JP3933453B2 - Image processing apparatus and moving body monitoring apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコンビニエンスストア、百貨店、ビル等への不審者の侵入や侵入物体等を画像処理により検知する画像処理装置及び移動体監視装置に関する。特に、照明変動、太陽光の日周変動、影の出入などにより画像に現れる変化と侵入者等による変化とを効率よく区別する画像処理装置及び移動体監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、背景等の基準画像と被監視体等の判定画像との差分演算をすることにより変化領域を抽出し、この抽出された変化領域の面積や形状等から侵入者等を検出する画像処理装置が知られている。かかる画像処理装置は、画像全体が急激に変化した場合は、照明変動として侵入者と区別していた。すなわち、基準画像と判定画像との差分演算の結果、画像の全面に輝度変化が現れると、照明変動であると判断するものであった。また、変化領域におけるエッジ量があまり変化していない場合に照明変動であると判断するものも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、入力される画像のエッジ量、すなわち特定周波数の画像におけるエッジ量は、蛍光灯のフリッカーや太陽光を雲が遮る場合、監視カメラの自動露光制御などにより、変動する。このエッジ量の変動は、侵入者等によるエッジ量の変動と区別がつきにくい場合がしばしば発生する。
【0004】
このため、従来の画像処理装置では、侵入者等を確実に検知できる判定閾値を設定すると、蛍光灯のフリッカー等を侵入者等であると誤って検知してしまい、他方、蛍光灯のフリッカー等を確実に検知しない判定閾値を設定すると、侵入者等を検知できない場合が生じていた。特に、画像を複数のブロックに分割して判定するような場合、スポット光による部分的な変動との区別が極めて困難であった。
【0005】
以下、これら従来技術を図示して、補足説明をする。
【0006】
図8は、従来技術の基準画像の輝度ヒストグラム分布であって、同図(A)は照明が明るいとき、同図(B)は暗くなったときの分布を示している。
【0007】
この基準画像では、輝度変化があまりない、例えば模様の少ない壁のような背景画像であって、照明が明るい状態から少し暗くなると、ヒストグラム分布は、図(B)にみられるように閾値T近傍における画素数の分布が大きく変化してしまう。しかし、この変化をとらえ被監視体を判定しようとすると、この変化が照明の明暗に起因するものであるにも拘わらず、侵入者によっても同様の傾向の変化が生じるため、この変化からは侵入者に起因したものか照明変化によるものかの判定が極めて困難である。なお、T〜Tは他の輝度閾値である。
【0008】
また、図9は、これまた従来技術の所定周波数のエッジ情報に基づく判定方式であって、同図(A)は画像を示し、同図(B)はこの画像におけるエッジ強度に関し、太い点線は照明が明るいとき、実線は暗くなったときの所定周波数におけるエッジ強度を示している。
【0009】
この判定方式では、エッジ領域の保存則、いわゆるエッジ強度が細い点線(図(B)に図示)以上の画素をエッジ領域、点線以下を非エッジ領域と定めて判定するものである。この方式によると、照明が明るくなるとエッジが強くなると共に太くなる。これにより、エッジとして認識していなかった所に新たなエッジが出現することになる。したがって、一定以上エッジ領域が増えると常に異常と判定され誤動作の要因となっていた。
【0010】
したがって、このようにヒストグラム変化や周波数のエッジを使ったエッジ量の増減率による判定方式では、蛍光灯のフリッカーや太陽光の雲による遮り等の比較的小さな明るさ変動が存在する際に判定しようとすると、侵入者によるものか照明変化によるものかの判定が困難であった。
【0011】
そこで、本発明は、侵入者等と蛍光灯のフリッカーや雲による遮り等とを効率的に区別し得る画像処理装置及び移動体監視装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者等は、蛍光灯のフリッカー、太陽光の日周変動、影、光、カメラの自動露光制御などによる背景画像の変化と侵入者等による画像変化とについて種々実験を重ねた結果、蛍光灯のフリッカー、太陽光の日周変動、影、光、カメラの自動露光制御などにより、画像の輝度値は変化するが、画像から複数の周波数成分を抽出した際の各周波数に現れるエッジ量の比率はほとんど変化せず、一方、侵入者等の移動体により、画像の輝度値は変化するとともに、複数の周波数成分に現れるエッジ量の比率も変化することを見出し、本発明を完成するにいたったものである。
【0013】
本発明の第1の態様によれば、撮像装置から入力された画像の変化を判別するための画像処理装置であって、
(1)撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段と、
(2)前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段と、
(3)前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段と、
(4)前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、
(5)前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別する判定手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置が提供される。
【0014】
かかる構成によれば、基準画像のエッジ量比率から判定画像のエッジ量比率が変化したことを検出することにより、照明の影響を受けずに判定画像が基準画像からどのように変化しているかを判定できるようになる。
【0015】
また、本発明の第2の態様によれば、前記第1の態様において、前記(5)の判定手段が、各周波数のエッジ量比率の変化のうち、絶対値での最大値に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別するものである画像処理装置が提供される。かかる構成によれば、判定結果の精度が向上するために、より照明の影響を受けずに判定画像が基準画像からどのように変化しているかが判定できるようになる。
【0016】
さらに、本発明の第3の態様によれば、前記第1又は第2の態様において、前記画像処理装置が、更に前記撮像手段から入力された画像を複数の領域に分割する手段を有するとともに、前記(1)〜(5)の手段は各領域の画像ごとにそれぞれの処理を行うように構成され、かつ、
(6)前記(5)の判定手段から判定出力が送出された領域の数を算出し、該領域の数に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別し出力する出力手段、
をも具備した画像処理装置が提供される。
【0017】
かかる構成によれば、少なくとも領域毎に照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるので、画像の中の変化している部分を判定する精度が向上する。
【0018】
また、本発明の別の第1及び第2の態様によれば、撮影した画像から移動体を検出する移動体監視装置であって、
(1)撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段と、
(2)前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段と、
(3)前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段と、
(4)前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、
(5)前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化が移動体による画像変動とその他の変動とを区別する閾値を越えるか否かを判定する判定手段と、
を備える移動体監視装置、及び、
該移動体監視装置における前記(5)の閾値が前記比率変化検出手段にて検出した比率の変化が環境による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値又は移動体による画像変動とその他の変動とを区別する前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値である移動体監視装置が提供される。
【0019】
かかる構成によれば、蛍光灯のフリッカー、太陽光、影などの環境変動があっても基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率はほとんど変化しないことから、環境変化による画像変化と移動体による画像変化とを誤って判定することがなくなる。
【0020】
また、本発明の別の第3の態様によれば、前記別の第1の態様において、前記(5)の判定手段が、前記比率変化検出手段にて検出した比率の変化が環境による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値、及び、移動体による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値より大きい第二の閾値を越えるか否かを判定し、かつ、第一の閾値を越えないとき移動体の判定出力の送出を禁止し、第二の閾値を越えるとき移動体の判定出力を送出する判定手段である移動体監視装置が提供される。
【0021】
かかる構成によれば、基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率がほとんど変化していない場合には環境変動によるものと判定することで移動体の誤った検出を防止することができるとともに、基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率との差から精度良く移動体を検出することが可能となる。
【0022】
さらに、本発明の別の第4の態様によれば、前記別の第3の態様において、前記(5)の判定手段が、更に輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率の少なくとも1つが所定の閾値を越えるか否かを判定する手段を有し、輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率の少なくとも1つが所定の閾値を越える場合にも判定出力を送出する移動体監視装置が提供される。
【0023】
かかる構成によれば、輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率からも移動体の存在を判定しえるので、移動体が存在しているにも拘わらず存在していないとする重大な誤判定が少なくなる。
【0024】
また、本発明の別の第5の態様によれば、前記別の第1〜第4の態様において、前記(5)の判定手段が、各周波数のエッジ量比率の変化のうち、絶対値での最大値に基づいて判定する移動体監視装置が提供される。かかる構成によれば、判定結果の精度が向上するために、より照明の影響を受けずに移動体の判定ができるようになる。
【0025】
また、本発明の別の第6の態様によれば、前記別の第1〜第4のいずれかの態様において、前記画像処理装置が、更に前記撮像手段から入力された画像を複数の領域に分割する手段を有するとともに、前記(1)〜(5)の手段は各領域の画像ごとにそれぞれの処理を行うように構成され、かつ、
(6)前記(5)の判定手段から判定出力が送出された領域の数を算出し、該領域の数に基づいて移動体検出出力を送出する出力手段、
をも具備した移動体監視装置が提供される。
【0026】
かかる構成によれば、少なくとも領域毎に照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるので、判定結果の精度が向上するために、より照明の影響を受けずに移動体の判定ができるようになる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、本発明はこれに限定されるものでない。
【0028】
図1は、本発明の監視システムの全体構成を示し、図2は、図1における監視カメラ本体の構成図、図3は、図2の移動体検出手段23のブロック図である。
【0029】
この監視システムは、監視を必要とする場所に適宜設置された複数の監視カメラ本体1、これら監視カメラ本体1はケーブルで接続され、これら監視カメラ本体1から送られてくる映像を録画/再生、あるいは警報信号等を送出するコントローラ2、映像を監視するモニタ3、及び映像を監視し異常状態を検知した際に警報等の音声を送出するスピーカ4からなる。この監視システムは、各監視カメラ本体1に侵入者等の移動体を検知する移動体検知手段(後述)が搭載されている。
【0030】
各監視カメラ本体1は、被監視体を撮像する撮像部10、この撮像部10からの信号を入力し所定の信号処理を行うと共に撮像部10の焦点及び露光制御等を行う制御部20、この制御部20で処理された信号に基づき画像等を表示する表示部30、遠隔地へモニタあるいは調整用信号を送出するモニタI/F40、同様に撮影した画像を圧縮等のデータ処理し遠隔地へ送信する通信I/F50、及び画像データ等を記憶する記憶部60とからなる。このうち撮像部10は、レンズと撮像素子からなり、制御部20は、信号増幅手段21、表示/出力手段22、移動体検出手段23、及び通信手段24からなる。
【0031】
図2において、通信I/F50から出ている矢印を持った実線は、LAN(Local Area Network)であって矢印は信号の送受信を示している。このLANは、ディージーチェーンに接続され、コントローラ2又は他のカメラへ各種制御信号及び画像データの伝送を行う。
【0032】
制御部20における移動体検出手段23は、背景等の基準画像及び被監視体の判定画像を取込む画像入力手段230、画像領域を所定のブロック、例えば8×8のブロックに分割する領域分割手段231、各画像から複数の周波数成分、例えば4つの周波数成分をフィルタリングにより抽出する抽出手段232、抽出された各周波数成分からフィルタリングによりエッジ量を算出するエッジ量算出手段233、各周波数成分のエッジ量からエッジ量の比率を算出する比率算出手段234、算出した基準画像のエッジ量比率値を記憶する基準比率記憶手段235を備え、更に基準画像におけるエッジ量比率と判定画像におけるエッジ量比率値とを比較し、所定の閾値を越えるか否かを判定する判定手段236、及びこの判定手段236の結果に基づいて、所定の出力を送出する出力手段237からなる。
【0033】
かかる移動体検知手段23は、先ず、基準画像及び判定画像が画像入力手段230に取込まれ、これらの画像は領域分割手段231により8×8のブロックに分割され、各ブロック画像から4つの周波数成分が抽出手段232により抽出される。次いで、エッジ量算出手段233により基準画像及び判定画像の各周波数成分におけるエッジ量が算出され、続いて比率算出手段234により各周波数成分におけるエッジ量の比率が算出される。そして、判定手段236により、各周波数成分における判定画像エッジ量比率と基準比率記憶手段235に記憶されている各周波数成分における基準画像エッジ量比率とが比較され、その比較差分が所定の閾値と比較され、所定の出力が出力手段237から送出される。
【0034】
本発明者等の各種実験によると、画像から複数の周波数成分を抽出した際の各周波数に現れるエッジ量の比率は、
(1)蛍光灯のフリッカー、太陽光の日周変動、影、光、カメラの自動露光制御などにより、画像の輝度値が変化するにも拘わらず、前記エッジ量の比率はほとんど変化しない、
(2)侵入者等の移動体により、画像の輝度値が変化するとともに、前記エッジ量の比率も変化する、
ことが見出された。
【0035】
たとえば、図7(a)〜(d)は、ある1つの領域の4つの周波数A〜D成分のエッジ強度が画像が明るいときと暗いときとでどのように変化したかの一実験例を示す図であり、点線は明るいときのエッジ強度、実線は暗いときのエッジ強度を示す。表1は、その実験結果を纏めたものであって、照明が明るい時、暗い時におけるエッジ量及びエッジ量の比率を4つの周波数成分A〜Dについて求めた結果を示している。この表に基づき、明るい時と暗い時におけるエッジ量比率の差を算出すると、周波数Aにおいては1.1%、周波数Bは0.7%、周波数Cは0.9%、周波数Dは0.8%となっている。この結果から、背景画像のみのエッジ量比率の差分は、最も変化している周波数でも1%強程度と極めて少ない値となっていることがわかる。
【表1】

Figure 0003933453
以下、このエッジ量比率変化を利用し、侵入者等と蛍光灯のフリッカーとを識別して検知する方法を図4、図5のプログラムフロー図を用いて説明する。
【0036】
プログラムをスタートさせ、先ず、ステップS11で領域分割手段231により画像を8×8のブロックに分割する領域アドレスを設定する。次いで、ステップS12で抽出手段232に時刻t−1における基準(背景)画像が取込まれ、ステップS13で前記領域アドレスにしたがって分割されたブロック毎(以下、単に「ブロック毎」という。)に輝度ヒストグラムを4つに分割し、分布B1〜B4の画素数が算出され、背景データとして記憶される。その際、ヒストグラムが図6に示すような分布をしている場合、4つの分布B1〜B4における分布画素数がほぼ同じになるように輝度閾値T、T、Tが決められ、T、T、Tが記憶される。なお、分布B1〜B4の分布画素数は、照明状態によって変化するので、照明が変化した時、又はタイマーで定期的に計算をし直して、分布B1〜B4における分布画素数が等しくなるよう輝度閾値T、T、Tが変更される。
【0037】
ステップS14において時刻tにおける判定対象の画像が抽出手段232に取込まれ、ステップS15で、ブロック毎に輝度閾値T、T、Tにて区分された分布画素数B1、B2、B3、B4が算出され、ステップS16で、各ブロックのヒストグラム変化画素数Hが以下の計算式により前回データ(時刻:t−1)と比較して求められる。
H=(abs(B1−B1t-1)+abs(B2−B2t-1)+abs(B3−B3t-1)+abs(B4−B4t-1))/2
なお、absは絶対値を示す記号である。
また、今回のデータと前回のデータとの比較だけでなく、今回と前々回、今回と前前々回との比較を行って、最も大きな変化をヒストグラム変化Hとしても良い。比較回数が多いほどゆっくりとした移動物体の検知が可能となる。
ステップS17において、この値Hが全画面においてヒストグラム変化が所定値、例えば30%以上の画素で発生したとき、照明異常と判定される。
【0038】
照明異常と判定された場合は、フローの最初に戻りステップS12の基準画像の取込みから始め、各ブロックのヒストグラム変化を算出して、この異常照明の変化に対応される。
【0039】
異常照明でないと判断された場合は、ステップS18において、所定の判定休止期間、例えば6回判定を休止する。この判定休止期間6回は、本来異常照明が検出された場合には、以下に説明するように、前前々回のデータ(時刻:t−3)を使用しているために、3回の判定休止で済むが、照明変化が落ち着くまでの余裕を持たせこの回数休止する。
【0040】
ステップS19で、ブロック毎に各周波数におけるエッジ量が算出されるが、ブロック毎に8種類の周波数成分を選定し、うち4種類を使用する。このように選定した理由はハード的な制限からであり、4種類に限定されるものではない。
【0041】
本実施形態では、4種類のカットオフ周波数A、B、C、Dが、例えば周波数の高い順に8種類のうちから1つ置きに4種類A、B、C、Dが選定されている。時刻t、t−1、t−2、t−3で各周波数A〜Dにおけるエッジ量Ea、Eb、Ec、Edが算出され、その結果は表2のとおりとなる。
【表2】
Figure 0003933453
ステップS20で、各周波数A〜Dのエッジ量比a、b、c、dが算出される。その算出方法は、例えば周波数Aについて示せば、そのエッジ量比率は以下の計算式により各時刻t、t−1、t−2、t−3でのエッジ比率が求められる。
【0042】
a=Ea/(Ea+Eb+Ec+Ed)
また、他の周波数B、C、Dにおけるエッジ量の比率b、c、dも同様にして算出される。その結果は、表3のとおりとなる。
【表3】
Figure 0003933453
ステップS21では、ブロック毎に周波数Aのエッジ量Eaの増減率Eが以下の計算式で算出される。
E=abs(Ea-Eat-1)/Max(Ea,Eat-1
なお、Maxはそれに続く括弧内の数値のうち最も大きい数値を示す。また、このエッジ量の増減率は、周波数Aでなくともよい。ここでもヒストグラム変化算出と同じ様に、上式の今回と前回、今回と前々回、今回と前前々回を比較し、最も変化の大きいものをエッジ増減率Eとしても良い。
【0043】
ステップS22で、ブロック毎にエッジ周波数比率の最大変化値Fが算出される。この算出は、実際はゆっくり移動する物体を検出するため、下記の算出式により、前前々回(時刻:t−3)、前々回(時刻:t−2)、前回(時刻:t−1)の3回に分けて最大変化値Fが求められる。
【0044】
前回との比較:
F1=Max(abs(at-at-1),abs(bt-bt-1),abs(ct-ct-1),abs(dt-dt-1))
前々回との比較:
F2=Max(abs(at-at-2),abs(bt-bt-2),abs(ct-ct-2),abs(dt-dt-2))
前前々回との比較:
F3=Max(abs(at-at-3),abs(bt-bt-3),abs(ct-ct-3),abs(dt-dt-3))
そして、最終的には3回分の値F1〜F3から最大値が求められる。
F= Max(F1,F2,F3)
【0045】
ステップS23では、ステップS22で算出されたブロック毎のFと所定の閾値との比較がなされ、ブロック毎の検知状態が判定される。この判定は、図5のサブプログラムフローに基づいて行われる。すなわち、この判定は全てのブロック64個(8×8ブロック)について、個別に識別番号k=1〜64を付与して次のようにして行われる。
【0046】
先ずステップS231で、ブロックkのステップS22で算出されたエッジ周波数比率の最大変化値Fがエッジ周波数比率変化抑制閾値F(第一の閾値)より大きいか否かが判定される。
【0047】
≦Fの場合は、ヒストグラム分布変動やエッジ量増減が大きくても、照明変化によって変動したものと判断し、そしてステップS233を介して、全部のブロックについてこの判定が終了していなければ(k<64)ステップS231へ戻って次のブロックの判定を継続し、全部のブロックについての判定が終了している場合(k≧64のとき)には次のステップS24へ進む。
【0048】
なお、ここではエッジ周波数比率変化抑制閾値Fは一定値として処理を行ったが、エッジ周波数比率変化は背景エッジ量により明るさの変化の影響度合いがわずかに異なり、背景エッジ量が非常に少ない時と多い時は照明環境が変動しても各周波数のエッジ量の比率にあまり変化はないが、ほどほどに背景エッジ量があると照明変動の影響を受けやすいので、前記エッジ周波数比率変化抑制閾値Fは背景エッジ量によって変えても良い。
【0049】
また、F>Fの場合は、ステップS232において、ステップS16で算出されたヒストグラム変化画素数Hとその所定の閾値Hthとの大小、ステップS21で算出されたエッジ量の増減率Eとその所定の閾値Ethとの大小、及び、ステップS22で算出されたエッジ周波数比率の最大変化値Fとその所定の閾値Fth(第2の閾値)との大小が判定され、
th≧F>Fのとき、
>Hth又はE>Ethである場合には、ブロックkの画像は何らかの異常状態にあると判定し、検知ブロック数をインクリメント(+1)してステップS233へ進み、
≦Hth及びE≦Ethである場合には、ヒストグラム変化もエッジ量変化も認められなく、しかもエッジ周波数比率変化も中途半端な範囲であるので、ノイズ等何らかの他の要因によるものと判断してそのままステップS233へ進み、
>Fthの場合には、H及びEの値の如何に拘わらず、ブロックkの画像は何らかの異常状態にあると判定し、検知ブロック数をインクリメント(+1)してステップS233へ進み、全てのブロックについて判断が終了していなければ(k<64)再度ステップS231に戻って次のブロックの判断を継続し、全てのブロックについての判断が終了した場合(k≧64の場合)には次のステップS24へ進む。
【0050】
なお、Hthはブロック毎の輝度のヒストグラム変化画素数の閾値、Ethはブロック毎の各周波数におけるエッジ量の増減率の閾値であり、それぞれ実験的に誤判定が少なくなるように選択・設定され、また、Fthは、ブロック毎のエッジ周波数比率変化の第二の閾値であって、エッジ周波数比率変化抑制閾値Fよりも大きい範囲で実験的に誤判定が少なくなるように選択・設定される。また、本発明では述べなかったが各ブロック毎に違う感度を設定することも可能である。
【0051】
次いで、ステップS24で、前記検知ブロック数が所定の閾値と比較され、この閾値を越える検知ブロック数があると、ステップS25において、コントローラ2へ異常が通報され、モニタ3にその旨を表示するとともにスピーカ4で警報音を発するようになされる。
【0052】
また、ステップS26において、ステップS15で算出されたブロック毎のヒストグラム分布画素数B1〜B4、ステップS21で算出されたブロック毎のエッジ量増減率Ea、及び、ステップS20で算出されたエッジ量の比率a、b、c、dについて、時刻tのデータを前回のデータとし、前回のデータを前々回のデータとし、前々回データを前前々回データとして記憶する。
【0053】
そして、ステップ27において、予め定めたヒストグラム輝度閾値更新時間を経過したか否かを判断し、この時間を超えていた場合には、ステップS12に戻って新たに取込んだ画像を基に輝度閾値T、T、Tを更新して基準画像データとして取り込み、また、前記時間を超えていない場合には、ステップS14で再度判定すべき画像を取り込んで、上記と同様の判定を繰り返す。
【0054】
この更新は、朝日あるいは夕焼け時に、徐々に明るくなるあるいは徐々に暗くなるような状態の際に、この明暗の変化によりB1、B2、B3、B4の画素数が変わってしまう可能性があるので、これらの画素数がほぼ同じになるように輝度閾値T、T、Tを一定間隔で変えて背景データの入れ換えを行うものである。
【0055】
なお、上記の具体例では、各ブロックの異常を判定するためのパラメータとして、エッジ周波数比率の最大変化値Fを使用したが、これは判定精度を向上させるためであり、ブロック毎の各周波数エッジ量の比率a、b、c及びdをそのまま判定に使用することもできる。
【0056】
また、上記の具体例では、各ブロックの異常を判定するためのパラメータとして、エッジ周波数比率の最大変化値Fのみでなく、輝度ヒストグラム変化画素数H及びエッジ量の増減率Eをも使用したが、これは侵入者検知に際し、少なくとも侵入者があった場合にそれを見逃すことがないようにするためであり、単にエッジ周波数比率の最大変化値Fとエッジ周波数比率変化の第2の閾値Fthとの大小に基づいてブロック毎の異常を検知することもできる。
【0057】
さらに、上記の具体例では、画像を8×8=64個のブロックに分割して各ブロックの異常を判定し、その異常と判定された検知ブロックの数から画像全体の異常について判定する例について記載したが、画像全体を1つのブロックとして異常を検知することもでき、その場合は画素数k=1として処理してエッジ周波数比率変化Fが上記第2の閾値Fthを越えているか否かを判定すればよい。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
【0059】
第1及び第2の発明によれば、基準画像のエッジ量比率から判定画像のエッジ量比率が変化したことを検出することにより、照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるようになる。
【0060】
また、第3の発明によれば、少なくとも領域毎に照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるので、画像の中の移動している部分を判定する精度が向上する。
【0061】
また、第4及び第5の発明によれば、蛍光灯のフリッカー、太陽光、影などの環境変動があっても基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率はほとんど変化しないことから、環境変化による画像変化と移動体による画像変化とを誤って判定することがなくなる。
【0062】
また、第6の発明によれば、基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率がほとんど変化していない場合には環境変動によるものと判定することで移動体の誤った検出を防止することができるとともに、基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率との差から精度良く移動体を検出することが可能となる。
【0063】
さらに、第7の発明によれば、輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率からも移動体の存在を判定しえるので、移動体が存在しているにも拘わらず存在していないとする重大な誤判定が少なくなり、第8の発明によれば、判定結果の精度が向上するために、より照明の影響を受けずに移動体の判定ができるようになり、第9の発明によれば、少なくとも領域毎に照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるので、より照明の影響を受けずに移動体の判定ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の監視システムの全体構成図である。
【図2】 図1における監視カメラの構成図である。
【図3】 図2の移動体検出手段の構成を示すブロック図である。
【図4】 図2の移動体検出手段によって実行されるエッジ周波数変化による侵入者検知フローチャートである。
【図5】 図4のブロック毎の検知状態を判定するフローチャートである。
【図6】 図4に関連する画像を説明する輝度ヒストグラム図である。
【図7】 図4に関連し抽出される周波数成分を例示した図である。
【図8】 背景が一様で輝度変化があまりないブロックにおいて、明るさが変わった場合のヒストグラム変化を説明する図であり、(A)は明るい場合、(B)は暗い場合を示す。
【図9】 あるブロックの所定周波数でのエッジ強度が明るいときと暗いときとでどのように変化するかを説明する図であり、(A)は画像を表し、(B)はその画像の特定ブロックの所定周波数におけるエッジ強度を示す図である。
【符号の説明】
1・・・・・監視カメラ
10・・・・撮像手段
20・・・・制御手段
21・・・・信号増幅手段
23・・・・移動体検出手段
230・・・画像入力手段
231・・・領域分割手段
232・・・抽出手段
233・・・エッジ量算出手段
234・・・比率算出手段
235・・・基準比率記憶手段
236・・・判定手段
237・・・出力手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing apparatus and a moving body monitoring apparatus that detect, for example, an intrusion of a suspicious person into a convenience store, a department store, a building, or an intruding object by image processing. In particular, the present invention relates to an image processing apparatus and a moving object monitoring apparatus that efficiently distinguish between changes that appear in an image due to illumination fluctuations, diurnal fluctuations of sunlight, changes in shadows, and the like, and changes caused by intruders.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an image processing apparatus that extracts a change area by calculating a difference between a reference image such as a background and a determination image such as a monitored object, and detects an intruder or the like from the area or shape of the extracted change area It has been known. Such an image processing apparatus distinguishes it from an intruder as an illumination variation when the entire image changes suddenly. That is, as a result of the difference calculation between the reference image and the determination image, if a luminance change appears on the entire surface of the image, it is determined that the illumination variation is present. In addition, there is also known one that determines that the illumination variation occurs when the edge amount in the change region does not change much.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the amount of edge of an input image, that is, the amount of edge in an image of a specific frequency varies depending on the flicker of fluorescent lamps or sunlight when the clouds block the clouds due to automatic exposure control of the surveillance camera. This variation in the edge amount often occurs indistinguishable from the variation in the edge amount caused by an intruder or the like.
[0004]
For this reason, in a conventional image processing apparatus, if a determination threshold value that can reliably detect an intruder or the like is set, a flicker or the like of a fluorescent lamp is erroneously detected as an intruder or the like. If a determination threshold value that does not reliably detect an intruder is set, an intruder may not be detected. In particular, when an image is determined by being divided into a plurality of blocks, it is extremely difficult to distinguish from partial fluctuations due to spot light.
[0005]
Hereinafter, these conventional techniques will be illustrated and supplementarily described.
[0006]
FIG. 8 is a luminance histogram distribution of a reference image according to the prior art. FIG. 8A shows the distribution when the illumination is bright and FIG. 8B shows the distribution when it is dark.
[0007]
In this reference image, when the background image has a little change in luminance, for example, a wall having a small pattern, and the illumination is slightly dark from a bright state, the histogram distribution has a threshold T as shown in FIG. 1 The distribution of the number of pixels in the vicinity changes greatly. However, if this change is detected and an object to be monitored is determined, the intruder may change the same tendency even though this change is caused by the brightness of the illumination. It is extremely difficult to determine whether it is caused by a person or due to a change in lighting. T 2 ~ T 3 Are other luminance thresholds.
[0008]
FIG. 9 shows a determination method based on edge information of a predetermined frequency in the prior art. FIG. 9A shows an image, FIG. 9B shows edge strength in this image, and a thick dotted line indicates When the illumination is bright, the solid line indicates the edge intensity at a predetermined frequency when the illumination is dark.
[0009]
In this determination method, a determination is made by determining a pixel that is equal to or more than a dotted line (shown in the diagram (B)) with a thin edge strength as an edge region, and a region below the dotted line as a non-edge region. According to this method, as the illumination becomes brighter, the edge becomes stronger and thicker. As a result, a new edge appears where it was not recognized as an edge. Therefore, if the edge area increases beyond a certain level, it is always determined to be abnormal, causing a malfunction.
[0010]
Therefore, in the determination method based on the change rate of the edge amount using the histogram change and the frequency edge as described above, the determination should be made when there is a relatively small brightness variation such as flicker of a fluorescent lamp or blockage by a cloud of sunlight. Then, it was difficult to determine whether it was due to an intruder or a change in lighting.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an image processing apparatus and a moving body monitoring apparatus that can efficiently distinguish an intruder or the like from a flicker of a fluorescent lamp or a cloud block.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have conducted various experiments on changes in background images due to flickering of fluorescent lamps, diurnal fluctuations of sunlight, shadows, light, automatic exposure control of cameras, and image changes due to intruders, etc. The brightness value of the image changes due to flickering of fluorescent lamps, diurnal fluctuations of sunlight, shadows, light, camera automatic exposure control, etc., but edges appearing at each frequency when multiple frequency components are extracted from the image The ratio of the amount hardly changes, and on the other hand, it is found that the luminance value of the image is changed by the moving body such as an intruder, and the ratio of the edge amount appearing in a plurality of frequency components is also changed, thereby completing the present invention. It's just a thing.
[0013]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image processing device for determining a change in an image input from an imaging device,
(1) extraction means for extracting a plurality of frequency components from an image input from the imaging means;
(2) edge amount calculating means for calculating the respective edge amounts from the extracted frequency components;
(3) Ratio calculating means for calculating the respective edge amount ratios from the calculated edge amounts of the respective frequency components;
(4) The edge amount ratio of each frequency of the reference image input from the imaging means is compared with the edge amount ratio of each frequency of the determination image to be determined, and the change in the edge amount ratio of both frequencies is detected. A ratio change detecting means for detecting;
(5) Determination means for determining a change between the determination image and the reference image based on a change in the edge amount ratio of each frequency detected by the ratio change detection means;
An image processing apparatus is provided.
[0014]
According to this configuration, by detecting that the edge amount ratio of the determination image has changed from the edge amount ratio of the reference image, it is possible to determine how the determination image has changed from the reference image without being affected by illumination. Can be judged.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the determining means in (5) determines based on a maximum value in absolute value among changes in the edge amount ratio of each frequency. There is provided an image processing apparatus for discriminating a change between an image and a reference image. According to such a configuration, since the accuracy of the determination result is improved, it is possible to determine how the determination image is changed from the reference image without being influenced by illumination.
[0016]
Furthermore, according to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the image processing apparatus further includes means for dividing the image input from the imaging means into a plurality of regions, The means (1) to (5) are configured to perform respective processing for each image in each region, and
(6) An output unit that calculates the number of areas to which the determination output is sent from the determination unit of (5), and determines and outputs a change between the determination image and the reference image based on the number of the areas;
Is provided.
[0017]
According to such a configuration, it is possible to determine that the determination image has changed from the reference image without being affected by illumination at least for each region, so that the accuracy of determining the changing portion in the image is improved.
[0018]
Moreover, according to another 1st and 2nd aspect of this invention, it is a moving body monitoring apparatus which detects a moving body from the image | photographed image,
(1) extraction means for extracting a plurality of frequency components from an image input from the imaging means;
(2) edge amount calculating means for calculating the respective edge amounts from the extracted frequency components;
(3) Ratio calculating means for calculating the respective edge amount ratios from the calculated edge amounts of the respective frequency components;
(4) The edge amount ratio of each frequency of the reference image input from the imaging means is compared with the edge amount ratio of each frequency of the determination image to be determined, and the change in the edge amount ratio of both frequencies is detected. A ratio change detecting means for detecting;
(5) Judgment means for judging whether or not the change in the edge amount ratio of each frequency detected by the ratio change detection means exceeds a threshold value for distinguishing between image fluctuations due to the moving body and other fluctuations;
A mobile monitoring device comprising:
The threshold value of (5) in the mobile object monitoring device is a first threshold value for distinguishing between image fluctuations due to the environment and other fluctuations as the change in the ratio detected by the ratio change detection means, or image fluctuations due to the mobile object and others There is provided a moving body monitoring apparatus that is a second threshold value that is larger than the first threshold value that distinguishes the fluctuations of the moving object.
[0019]
According to such a configuration, the edge amount ratio of the reference image and the edge amount ratio of the judgment image hardly change even if there are environmental fluctuations such as flicker of fluorescent lamps, sunlight, and shadows. An image change caused by the body is not erroneously determined.
[0020]
According to another third aspect of the present invention, in the other first aspect, the change in the ratio detected by the ratio change detection means by the determination means in (5) is caused by an image fluctuation caused by the environment. A first threshold value that distinguishes between the image and other fluctuations, and a second threshold value that is greater than the first threshold value that distinguishes image fluctuations caused by the moving object from other fluctuations, and There is provided a moving body monitoring device which is a judging means for prohibiting sending of a moving body judgment output when a threshold value is not exceeded, and sending a moving body judgment output when a second threshold value is exceeded.
[0021]
According to such a configuration, when the edge amount ratio of the reference image and the edge amount ratio of the determination image are hardly changed, it is possible to prevent erroneous detection of the moving body by determining that it is due to environmental fluctuations. The moving object can be detected with high accuracy from the difference between the edge amount ratio of the reference image and the edge amount ratio of the determination image.
[0022]
Further, according to another fourth aspect of the present invention, in the other third aspect, the determination means of (5) further includes that at least one of a luminance histogram change and an edge increase / decrease rate has a predetermined threshold value. There is provided a moving body monitoring apparatus that has a means for determining whether or not it exceeds, and that outputs a determination output even when at least one of a luminance histogram change and an edge increase / decrease rate exceeds a predetermined threshold.
[0023]
According to such a configuration, since the presence of the moving object can be determined also from the luminance histogram change and the edge increase / decrease rate, there is less serious misjudgment that the moving object exists but does not exist. .
[0024]
According to another fifth aspect of the present invention, in the other first to fourth aspects, the determining means (5) is an absolute value among the changes in the edge amount ratio of each frequency. There is provided a moving body monitoring apparatus that makes a determination based on the maximum value. According to this configuration, since the accuracy of the determination result is improved, it is possible to determine the moving body without being affected by the illumination.
[0025]
According to another sixth aspect of the present invention, in any one of the other first to fourth aspects, the image processing apparatus further converts the image input from the imaging unit into a plurality of regions. Means for dividing, and the means of (1) to (5) are configured to perform respective processing for each image in each region; and
(6) An output unit that calculates the number of areas to which the determination output is transmitted from the determination unit of (5), and transmits a moving body detection output based on the number of the areas;
Is provided.
[0026]
According to such a configuration, since it can be determined that the determination image has changed from the reference image without being affected by illumination at least for each region, the accuracy of the determination result is improved, so that it is less affected by illumination. The mobile object can be determined.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to this.
[0028]
FIG. 1 shows the overall configuration of the monitoring system of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of the monitoring camera body in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of the moving body detection means 23 in FIG.
[0029]
The surveillance system includes a plurality of surveillance camera bodies 1 that are appropriately installed in places where surveillance is required, these surveillance camera bodies 1 are connected by cables, and record / playback video sent from these surveillance camera bodies 1. Alternatively, it includes a controller 2 for sending an alarm signal, a monitor 3 for monitoring a video, and a speaker 4 for sending a sound such as an alarm when the video is monitored and an abnormal state is detected. In this monitoring system, each surveillance camera body 1 is equipped with a moving body detection means (described later) for detecting a moving body such as an intruder.
[0030]
Each surveillance camera body 1 includes an imaging unit 10 that captures an image of the monitored object, a control unit 20 that inputs a signal from the imaging unit 10 and performs predetermined signal processing, and performs focus and exposure control of the imaging unit 10. A display unit 30 for displaying an image or the like based on a signal processed by the control unit 20, a monitor I / F 40 for sending a monitor or adjustment signal to a remote location, and similarly processing the captured image data such as compression to a remote location It consists of a communication I / F 50 to be transmitted and a storage unit 60 for storing image data and the like. Among these, the imaging unit 10 includes a lens and an imaging element, and the control unit 20 includes a signal amplification unit 21, a display / output unit 22, a moving body detection unit 23, and a communication unit 24.
[0031]
In FIG. 2, a solid line with an arrow from the communication I / F 50 is a LAN (Local Area Network), and the arrow indicates transmission / reception of a signal. This LAN is connected to the daisy chain, and transmits various control signals and image data to the controller 2 or other cameras.
[0032]
The moving object detection means 23 in the control unit 20 includes an image input means 230 for capturing a reference image such as a background and a determination image of the monitored object, and an area dividing means for dividing the image area into predetermined blocks, for example, 8 × 8 blocks. 231, an extraction unit 232 that extracts a plurality of frequency components from each image, for example, four frequency components by filtering, an edge amount calculation unit 233 that calculates an edge amount from each extracted frequency component by filtering, and an edge amount of each frequency component Calculate the edge ratio from Ratio calculation means 234, a reference ratio storage means 235 for storing the calculated edge amount ratio value of the reference image, and further comparing the edge amount ratio in the reference image with the edge amount ratio value in the determination image to determine whether or not a predetermined threshold value is exceeded. Determination means 236, and output means 237 for sending a predetermined output based on the result of the determination means 236.
[0033]
In the moving body detection unit 23, first, the reference image and the determination image are taken into the image input unit 230, and these images are divided into 8 × 8 blocks by the region dividing unit 231, and four frequency values are obtained from each block image. Components are extracted by the extraction means 232. Next, the edge amount calculation unit 233 calculates the edge amount in each frequency component of the reference image and the determination image, and then the ratio calculation unit 234 calculates the ratio of the edge amount in each frequency component. Then, the determination unit 236 compares the determination image edge amount ratio in each frequency component with the reference image edge amount ratio in each frequency component stored in the reference ratio storage unit 235, and compares the comparison difference with a predetermined threshold value. Then, a predetermined output is sent from the output means 237.
[0034]
According to various experiments by the present inventors, the ratio of the edge amount appearing at each frequency when extracting a plurality of frequency components from the image is as follows:
(1) The ratio of the edge amount hardly changes even though the luminance value of the image changes due to flicker of fluorescent lamps, diurnal fluctuation of sunlight, shadow, light, automatic exposure control of the camera, etc.
(2) The luminance value of the image is changed by the moving body such as an intruder, and the ratio of the edge amount is also changed.
It was found.
[0035]
For example, FIGS. 7A to 7D show an experimental example of how the edge intensities of four frequency components A to D in one region change between when the image is bright and when it is dark. It is a figure, a dotted line shows edge strength when bright, and a solid line shows edge strength when dark. Table 1 summarizes the experimental results, and shows the results of determining the ratio of the edge amount and the edge amount for the four frequency components A to D when the illumination is bright and dark. Based on this table, the difference in edge amount ratio between bright and dark is calculated: 1.1% at frequency A, 0.7% at frequency B, 0.9% at frequency C, and 0. 8%. From this result, it can be seen that the difference in the edge amount ratio of only the background image is an extremely small value of about 1% even at the most changing frequency.
[Table 1]
Figure 0003933453
Hereinafter, a method for identifying and detecting an intruder or the like and a flicker of a fluorescent lamp using this edge amount ratio change will be described with reference to the program flow diagrams of FIGS.
[0036]
The program is started. First, in step S11, an area address for dividing the image into 8 × 8 blocks is set by the area dividing means 231. Next, in step S12, the reference (background) image at time t-1 is taken into the extraction unit 232 in step S12, and in step S13, the luminance is divided for each block (hereinafter simply referred to as “each block”) divided according to the area address. The histogram is divided into four, and the number of pixels of the distributions B1 to B4 is calculated and stored as background data. At this time, when the histogram has a distribution as shown in FIG. 6, the luminance threshold T is set so that the number of distribution pixels in the four distributions B1 to B4 is substantially the same. 1 , T 2 , T 3 Is decided, T 1 , T 2 , T 3 Is memorized. Since the number of distribution pixels in the distributions B1 to B4 changes depending on the illumination state, the luminance is set so that the number of distribution pixels in the distributions B1 to B4 becomes equal when the illumination changes or by periodically recalculating with a timer. Threshold T 1 , T 2 , T 3 Is changed.
[0037]
In step S14, the image to be determined at time t is taken into the extraction unit 232, and in step S15, the luminance threshold T is set for each block. 1 , T 2 , T 3 The distribution pixel numbers B1, B2, B3, and B4 divided by are calculated. In step S16, the histogram change pixel number H of each block is compared with the previous data (time: t-1) by the following formula. Desired.
H = (abs (B1 t −B1 t-1 ) + Abs (B2 t −B2 t-1 ) + Abs (B3 t −B3 t-1 ) + Abs (B4 t −B4 t-1 )) / 2
Here, abs is a symbol indicating an absolute value.
Further, not only the comparison between the current data and the previous data but also the comparison between the current time and the previous time, and the current time and the previous time, the largest change may be set as the histogram change H. As the number of comparisons increases, a slower moving object can be detected.
In step S <b> 17, when this value H is a histogram change in a predetermined value, for example, 30% or more of pixels on the entire screen, it is determined that illumination is abnormal.
[0038]
If it is determined that the illumination is abnormal, the process returns to the beginning of the flow and starts from the capture of the reference image in step S12, and the histogram change of each block is calculated to cope with the abnormal illumination change.
[0039]
If it is determined that the illumination is not abnormal, in step S18, the determination is suspended for a predetermined determination suspension period, for example, six times. In the determination pause period of 6 times, when abnormal illumination is originally detected, as described below, since the data of the previous time (time: t-3) is used, 3 determination pauses are performed. However, it is paused this number of times to allow for the lighting change to settle down.
[0040]
In step S19, the edge amount at each frequency is calculated for each block. Eight types of frequency components are selected for each block, and four of them are used. The reason for such selection is due to hardware limitations and is not limited to four types.
[0041]
In the present embodiment, four types of cut-off frequencies A, B, C, and D are selected from every other eight types, for example, in descending order of frequency, for example, four types A, B, C, and D are selected. Edge amounts Ea, Eb, Ec, Ed at the respective frequencies A to D are calculated at times t, t-1, t-2, and t-3, and the results are as shown in Table 2.
[Table 2]
Figure 0003933453
In step S20, the edge amount ratios a, b, c, and d of the frequencies A to D are calculated. As for the calculation method, for example, for frequency A, the edge ratio at each time t, t-1, t-2, and t-3 can be obtained by the following calculation formula.
[0042]
a = Ea / (Ea + Eb + Ec + Ed)
The ratios b, c, and d of edge amounts at other frequencies B, C, and D are calculated in the same manner. The results are shown in Table 3.
[Table 3]
Figure 0003933453
In step S21, the increase / decrease rate E of the edge amount Ea of the frequency A is calculated for each block by the following calculation formula.
E = abs (Ea t -Ea t-1 ) / Max (Ea t , Ea t-1 )
In addition, Max shows the largest numerical value among the numerical values in the following parentheses. Further, the increase / decrease rate of the edge amount may not be the frequency A. Here, as in the case of the histogram change calculation, the present time and the previous time, the current time and the previous time, the current time and the previous time in the above formula may be compared, and the edge change rate E may be the largest change.
[0043]
In step S22, the maximum change value F of the edge frequency ratio is calculated for each block. In this calculation, in order to detect an object that moves slowly, the previous calculation (time: t-3), the previous measurement (time: t-2), the previous calculation (time: t-1), and the previous calculation (time: t-1) The maximum change value F is obtained separately.
[0044]
Comparison with last time:
F1 = Max (abs (a t -a t-1 ), abs (b t -b t-1 ), abs (c t -c t-1 ), abs (d t -d t-1 ))
Comparison with last time:
F2 = Max (abs (a t -a t-2 ), abs (b t -b t-2 ), abs (c t -c t-2 ), abs (d t -d t-2 ))
Comparison with previous time:
F3 = Max (abs (a t -a t-3 ), abs (b t -b t-3 ), abs (c t -c t-3 ), abs (d t -d t-3 ))
Finally, the maximum value is obtained from the values F1 to F3 for three times.
F = Max (F1, F2, F3)
[0045]
In step S23, F for each block calculated in step S22 is compared with a predetermined threshold value, and the detection state for each block is determined. This determination is made based on the subprogram flow of FIG. That is, this determination is performed as follows by assigning identification numbers k = 1 to 64 individually to all 64 blocks (8 × 8 blocks).
[0046]
First, in step S231, the maximum change value F of the edge frequency ratio calculated in step S22 of block k. K Is the edge frequency ratio change suppression threshold F T It is determined whether or not it is greater than (first threshold).
[0047]
F K ≦ F T In this case, even if the histogram distribution fluctuation or the edge amount increase / decrease is large, it is determined that the fluctuation is caused by the illumination change, and if this determination is not completed for all the blocks via step S233 (k <64). Returning to step S231, the determination of the next block is continued, and if the determination for all the blocks has been completed (when k ≧ 64), the process proceeds to the next step S24.
[0048]
Here, the edge frequency ratio change suppression threshold F T Is processed as a constant value, but the edge frequency ratio changes slightly differently depending on the amount of background edge, even when the lighting environment changes when the background edge amount is very small or large The ratio of the edge amount of each frequency does not change much, but if there is a moderate amount of background edge, it is easily affected by illumination fluctuations. T May be changed depending on the amount of the background edge.
[0049]
F K > F T In this case, in step S232, the number H of histogram change pixels calculated in step S16. k And its predetermined threshold H th The edge amount increase / decrease rate E calculated in step S21. k And its predetermined threshold E th And the maximum change value F of the edge frequency ratio calculated in step S22. k And its predetermined threshold F th (The second threshold value) is determined,
F th ≧ F k > F T When,
H k > H th Or E k > E th If it is, it is determined that the image of the block k is in some abnormal state, the number of detected blocks is incremented (+1), and the process proceeds to step S233.
H k ≦ H th And E k ≦ E th In this case, since neither a histogram change nor an edge amount change is recognized, and the edge frequency ratio change is in the middle of the range, it is determined that it is caused by some other factor such as noise, and the process proceeds to step S233 as it is.
F k > F th In the case of k And E k Regardless of the value of, the image of block k is determined to be in some abnormal state, the number of detected blocks is incremented (+1), and the process proceeds to step S233. If the determination has not been completed for all blocks (k <64) Returning to step S231 again, the determination of the next block is continued, and when the determination for all the blocks is completed (when k ≧ 64), the process proceeds to the next step S24.
[0050]
H th Is the threshold value of the number of pixels of histogram change in luminance for each block, E th Is a threshold value of the rate of increase / decrease of the edge amount at each frequency for each block, which is selected and set experimentally so as to reduce misjudgment. th Is the second threshold value of the edge frequency ratio change for each block, and the edge frequency ratio change suppression threshold F T Is selected and set so as to reduce erroneous determination experimentally within a larger range. Although not described in the present invention, it is possible to set a different sensitivity for each block.
[0051]
Next, in step S24, the number of detected blocks is compared with a predetermined threshold value. If there is a detected block number exceeding this threshold value, an abnormality is notified to the controller 2 in step S25, and that fact is displayed on the monitor 3. An alarm sound is emitted from the speaker 4.
[0052]
In step S26, the histogram distribution pixel numbers B1 to B4 for each block calculated in step S15, the edge amount increase / decrease rate Ea for each block calculated in step S21, and the ratio of the edge amount calculated in step S20. For a, b, c, and d, the data at time t is the previous data, the previous data is the previous data, and the previous data is stored as the previous data.
[0053]
In step 27, it is determined whether or not a predetermined histogram brightness threshold update time has passed. If this time has been exceeded, the process returns to step S12 to return the brightness threshold based on the newly captured image. T 1 , T 2 , T 3 Is updated and captured as reference image data. If the time has not been exceeded, an image to be determined again is acquired in step S14, and the same determination as above is repeated.
[0054]
In this update, the number of pixels of B1, B2, B3, and B4 may change due to this change in brightness when it becomes brighter or darker in the morning or sunset. The luminance threshold T is set so that the number of pixels is substantially the same. 1 , T 2 , T 3 Is changed at regular intervals to replace the background data.
[0055]
In the above specific example, the maximum change value F of the edge frequency ratio is used as a parameter for determining the abnormality of each block. k This is to improve the determination accuracy, and the ratios a, b, c, and d of each frequency edge amount for each block can be used for the determination as they are.
[0056]
In the above specific example, the maximum change value F of the edge frequency ratio is used as a parameter for determining the abnormality of each block. k As well as the luminance histogram change pixel number H k And edge rate change rate E k This is to prevent an intruder from being missed at least when there is an intruder, and is simply the maximum change F of the edge frequency ratio. k And second threshold value F of edge frequency ratio change th It is also possible to detect an abnormality for each block based on the size.
[0057]
Furthermore, in the above specific example, the image is divided into 8 × 8 = 64 blocks, the abnormality of each block is determined, and the abnormality of the entire image is determined from the number of detected blocks determined to be abnormal. Although described, abnormality can also be detected with the entire image as one block. In that case, processing is performed with the number of pixels k = 1, and the edge frequency ratio change F is the second threshold value F. th What is necessary is just to determine whether it is over.
[0058]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0059]
According to the first and second aspects, by detecting that the edge amount ratio of the determination image is changed from the edge amount ratio of the reference image, the determination image is changed from the reference image without being affected by illumination. It can be determined that
[0060]
Further, according to the third invention, it is possible to determine that the determination image has changed from the reference image without being affected by the illumination at least for each region. Therefore, the accuracy of determining the moving portion in the image Will improve.
[0061]
In addition, according to the fourth and fifth inventions, the edge amount ratio of the reference image and the edge amount ratio of the determination image hardly change even when there is an environmental variation such as flicker, sunlight, and shadow of a fluorescent lamp. An image change caused by an environmental change and an image change caused by a moving object are not erroneously determined.
[0062]
Further, according to the sixth invention, when the edge amount ratio of the reference image and the edge amount ratio of the determination image are hardly changed, it is determined that the change is caused by the environmental change, thereby preventing erroneous detection of the moving object. In addition, the moving object can be detected with high accuracy from the difference between the edge amount ratio of the reference image and the edge amount ratio of the determination image.
[0063]
Furthermore, according to the seventh aspect, since the presence of the moving object can be determined from the luminance histogram change and the edge increase / decrease rate, it is a serious error that the moving object exists but does not exist. According to the eighth aspect, the accuracy of the determination result is improved, so that the moving object can be determined without being affected by the illumination. According to the ninth aspect, at least Since it can be determined that the determination image has changed from the reference image without being affected by the illumination for each region, the moving object can be determined without being affected by the illumination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a monitoring system according to the present invention.
2 is a configuration diagram of the surveillance camera in FIG. 1. FIG.
3 is a block diagram illustrating a configuration of a moving object detection unit in FIG. 2;
4 is an intruder detection flowchart according to edge frequency change executed by the moving body detection means of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a flowchart for determining a detection state for each block in FIG. 4;
6 is a luminance histogram diagram illustrating an image related to FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating frequency components extracted in association with FIG. 4;
FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining a histogram change when the brightness changes in a block having a uniform background and little change in luminance. FIG. 8A shows a case where the brightness is bright and FIG. 8B shows a case where the brightness is dark.
FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining how the edge intensity at a predetermined frequency of a certain block changes between when it is bright and when it is dark. FIG. 9A shows an image, and FIG. It is a figure which shows the edge strength in the predetermined frequency of a block.
[Explanation of symbols]
1 ... Surveillance camera
10... Imaging means
20... Control means
21... Signal amplification means
23... Moving object detection means
230 ... Image input means
231 ... Area dividing means
232 ... Extraction means
233... Edge amount calculation means
234... Ratio calculation means
235: Reference ratio storage means
236 ... Determination means
237 ... Output means

Claims (9)

撮像装置から入力された画像の変化を判別するための画像処理装置であって、
(1)撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段と、
(2)前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段と、
(3)前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段と、
(4)前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、
(5)前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別する判定手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
An image processing device for determining a change in an image input from an imaging device,
(1) extraction means for extracting a plurality of frequency components from an image input from the imaging means;
(2) edge amount calculating means for calculating the respective edge amounts from the extracted frequency components;
(3) Ratio calculating means for calculating the respective edge amount ratios from the calculated edge amounts of the respective frequency components;
(4) The edge amount ratio of each frequency of the reference image input from the imaging means is compared with the edge amount ratio of each frequency of the determination image to be determined, and the change in the edge amount ratio of both frequencies is detected. A ratio change detecting means for detecting;
(5) Determination means for determining a change between the determination image and the reference image based on a change in the edge amount ratio of each frequency detected by the ratio change detection means;
An image processing apparatus comprising:
前記(5)の判定手段が、各周波数のエッジ量比率の変化のうち、絶対値での最大値に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別するものである請求項1に記載の画像処理装置。2. The image according to claim 1, wherein the determination unit of (5) determines a change between a determination image and a reference image based on a maximum value of absolute values among changes in the edge amount ratio of each frequency. Processing equipment. 前記画像処理装置が、更に前記撮像手段から入力された画像を複数の領域に分割する手段を有するとともに、前記(1)〜(5)の手段は各領域の画像ごとにそれぞれの処理を行うように構成され、かつ、
(6)前記(5)の判定手段から判定出力が送出された領域の数を算出し、該領域の数に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別し出力する出力手段、
をも具備した請求項1又は2に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus further includes means for dividing the image input from the imaging means into a plurality of areas, and the means (1) to (5) perform each process for each image in each area. And
(6) An output unit that calculates the number of areas to which the determination output is sent from the determination unit of (5), and determines and outputs a change between the determination image and the reference image based on the number of the areas;
The image processing apparatus according to claim 1, further comprising:
撮影した画像から移動体を検出する移動体監視装置であって、
(1)撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段と、
(2)前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段と、
(3)前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段と、
(4)前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、
(5)前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化が所定の閾値を越えるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする移動体監視装置。
A moving body monitoring device that detects a moving body from a captured image,
(1) extraction means for extracting a plurality of frequency components from an image input from the imaging means;
(2) edge amount calculating means for calculating the respective edge amounts from the extracted frequency components;
(3) Ratio calculating means for calculating the respective edge amount ratios from the calculated edge amounts of the respective frequency components;
(4) The edge amount ratio of each frequency of the reference image input from the imaging means is compared with the edge amount ratio of each frequency of the determination image to be determined, and the change in the edge amount ratio of both frequencies is detected. A ratio change detecting means for detecting;
(5) determination means for determining whether or not the change in the edge amount ratio of each frequency detected by the ratio change detection means exceeds a predetermined threshold;
A moving body monitoring apparatus comprising:
前記(5)の所定の閾値が環境による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値又は移動体による画像変動とその他の変動とを区別する前記第一の閾値より大きい第二の閾値である請求項4に記載の移動体監視装置。The predetermined threshold value of (5) is a first threshold value that distinguishes image fluctuations due to environment and other fluctuations, or a second threshold value that is greater than the first threshold value that distinguishes image fluctuations caused by a moving object and other fluctuations. The moving body monitoring device according to claim 4. 前記(5)の判定手段が、前記比率変化検出手段にて検出した比率の変化が環境による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値、及び、移動体による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値より大きい第二の閾値を越えるか否かを判定し、かつ、第一の閾値を越えないとき移動体の判定出力の送出を禁止し、第二の閾値を越えるとき移動体の判定出力を送出する判定手段である請求項4に記載の移動体監視装置。The determination means of (5) has a first threshold value for distinguishing between image fluctuations due to the environment and other fluctuations, and image fluctuations caused by the moving body and other fluctuations. It is determined whether or not a second threshold value that is larger than the first threshold value is exceeded, and if the first threshold value is not exceeded, transmission of the determination output of the moving object is prohibited and the second threshold value is exceeded. 5. The moving body monitoring apparatus according to claim 4, wherein the moving body monitoring apparatus is a determination means for sending a determination output of the moving body. 前記(5)の判定手段が、更に輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率の少なくとも1つが所定の閾値を越えるか否かを判定する手段を有し、輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率の少なくとも1つが所定の閾値を越えかつ前記比率変化検出手段にて検出した比率の変化が前記第一の閾値を越える場合にも判定出力を送出するものである請求項6に記載の移動体監視装置。The determination means of (5) further includes means for determining whether or not at least one of the luminance histogram change and the edge increase / decrease rate exceeds a predetermined threshold, and at least one of the luminance histogram change and the edge increase / decrease rate is 7. The moving body monitoring apparatus according to claim 6, wherein a determination output is also sent when a predetermined threshold value is exceeded and a change in the ratio detected by the ratio change detection means exceeds the first threshold value. 前記(5)の判定手段が、各周波数のエッジ量比率の変化のうち、絶対値での最大値に基づいて判定するものである請求項4〜7のいずれかに記載の移動体監視装置。The moving body monitoring apparatus according to any one of claims 4 to 7, wherein the determination means (5) determines based on a maximum value in absolute value among changes in the edge amount ratio of each frequency. 前記画像処理装置が、更に前記撮像手段から入力された画像を複数の領域に分割する手段を有するとともに、前記(1)〜(5)の手段は各領域の画像ごとにそれぞれの処理を行うように構成され、かつ、
(6)前記(5)の判定手段から判定出力が送出された領域の数を算出し、該領域の数が予め定めた所定の数を越えたときに移動体検出出力を送出する出力手段、
をも具備したことを特徴とする請求項4〜8のいずれかに記載の移動体監視装置。
The image processing apparatus further includes means for dividing the image input from the imaging means into a plurality of areas, and the means (1) to (5) perform each process for each image in each area. And
(6) An output means for calculating the number of areas to which a determination output is transmitted from the determination means in (5), and transmitting a moving body detection output when the number of the areas exceeds a predetermined number;
The moving body monitoring apparatus according to any one of claims 4 to 8, further comprising:
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