JP3415285B2 - 物体検出方法及び物体検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は監視カメラで撮像された
画像を処理して物体を検出する物体検出装置に係わり、
特に道路上を走行する車両を検出する際の物体検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の物体検出装置は、道路上の
所定範囲を監視カメラであるビデオカメラで撮像し、前
記範囲を通る車両の多寡を検出すること等に利用されて
いる。このような物体検出装置は前記監視カメラで前記
範囲の背景（車両が１台もない状態）を、予め１フィー
ルド分撮像して画像メモリ等に蓄積しておく。前記監視
カメラは前記範囲の現在画像を１フィールド単位で出力
するため、この１フィールドの現在画像と、前記画像メ
モリに蓄積された背景画像との差分を取り、この差分デ
ータを評価して、前記範囲に車両が通過したかどうかを
検出する。

【０００３】即ち、現在画像に車両が写っていない場
合、現在画像と背景画像は同一のため、その差分はゼロ
になり、車両が通過していない（車両無し）と検出す
る。一方、現在画像に車両が写っている場合、現在画像
と背景画像は同一でないため、その差分はゼロでなくな
り、車両が通過している（車両あり）と検出する。

【０００４】しかし、上記した現在画像と背景画像の差
分により車両の有無を検出する方法では、例えば車両が
２台続けて通過した場合、現在画像に前記２台の車両の
一部が重なって写し出される場合があり、このような場
合、上記のような現在画像と背景画像の差分データだけ
では、２台の車両なのか１台の車両なのかを区別するこ
とができず、結局１台の車両が通過したと誤検出してし
まい、上記した検出結果により交通量の多寡を判定する
ような場合に、誤差が生じてしまうという欠点があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の物
体検出装置は、監視カメラで所定範囲を撮像した際の現
在画像と背景画像の差分により、前記範囲に車両が通過
したか、即ち、車両の有無を検出している。このため、
車両が複数台続けて通過することにより、現在画像に前
記複数台の車両の一部が重なって写し出されることがあ
る。このような場合、上記のような現在画像と背景画像
の差分データだけでは、複数の車両なのか１台の車両な
のかを区別することができず、結局１台の車両が通過し
たと、誤検出してしまい上記した検出結果により交通量
の多寡を判定するような場合に、誤差が生じてしまうと
いう欠点があった。

【０００６】そこで本発明は上記の欠点を除去し、複数
台の車両の一部が重なって監視カメラに写し出されて
も、各車両を分離して検出することができる物体検出方
法及びこの方法を用いた物体検出装置を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、監視
カメラで撮像した道路上の所定範囲の画像の横方向と縦
方向とをＸＹ座標の座標軸とし、前記所定範囲内の現在
画像と前記監視カメラにより予め撮像した上記所定範囲
の背景画像との差分を求めて得た差分画像データに基づ
いて、前記所定範囲内における物体出現の有無を検出す
る物体検出方法において、前記道路において物体が移動
する方向に相当するように延びる複数の抽出ラインを想
定し、この抽出ラインに存在する差分画像データを経時
的に収集する収集ステップと、前記ＸＹ座標の座標軸に
対して直交する方向を時間軸とし、前記収集ステップに
おいて収集された各抽出ラインにおける差分画像データ
を、前記時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸により構成され
る座標空間に配置する配置ステップと、前記配置ステッ
プにおいて配置された各抽出ラインにおける差分画像デ
ータにより構成される図形に基づいて物体の個数を検出
する検出ステップとにより構成されることを特徴とす
る。

【０００８】請求項２の発明では、前記時間軸と前記Ｘ
Ｙ座標の座標軸により構成される座標空間に配置された
図形を、前記各座標軸と共に表示することを特徴とす
る。

【０００９】請求項３の発明では、前記物体が車両であ
り、前記図形に基づいて車両の車種を判定することを特
徴とする。

【００１０】請求項４の発明では、前記物体が車両であ
り、前記時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸により構成され
る座標空間に配置された図形に基づき、前記車両の速度
を求めることを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、監視カメラで撮像した
道路上の所定範囲の画像の横方向と縦方向とをＸＹ座標
の座標軸とし、前記所定範囲内の現在画像と前記監視カ
メラにより予め撮像した上記所定範囲の背景画像との差
分を求めて得た差分画像データに基づいて、前記所定範
囲内における物体出現の有無を検出する物体検出装置に
おいて、前記道路において物体が移動する方向に相当す
るように延びる複数の抽出ラインを想定し、この抽出ラ
インに存在する差分画像データを経時的に収集するデー
タ収集手段と、前記ＸＹ座標の座標軸に対して直交する
方向を時間軸とし、前記データ収集手段において収集さ
れた各抽出ラインにおける差分画像データを、前記時間
軸と前記ＸＹ座標の座標軸により構成される座標空間に
配置する配置手段と、前記配置手段において配置された
各抽出ラインにおける差分画像データにより構成される
図形に基づいて物体の個数を検出する検出手段とを具備
することを特徴とする。

【００１２】請求項６の発明では、前記時間軸と前記Ｘ
Ｙ座標の座標軸により構成される座標空間に配置された
図形を、前記各座標軸と共に表示することを特徴とす
る。

【００１３】請求項７の発明では、前記物体が車両であ
り、前記図形に基づいて車両の車種を判定する判定手段
を具備することを特徴とする。

【００１４】請求項８の発明では、前記物体が車両であ
り、前記時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸により構成され
る座標空間に配置された図形に基づき、前記車両の速度
を求める演算手段を具備することを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１の発明の物体検出方法により、監視カ
メラで撮像した道路上の所定範囲の画像の横方向と縦方
向とをＸＹ座標の座標軸とし、前記所定範囲内の現在画
像と前記監視カメラにより予め撮像した上記所定範囲の
背景画像との差分を求めて得た差分画像データに基づい
て、前記所定範囲内における物体出現の有無を検出す
る。この場合、前記道路において物体が移動する方向に
相当するように延びる複数の抽出ラインを想定し、この
抽出ラインに存在する差分画像データを経時的に収集す
る。前記ＸＹ座標の座標軸に対して直交する方向を時間
軸とし、前記収集された各抽出ラインにおける差分画像
データを、前記時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸により構
成される座標空間に配置する。前記配置された各抽出ラ
インにおける差分画像データにより構成される図形に基
づいて物体の個数を検出する。これにより、物体が車両
であり、２台以上の車両の一部が重なって監視カメラ１
に写し出された場合でも、通過車両の数を正確に検出す
ることができる。

【００１６】請求項２の発明の物体検出方法では、前記
時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸により構成される座標空
間に配置された図形を、前記各座標軸と共に表示するの
で、各抽出ラインにおける差分画像データの経時変化を
図形としてオペレータが認識可能である。

【００１７】請求項３の発明の物体検出方法では、前記
物体が車両であり、前記図形に基づいて車両の車種を判
定するので、車両の車種を得ることができる。

【００１８】請求項４の発明の物体検出方法では、前記
物体が車両であり、前記時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸
により構成される座標空間に配置された図形に基づき、
前記車両の速度を求めるので、車両の速度を得ることが
できる。

【００１９】請求項５の発明の物体検出装置により、監
視カメラで撮像した道路上の所定範囲の画像の横方向と
縦方向とをＸＹ座標の座標軸とし、前記所定範囲内の現
在画像と前記監視カメラにより予め撮像した上記所定範
囲の背景画像との差分を求めて得た差分画像データに基
づいて、前記所定範囲内における物体出現の有無が検出
される。前記道路において物体が移動する方向に相当す
るように延びる複数の抽出ラインを想定し、この抽出ラ
インに存在する差分画像データを経時的に収集する。前
記ＸＹ座標の座標軸に対して直交する方向を時間軸と
し、前記データ収集手段において収集された各抽出ライ
ンにおける差分画像データを、前記時間軸と前記ＸＹ座
標の座標軸により構成される座標空間に配置する。前記
配置手段において配置された各抽出ラインにおける差分
画像データにより構成される図形に基づいて物体の個数
を検出する。斯して、各抽出ラインにおける差分画像デ
ータにより構成される図形を用いた物体の検出がなされ
る。

【００２０】請求項６の発明の物体検出装置では、前記
時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸により構成される座標空
間に配置された図形を、前記各座標軸と共に表示するの
で、オペレータに容易に確認させることができる。

【００２１】請求項７の発明の物体検出装置では、前記
物体が車両であり、前記図形に基づいて車両の車種を判
定する判定手段を具備するので、車両の車種を得ること
ができるものである。

【００２２】請求項８の発明の物体検出装置では、前記
物体が車両であり、前記時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸
により構成される座標空間に配置された図形に基づき、
前記車両の速度を求める演算手段を具備するので、車両
の速度を得ることができるものである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の物体検出方法を用いた本発明の
物体検出装置の一実施例を示したブロック図である。１
は道路上の所定範囲を撮像するビデオカメラ等から成る
監視カメラ、２は物体検出に関わる各種処理を行うＣＰ
Ｕ、３は監視カメラ１から得られるアナログ画像信号を
デジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器、４は監視カ
メラ１が捕らえた現在画像と背景保存メモリ１０内の背
景画像との差分を取って、画像の特徴部分を抽出する特
徴抽出回路、５−１、５−２は特徴抽出回路４から抽出
された差分画像データを格納したり、ＣＰＵ２によって
処理された画像データを格納する画像メモリ、６は内部
メモリ１２内の座標データを時間軸に演算処理して３次
元の図形を描く演算回路、７はＣＰＵ２による車両の有
無やこれに関わる各種データを保存する外部メモリ、８
は演算回路６から出力されたデジタル画像データや画像
メモリ５から読み出したデジタル画像データをアナログ
画像データに変換するＤ／Ａ変換器、９は車両の検出に
関わる各種画像データを表示する表示部、１０は監視カ
メラ１により撮像した背景画像データを１フィールド分
保存する背景保存メモリ、１１はオペレータからの各種
コマンド等をＣＰＵ２に入力する入力部、１２は時間を
パラメータとしたラインデータのＸＹ座標値を蓄積する
内部メモリである。

【００２４】次に本実施例の動作について説明する。監
視カメラ１は図２に示すように道路２１を走行する検出
対象物体である車両２２、２３を撮像できるように下向
きに配置されている。但し、車両２２、２３は図中矢印
方向に進行するものとする。図３は上記のように配置さ
れた監視カメラ１により道路上の所定範囲を撮像した画
面例である。３１、３３は道路の両側にある左右の路肩
で、これら路肩の間に左車線Ａ、右車線Ｂが設けられて
おり、両車線は車線境界線３２で仕切られている。

【００２５】監視カメラ１により撮像された画像はアナ
ログ画像信号（輝度信号）となって１画面単位で、例え
ば１フィールド（又は１フレーム）ずつＡ／Ｄ変換器３
に出力され、ここで、デジタル画像信号に変換される。
車両が１台も走っていない期間に、オペレータは入力部
１１から背景画像の保存指令をＣＰＵ２に出すと、ＣＰ
Ｕ２はこの時点で監視カメラ１が捕らえた１フィールド
分の画像信号（背景画像）をＡ／Ｄ変換器３から背景保
存メモリ１０に送って、これを背景保存メモリ１０に格
納する。その後、オペレータは入力部１１から車両検出
動作指令をＣＰＵ２に出す。これにより、ＣＰＵ２はＡ
／Ｄ変換器３から出力される画像信号を１フィールドず
つ特徴抽出回路４に送って、車両検出動作を開始する。

【００２６】図４は上記した特徴抽出回路４以降の車両
検出動作を説明するフローチャートである。ステップ４
０１にて、Ａ／Ｄ変換器３によりデジタル化された画像
信号は、ＣＰＵ２の制御によって、１フィールドずつ特
徴抽出回路４に取り込まれる。特徴抽出回路４はステッ
プ４０２にて取り込んだ１フィールドの現在画像から背
景保存メモリ１０に格納されている１フィールドの背景
画像を減算して、両画像の差分を求めた後、この差分画
像データＦを図５に示すように画像メモリ５−１に格納
する。次にＣＰＵ２はステップ４０３に進み、画像メモ
リ５−１に格納された画像データからＬａで示したライ
ン上の画像データを読み出し、この読み出したライン上
の画像データ（以降ラインデータと称することもある）
を画像メモリ５−２に格納する。

【００２７】ここで、図５は上記した抽出ラインの設定
例を示した図であり、３２は車線境界線等の基準線、３
１、３３は路肩、Ｌａ〜Ｌｅは抽出ラインで、Ｆは抽出
ライン上の差分画像データ、５１は差分画像データＦの
Ｙ座標最小値、５２は差分画像データＦのＹ座標最大値
である。

【００２８】その後、ＣＰＵ２はステップ４０４に進ん
で、全抽出ライン上のラインデータの読み出しを行った
かどうかを判定し、読み出しを行っていない場合はステ
ップ４０３に戻り、読み出しを行った場合はステップ４
０５に進む。尚、ステップ４０３の繰り返し処理によ
り、上記したラインＬａに加えて、ラインＬｂ、Ｌｃ、
Ｌｄ、Ｌｅ上の画像データも順次画像メモリ５−２に格
納される。図５の例では、図６に示すような抽出ライン
Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄのラインデータ６１ｂ、６１ｃ、６１
ｄが画像メモリ５−２に格納される。

【００２９】ＣＰＵ２はステップ４０５にて、画像メモ
リ５−２の図６に示すようなラインデータのＸＹ座標値
を読み出して、これを時間をパラメータとして内部メモ
リ１２に保存する。次にＣＰＵ２は各ラインデータのＹ
座標の最大値、即ち車両の最後尾（車尾）の値が所定値
以下となったかどうかを判定し、所定値以下になってい
ない場合はステップ４０１に戻り、所定値以下になって
いる場合はステップ４０７へ進む。

【００３０】尚、このステップ４０６にて車尾の値が所
定値以下となるということは、車が画面上に侵入してか
ら所定距離進んだことを意味し、この間に時間（車両の
速度によって異なる）が経っているため、上記したステ
ップ４０１〜４０６の処理を繰り返すことによって、内
部メモリ１２には時間をパラメータとしたラインデータ
のＸＹ座標値が蓄積されることになる。

【００３１】次にＣＰＵ２は演算回路６を起動するた
め、演算回路６はステップ４０７にて内部メモリ１２に
保存した時間軸をパラメータにしたライン座標データを
読み出して、これら座標データを図７に示すようなＸ
軸、Ｙ軸、時間（Ｔ）軸の３次元の座標空間に配置する
演算を行うことにより、ラインデータの時間経過を示す
図形を描く。

【００３２】その後、ＣＰＵ２はこの演算結果を評価
し、例えば図７のように各ラインデータ７１ｂ、７１
ｃ、７１ｄが分離された状態であると評価した場合は１
台の車の通過を検出したとして、その検出結果を外部メ
モリ７へ格納する。この時、ＣＰＵ２は各ラインデータ
の数により、検出した車両の車種（オートバイ、４輪自
動車）や大きさ（小型、中型、大型）等を判定して、こ
の結果を外部メモリ７に格納する。更に、例えばライン
データ７１ｄの車尾の値ｙｄ１とｙｄ２及びこのライン
データの最大時間値ｙｄｔとから、この車の速度ｖを算
出して、その結果を外部メモリ７に保存した後、処理を
終了する。但し、ｖ＝（ｙｄ２−ｙｄ１）／ｙｄｔの関
係がある。

【００３３】ところで、画像メモリ５−１に格納した差
分データＦが図８に示すような場合でも、ＣＰＵは図４
に示したステップ４０３の処理を抽出ラインＬａ〜Ｌｅ
について行った後、ステップ４０５の処理にて各ライン
データを内部メモリ１２に時間をパラメータとして保存
する。その後、ステップ４０７の演算処理にて演算回路
６が上記した内部メモリ１２に保存した時間をパラメー
タとしたラインデータのＸ、Ｙ座標値を、３次元（Ｘ、
Ｙ、時間軸）の座標空間に配列する演算を行うと、図９
に示したような図形データが得られる。

【００３４】この図９に示した図形は、最初時間０の時
点で１台目の車両が図８の画面上に侵入してから、時間
８２ｔ後に２台目の車がこの画面に侵入して来て、時間
８３ｔ後に２台の車の一部が図８のように重なったこと
を示している。従って、ＣＰＵ２はステップ４０８にて
上記したような推論により、２台の車が走行していると
判定して、この結果を内部メモリ１２に格納する。又、
ＣＰＵ２は図９についても図７のところで説明したのと
同様な速度演算のためのデータ抽出を行い、この抽出デ
ータから各車両の速度を計算して、その結果を外部メモ
リ７に格納する。

【００３５】オペレータは例えば図５や図７に示した画
像メモリ５−１内の差分画像データや、或いは図７及び
図９に示したような演算回路６により描かれた図形デー
タ例等を表示部９に表示させたい場合は、入力部１１か
ら予め定められた表示コマンドをＣＰＵ２に入力する。
これにより、ＣＰＵ２は演算回路６により演算された図
形データ、又は画像メモリ５−１内の画像データをＤ／
Ａ変換器８に送ってアナログ画像データに変換し、これ
を表示部９に送る。このため、表示部９には図５、図
７、図８又は図９で示すような各種画像データが表示さ
れる。

【００３６】本実施例によれば、監視カメラ１が捕らえ
た車両に相当する差分データからラインデータを抽出
し、更にこのラインデータのＸＹ座標値を時間をパラメ
ータにして、内部メモリ１２に保存した後、これら保存
したＸＹ座標値をＸ軸、Ｙ軸、時間軸の３次元空間に配
置して図形を描き、この図形から前記ラインデータの時
間経過をみることにより、前記差分データは一塊でも、
１台の車両なのか、複数台の車両なのかを分離して検出
することができる。

【００３７】このため、車両が２台以上続けて通過する
ことにより、監視カメラ１に前記２台以上の車両の一部
が重なって写し出された場合でも、誤検出することな
く、車両の通過台数を精度よく検出することができ、本
装置の検出データから作成される各種統計データなどの
精度を上げることができる。又、上記３次元空間に描い
た図形を表示部９に表示することができるため、オペレ
ータも２台以上の車両の一部が重なって写し出された場
合の車両検出過程を容易に確認することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上記述した如く本発明によれば、道路
において物体が移動する方向に相当するように延びる複
数の抽出ラインを想定し、この抽出ラインに存在する差
分画像データを経時的に収集して、収集された各抽出ラ
インにおける差分画像データを、前記時間軸と前記ＸＹ
座標の座標軸により構成される座標空間に配置し、配置
された各抽出ラインにおける差分画像データにより構成
される図形に基づいて物体の個数を検出するので、差分
画像データの経時的変化を捕らえた適切な物体検出がな
される。そして、物体が車両である場合に、複数台の車
両の一部が重なって監視カメラに写し出されても、各車
両を分離して検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の物体検出装置の一実施例を示したブロ
ック図。

【図２】図１に示した監視カメラ１の道路に対する配置
例を示した図。

【図３】図１に示した監視カメラの撮像範囲を示した
図。

【図４】図１に示した装置の車両検出動作を示したフロ
ーチャート。

【図５】図１に示した画像メモリに格納される差分画像
データ例を示した図。

【図６】図１に示したＣＰＵにより抽出されるラインデ
ータ例を示した図。

【図７】図１に示した演算回路の演算により３次元空間
に描かれた図形例を示した図。

【図８】図１に示した画像メモリに格納される他の差分
画像データ例を示した図。

【図９】図１に示した演算回路の演算により３次元空間
に描かれた他の図形例を示した図。

【符号の説明】 １…監視カメラ ２…ＣＰＵ ３…Ａ／Ｄ変換器 ４…特徴抽出回
路 ５−１、５−２…画像メモリ ６…演算回路 ７…内部メモリ ８…Ｄ／Ａ変換
器 ９…表示部 １０…背景保存
メモリ １１…入力部 １２…内部メモ
リ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−210795（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−60880（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−316199（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−84300（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144797（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−118677（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G06T 1/00 - 7/00 G08G 1/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視カメラで撮像した道路上の所定範囲
   の画像の横方向と縦方向とをＸＹ座標の座標軸とし、前
   記所定範囲内の現在画像と前記監視カメラにより予め撮
   像した上記所定範囲の背景画像との差分を求めて得た差
   分画像データに基づいて、前記所定範囲内における物体
   出現の有無を検出する物体検出方法において、前記道路において物体が移動する方向に相当するように
   延びる複数の抽出ラインを想定し、この抽出ラインに存
   在する差分画像データを経時的に収集する収集ステップ
   と、 前記ＸＹ座標の座標軸に対して直交する方向を時間軸と
   し、前記収集ステップにおいて収集された各抽出ライン
   における差分画像データを、前記時間軸と前記ＸＹ座標
   の座標軸により構成される座標空間に配置する配置ステ
   ップと、 前記配置ステップにおいて配置された各抽出ラインにお
   ける差分画像データにより構成される図形に基づいて物
   体の個数を検出する検出ステップと により構成される こ
   とを特徴とする物体検出方法。
2. 【請求項２】 前記時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸によ
   り構成される座標空間に配置された図形を、前記各座標
   軸と共に表示することを特徴とする請求項１に記載の物
   体検出方法。
3. 【請求項３】 前記物体が車両であり、前記図形に基づ
   いて車両の車種を判定することを特徴とする請求項１又
   は２に記載の物体検出方法。
4. 【請求項４】 前記物体が車両であり、前記時間軸と前
   記ＸＹ座標の座標軸により構成される座標空間に配置さ
   れた図形に基づき、前記車両の速度を求めることを特徴
   とする請求項１に記載の物体検出方法。
5. 【請求項５】 監視カメラで撮像した道路上の所定範囲
   の画像の横方向と縦方向とをＸＹ座標の座標軸とし、前
   記所定範囲内の現在画像と前記監視カメラにより予め撮
   像した上記所定範囲の背景画像との差分を求めて得た差
   分画像データに基づいて、前記所定範囲内における物体
   出現の有無を検出する物体検出装置において、前記道路において物体が移動する方向に相当するように
   延びる複数の抽出ライ ンを想定し、この抽出ラインに存
   在する差分画像データを経時的に収集するデータ収集手
   段と、 前記ＸＹ座標の座標軸に対して直交する方向を時間軸と
   し、前記データ収集手段において収集された各抽出ライ
   ンにおける差分画像データを、前記時間軸と前記ＸＹ座
   標の座標軸により構成される座標空間に配置する配置手
   段と、 前記配置手段において配置された各抽出ラインにおける
   差分画像データにより構成される図形に基づいて物体の
   個数を検出する検出手段と を具備することを特徴とする
   物体検出装置。
6. 【請求項６】 前記時間軸と前記ＸＹ座標の座標軸によ
   り構成される座標空間に配置された図形を、前記各座標
   軸と共に表示することを特徴とする請求項５に記載の物
   体検出装置。
7. 【請求項７】 前記物体が車両であり、前記図形に基づ
   いて車両の車種を判定する判定手段を具備することを特
   徴とする請求項５又は６に記載の物体検出装置。
8. 【請求項８】 前記物体が車両であり、前記時間軸と前
   記ＸＹ座標の座標軸により構成される座標空間に配置さ
   れた図形に基づき、前記車両の速度を求める演算手段を
   具備することを特徴とする請求項５に記載の物体検出装
   置。