JP3550874B2 - Monitoring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置によって撮影した画像から対象物を認識して監視する画像処理技術を用いた監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
屋外等で終日稼働が要求される画像処理技術を用いた監視装置では、監視カメラ等の撮像装置で撮影した画像を背景差分等の画像処置技術を用いて対象物の特徴を抽出し、それに基づいて対象物を認識して監視するようにしている。
【0003】
この場合、画像の輝度平均値は昼間と夜間とでは大きく異なるため、撮影した画像から昼夜の判定を行い、その判定結果に基づいて昼と夜とで異なる画像処理技術を用いて対象物の監視を行っている。昼夜の判定方法としては、画像全体の輝度平均値を求め、この輝度平均値の大きさから判断している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の画像全体の輝度平均値による昼夜の判定方法では、周囲の環境などによって対象物が影響を受けやすい場所や地域では、判定精度が低下するという不都合が生じる。
【0005】
また、昼と早朝・薄暮とで異なる2値化閾値(固定値)を設定して画像を2値化処理し、対象物を認識する場合、早朝・薄暮時のような輝度平均値が急激に変化する時間帯では、2値化閾値が低すぎるとノイズを抽出したり、逆に高すぎると対象物を認識できないといった不都合が生じる。
【0006】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、画像から昼夜を判定する際の判定精度を向上させ、かつ早朝・薄暮時のような輝度平均値が急変する時間帯でも対象物を精度よく認識して監視することができる画像処理技術を用いた監視装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による監視装置の第1の発明は、撮像装置で撮影した画像を入力する画像入力手段と、この画像内の特定の指定領域の輝度平均値を求める輝度検出手段と、撮像装置の露出情報を補助情報として用いて、指定領域の輝度平均値から昼夜の判定を行う昼夜判定手段と、昼夜判定手段での判定結果に基づいて昼間時と夜間時とで異なる画像処理技術を用いて画像から対象物を認識する認識手段とを備える。
【0008】
第1の発明によれば、画像の全体領域ではなく特定の指定領域の輝度平均値から昼夜の判定を行い、この判定結果に基づいて昼夜で異なる画像処理技術を用いて対象物を認識する。従って、指定領域を適切に設定すれば指定領域以外は昼夜の判定の対象とならないため、対象物に対する周囲の環境の影響を低減させることができ、それによって昼夜の判定精度が向上するので、対象物の認識精度および監視精度の向上を図ることができる。さらに、昼夜の切り替え付近(早朝・薄暮)では撮像装置の絞りは解放となり、シャッタ速度は最低となるので、この情報を用いることによって昼間で輝度分散値が大きくなったときの誤判定を低減することができる。
【0009】
本発明による監視装置の第2の発明は、撮像装置で撮影した画像を入力する画像入力手段と、画像内の特定の指定領域の輝度平均値および輝度分散値を求める輝度検出手段と、撮像装置の露出情報を補助情報として用いて、指定領域の輝度平均値および輝度分散値の2次元的な分布位置から昼夜の判定を行う昼夜判定手段と、昼夜判定手段での判定結果に基づいて昼間時と夜間時とで異なる画像処理技術を用いて画像から対象物を認識する認識手段とを備える。
【0010】
第2の発明によれば、指定領域によって昼夜の判定を行い、しかも輝度平均値および輝度分散値の2つの情報から昼夜の判定を行うので、さらなる判定精度の向上を図ることができる。さらに、昼夜の切り替え付近(早朝・薄暮)では撮像装置の絞りは解放となり、シャッタ速度は最低となるので、この情報を用いることによって昼間で輝度分散値が大きくなったときの誤判定を低減することができる。
【0011】
本発明による監視装置の第3の発明は、撮像装置で撮像した画像を入力する画像入力手段と、画像内の特定の指定領域の輝度平均値および輝度分散値を求める輝度検出手段と、指定領域の輝度平均値から昼と早朝・薄暮とを判定すると共に、当該昼と早朝・薄暮を判定した場合、輝度平均値および輝度分布値の二次元的な分布位置から補正輝度平均値を求め、この補正輝度平均値から2値化閾値を決定する閾値決定手段と、2値化閾値を用いて前記画像を2値化処理し2値化画像を得る2値化処理手段と、2値化画像から対象物を認識する認識手段とを備えるように構成されている。
【0012】
第3の発明によれば、指定領域内のデータで昼と早朝・薄暮との判定を行うので、指定領域を適切に設定すれば対象物に対する周囲の環境の影響を低減させて判定精度の向上を図ることができる。また、輝度平均値および輝度分散値の2つの情報から判定を行うので、判定精度の向上を図ることができる。さらに、輝度平均値が急変する早朝・薄暮のような時間帯では2値化閾値を自動的に可変するので、最適な2値化閾値で2値化画像を得ることができる。
【0013】
本発明による監視装置の第4の発明は、第3の発明における閾値決定手段が、補正輝度平均値から2値化閾値を決定する際に過去の2値化閾値に対して設定した範囲内で決定するように構成されている。
【0014】
第4の発明によれば、過去の2値化閾値を考慮して今回の2値化閾値を決定するので、輝度平均値の急激な変動に対しても2値化閾値を安定化できる。
【0015】
本発明による監視装置の第5の発明は、撮像装置で撮影した画像を入力する画像入力手段と、この画像内の特定の指定領域の輝度平均値および輝度分散値を求める輝度検出手段と、撮像装置の露出情報を補助として用いて、指定領域の輝度平均値から昼と早朝・薄暮とを判定してそれらに適した2値化閾値を決定する閾値決定手段と、2値化閾値を用いて画像を2値化処理し2値化画像を得る2値化処理手段と、2値化画像から対象物を認識する認識手段とを備える。
【0016】
第5の発明によれば、指定領域内のデータで昼と早朝・薄暮との判定を行うので、指定領域を適切に設定すれば対象物に対する周囲の環境の影響を低減させて判定精度の向上を図ることができる。また、輝度平均値および輝度分散値の2つの情報から判定を行うので、判定精度の向上を図ることができる。さらに、昼夜の切り替え付近である早朝・薄暮時では、撮像装置の絞りが解放となり、シャッタ速度が最低となるので、この情報を用いることにより不要な2値化閾値の変動を低減することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による監視装置のブロック図である。この装置は対象物の認識を昼と夜とで異なる認識方法を用いて行うもので、昼夜の判定精度を向上させることによって対象物の認識方法の選択精度を向上させ、それによって対象物の監視精度の向上を図るものである。
【0027】
図1において、画像入力部1は屋外に設置した監視カメラ等の撮像装置(図示せず)によって撮影した画像を、監視画像として取り込み、内部の画像メモリに一時的に記憶するものである。
【0028】
輝度検出部2は画像メモリに記憶した監視画像の中から予め定めた指定領域内の各画素の輝度を求め、その総和を指定領域内の画素数で割った値を輝度平均値として求め、さらに各画素の輝度分布から輝度分散値を求めるものである。
【0029】
図2に、画像メモリに記憶した監視画像の全体領域E1と指定領域E2との関係を示す。従来は実線で示す全体領域E1の各画素の輝度から輝度平均値を求めて昼夜の判定を行っていたが、本実施の形態では、一点鎖線で示す指定領域E2の輝度平均値、または輝度平均値と輝度分散値とから昼夜の判定を行っている。監視カメラは固定されているので、指定領域E2を適切に設定すれば、指定領域E2以外の画素は昼夜の判定の対象とならないため、対象物に対する周囲の環境の影響を低減させることができ、昼夜の判定精度の向上を図ることができる。
【0030】
また、図に破線で示すように、指定領域E2内を複数の小領域E3に分割した場合は、各小領域E3毎に輝度平均値および輝度分散値を求め、その中から代表値を定めて指定領域E2の輝度平均値および輝度分散値とする。代表値としては中間値、最小値、または最大値以外の平均等がある。これにより指定領域E2内のノイズを低減することができる。
【0031】
昼夜判定部3は輝度検出部2で求めた輝度平均値、または輝度平均値と輝度分散値とから昼夜の判定を行うものである。輝度平均値から昼夜判定する場合は、輝度平均値と予め定めた判定閾値とを比較し、輝度平均値が判定閾値より大きければ昼間と判定し、小さければ夜間と判定する。輝度平均値および輝度分散値から昼夜判定する場合は、輝度平均値および輝度分散値の2次元的な分布位置から判定する。これらの詳細については後述する。
【0032】
昼間用認識部4aおよび夜間用認識部4bは昼夜判定部3での判定結果に基づいて、昼間と夜間とで異なる画像処理技術を用いて画像入力部1に記憶されている監視画像の画像処理を行い、対象物を認識する。昼間の場合は、昼間用認識部4aによって例えば背景差分、フレーム差分、エッジ抽出によるパターンマッチング等により対象物の認識を行う。夜間の場合は、夜間用認識部4bによって例えば対象が車両であればヘッドライト部分のパターンマッチングにより対象物である車両を認識する。
【0033】
出力部5は昼間用認識部4aおよび夜間用認識部4bで生成したデータを通信回線を介して中央の監視装置(図示せず)に伝送する。例えば、対象物が通行人であればその人数を伝送し、自動車であればその通過台数を伝送する。
【0034】
次に、昼夜判定部3における昼夜判定の詳細について説明する。図3は、昼間から夜間にかけての各時刻における輝度平均値の変化を示すグラフ図である。この図から明らかなように、時刻TMで輝度平均値が判定閾値THより小さくなるので、時刻TM以前は昼間と判定し、以後は夜間と判定する。
【0035】
なお、各時刻毎の輝度平均値を取ると変動が激しいので、所定時間毎の平均を取ることで時間的に平滑化すれば、図4に示すように、急激な変動が少なくなり昼夜の境界付近での判定のバラツキが低減するので、昼夜処理の切り替えが安定化する。
【0036】
次に、輝度平均値および輝度分散値から昼夜判定を行う場合は、図5に示すように、各時刻における輝度平均値および輝度分散値の2次元的な分布位置を座標上にプロットする。図において、黒丸は昼間の各時刻におけるデータであり、白丸は夜間の各時刻におけるデータである。
【0037】
次いで、座標上に判定関数Fを描く。この判定関数Fは輝度平均値をx座標、輝度分散値をy座標とすれば「y=ax−b」(a,bは正の定数)と表せる。データが判定関数Fの直線よりも低輝度平均値側(図で左側)に位置する場合は夜間と判定し、高輝度平均値側(図で右側)に位置する場合は昼間と判定する。従って、例えば対象物が自動車である場合に、ヘッドライトによって輝度平均値が明るくなっても輝度分散値が大きければ夜間と判定する。このように輝度平均値と輝度分散値とを利用して昼夜を判定するので、精度の高い昼夜判定を行うことができる。
【0038】
なお、早朝時の昼夜判定と、薄暮時の昼夜判定とを精度よく行うために、図6に示すように、昼間から夜間への移行を検出する判定閾値THDNと、夜間から昼間への移行を検出する判定閾値THNDとの2つの判定閾値を設定して判定するようにしてもよい。
【0039】
また、輝度平均値および輝度分散値から昼夜判定を行う場合も、図7に示すように、昼間から夜間への移行を検出する判定関数FDNと、夜間から昼間への移行を検出する判定関数FNDとの2つの判定関数を用いて判定するようにしてもよい。
【0040】
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2による監視装置のブロック図である。この装置は2値化閾値によって原画像または背景画像などを2値化処理し、得られた2値化画像から対象物を認識するもので、とくに早朝・薄暮時のような輝度平均値が急変する時間帯では、2値化閾値を自動的に可変し、最適な2値化閾値で2値化画像を得ることによって対象物の監視精度の向上を図るものである。
【0041】
図8において、画像入力部11は屋外に設置した監視カメラ等の撮像装置(図示せず)によって撮影した画像を、監視画像として取り込み、内部の画像メモリに一時的に記憶する。
【0042】
輝度検出部12は画像メモリに記憶した監視画像の中から予め定めた指定領域E2(図2)の各画素の輝度を求め、その総和を指定領域E2の画素数で割って輝度平均値を求める。また、指定領域E2の各画素の輝度分布から指定領域E2の輝度分散値を求める。
【0043】
指定領域E2を複数の小領域E3に分割した場合は、各小領域E3毎に輝度平均値および輝度分散値を求め、その中から代表値を決めて指定領域E2の輝度平均値および輝度分散値とする。このように監視領域を指定することによって指定領域E2以外の画素は判定の対象としないことにより、周囲の環境の影響を低減させることができる。これらのことは前述した輝度検出部2と同様である。
【0044】
閾値決定部13は輝度検出部12で求めた輝度平均値および輝度分散値から2値化閾値を決定する。2値化閾値としては、昼間用の閾値(固定値)と、早朝・薄暮用の閾値(可変値)とがある。2値化閾値の決定方法の詳細については後述する。
【0045】
2値化処理部14はこうして決定した2値化閾値によって画像メモリに記憶されている監視画像を2値化して2値化画像を得る。2値化閾値は、原画像の2値化、背景差分後の2値化、フレーム差分後の2値化、微分後の2値化などに用いる。
【0046】
認識部15は2値化処理部14で得た2値化画像からパターンマッチングなどによって対象物を認識し、これに基づいて対象物に関するデータを生成する。出力部16は認識部15で生成したデータを通信回線を介して中央の監視装置(図示せず)に伝送する。例えば、対象物が通行人であればその人数を計数し、対象物が車両であればその台数を計数し、それぞれ通信回線を介して中央の監視装置に伝送する。
【0047】
次に、閾値決定部13における2値化閾値の決定方法について説明する。図9は、昼間から夜間にかけての各時刻における輝度平均値の変化を示すグラフ図である。輝度平均値が輝度上限値BUより大きい場合は昼間と判定して昼間用の2値化閾値を決定し、輝度平均値が輝度下限値BLより小さい場合は早朝・薄暮用の下限2値化閾値を決定する。
【0048】
輝度平均値が上限値BUと下限値BLとの間の領域BR内に位置する場合は、早朝・薄暮時と判定し、以下に述べる手順によって2値化閾値を決定する。なお、各時刻毎の輝度平均値を取ると変動が激しいので、所定時間毎の平均を取ることで時間的に平滑化すれば、図10に示すように急激な変動が少なくなる。
【0049】
図11は、各時刻における輝度平均値および輝度分散値の2次元的な分布位置を座標上にプロットした図である。図の右上位置は晴れの昼間のデータであり、その下の位置は曇りの昼間のデータである。図の左下に移行するにつれて夕闇が深まったときのデータとなる。
【0050】
次いで、座標上に上限関数FUと下限関数FLとを描く。この関数FU,FLは輝度平均値をx座標、輝度分散値およびy座標とすれば、上限関数FUは「y=−cx+d」、下限関数FLは「y=−cx+e」(e<d)と表せる。データが上限関数FUと下限関数FLとの間に位置するときは、各データ毎に2値化閾値を決定するために、図12に示すように、上限関数FUおよび下限関数FLと平行にデータDを通過する関数FDを想定する。この関数FDは「y=−cx+f」(e<f<d)と表せる。そして、輝度分散値が0のときの関数FD上の輝度平均値を補正輝度平均値BDとする。
【0051】
次いで、図13に示すように、輝度平均値と2値化閾値との関係を示す閾値算出関数Fthを用いて補正輝度平均値BDから2値化閾値THDを決定する。補正輝度平均値BDは輝度平均値の上限値BUと下限値BLとの間の可変領域BR内に位置し、決定される2値化閾値THDは昼間用の2値化閾値THUと早朝・薄暮用の下限2値化閾値THLとの間を線形に変動するように設定されている。こうして求めた2値化閾値THDにより2値化処理部14で画像を2値化処理して2値化画像を得る。
【0052】
なお、過去の2値化閾値を考慮するため、図14に示すように、過去の2値化閾値(図の黒丸)に対して閾値変動有効領域THRを設定し、今回求めた2値化閾値THDが有効領域THR内にある場合はそのまま決定し、有効領域THRの上限値THRUを上回った場合はこの上限値を2値化閾値と決定し、下限値THRLを下回った場合はこの下限値を2値化閾値と決定する。これによって輝度平均値の急激な変動を抑えることができる。
【0053】
また、輝度平均値の急激な変動を抑える他の方法としては、図15に示すように、過去の2値化閾値が昼間用の2値化閾値THUであったとすると、今回の2値化閾値は第1の閾値算出関数Fth1から算出する。次いで、算出した2値化閾値が夜間用の2値化閾値THLになると、次からは第2の閾値算出関数Fth2から算出する。算出した2値化閾値が昼間用の2値化閾値THUになるまで閾値算出関数Fth2を使用する。以後はこの繰り返しである。
【0054】
この場合、可変領域は閾値算出関数Fth1のときの可変領域BR1(輝度平均値BL1〜BU1)と、閾値算出関数Fth2のときの可変領域BR2(輝度平均値BL2〜BU2)との2つの可変領域が設定される。
【0055】
なお、前述の実施の形態では、昼夜の判定、あるいは昼と早朝・薄暮との判定を監視画像のみから行うようにしたが、昼夜の切り替え付近である早朝・薄暮時は監視カメラの絞りが解放となり、シャッタ速度が最低となるので、この情報を補助情報として用いることにより、不要な2値化閾値の変動を低減することができる。
【0056】
【発明の効果】
本発明によれば、対象物の認識を昼夜で異なる認識方法を用いて行う場合、指定領域によって昼夜の判定を行うようにしたので、指定領域を適切に設定することによって対象物に対する周囲の環境の影響を低減させることができ、判定精度の向上を図ることができる。また、昼夜の判定を輝度平均値および輝度分散値の2つの情報から行うようにしたので、さらなる判定精度の向上を図ることができる。これにより対象物の監視精度の向上が図れる。
【0057】
また、本発明によれば、2値化閾値によって原画像等を2値化処理し、得られた2値化画像から対象物を認識する場合、早朝・薄暮のような輝度平均値が急変する時間帯では2値化閾値を自動的に可変するようにしたので、昼間時および早朝・薄暮時のいかなる時間帯でも対象物の認識精度を向上させることができ、これにより対象物の監視精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による監視装置のブロック図である。
【図2】監視画像の全体領域、指定領域および小領域を示す図である。
【図3】輝度平均値の変化を示すグラフ図である。
【図4】図3に示す輝度平均値の変化を時間的に平滑化したグラフ図である。
【図5】各時刻における輝度平均値および輝度分散値の2次元的な分布位置をプロットした図で、黒丸は昼間のデータ、白丸は夜間のデータである。
【図6】輝度平均値の変化を示すグラフ図で、2つの判定閾値によって昼夜を判定するためのグラフ図である。
【図7】各時刻における輝度平均値および輝度分散値の2次元的な分布位置をプロットした図で、2つの判定関数によって昼夜を判定するための図である。
【図8】本発明の実施の形態2による監視装置のブロック図である。
【図9】輝度平均値の変化を示すグラフ図である。
【図10】図9に示す輝度平均値の変化を時間的に平滑化したグラフ図である。
【図11】各時刻における輝度平均値および輝度分散値の2次元的な分布位置をプロットした図である。
【図12】早朝・薄暮時のデータから補正輝度平均値を求めるための説明図である。
【図13】輝度平均値と2値化閾値との関係を表す閾値算出関数を示す図である。
【図14】過去の2値化閾値を考慮して2値化閾値を決定するための説明図である。
【図15】過去の2値化閾値を考慮して2値化閾値を決定するための説明図である。
【符号の説明】
1 画像入力部
2 輝度検出部
3 昼夜判定部
4a 昼間用認識部
4b 夜間用認識部
5 出力部
11 画像入力部
12 輝度検出部
13 閾値決定部
14 2値化処理部
15 認識部
16 出力部
E1 全体領域
E2 指定領域
E3 小領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a monitoring device using an image processing technique for recognizing and monitoring a target object from an image captured by an imaging device.
[0002]
[Prior art]
In a monitoring device using image processing technology that is required to operate all day outdoors or the like, an image captured by an imaging device such as a monitoring camera is used to extract features of an object using an image processing technology such as background subtraction, and based on the extracted feature. The target is recognized and monitored.
[0003]
In this case, since the average luminance value of the image is significantly different between daytime and nighttime, day / night determination is performed based on the captured image, and based on the determination result, the target is monitored using different image processing techniques between daytime and nighttime. It is carried out. As a method of determining day and night, an average luminance value of the entire image is obtained, and the determination is made based on the magnitude of the average luminance value.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional day / night determination method based on the average luminance value of the entire image has a disadvantage that the determination accuracy is reduced in a place or an area where the target object is easily affected by the surrounding environment or the like.
[0005]
Further, when an image is binarized by setting a different binarization threshold (fixed value) between daytime and early morning / dusk, and an object is recognized, the luminance average value such as in early morning / dusk suddenly increases. In the changing time zone, there is a problem that noise is extracted when the binarization threshold is too low, and that the object cannot be recognized when the binarization threshold is too high.
[0006]
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and improves the determination accuracy when determining day and night from an image, and a time zone in which the average luminance value suddenly changes, such as in the early morning and at twilight. However, it is an object of the present invention to provide a monitoring device using an image processing technology capable of accurately recognizing and monitoring an object.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a monitoring apparatus comprising: an image input unit for inputting an image captured by an imaging device; a luminance detection unit for obtaining an average luminance value of a specific designated area in the image; Using the auxiliary information as the auxiliary information , day and night determining means for determining day and night from the average brightness value of the designated area, and from the image using different image processing techniques between daytime and nighttime based on the determination result by the day and night determining means Recognition means for recognizing the object.
[0008]
According to the first aspect, day / night determination is performed based on the average luminance value of a specific designated area instead of the entire area of the image, and the object is recognized using different image processing techniques day / night based on the determination result. Therefore, if the designated area is appropriately set, the area other than the designated area is not subjected to the determination of day and night, so that the influence of the surrounding environment on the target object can be reduced, thereby improving the determination accuracy of day and night. The accuracy of object recognition and the accuracy of monitoring can be improved. Further, in the vicinity of day / night switching (early morning / dusk), the aperture of the imaging device is released, and the shutter speed becomes the lowest. Therefore, using this information reduces erroneous determination when the luminance variance value increases in the daytime. be able to.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a monitoring apparatus comprising: an image input unit configured to input an image captured by an imaging device; a luminance detection unit configured to calculate a luminance average value and a luminance variance value of a specific designated area in the image; Day and night determining means for determining day and night from the two-dimensional distribution position of the average luminance value and the luminance variance value of the designated area using the exposure information of And a recognizing means for recognizing a target object from an image by using a different image processing technique between nighttime and nighttime.
[0010]
According to the second aspect, day / night determination is performed based on the designated area, and day / night determination is performed based on two pieces of information of the luminance average value and the luminance variance value. Therefore, the determination accuracy can be further improved. Further, in the vicinity of day / night switching (early morning / dusk), the aperture of the imaging device is released, and the shutter speed becomes the lowest. Therefore, using this information reduces erroneous determination when the luminance variance value increases in the daytime. be able to.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a monitoring apparatus comprising: an image input unit that inputs an image captured by an imaging device ; a luminance detection unit that calculates a luminance average value and a luminance variance value of a specific designated area in the image; When daytime, early morning, and twilight are determined from the average brightness value, and when the daytime, early morning, and twilight are determined, a corrected average brightness value is obtained from a two-dimensional distribution position of the average brightness value and the brightness distribution value. Threshold value determination means for determining a binarization threshold value from the corrected average luminance value; binarization processing means for binarizing the image using the binarization threshold value to obtain a binarized image; And recognition means for recognizing the object .
[0012]
According to the third aspect of the present invention, the determination of daytime, early morning, or twilight is performed based on the data in the designated area. Therefore, if the designated area is appropriately set, the influence of the surrounding environment on the target object is reduced, and the determination accuracy is improved. Can be achieved. In addition, since the determination is performed based on two pieces of information of the average luminance value and the luminance variance value, the determination accuracy can be improved. Furthermore, since the time zones such as early morning twilight which brightness average value is suddenly changed automatically varies the binarization threshold, it is Rukoto obtain the binary image in the optimum binarization threshold.
[0013]
According to a fourth aspect of the monitoring device of the present invention, the threshold value determining means in the third aspect determines a binarization threshold from the corrected average luminance value within a range set with respect to the past binarization threshold. Is configured to determine .
[0014]
According to the fourth aspect, since the present binarization threshold is determined in consideration of the past binarization threshold, the binarization threshold can be stabilized even for a sudden change in the luminance average value .
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a monitoring apparatus comprising: an image input unit for inputting an image captured by an imaging device; a luminance detecting unit for obtaining a luminance average value and a luminance variance value of a specific designated area in the image; Using the exposure information of the apparatus as an auxiliary, a threshold determining means for determining daytime, early morning, and dusk from the average luminance value of the designated area and determining a binarization threshold suitable for them, and a binarization threshold The image processing apparatus includes a binarization processing unit that binarizes an image to obtain a binarized image, and a recognition unit that recognizes an object from the binarized image.
[0016]
According to the fifth aspect, the determination of daytime, early morning, or twilight is performed based on the data in the designated area. Therefore, if the designated area is appropriately set, the influence of the surrounding environment on the target object is reduced, and the determination accuracy is improved. Can be achieved. In addition, since the determination is performed based on two pieces of information of the average luminance value and the luminance variance value, the determination accuracy can be improved. Further, in the early morning and at twilight near the switching between day and night, the aperture of the imaging device is released and the shutter speed is minimized. Therefore, unnecessary fluctuation of the binarization threshold can be reduced by using this information. .
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of the monitoring device according to the first embodiment of the present invention. This device performs object recognition using different recognition methods for day and night.By improving the accuracy of day / night determination, the accuracy of selecting the object recognition method is improved, thereby monitoring the object. It is intended to improve the accuracy.
[0027]
In FIG. 1, an
[0028]
The
[0029]
FIG. 2 shows the relationship between the entire area E1 and the designated area E2 of the monitoring image stored in the image memory. Conventionally, the average of the brightness of each pixel in the entire area E1 indicated by the solid line is determined to determine day or night. However, in the present embodiment, the average of the brightness of the designated area E2 indicated by the one-dot chain line or the average of the brightness is determined. Day and night are determined from the values and the luminance variance values. Since the surveillance camera is fixed, if the designated area E2 is appropriately set, pixels other than the designated area E2 are not subjected to day / night determination, so that the influence of the surrounding environment on the object can be reduced. The determination accuracy between day and night can be improved.
[0030]
When the designated area E2 is divided into a plurality of small areas E3 as shown by a broken line in the figure, a luminance average value and a luminance variance value are obtained for each small area E3, and a representative value is determined from the average value and the luminance variance value. The luminance average value and the luminance variance value of the designated area E2 are set. The representative value includes an average value other than the intermediate value, the minimum value, or the maximum value. As a result, noise in the designated area E2 can be reduced.
[0031]
The day /
[0032]
The daytime recognition unit 4a and the
[0033]
The
[0034]
Next, the details of the day / night determination in the day /
[0035]
In addition, if the luminance average value at each time is taken, the fluctuation is remarkable. If the average is taken at a predetermined time and smoothed over time, as shown in FIG. Since the variation in the determination in the vicinity is reduced, the switching between day and night processing is stabilized.
[0036]
Next, when performing day / night determination from the luminance average value and the luminance variance value, as shown in FIG. 5, the two-dimensional distribution positions of the luminance average value and the luminance variance value at each time are plotted on the coordinates. In the figure, black circles indicate data at each time in the daytime, and white circles indicate data at each time in the night.
[0037]
Next, a determination function F is drawn on the coordinates. This determination function F can be expressed as “y = ax−b” (where a and b are positive constants), where the luminance average value is the x coordinate and the luminance variance is the y coordinate. If the data is located on the low luminance average value side (left side in the figure) with respect to the straight line of the determination function F, it is determined to be night, and if the data is located on the high luminance average value side (right side in the figure), it is determined to be daytime. Therefore, for example, when the object is an automobile, it is determined that the vehicle is at night if the luminance variance is large even if the luminance average value is increased by the headlight. As described above, since the day and night are determined using the luminance average value and the luminance dispersion value, highly accurate day and night determination can be performed.
[0038]
In order to accurately perform the day / night determination in the early morning and the day / night determination in the twilight, as shown in FIG. The determination may be performed by setting two determination thresholds, the determination threshold THND to be detected.
[0039]
Also, when performing day / night determination from the luminance average value and the luminance variance value, as shown in FIG. 7, a determination function FDN for detecting a transition from daytime to night and a determination function FND for detecting a transition from nighttime to daytime. The determination may be performed using the two determination functions.
[0040]
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a block diagram of the monitoring device according to the second embodiment of the present invention. This device binarizes an original image or a background image with a binarization threshold and recognizes an object from the obtained binarized image. During the time period, the binarization threshold is automatically varied, and a binarized image is obtained with the optimal binarization threshold, thereby improving the monitoring accuracy of the object.
[0041]
8, an image input unit 11 captures an image captured by an imaging device (not shown) such as a monitoring camera installed outdoors as a monitoring image, and temporarily stores the captured image in an internal image memory.
[0042]
The
[0043]
When the designated area E2 is divided into a plurality of small areas E3, a luminance average value and a luminance variance value are obtained for each of the small areas E3, and a representative value is determined therefrom to determine a luminance average value and a luminance variance value of the designated area E2. And By specifying the monitoring area in this way, pixels other than the specified area E2 are not subjected to the determination, thereby reducing the influence of the surrounding environment. These are the same as in the above-described
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
Next, a method of determining the binarization threshold in the
[0048]
When the average luminance value is located in the area BR between the upper limit value BU and the lower limit value BL, it is determined that the morning is early in the morning and at dusk, and the binarization threshold is determined by the procedure described below. It should be noted that, if the luminance average value at each time is taken, the fluctuation is drastic. If the average is taken at a predetermined time and smoothed over time, the abrupt fluctuation is reduced as shown in FIG.
[0049]
FIG. 11 is a diagram in which the two-dimensional distribution positions of the luminance average value and the luminance variance value at each time are plotted on coordinates. The upper right position in the figure is data on a sunny daytime, and the lower position is data on a cloudy daytime. It becomes data when the dusk deepens as it moves to the lower left of the figure.
[0050]
Next, an upper limit function FU and a lower limit function FL are drawn on the coordinates. Assuming that the luminance average value is the x coordinate, the luminance variance value, and the y coordinate, the upper limit function FU is “y = −cx + d”, and the lower limit function FL is “y = −cx + e” (e <d). Can be expressed. When the data is located between the upper limit function FU and the lower limit function FL, as shown in FIG. 12, the data is set in parallel with the upper limit function FU and the lower limit function FL to determine the binarization threshold for each data. Assume a function FD passing through D. This function FD can be expressed as “y = −cx + f” (e <f <d). Then, the luminance average value on the function FD when the luminance variance value is 0 is set as the corrected luminance average value BD.
[0051]
Next, as shown in FIG. 13, the binarization threshold value THD is determined from the corrected luminance average value BD using a threshold calculation function Fth that indicates the relationship between the luminance average value and the binarization threshold value. The corrected brightness average value BD is located in the variable area BR between the upper limit value BU and the lower limit value BL of the brightness average value, and the determined binarization threshold value THD is equal to the daytime binarization threshold value THU and the early morning / dusk. Is set so as to linearly fluctuate between the threshold value THL and the lower limit binarization threshold value THL. The image is binarized by the
[0052]
In order to consider the past binarization threshold, as shown in FIG. 14, the threshold variation effective area THR is set for the past binarization threshold (black circle in the figure), and the binarization threshold obtained this time is set. If the THD is within the effective area THR, it is determined as it is, if it exceeds the upper limit THRU of the effective area THR, the upper limit is determined as the binarization threshold, and if it falls below the lower limit THRL, the lower limit is set. It is determined as a binarization threshold. As a result, a rapid change in the average luminance value can be suppressed.
[0053]
As another method for suppressing a rapid change in the average luminance value, as shown in FIG. 15, if the past binarization threshold is the daytime binarization threshold THU, the current binarization threshold THU is used. Is calculated from the first threshold value calculation function Fth1. Next, when the calculated binarization threshold becomes the night-time binarization threshold THL, it is calculated from the second threshold calculation function Fth2. The threshold calculation function Fth2 is used until the calculated binarization threshold becomes the daytime binarization threshold THU. Hereinafter, this is repeated.
[0054]
In this case, the variable region includes two variable regions, a variable region BR1 (average luminance values BL1 to BU1) when the threshold value calculation function Fth1 is used and a variable region BR2 (average luminance values BL2 to BU2) when the threshold value calculation function Fth2 is used. Is set.
[0055]
In the above-described embodiment, the determination of day and night or the determination of day and early morning / dusk is made only from the monitoring image.However, the aperture of the monitoring camera is released in the early morning / dusk near day / night switching. Since the shutter speed becomes the lowest, use of this information as auxiliary information can reduce unnecessary fluctuation of the binarization threshold.
[0056]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the recognition of an object is performed day and night using different recognition methods, the determination of day and night is performed according to the designated area. Therefore, by appropriately setting the designated area, the surrounding environment for the object is determined. Can be reduced, and the determination accuracy can be improved. In addition, since the determination of day and night is made based on two pieces of information, the luminance average value and the luminance variance value, the determination accuracy can be further improved. Thereby, the monitoring accuracy of the object can be improved.
[0057]
Further, according to the present invention, when an original image or the like is binarized by a binarization threshold and a target object is recognized from the obtained binarized image, a luminance average value such as early morning or dusk changes suddenly. Since the binarization threshold is automatically changed in the time zone, the recognition accuracy of the target object can be improved in any time period in the daytime, early morning, and twilight, thereby improving the monitoring accuracy of the target object. Improvement can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an entire area, a designated area, and a small area of a monitoring image.
FIG. 3 is a graph showing a change in a luminance average value.
FIG. 4 is a graph obtained by temporally smoothing a change in the average luminance value shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram in which two-dimensional distribution positions of a luminance average value and a luminance variance value at each time are plotted, in which black circles indicate daytime data and white circles indicate nighttime data.
FIG. 6 is a graph showing a change in an average luminance value, and is a graph for determining day and night based on two determination thresholds.
FIG. 7 is a diagram in which two-dimensional distribution positions of a luminance average value and a luminance variance value at each time are plotted, and is a diagram for determining day or night by two determination functions.
FIG. 8 is a block diagram of a monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing a change in an average luminance value.
FIG. 10 is a graph obtained by temporally smoothing a change in the average luminance value shown in FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram in which two-dimensional distribution positions of a luminance average value and a luminance variance value at each time are plotted.
FIG. 12 is an explanatory diagram for obtaining a corrected average luminance value from data in the early morning and at twilight.
FIG. 13 is a diagram illustrating a threshold calculation function representing a relationship between a luminance average value and a binarization threshold.
FIG. 14 is an explanatory diagram for determining a binarization threshold in consideration of a past binarization threshold;
FIG. 15 is an explanatory diagram for determining a binarization threshold in consideration of a past binarization threshold;
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記画像内の特定の指定領域の輝度平均値を求める輝度検出手段と、
前記撮像装置の露出情報を補助情報として用いて、前記指定領域の輝度平均値から昼夜の判定を行う昼夜判定手段と、
前記昼夜判定手段での判定結果に基づいて昼間時と夜間時とで異なる画像処理技術を用いて前記画像から対象物を認識する認識手段と、
を備えることを特徴とする監視装置。Image input means for inputting an image taken by the imaging device;
Brightness detection means for obtaining a brightness average value of a specific designated area in the image,
Day / night determining means for determining day / night from the average luminance value of the designated area using exposure information of the imaging device as auxiliary information ,
Recognition means for recognizing a target object from the image using different image processing techniques between daytime and nighttime based on the determination result of the day / night determination means,
A monitoring device comprising:
前記画像内の特定の指定領域の輝度平均値および輝度分散値を求める輝度検出手段と、
前記撮像装置の露出情報を補助情報として用いて、前記指定領域の輝度平均値および輝度分散値の2次元的な分布位置から昼夜の判定を行う昼夜判定手段と、
前記昼夜判定手段での判定結果に基づいて昼間時と夜間時とで異なる画像処理技術を用いて前記画像から対象物を認識する認識手段と、
を備えることを特徴とする監視装置。Image input means for inputting an image taken by the imaging device;
Brightness detection means for calculating a brightness average value and a brightness variance value of a specific designated region in the image,
Day / night determination means for determining day / night from the two-dimensional distribution position of the average luminance value and the luminance variance value of the designated area using the exposure information of the imaging device as auxiliary information ,
Recognition means for recognizing a target object from the image using different image processing techniques between daytime and nighttime based on the determination result of the day / night determination means,
A monitoring device comprising:
前記画像内の特定の指定領域の輝度平均値および輝度分散値を求める輝度検出手段と、
前記指定領域の輝度平均値から昼と早朝・薄暮とを判定すると共に、当該昼と早朝・薄暮を判定した場合、前記輝度平均値および輝度分布値の二次元的な分布位置から補正輝度平均値を求め、この補正輝度平均値から2値化閾値を決定する閾値決定手段と、
前記2値化閾値を用いて前記画像を2値化処理し2値化画像を得る2値化処理手段と、
前記2値化画像から対象物を認識する認識手段と、
を備えることを特徴とする監視装置。 Image input means for inputting an image taken by the imaging device;
Brightness detection means for calculating a brightness average value and a brightness variance value of a specific designated region in the image,
Daytime and early morning / dusk are determined from the average luminance value of the designated area, and when the daytime, early morning / dusk is determined, the corrected average luminance value is calculated from the two-dimensional distribution position of the average luminance value and the luminance distribution value. Threshold value determining means for determining a binarization threshold value from the corrected luminance average value;
A binarization processing unit that binarizes the image using the binarization threshold to obtain a binarized image;
Recognizing means for recognizing an object from the binarized image;
Monitoring device, characterized in that it comprises a.
前記画像内の特定の指定領域の輝度平均値および輝度分散値を求める輝度検出手段と、
前記撮像装置の露出情報を補助として用いて、前記指定領域の輝度平均値から昼と早朝・薄暮とを判定してそれらに適した2値化閾値を決定する閾値決定手段と、
前記2値化閾値を用いて前記画像を2値化処理し2値化画像を得る2値化処理手段と、
前記2値化画像から対象物を認識する認識手段と、
を備えることを特徴とする監視装置。Image input means for inputting an image taken by the imaging device;
Brightness detection means for calculating a brightness average value and a brightness variance value of a specific designated region in the image,
Threshold determining means for determining daytime, early morning and dusk from the average luminance value of the designated area and determining a binarization threshold suitable for them by using the exposure information of the imaging device as an auxiliary ,
A binarization processing unit that binarizes the image using the binarization threshold to obtain a binarized image;
Recognizing means for recognizing an object from the binarized image;
A monitoring device comprising:
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