔP1Yが
所定値以上であるか否か判定する。所定値以上であった
場合にはアラーム処理ステップ215を行った後に入力
画像取込みステップ202に戻り、一方の所定値以下で
あった場合には入力画像取込みステップ202に戻っ
て、前述の各ステップの処理を継続する。アラーム処理
ステップ215では、出力I/F109を介して警報表
示モニタ114に警報を出力する。
基準画像のマッチングパターンとの類似パターンが入力
画像に存在している場合、入力画像へのノイズ混入や照
度変化によって、本来のパターンのエリアよりも他の類
似パターンのエリアの方がマッチング率が高くなってし
まうことがあり、カメラの位置ずれ量を誤って算出して
カメラの位置ずれ検出を誤ってしまうという問題があ
る。
題を解決するために、基準画像から異なるマッチングパ
ターンPmを(m、Mは正の整数で、2≦M、m=1,
2,…,M)M個予め設定し、マッチングパターンPm
で入力画像を検索してマッチング率が最も高い位置ずれ
候補エリアPm’n(n、Nは正の整数で、1≦N、n
=1,2,…,N)を最大N個抽出して、最大M×N個
の位置ずれ候補エリアPm’nの位置座標(Pm’n
X,Pm’nY)とマッチングパターンPmのエリアの
位置座標(PmX,PmY)から成る位置ずれ候補エリ
ア情報を抽出し、マッチング率が高い順に位置ずれ候補
エリア情報を並び替え、マッチング率が高い方のマッチ
ングパターンPmのエリアの位置座標(PmX,Pm
Y)とその位置ずれ候補エリアの位置座標(Pm’n
X,Pm’nY)とから位置ずれ量ΔPm,nを算出し
て、入力画像を位置ずれ量ΔPm,nに従って移動して
得た移動画像に対して、マッチングパターンPmのエリ
アと同じ位置でマッチングパターンPmがマッチングす
るか否かを判定し、該判定を最大M×N個の位置ずれ候
補エリア情報から最大M×N個得ることで、基準画像の
マッチングパターンと類似したパターンが入力画像に存
在した場合でもカメラの位置ずれ量を正しく算出して、
カメラの位置ずれを正常に検出できるようにしたもので
ある。
ずれ量の算出およびカメラの位置ずれの検出の方法につ
いて、検出処理フローを示す図1、動作を示す図2、お
よび画像処理システムを示す図3から説明する。
置ずれ量の算出およびカメラ位置ずれの検出の方法の処
理プルグラムが格納されている危篤媒体としてのプログ
ラムメモリである。また、図3で図6と同一符号のもの
は同一機能を有するのでここではその説明は省略する。
3個、位置ずれ候補エリアPm’nを最大N=5個と予
め設定されているものとする。
ジョンカメラ101で撮像された映像信号は画像入力I
/F103を介して画像として入力画像メモリ106に
格納後、基準画像メモリ105にコピーすることで基準
画像301を得る。この基準画像301は、以降に取り
込まれる入力画像との間でカメラ位置ずれの検出処理用
の基準画像となる。
ジョンカメラ101で撮像された映像信号は画像入力I
/F103を介して画像として入力画像メモリ106に
格納し、入力画像302を得る。この入力画像302
は、テレビジョンカメラ101から映像信号を基に逐次
更新される画像である。
で、基準画像301から予め設定されたマッチングパタ
ーンP1を切り出して、検索範囲303内で入力画像3
02とのパターンマッチングを行い、位置ずれ候補位置
画像304に示すように位置ずれ候補エリアP1’1と
その位置座標(P1’1X,P1’1Y)および位置ず
れ候補エリアP1’2とその位置座標(P1’2X,P
1’2Y)を算出する。
204および位置ずれ候補位置3算出ステップ205
で、マッチングパターンP2およびP3を用いて位置ず
れ候補位置画像304に示すように位置ずれ候補エリア
P2’1とその位置座標(P2’1X,P2’1Y)お
よび位置ずれ候補エリアP3’1とその位置座標(P
3’1X,P3’1Y)を算出する。
で、位置ずれ候補位置1算出ステップ203、位置ずれ
候補位置2算出ステップ204、および位置ずれ候補位
置3算出ステップ205で得られた、位置ずれ候補エリ
アP1’1、P1’2、P2’1、およびP3’1のそ
れぞれの位置座標(P1’1X,P1’1Y)、(P
1’2X,P1’2Y)、(P2’1X,P2’1
Y)、および(P3’1X,P3’1Y)をマッチング
率が高い順に並べ替えて、位置ずれ候補エリアPm’n
の位置座標(Pm’nX,Pm’nY)とマッチングパ
ターンPmのエリアの位置座標(PmX,PnY)から
成る位置ずれ候補エリア情報を得る。
候補エリア情報を全て処理したか否か、または位置ずれ
量算出が完了したか否かを判断して、それらの条件が成
り立たなかった場合には位置ずれ量ΔPm,n算出処理
(後述する処理ステップ208〜213)を継続する。
成り立った場合には、位置ずれ量判定ステップ214を
行う。
候補位置並べ替えステップ206で得られた、位置ずれ
候補エリアPm’nの位置座標(Pm’nX,Pm’n
Y)とマッチングパターンPmのエリアの位置座標(P
mX,PnY)より、位置ずれ量算出画像305に示す
ように位置ずれ量ΔPm,nを算出し、位置ずれ量ΔP
m,n分だけ入力画像302を移動することで移動画像
306を得る。
01から予め設定されたマッチングパターンP1を切り
出して、マッチングパターンP1と同じ位置で移動画像
306とのパターンマッチングを行い、マッチングの有
無を得る。
位置確認3ステップ211で、それぞれのマッチングパ
ターンP2およびマッチングパターンP3でのマッチン
グの有無を得る。
認1ステップ209、位置確認2ステップ210、およ
び位置確認3ステップ211で得られたマッチングの有
無を判定する。全ての位置確認ステップでマッチングあ
りの場合、位置ずれ量算出完了ステップ213を行う。
ひとつの位置確認ステップでもマッチングなしの場合、
処理継続判定ステップ207に戻る。
置ずれ量算出完了フラグを設定して、処理継続判定ステ
ップ207に戻る。
像移動ステップ208で得られた位置ずれ量ΔPm,n
が所定値以上であるか否か判断し、所定値以上であった
場合にはアラーム処理ステップ215を行った後、入力
画像取込みステップ202に戻る。所定値以下であった
場合には、入力画像取込みステップ202に戻る。
F109を介して警報表示モニタ114に警報を出力す
る。
ップ206で得られた、位置ずれ候補エリア情報の位置
ずれ候補エリアPm’nの位置座標(Pm’nX,P
m’nY)が、マッチング率が高い順に(P1’1X,
P1’1Y)、(P1’2X,P1’2Y)、(P2’
1X,P2’1Y)、および(P3’1X,P3’1
Y)と並べ替えられた例を基に処理継続判定ステップ2
07から位置ずれ量算出完了ステップ213までの流れ
を説明する。
立たないために、位置ずれ量算出処理(ステップ208
から213)を行うことになる。
量算出画像305に示すように処理対象の位置ずれ候補
エリアPm’n=P1’1の位置情報(Pm’nX,P
m’nY)=(P1’1X,P1’1Y)とマッチング
パターンPm=P1のエリアの位置座標(PmX,Pm
Y)=(P1X、P1Y)から位置ずれ量ΔPm,n
(Δm,nX、Δm,nY)=ΔP1,1(Δ1,1
X、Δ1,1Y)を式(3)と式(4)より算出する。
そして、算出した位置ずれ量ΔPm,n分だけ入力画像
302を移動することにより、移動画像306を得る。
ここで、移動画像306は、入力画像302を右方向に
ΔP1,1だけ移動して得られたものである。
設定されたマッチングパターンP1を切り出し、マッチ
ングパターンと同じ位置で移動画像306とのパターン
マッチングを行い、マッチングのありの結果が得られ
る。
01から予め設定されたマッチングパターンP2を切り
出し、マッチングパターンと同じ位置で移動画像306
とのパターンマッチングを行い、マッチングのなしの結
果が得られる。
01から予め設定されたマッチングパターンP3を切り
出し、マッチングパターンと同じ位置で移動画像306
とのパターンマッチングを行い、マッチングのなしの結
果が得られる。
ングの有無を判定し、位置確認2ステップ210、位置
確認3ステップ211でマッチングなしと判定されてい
るため、処理継続判定ステップ207に戻り、位置ずれ
候補位置並べ替えステップ206で得られた、次にマッ
チング率が高い位置ずれ候補エリア情報の位置ずれ候補
エリアPm’nの位置座標(Pm’nX,Pm’nY)
とマッチングパターンPmのエリアの位置座標(Pm
X,PmY)とを用いて位置ずれ量ΔPm,n算出処理
(ステップ208から213)を行う。
量算出画像305に示すように次の処理対象となってい
る位置ずれ候補エリアPm’n=P1’2の位置情報
(Pm’nX,Pm’nY)=(P1’2X,P1’2
Y)とマッチングパターンPm=P1のエリアの位置座
標(PmX,PmY)=(P1X、P1Y)から位置ず
れ量ΔPm,n(Δm,nX、Δm,nY)=ΔP1,
2(Δ1,2X、Δ1,2Y)を式(3)と式(4)よ
り算出する。そして、算出した位置ずれ量ΔPm,n分
だけ入力画像302を移動することにより、移動画像3
07を得る。ここで、移動画像307は、入力画像30
2を左方向にΔP1,2だけ移動して得られたものであ
る。
301から予め設定されたマッチングパターンP1を切
り出し、マッチングパターンと同じ位置で移動画像30
7とのパターンマッチングを行い、マッチングのありの
結果が得られる。
確認3ステップ211でマッチングありの結果が得られ
る。
ングの有無を判定し、位置確認1ステップ209、位置
確認2ステップ210、位置確認3ステップ211でマ
ッチングありと判定されているため、位置ずれ量算出完
了ステップ213を行って、前記位置ずれ候補エリアP
m’n=P1’2から得られた位置ずれ量ΔPm,n
(Δm,nX、Δm,nY)=ΔP1,2(Δ1,2
X、Δ1,2Y)が正しいと判断し、処理継続判定ステ
ップ207に戻る。
量算出完了と判断されて、位置ずれ量判定ステップ21
4で位置ずれ量ΔPm,nの判定後、入力画像取込みス
テップ202に戻る。位置ずれ量ΔPm,nが所定値内
であれば入力画像取り込みステップ202に戻り、所定
値外であればアラーム処理ステップ215を実行して入
力画像取り込みステップ202に戻る。
の一連の処理によるカメラの位置ずれ検出を継続する。
ングパターンと類似したパターンが存在した場合でも複
数のマッチングパターンの位置情報を使うことにより、
カメラの位置ずれ量を正しく算出してカメラの位置ずれ
を正常に検出できるので、カメラが監視エリア外を撮像
していることを直ちに通知することができて侵入物や侵
入者などの未検出の回避ができる。また、複数のカメラ
で監視エリアを分担してそれぞれに撮像した画像を繋ぎ
合わせてひとつの前記監視エリアの画像を高精度に生成
することができて監視情報としての前記画像の管理の容
易性や有効利用などが図れる。
フロー図
ック図
103:画像入力I/F、104:画像メモリ、10
5:基準画像メモリ、106:入力画像メモリ、10
7:処理用メモリ、108:CPU、109:出力I/
F、110:ワークメモリ、111、116:プログラ
ムメモリ、112:画像出力I/F、113:システム
バス、114:警報表示モニタ、115:ビデオモニ
タ、201:基準画像取込みステップ、202:入力画
像取込みステップ、203:位置ずれ候補位置1算出ス
テップ、204:位置ずれ候補位置2算出ステップ、2
05:位置ずれ候補位置3算出ステップ、206:位置
ずれ候補位置並べ替えステップ、207:処理継続判定
ステップ、208:入力画像移動ステップ、209:位
置確認1ステップ、210:位置確認2ステップ、21
1:位置確認3ステップ、212:マッチング判定ステ
ップ、213:位置ずれ量算出完了ステップ、214:
位置ずれ量判定ステップ、215:アラーム処理ステッ
プ、301:基準画像、302:入力画像、303:検
索範囲、304:位置ずれ候補位置画像、305:位置
ずれ量算出画像、306:移動画像1、307:移動画
像2、401:位置ずれ位置算出ステップ、402:位
置ずれ量算出ステップ、P1、P2、P3:マッチング
パターン、P1’、P1’1、P1’2、P2’1、P
3’1:位置ずれ候補エリア
Claims (10)
- 【請求項1】カメラで撮像された複数の入力画像を記憶
媒体に格納し、前記画像から前記カメラの位置ずれ量を
算出するカメラ位置ずれ量の算出方法において、 前記複数の入力画像から選択した基準画像から複数のマ
ッチングパターンのエリアを設定して、前記入力画像と
前記マッチングパターンとのパターンマッチングで得ら
れた位置ずれ候補エリアの位置座標と前記マッチングパ
ターンのエリアの位置座標とから前記カメラの位置ずれ
を算出することを特徴とするカメラ位置ずれ量の算出方
法。 - 【請求項2】請求項1記載の発明において、 前記パターンマッチングでマッチング率が最も高い複数
の位置ずれ候補エリアとその位置座標を抽出して、前記
マッチングパターンのエリアの位置座標とから前記カメ
ラの位置ずれ量を算出することを特徴とするカメラ位置
ずれ量の算出方法。 - 【請求項3】請求項2記載の発明において、 前記マッチング率が最も高い複数の位置ずれ候補エリア
とその位置座標を前記マッチング率が高い順に並び替え
て前記カメラの位置ずれ量を算出することを特徴とする
カメラ位置ずれ量の算出方法。 - 【請求項4】カメラで撮像された複数の入力画像を記憶
媒体に格納し、前記画像を参照して前記カメラの位置ず
れの有無を検出するカメラ位置ずれの検出方法におい
て、 前記複数の入力画像から選択した基準画像から複数のマ
ッチングパターンのエリアを設定して、前記入力画像と
のパターンマッチングで得られた位置ずれ候補エリアの
位置座標と前記マッチングパターンのエリアの位置座標
とから前記カメラの位置ずれ量を算出して、該位置ずれ
量と所定量との比較から前記カメラの位置ずれの有無を
検出することを特徴とするカメラ位置ずれの検出方法。 - 【請求項5】請求項4記載の発明において、 前記マッチング率が最も高い複数の位置ずれ候補エリア
とその位置座標を抽出して、前記マッチングパターンの
エリアの位置座標とから前記カメラの位置ずれ量を算出
して、該位置ずれ量と所定量との比較から前記カメラの
位置ずれの有無を検出することを特徴とするカメラ位置
ずれの検出方法。 - 【請求項6】請求項5記載の発明において、 前記マッチング率が最も高い複数の位置ずれ候補エリア
とその位置座標をマッチング率が高い順に並び替えて前
記カメラの位置ずれ量を算出して、前記位置ずれ量と所
定量との比較から前記カメラの位置ずれの有無を検出す
ることを特徴とするカメラ位置ずれの検出方法。 - 【請求項7】請求項6記載の発明において、前記マッチ
ング率が高い方のカメラの位置ずれ量を選択して、該位
置ずれ量分だけ前記入力画像を移動して得た移動画像に
対して、前記複数のマッチングパターンのエリアと同じ
位置で前記複数のマッチングパターンがマッチングする
か否かを判定し、マッチングしないと判定されたならば
前記マッチング率が次に高いカメラの位置ずれ量を選択
して前記と同じ処理である移動画像を得てマッチングす
るか否かの判定を行い、マッチングすると判定されたな
らば前記位置ずれ量と所定量との比較から前記カメラの
位置ずれの有無を検出することを特徴とするカメラ位置
ずれの検出方法。 - 【請求項8】請求項7記載の発明において、 マッチングすると判定された時の前記位置ずれ量を前記
カメラの位置ずれ量とすることを特徴とするカメラ位置
ずれ量の算出方法。 - 【請求項9】カメラで撮像された複数の入力画像を取り
込んで画像処理した結果を画像表示や結果通知を行う手
段に出力する画像処理装置において、 請求項1記載の発明のカメラ位置ずれ量の算出方法の処
理手続きが格納されている記憶媒体1と、 前記複数の入力画像を用いて前記処理手続きを実行して
表示画像およびカメラ位置ずれ情報を生成するCPU(C
entral Processing Unit、以下CPUと称す)と、 前記複数の入力画像および前記表示画像を格納する記憶
媒体2と、 前記カメラから撮像された入力画像に変換する変換手段
と、 前記表示画像およびカメラ位置ずれ情報を出力する手段
と、から成ることを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項10】カメラで撮像された複数の入力画像を取
り込んで画像処理した結果を画像表示や結果通知を行う
手段に出力する画像処理装置において、 請求項4記載の発明のカメラ位置ずれの検出方法の処理
手続きが格納されている記憶媒体1と、 前記複数の入力画像を用いて前記処理手続きを実行して
表示画像およびカメラ位置ずれ情報を生成するCPU
と、 前記複数の入力画像および前記表示画像を格納する記憶
媒体2と、 前記カメラから撮像された入力画像に変換する変換手段
と、 前記表示画像およびカメラ位置ずれ情報を出力する手段
と、から成ることを特徴とする画像処理装置。
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