JP4333457B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置および画像処理方法に係り、特に、撮像手段で撮像された画像中における顔などの物体を検出する画像処理装置および画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method, and more particularly to an image processing apparatus and an image processing method for detecting an object such as a face in an image captured by an imaging unit.
顔向き計測や個人認証などを行う際、カメラで撮影された顔を含む画像中から、顔を検出ことが要求される。このような顔を検出するものとして、特開平5−197793号に開示された顔画像特徴点抽出装置がある。この顔画像特徴点抽出装置は、画像中における顔のエッジ抽出を行い、エッジ抽出後に形状データとの一致度を算出する、いわゆるパターンマッチングを行うことにより、顔を検出するというものである。
しかし、カメラで撮影された顔の大きさは一定とはならないものである。このため、上記特許文献1に開示された顔画像特徴点抽出装置においては、形状データとの一致度を算出するにあたり、多くのサイズの形状データを持っていなければならず、データベースが膨大となり、画像処理装置に記憶されるデータ量が多くなるという問題があった。さらには、多くのサイズの形状データについて一致度を算出するので、検出を行う際に長時間を要するという問題があった。
However, the size of the face photographed by the camera is not constant. For this reason, in the face image feature point extraction device disclosed in
そこで、本発明の課題は、記憶するデータ量を少なくするとともに、高速で検出対象物の検出を行うことができる画像処理装置および画像処理方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of reducing the amount of data to be stored and detecting a detection target at high speed.
上記課題を解決した本発明に係る画像処理装置は、所定の位置関係にある複数の撮像手段で撮影した画像内における物体を検出する画像処理装置であって、複数の撮像手段によって撮影された物体を三次元形状に復元する三次元復元手段と、三次元復元手段によって三次元復元された物体における所定位置からの距離が所定の範囲内にある位置を映す画素を抽出する所定距離画素抽出手段と、所定位置からの距離に応じた検出対象物体の大きさが予め記憶されており、検出対象物体の大きさと、所定距離画素抽出手段で抽出された画素が撮像手段によって撮像された画像中で占める大きさと、を比較することにより、検出対象物体を検出する比較検出手段と、を備えるものである。 An image processing apparatus according to the present invention that has solved the above problems is an image processing apparatus that detects an object in an image photographed by a plurality of imaging means having a predetermined positional relationship, and is an object photographed by a plurality of imaging means. A three-dimensional restoration means for restoring the three-dimensional shape, and a predetermined distance pixel extraction means for extracting a pixel that reflects a position within a predetermined range of the distance from the predetermined position in the object three-dimensionally restored by the three-dimensional restoration means; The size of the detection target object corresponding to the distance from the predetermined position is stored in advance, and the size of the detection target object and the pixels extracted by the predetermined distance pixel extraction unit occupy in the image captured by the imaging unit Comparison detection means for detecting a detection target object by comparing the size.
また、上記課題を解決した本発明に係る画像処理方法は、所定の位置関係にある複数の撮像手段で撮影した画像内における物体を検出する画像処理方法であって、複数の撮像手段によって撮影された物体を三次元形状に復元する三次元復元工程と、三次元復元工程によって三次元復元された物体における所定位置からの距離が所定の範囲内にある位置を映す画素を抽出する所定距離画素抽出工程と、予め記憶された所定位置からの距離ごとの検出対象物体の大きさと、所定距離画素抽出工程で抽出された画素が撮像手段によって撮像された画像中で占める大きさと、を比較することにより、検出対象物体を検出する比較検出工程と、を含むことを特徴とする。 An image processing method according to the present invention that solves the above-described problems is an image processing method for detecting an object in an image captured by a plurality of imaging means having a predetermined positional relationship, and is captured by a plurality of imaging means. 3D restoration process that restores a 3D shape to a captured object, and a predetermined distance pixel extraction that extracts a pixel that reflects a position within a predetermined range of a distance from a predetermined position in the object that has been three-dimensionally restored by the 3D restoration process By comparing the size of the detection target object for each distance from the predetermined position stored in advance with the size that the pixel extracted in the predetermined distance pixel extraction step occupies in the image captured by the imaging unit And a comparison detection step of detecting a detection target object.
また、上記課題を解決した本発明に係る画像処理方法は、所定の位置関係にある複数の撮像手段で撮影した画像内における物体を検出する画像処理方法であって、複数の撮像手段によって撮影された物体を三次元形状に復元する三次元復元工程と、三次元復元工程によって三次元復元された物体における所定位置からの距離が所定の範囲内にある位置を映す画素を抽出する所定距離画素抽出工程と、予め記憶された所定位置からの距離に応じた検出対象物体の大きさと、所定距離画素抽出工程で抽出された画素が撮像手段によって撮像された画像中で占める大きさと、を比較することにより、検出対象物体を検出する比較検出工程と、を含むことを特徴とする。
An image processing method according to the present invention that solves the above-described problems is an image processing method for detecting an object in an image captured by a plurality of imaging means having a predetermined positional relationship, and is captured by a plurality of imaging means. 3D restoration process that restores a 3D shape to a captured object, and a predetermined distance pixel extraction that extracts a pixel that reflects a position within a predetermined range of a distance from a predetermined position in the object that has been three-dimensionally restored by the 3D restoration process The process compares the size of the detection target object according to the distance from the predetermined position stored in advance with the size occupied by the pixel extracted in the predetermined distance pixel extraction step in the image captured by the imaging unit. And a comparison detection step of detecting a detection target object.
ここで、本発明においては、検出対象物体の大きさを比較しているので、画像処理装置は、検出対象物の大きさに対応するデータが記憶され、顔自体のデータは不要である。したがって、画像処理装置に記憶されるデータ量を少なくすることができるとともに、高速での検出を行うことができる。 Here, in the present invention, since the sizes of the detection target objects are compared, the image processing apparatus stores data corresponding to the size of the detection target object, and does not need the data of the face itself. Therefore, the amount of data stored in the image processing apparatus can be reduced, and detection at a high speed can be performed.
本発明に係る画像処理装置および画像処理方法によれば、記憶するデータを少なくするとともに、高速で検出対象物の検出を行うことができる。 According to the image processing apparatus and the image processing method of the present invention, it is possible to reduce the amount of data to be stored and detect the detection target at high speed.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図1は本発明の実施形態に係る画像処理装置のブロック構成図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る画像処理装置1は、三次元復元部11、所定距離画素抽出手段である画素抽出部12、および比較検出手段である顔円形比較部13を備えている。また、画像処理装置1には、複数の撮像手段である第一カメラ2および第二カメラ3が接続されている。第一カメラ2および第二カメラ3は、互いに所定の位置関係にあるものである。第一カメラ2および第二カメラ3は、人の顔などを撮影した画像を画像処理装置1における三次元復元部11に出力している。本実施形態では、人の顔を検出対象物体としている。
As shown in FIG. 1, the
三次元復元部11は、第一カメラ2および第二カメラ3で撮影された画像を三次元復元し、三次元復元画像を作成する。三次元復元部11は、復元した三次元復元画像を画素抽出部12に出力する。
The three-
画素抽出部12は、所定位置、たとえば第一カメラ2が設置されている位置から所定距離の範囲内にある物体を映す画素を抽出する。画素抽出部12では、第一カメラ2からの所定距離の範囲を複数設定している。これら複数の所定距離のそれぞれについて、その所定距離範囲内にある画素を抽出する。
The
画素抽出部12における抽出結果は、顔円形比較部13に出力される。顔円形比較部13には、検出対象物体である顔の形状と大きさが所定位置、たとえば第一カメラ2からの距離ごとにテンプレートとして予め記憶されている。顔の形状は、楕円に近似される形状にモデル化することができ、画素抽出部12には、第一カメラ2からの距離に応じた大きさの楕円形がテンプレートとして記憶されている。顔円形比較部13では、画素抽出部12から出力された抽出結果と、予め記憶されたテンプレートとから、円形度を比較する。この円形度の比較により、検出対象物体である顔の検出を行う。
The extraction result in the
以上の構成を有する本実施形態に係る画像処理装置を用いた画像処理方法について説明する。図2は、本実施形態に係る画像処理方法の手順を示すフローチャートである。 An image processing method using the image processing apparatus according to this embodiment having the above configuration will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the image processing method according to the present embodiment.
図2に示すように、本実施形態に係る画像処理方法では、まず第一カメラ2および第二カメラ3によって画像を撮影し、画像処理装置1における三次元復元部11に出力する。三次元復元部11では、カメラ2,3で撮影した画像および2つのカメラ2,3のカメラパラメータに基づいて、撮像した画像を三次元復元する(S1)。
As shown in FIG. 2, in the image processing method according to the present embodiment, first, an image is taken by the
復元結果は、第一カメラ2から見た画像の各画素が、第一カメラ2の光軸方向を奥行きとしたときの距離画像として算出される。そして、最終的なここでの処理結果は、第一カメラ2で撮影した各画素が、第一カメラ2の奥行き方向にどれ位離れた場所に位置するかを示す画像となり、その距離が画素ごとに求められる。
The restoration result is calculated as a distance image when each pixel of the image viewed from the
こうして三次元復元をしたら、画素抽出部12において、画素抽出を行う。画素の抽出を行う際には、カウンタを0に設定する(S2)。カウンタを0に設定したら、次に、第一カメラ2から所定範囲の距離に存在する位置を映す画素を抽出する(S3)。カウンタが0のときには、第一カメラ2からの距離が0〜50mmの範囲に位置する物体を示す画素を抽出する。
After three-dimensional restoration in this way, the
このように、第一カメラ2からの距離が0〜50mmの範囲に位置する物体を示す画素を抽出したら、顔円形比較部13において、抽出した画素が占める大きさと、予め記憶されている検出対象物体である顔の大きさとを比較する。こうして、抽出した画素が占める大きさが、予め記憶されているテンプレートに対して所定のしきい値、たとえば70%以上を占める領域を探索する(S4)。
As described above, when the pixels indicating the object located within the range of 0 to 50 mm from the
第一カメラ2で顔を撮影していると、図3に模式的に示すように、第一カメラ2からの距離が0〜50mmの範囲R1では、顔FAにおける鼻の部分程度が存在する。このときには、図4(a)に示すように、画面P1における存在画素E1は、わずかの領域のみを占めるに過ぎないものとなる。
When the face is photographed by the
また、画像に映し出される顔の大きさは、第一カメラ2からの距離によって異なり、第一カメラ2からの距離が短いほど、画像に映し出される顔の大きさは大きくなり、第一カメラ2からの距離が長いほど、画像に映し出される顔の大きさは小さくなる。顔円形比較部13には、第一カメラ2からの距離に応じた顔の大きさのテンプレートが記憶されている。
The size of the face shown in the image varies depending on the distance from the
図5(a)〜(g)に示すように、顔円形比較部13に記憶されるテンプレートの大きさは、第一カメラ2からの距離の範囲によって変わっている。第一カメラ2からの距離が0〜50mmでは、図5(a)に示す大きさのテンプレートO1が記憶されている。顔の形状は、一般的に楕円に近い形状をなしている。テンプレートO1は、顔の輪郭を一般化した楕円形をなしており、図6に示すように、第一カメラ2の光軸に直交し、顔FAの前部を横断する面を想定して設定されている。
As shown in FIGS. 5A to 5G, the size of the template stored in the face
第一カメラ2からの距離が10〜60mmでは、図5(b)に示す大きさのテンプレートO2が記憶されている。図5(b)に示すテンプレートO1は、図5(a)に示すテンプレートO1よりも若干小さく設定されている。
When the distance from the
以後、第一カメラ2からの距離の範囲が10mm後退するごとに、図5(c)に示すテンプレートO3、図5(d)に示すテンプレートO4、図5(e)に示すテンプレートO5、図5(f)に示すテンプレートO6、および図5(g)に示すテンプレートO7の順に小さくなっていく。これらのテンプレートO2〜O6についても、テンプレートO1と同様、第一カメラ2の光軸に直交し、顔FAの前部を横断する面を想定して設定されている。
Thereafter, every time the range of the distance from the
ステップS4に戻り、抽出した画素が占める大きさが、予め記憶されているテンプレートに対して所定のしきい値以上の領域を占める領域が検出されたら、検出された領域が顔候補となる。また、抽出した画素が占める大きさが、予め記憶されているテンプレートに対して所定のしきい値以上の領域を占める領域が探索されなかったら、顔候補は検出されなかったことになる。ここでは、顔候補となる領域は検出されなかったことになる。 Returning to step S4, if an area occupying an area in which the size of the extracted pixel occupies a predetermined threshold or more with respect to a template stored in advance is detected, the detected area becomes a face candidate. In addition, if a region that occupies an area in which the size of the extracted pixel occupies a predetermined threshold or more with respect to a template stored in advance is not searched, no face candidate is detected. In this case, a region that is a face candidate is not detected.
こうして、i=0での検出が終了したら、カウンタを1増やし(S5)、i=n(=8)となって終了するか否かを判断する(S6)。その結果、終了しないと判断したら、ステップS3に戻って、第一カメラ2からの距離が10〜60mmの範囲R2に位置する物体を示す画素を抽出する。
Thus, when the detection at i = 0 is completed, the counter is incremented by 1 (S5), and i = n (= 8) is determined to determine whether or not to end (S6). As a result, if it is determined that the process is not ended, the process returns to step S3, and pixels indicating an object located in the range R2 whose distance from the
その後、顔円形比較部13において、抽出した画素が占める大きさと、予め記憶されている検出対象物体である顔の大きさとを比較する。こうして、抽出した画素が占める大きさが、予め記憶されているテンプレートに対して所定のしきい値以上の領域を占める領域を探索する(S4)。
Thereafter, the face
以後、同様にして、i=nに到達するまで、ステップS2からステップS4の処理を繰り返し、第一カメラ2からの距離が20〜70mmの範囲R3、第一カメラ2からの距離が30〜80mmの範囲R4、および第一カメラ2からの距離が40〜90mmの範囲R5について、テンプレートに対して所定のしきい値以上の領域を占める領域を探索する。また、第一カメラ2からの距離が50〜100mmの範囲R6、第一カメラ2からの距離が60〜110mmの範囲R7、および第一カメラ2からの距離が70〜120mmの範囲R8について、テンプレートに対して所定のしきい値以上の領域を占める領域を探索する。
Thereafter, in the same manner, the processing from step S2 to step S4 is repeated until i = n is reached, the range R3 in which the distance from the
このように、10mm刻みで各刻みにおいて50mm間隔の範囲内に存在する画素を抽出する。そして、各刻みにおけるテンプレートとの比較により、テンプレート中を占める領域割合がしきい値以上である場合に、顔候補とする。図4(b)〜(g)に、画像P2〜P7に映し出される存在範囲E2〜E7と、テンプレートO2〜O7との関係を示す。図4に示す例では、(d)、(e)に示す場合がしきい値を超えており、顔として検出することができる。 In this manner, pixels existing within a range of 50 mm intervals are extracted at intervals of 10 mm. A face candidate is determined when the ratio of the area in the template is equal to or greater than the threshold value by comparison with the template at each step. FIGS. 4B to 4G show the relationship between the existing ranges E2 to E7 displayed in the images P2 to P7 and the templates O2 to O7. In the example shown in FIG. 4, the cases shown in (d) and (e) exceed the threshold value and can be detected as a face.
このように、本実施形態に係る画像処理方法では、顔の大きさと画素が占める大きさとを比較することにより、確実に顔を検出することができる。また、画像処理装置1では、顔の大きさに対応するデータを記憶し、顔自体に対するデータは不要である。このため、画像処理装置1におけるデータ量を少なくすることができ、しかも高速での検出を可能とすることができる。
As described above, in the image processing method according to the present embodiment, the face can be reliably detected by comparing the face size with the size occupied by the pixels. Further, the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態において、移動する物体として人の顔を例示しているが、たとえば自動車などの移動体などを移動する物体とすることができる。また、上記実施形態では、顔のテンプレートを楕円形に設定したが、顔の凹凸を考慮して、たとえば鼻の部分を除いた形状をテンプレートとして設定することができる。このように、テンプレートの形状は、検出対象物に応じて適宜調整することにより、さらに精度の高い検出を行うことができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, a human face is illustrated as a moving object, but a moving object such as an automobile can be used as the moving object. In the above embodiment, the face template is set to be oval. However, in consideration of the unevenness of the face, for example, a shape excluding the nose portion can be set as the template. As described above, the shape of the template can be appropriately adjusted according to the detection target, whereby detection with higher accuracy can be performed.
1…画像処理装置、2…第一カメラ、3…第二カメラ、11…三次元復元部、12…画素抽出部、13…顔円形比較部、FA…顔、O1〜O7…テンプレート、P1〜P7…画面、E1〜E7…存在範囲。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記複数の撮像手段によって撮影された物体を三次元形状に復元する三次元復元手段と、
前記三次元復元手段によって三次元復元された物体における所定位置からの距離が所定の範囲内にある位置を映す画素を抽出する所定距離画素抽出手段と、
前記所定位置からの距離に応じた検出対象物体の大きさが予め記憶されており、前記検出対象物体の大きさと、前記所定距離画素抽出手段で抽出された画素が前記撮像手段によって撮像された画像中で占める大きさと、を比較することにより、検出対象物体を検出する比較検出手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus for detecting an object in an image captured by a plurality of imaging means having a predetermined positional relationship,
Three-dimensional restoration means for restoring an object photographed by the plurality of imaging means to a three-dimensional shape;
Predetermined distance pixel extracting means for extracting pixels that reflect a position within a predetermined range of a distance from a predetermined position in the object three-dimensionally restored by the three-dimensional restoration means;
The size of the detection target object corresponding to the distance from the predetermined position is stored in advance, and the size of the detection target object and the pixel extracted by the predetermined distance pixel extraction unit are captured by the imaging unit Comparison detecting means for detecting a detection target object by comparing the size occupied in the medium,
An image processing apparatus comprising:
前記複数の撮像手段によって撮影された物体を三次元形状に復元する三次元復元工程と、
前記三次元復元工程によって三次元復元された物体における所定位置からの距離が所定の範囲内にある位置を映す画素を抽出する所定距離画素抽出工程と、
予め記憶された前記所定位置からの距離に応じた検出対象物体の大きさと、前記所定距離画素抽出工程で抽出された画素が前記撮像手段によって撮像された画像中で占める大きさと、を比較することにより、検出対象物体を検出する比較検出工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for detecting an object in an image photographed by a plurality of imaging means having a predetermined positional relationship,
A three-dimensional restoration step of restoring an object photographed by the plurality of imaging means into a three-dimensional shape;
A predetermined distance pixel extracting step of extracting pixels that reflect a position within a predetermined range of the distance from the predetermined position in the object three-dimensionally restored by the three-dimensional restoration step;
The size of the detection target object corresponding to the distance from the predetermined position stored in advance is compared with the size occupied by the pixel extracted in the predetermined distance pixel extraction step in the image captured by the imaging unit. A comparison detection step of detecting a detection target object,
An image processing method comprising:
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