JP4407530B2

JP4407530B2 - 動き検出装置

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Publication number: JP4407530B2
Application number: JP2005041244A
Authority: JP
Inventors: 桂子山田
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: JP2006229628A

Description

本発明は動き検出装置に関し、特に水平および垂直方向に回転する雲台等に載置された撮像装置の画像に適用して好適な動きを検出する動き検出装置に関する。

一般に監視カメラによる動き検出は、被写体を監視カメラによって撮影してこの撮影画像を記憶し（以下、今回画像と呼ぶ）、
そして、前述の監視カメラで撮影して所定の時間前に記憶した画像（以下、前回画像と呼ぶ）と前述の今回画像とを比較することにより被写体（検出対象物ともいう）の動きを検出し、警報を出力するようにした動き検出装置が知られている。

このような動き検出装置は単独で用いられることもあるが、監視カメラに内蔵されたり、或いはＶＴＲやディスクレコーダなどの記録装置に内蔵される場合も多い。

また、監視には１台のカメラで周囲を監視できるよう、雲台を内蔵したドーム型形状カメラ（以下ドームカメラと呼ぶ）もよく用いられている。このドームカメラは通常天井に設けられる。そして、ゆっくりとパン方向に回転させたり、認識した被写体を追尾したりして監視を行う。

このようなドームカメラで、回転中に被写体のみの動きを検出する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の方法で動き検出を行う場合は、ドームカメラで撮影した画像を所定の大きさに領域分割し（例えば、縦１５×横２０）、その領域の輝度平均値等を前回画像と今回画像とで比較する。

この比較の際には、ドームカメラのカメラ部の移動量を算出し、前回画像を今回画像の領域の該当位置まで画像をシフトさせて比較する。

例えば、ドームカメラのチルト角度が０度の場合（図１１、（ａ）参照）のドームカメラの前回画像４１と今回画像４２とを図１１、（ｂ）、（ｃ）に示す。図１１（ｂ）（ｃ）においては、被写体の動きがよくわかるように、画像に格子状のガイド線を加えてある。

ドームカメラのチルト角度が０度の場合に、パン方向にカメラを旋回させると画像が横方向に移動するため、特許文献１の方法で移動中でも動き検出を行うことができる。このようにパン方向にカメラを旋回させると画像が横方向に移動するため、特許文献１の方法では移動中でも動き検出を行って、動きの中心が画面の中心になるようカメラを制御して自動追尾を行うことができる。
特開２００２−３６９１８２号公報

しかしながら、実際には天井に設置されたドームカメラによる監視は水平を撮像することは少なく、たいていの場合は図１２に示すように、斜め下を見下ろす状態で監視を行っている。すなわち、チルト角度が０°でないことが多い。

例えば店舗に設置した監視の例を図１３に示す。同図において、５１が天井、５２がドームカメラ、５３が出入り口、５４がレジである。図１３のように、天井５１に取り付けられたドームカメラ５２は、出入り口５３やレジ５４を監視するに際しては、斜め下を見下ろす状態或いはほぼ真下を見る状態で監視を行っている。

このような、状態での監視は、チルト角度が０度でないため、パンを行った画像は単純な横方向の移動とはならない。

また、ドームカメラの視野は、略３６０度×１８０度の球形であるため、チルト角度が０度でない場合（例えば下方へ４５度）は前回画像と今回画像の移動が画像上では平行移動だけではなく、回転移動も加わってしまう。

例えば、図１４に、チルト角度が９０°でパンを行った場合の前回画像と今回画像を示す。図１４の前回画像と今回画像に示すように、カメラは真下を向いているため、パン方向にカメラを駆動すると画像は回転する。

また、チルト位置（角度）が４５度でパンを行った場合の、前回画像と今回画像を図１５に示す。図１５の前回画像と今回画像に示すように、パン方向にカメラを駆動すると画像は水平方向に移動するだけでなく、回転方向にも移動する。

このような画像に対しては、特許文献１の方法で画像をシフトするだけでは、前回画像と今回画像が回転方向にずれてしまうので動き検出ができないという課題があった。

また、このように従来の方法では、チルト角度がある場合は動き検出を十分に行うことができないので適切な追尾ができないという課題があった。

本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、天井から被写体を監視しても容易な構成ですぐに動きを検出できると共に適切な追尾を可能とする動き検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、パン及びチルト動作が可能な撮像カメラから供給されるパン角度及びチルト角度、並びに撮像画像情報に基づき検出対象物の動きを検出する動き検出装置において、前記パン角度及び前記チルト角度を、前記撮像画像情報を所定の２次元ブロックに分割したときの横方向及び縦方向の各ブロック数に基づいてそれぞれパン及びチルトのブロック位置として求めると共に、これらブロック位置と既にメモリ部に記憶させてある前回のパン及びチルトのブロック位置とのそれぞれの差分を、前記撮像カメラのパン及びチルトそれぞれの移動量差分値として算出する画像移動量算出部と、前記パン及びチルトそれぞれの移動量差分値が示す各移動ブロック数と前記メモリ部に予め記憶されている所定のブロック数とをそれぞれ比較し、前記各移動ブロック数が前記所定のブロック数以内である場合は、前記検出対象物の動き検出が可能であると判定して動き検出指示を出力する移動ブロック数判定部と、前記動き検出指示が供給されたときに、前記撮像カメラから供給された今回撮像画像情報における前記検出対象物のブロック位置が前記メモリ部に記憶された前回撮像画像情報の前記検出対象物のブロック位置の隣接ブロックに存在することを示すパラメータ値を求める存在可能性ブロック値推定部と、前記パラメータ値が求められる毎に、前記前回撮像画像情報の検出対象物のブロック位置と同一位置の前記今回撮像画像情報におけるブロック位置との、それぞれの画像情報の差分値を算出するブロック画像差分値算出部と、前記差分値と前記パラメータ値と前記メモリ部に予め設定されている閾値とに基づき、前記差分値が前記閾値以上であって、且つ前記パラメータ値以上のときに、前記検出対象物が動いたと判定するブロック動き有り判定部と、を備えたことを要旨とする。

本発明の動き検出装置は、パン、チルト可能な撮像装置によって検出対象物を追尾した場合に、チルト方向の角度が４５°程度であっても容易な構成で正確にて検出対象物の動きを検出できる。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の動き検出装置について、実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本実施の形態の動き検出装置のハードウエア構成のブロック図、図２は本発明の実施の形態の概略構成図である。

図１の動き検出装置１００は、パン、チルト方向に動作可能な撮像部（雲台、カメラ等からなる：図示せず）からの映像を入力する映像入力端子１０１と、パン駆動部（図示せず）からの水平角度信号を入力するための水平角度信号入力端子１０６と、チルト駆動部（図示せず）からの垂直角度信号を入力するための垂直角度信号入力端子１０７と、動き検出結果出力端子１０８等を有している。

そして、動き検出装置１００は、映像入力端子１０１からの映像信号を輝度信号と色差信号とに分離するＹ／Ｃ分離回路１０２と、Ｙ／Ｃ分離回路１０２の出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器１０３と、メモリ１０４とを備えている。また、ＣＰＵ部１０５を備えている。

このＣＰＵ部１０５は、図２に示すように、被写体の移動量を求める画像移動量算出部２０１と、移動ブロック数判定部２０２と、検出画像移動範囲値算出部２０３と、ブロック動き有り判定部２０４と、ブロック位置・範囲設定部２０５と、前回今回画像ブロック差算出部２０６等を備えている。

画像移動量算出部２０１は、今回の水平角度信号（モータのステップ数でもよい）、今回の垂直角度信号（モータのステップ数でもよい）を読み込み、これらの情報をカメラで撮影した画像を縦横に分割したブロックに基づくブロック数に変換する。

前述のブロック数に変換された情報は、今回の水平移動ブロック数（又は今回のパン移動ブロック数）、今回の垂直移動ブロック数（又はチルト移動ブロック数という）と称する。

そして、前回の水平移動ブロック数と今回の水平移動ブロック数との差及び前回の垂直移動ブロック数と今回の垂直移動ブロック数の差を、水平成分（パン方向成分）の画像移動量Ｅａ（パン方向の移動ブロック数Ｅａともいう）、垂直成分（チルト方向成分）の画像移動量Ｅｂ（チルト方向の移動ブロック数Ｅｂともいう）として移動ブロック数判定部２０２に送出する。

前述の角度情報をブロック数に変換する処理については後述する。

移動ブロック数判定部２０２は、水平成分の画像移動量Ｅａと垂直成分の画像移動量Ｅｂとを読み込み、いずれも１ブロック以内の移動かどうかを判定し、１ブロック以内（１、０．５・・）のときは動き検出指示を検出画像移動範囲値算出部２０３、ブロック位置範囲設定部２０５に出力する。

検出画像移動範囲値算出部２０３は、前回画像の所定位置のブロックＰｘｙに隣接する全てのブロック（１ブロック以内）と所定位置のブロックＰｘｙとの差を求め、各隣接ブロックと所定位置のブロックとの輝度又は濃度の差分の最大値Ａを求め、これをブロック動き有り判定部２０４に知らせる。つまり、カメラの向きが変わっても検出対象物の移動が１ブロック以内であり、最大値Ａを越えない値Ａ（パラメータともいう）を求めている。

ブロック動き有り判定部２０４は、最大値Ａが求められる毎に、前回今回画像ブロック差算出部２０６で求められた前回画像のブロックＰｘｙの輝度又は濃度と今回画像のブロックＱｘｙ（Ｐｘｙと同じ位置）の輝度又は濃度との差分と最大値Ａとを比較し、差分がしきい値（輝度又は濃度）以上でかつ最大値Ａより大きいときに、動き検出信号（ブロック番号付き）を出力する。

また、移動ブロック数判定部２０２は、動き無しと判定したときは、前回画像のブロックＰｘｙと今回画像のブロックＱｘｙとの差分（輝度又は濃度）がしきい値以上である場合は、このブロックは動きありとする。しきい値以上でない場合は、このブロックは動きなしとする。

ブロック位置・範囲設定部２０５は、カメラで検出される画像のブロック数とブロック番号（位置）とが予め設定されている。

そして、動き検出指示が出力されると、検出画像移動範囲値算出部２０３に対して前回画像のブロック位置を設定すると共に、このブロック位置に隣接するブロックを設定する。また、前回画像ブロック差算出部２０６に差分を求めるための今回画像のブロック位置を設定する。このブロック位置の設定は、ブロックの検出結果がブロック動き有り判定部２０４で出力される毎に、最後のブロックまで行わせる。

前回今回画像ブロック差算出部２０６は、ブロック位置範囲設定部２０５で今回画像のブロック位置Ｑｘｙが設定される毎に、メモリ１０４の前回画像の同一位置のブロックの輝度又は濃度の差を求めて、これをブロック動き有り判定部２０４に出力する。

前述のメモリ１０４には、１ブロックの水平角度及び垂直角度と、前回の移動量、今回の移動量、今回画像、前回画像、動き検出結果等が記憶される。また、しきい値、画像移動範囲等が記憶されている。

また、ブロック位置範囲設定部２０５と検出画像移動範囲値設定部２０３とを総称して存在可能性ブロック値推定部ともいう。

また、前回今回画像値ブロック差算出部２０６とブロック位置範囲設定部２０５とを総称してブロック画像値差算出部ともいう。

上記のように構成された実施の形態１の動き検出装置について以下に動作を説明する。本実施の形態では、動き検出は、画面全体をブロックに分割し、このブロック単位で動き検出をおこなうものとしている。本実施例では縦１５個、横２０個のブロックに画像を分割するとして図３のフローチャートを用いて説明する。

画像の移動量算出部２０１は、水平角度信号、垂直角度信号に基づいて画像の移動量を求める（Ｓ３０１）。

この移動量の求め方を説明する。

画像移動量算出部２０１は、今回の水平角度信号、今回の垂直角度信号を読み込み、これらの情報に基づいて画像を縦横に分割したブロックに基づくブロック数に変換する。

例えば、カメラの画角（視野角）は縦３０°、横４５°であるとして、１ブロックの大きさ（角度）はチルト方向で
３０°／１５＝２°
パン方向で
４５°／２０＝２．２５°
となる。

つまり、カメラで検出された画像をチルト方向（垂直成分方向）は２°を１ブロック、パン方向（水平成分方向）が２．２５°を１ブロックとして求める。

すなわち、画像移動量算出部２０１は、今回の水平角度信号に対応した画像のブロック数を求め、この水平移動ブロック数とメモリ１０４に記憶されている前回の水平移動ブロック数の差を画像のパン方向の移動ブロック数Ｅａとして求めている。

また、画像移動量算出部２０１は、今回の垂直角度信号に対応した画像のブロック数を求め、この垂直移動の移動ブロック数とメモリ１０４に記憶されている前回の垂直移動ブロック数の差を画像のチルト方向の移動ブロック数Ｅｂとして求めている。

次に、移動ブロック数判定部２０２は、パン方向の移動ブロック数Ｅａとチルト方向の移動ブロック数Ｅｂとを読み込み、少なくとも一方のブロック数が前回のブロック数と比較して変化しているかどうかで、移動なしか否かを判定する（Ｓ３０２）。

ステップＳ３０２において、移動ブロック数判定部２０２が移動していると判定したときは、その移動ブロック数が１ブロック以内の移動かどうかを判定する。つまり、移動量が所定のブロック数より大きいかどうかを判定する（Ｓ３０３）。すなわち、パン方向の移動ブロック数Ｅａ、チルト方向の移動ブロック数Ｅｂが１ブロック数以内か否かを判定する。

ステップＳ３０３において移動ブロック数判定部２０２が所定ブロック以内（１、０．５・・）と判定したときは、動き検出可能であるとして動き検出指示を検出画像移動範囲値算出部２０３に出力する。

本実施の形態では、所定のブロック数を１としている。このため、例えば、カメラの画角（視野角）は縦３０°、横４５°であるとすると、画像の１ブロックの大きさはチルト方向で
３０°／１５＝２°
パン方向で
４５°／２０＝２．２５°
となる。

このため、ステップＳ３０３において移動ブロック数判定部２０２は画像の移動量が垂直方向（チルト方向の移動ブロック数Ｅｂ）が１ブロック（チルト方向で２°）又は水平方向（パン方向の移動ブロック数Ｅｂ）で１ブロック（２．２５°）若しくは両方とも１ブロックを越えて（１．１、１．２、・・・２・・）いる場合は、被写体の動きが早すぎて動き検出は不可能と判断（画像の移動量が所定のブロック数より大きいと判断する）する。そして、ステップＳ３０３において動き検出不可能と判断した場合は、今回画像の全てのブロックにおいては検出体の動き無しと判断する（Ｓ３０４）。

また、移動ブロック数判定部２０２は、ステップＳ３０３で移動量がチルト方向（画像の縦方向）、パン方向（画像の横方向）とも１ブロック以下（１、０．５、・・・）である場合は、ブロックごとに動き検出を開始するためのブロック単位動き検出指示を検出画像移動範囲値算出部２０３及びブロック位置範囲設定部２０５に出力してブロック毎に動き検出の判定を実施させる。

検出画像移動範囲値算出部２０３は、今回画像に対してのブロック単位動き検出指示を受けたときは、まずメモリ１０４に記憶されている今回画像の番号（ｉ、ｊ）のブロックに対応する前回画像の同一位置（番号（ｉ、ｊ））のブロックにおいて、このブロックの隣接ブロックとの差分の最大値（Ａ）を算出する（ステップＳ３０５）。

例えば、図４（カメラの移動による前回画像と今回画像との被検出体の移動を説明する図）に示すように、画像Ｐにおいて、画面左下を基準として、横方向にｘ番目、上方向にｙ番目のブロックをＰｘｙとあらわす。いま処理を行うブロックをＰｘｙとする。するとまずＰｘｙに隣接するブロックは
Ｐ（ｘ−１）（ｙ＋１）
Ｐ（ｘ−１）ｙ
Ｐ（ｘ−１）（ｙ−１）
Ｐｘ（ｙ＋１）
Ｐｘ（ｙ−１）
Ｐ（ｘ＋１）（ｙ＋１）
Ｐ（ｘ＋１）ｙ
Ｐ（ｘ＋１）（ｙ−１）
の８つであるので、Ｐｘｙとこの８つのブロックとの差分
｜Ｐｘｙ−Ｐ（ｘ−１）（ｙ＋１）｜
｜Ｐｘｙ−Ｐ（ｘ−１）ｙ｜
｜Ｐｘｙ−Ｐ（ｘ−１）（ｙ−１）｜
｜Ｐｘｙ−Ｐｘ（ｙ＋１）｜
｜Ｐｘｙ−Ｐｘ（ｙ−１）｜
｜Ｐｘｙ−Ｐ（ｘ＋１）（ｙ＋１）｜
｜Ｐｘｙ−Ｐ（ｘ＋１）ｙ｜
｜Ｐｘｙ−Ｐ（ｘ＋１）（ｙ−１）｜
を求める。そしてこの８つそれぞれの差分の最大値をＡとする。つまり、被検出体がどこに存在しても（隣接ブロック範囲内）、そのブロックの輝度又は濃度が最大値Ａとなる値を求めたことになる。

前述の隣接ブロックの位置、Ｐｘｙの位置はブロック位置範囲設定部２０５が行う。

また、前回今回画像ブロック差算出部２０６は、前回画像のブロックＰｘｙと、ＡＤ変換部１０３でＡＤ変換された今回画像の前回画像のＰｘｙの同一位置のブロックＱｘｙとの差分（輝度値又は濃度値）を求め、差分がしきい値以上（輝度値又は濃度値）かつその差分がＡより大きいかどうかを判断する（ステップＳ３０６）。

前回画像をＰ、今回画像をＱとすると、例えば、カメラが右方向に１ブロック分だけパンしたとき、図４に示すように、Ｐ（ｘ＋１）ｙの位置にあった被写体はＱｘｙのブロックに移動する。

このように、カメラが右方向に１ブロック分だけパンしたときブロックＰｘｙは、今回画像のブロックＱｘｙと同一（移動していないとき：１ブロック以下）或いは隣接しているブロックのいずれかの位置のブロックに存在するので、今回画像のブロックＱｘｙは
Ｐ（ｘ−１）（ｙ＋１）
Ｐ（ｘ−１）ｙ
Ｐ（ｘ−１）（ｙ−１）
Ｐｘ（ｙ＋１）
Ｐｘｙ
Ｐｘ（ｙ−１）
Ｐ（ｘ＋１）（ｙ＋１）
Ｐ（ｘ＋１）ｙ
Ｐ（ｘ＋１）（ｙ−１）
の位置に対応した今回画像の範囲内の画像であり、動きがなければその差分は検出画像移動範囲値算出部２０３で求めた値Ａ以下となるはずである。

従って、ブロック動き有り判定部２０４は、ＰｘｙとＱｘｙとの差分がしきい値以上かつその差分がＡより大きい場合は、このブロックは動きありとする（ステップＳ３０７）。

一方、ブロック動き有り判定部２０４は、差分がしきい値以下或いは差分がＡ以下の場合は、このブロックは動きなしとする（ステップＳ３０８）。

前述のステップＳ３０７、Ｓ３０８の結果は図５に示すようにブロック位置に対応させて、その結果がメモリのブロック単位の検出結果テーブル（図５）に記憶される。

但し、本実施の形態では、画像の４角以外全てのブロックについて比較していくので、ブロック（０、０）からブロック（１４、１９）の中のブロックの結果となる。例えば、一回目のループ処理では前回ブロック（１，１）と今回ブロック（１，１）の結果となる。但し、（０、０）は画像の上端及び左端となり、（１，１９）までは上端のため、（１，０）は左端となるので、対象外であるからその結果は記憶しない。つまり、１回目の結果はブロック（１，１）、（１，２）、（１，３）・・・の結果が記憶される。

このように、カメラが移動した場合に、各ブロックが動いているかどうかを判断することで、雲台又はレンズの移動方向がどちらであっても、容易に被検出体の動きを検出できる（移動量が１ブロック以下）。

また、前回画像において被検出体が存在していたブロックは、今回画像においては、隣接するブロックの範囲内に移動していればよいので、画面がパン、チルトの角度だけ平行移動するだけでなく回転移動をして位置がずれてしまっても、動き検出を行うことができることになる。

そして、ブロック位置範囲設定部２０５は、ブロック動き有り判定部２０４で動き検出の検出結果が求められる毎に、すべてのブロックの処理が終わったかどうかを判断し（ステップＳ３０９）、終わっていない場合は次のブロックについてステップＳ３０５、ステップＳ３０６と、ステップＳ３０７またはステップＳ３０８の処理を繰り返し、すべてのブロックについて処理を終了すると後述のステップＳ３１４に進む。

一方、ステップＳ３０２で移動ブロック数判定部２０２が画像に動きがないと判定した場合は、ブロック動き有り判定部２０４は、通常の動き検出と同じしきい値により判定処理を行う。

ブロック動き有り判定部２０４は、前回画像のブロックＰｘｙと今回画像のブロックＱｘｙとの差分がしきい値以上かどうかを判断する（ステップＳ３１０）。しきい値以上である場合は、このブロックは動きありと判断して処理を後述するステップＳ３１３に進む（ステップＳ３１１）。

また、ステップＳ３１０において、しきい値以上でないと判断した場合は、このブロックは動きなしとした動き検出結果を出力する（ステップＳ３１２）。

次に、ブロック位置範囲設定部２０５がすべてのブロック（今回画像のブロック）に対して動き検出の判断処理が終わったかどうかを判断し（ステップＳ３１３）、終わっていない場合は次のブロックに更新して処理をステップＳ３１０に戻して、ステップＳ３１０と、ステップＳ３１１またはステップＳ３１２の処理を繰り返させる。

また、ブロック位置範囲設定部２０５からすべてのブロックについて処理が終了したことが知らせられると、後述のステップＳ３１４に進む。

ステップＳ３１３で全てのブロックに対しての動き検出が終了又はステップＳ３０４で全てのブロックに動きがなし、もしくはステップＳ３０９においてすべてのブロックに対しての動き検出処理が終了したと判定されている場合は、動きありのブロックが存在するかどうかを判断する（ステップＳ３１４）。

動き有りのブロックが存在する場合は動きありの信号を動き検出出力部１０８から出力し（ステップＳ３１５）、動きがあるブロックが存在しない場合は、動きなしの信号を動き検出出力部１０８から出力する（ステップＳ３１６）。

そして、今回画像を前回画像としてメモリ１０４に上書き記録して処理を終了する。このような動き検出を、例えば１５０ミリ秒ごとに繰り返し行う。これにより、ドーム型のカメラにおいてカメラがどのような方向に動いても被写体の動きを検出できる動き検出装置を提供することができる。

また、パン・チルトを行わないいわゆる固定カメラでも、振動の多い場所、特に屋外に設置されたカメラでは、風や自動車による揺れなどによって微振動を生じることが多い。微振動を有するカメラでは画面全体が細かく揺れるため、従来の動き検出では常に動き有りと検出されてしまい有効な動き検出ができなかった。このような微振動を有するカメラに本発明を適用すれば、カメラが常に所定ブロック数以内の移動をしているとみなせるので有効に動き検出を行うことができる。

なお、本実施例ではブロックに隣接する８つのブロックに対して差分を計算して動き検出を行う例を示したが、ステップＳ３０５において隣々接ブロックまで差分を求めるものとすれば、計算量が増えるもののカメラの移動量が２ブロックまで動き検出を行うことができるので、より早いカメラの移動に対応することができる。

その場合はステップＳ３０３において、所定のブロック数を２とすればよい。同様にして所定のブロック数を３、４とすることも可能である。

このように本発明の動き検出装置は、カメラの移動量が所定のブロック数以内であることを判別した後に、前回画像の被検出体が存在するブロックと、当該ブロックから所定のブロック数だけ離れた近傍ブロックとの差分の最大値を算出し、前回画像の当該ブロックと今回画像の前回画像のブロックに対応する位置のブロックの輝度又は濃度の差分が、前記最大値よりも大きい場合のみ動き検出するものとしたので、カメラがパン、チルトを行っても動き検出を行うことのできる動き検出装置を提供することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２は、パン、チルト駆動部を駆動する祭に、移動ブロック数によって、パンチルトの駆動を速度で制御するものである。図６は実施の形態２のハードウエア構成図である。図７は実施の形態２の特徴を説明する概略構成図である。

図６に示すように、本実施の形態の動き検出装置６００は、撮像部６０１（レンズ、ＣＣＤ等を有する）と、雲台６１２とからなうカメラ部に接続されている。雲台６１２は、図６に示すように、水平角度センサ６０６、垂直角度センサ６０７、パン駆動モータ６０９、チルト駆動モータ６１０等を備えている。

動き検出装置６００は、動き検出出力端子６０８、映像出力端子６１１、画像処理部６０２（ＤＳＰ）、Ａ／Ｄ変換器１０３、メモリ１０４、ＣＰＵ部６０５等を有する。

ＣＰＵ部６０５は、図７に示す構成を有する。すなわち、実施の形態１と同様な画像移動算出部２０１と、移動ブロック数判定部２０２と、検出画像移動範囲値算出部２０３と、ブロック位置範囲設定部２０５と、前回今回画像値ブロック差算出部２０６と、ブロック動き有り判定部２０４とを備えている。また、本実施の形態では、パンチルト速度算出部６１５等を備えている。

パンチルト速度算出部６１５は、動きがブロック動き有り判定部２０４によって検出されたとき、動きがあるとされたブロック内の中心にチルト、パン駆動させるための速度を求め、この速度信号を雲台の各モータに出力する。

上記のように構成された実施の形態２の動き検出装置を説明する。

本実施の形態では撮像部６０１で撮像した画像は画像処理部６０２で画像処理されて標準テレビジョン信号として映像信号出力端子６１１から出力されるとともに、輝度信号と色差信号とがＡＤ変換部１０３に送られＡＤ変換される。メモリ１０４には前回画像が記憶されている。

動き検出は、実施の形態１と同様に、画面全体をブロックに分割し、このブロック単位で動き検出を行なうものとする。本実施例では縦１５個、横２０個のブロックに分割する。

本実施の形態では、上記実施の形態１と同様な図２のフローチャートの処理によってブロック動き有り判定部２０４が動き有りと判定した後の処理から説明する。

すなわち、ステップＳ３１５において、動きありのブロックが存在するかどうかを判断した場合に、被検出体が動きありの信号を動き検出出力端子６０８から出力する。

この被検出体の動き有りの検出が出力されると、引き続き自動追尾の処理を速度換算で行わせる。

以下図８のフローチャートに基づき説明する。まず動きのあるブロック全体の中心をパンチルト速度算出部６１５が求める。

パンチルト速度算出部６１５は、ステップＳ３０７およびステップＳ３１１でメモリ１０４に記憶したブロック単位の検出結果テーブル（図５）を読み、このテーブルから動きありと検出されたすべてのブロックの、画面での上端、下端、左端、右端の座標を求める（図９参照）、そして動きの中心の座標を
Ｘ＝（左端＋右端）／２
Ｙ＝（上端＋下端）／２
の式で算出する（ステップＳ８０１）。

次に、画面中央と動きの中心とのずれ量（ΔＸ、ΔＹ）を求める（ステップＳ８０２）。

ΔＸの正負に基づいてパン駆動モータの回転方向を定める。またΔＹの正負に基づいてチルト駆動モータの回転方向を定める。そして駆動速度は、ずれ量に応じて定める。例えばずれ量の絶対値
√（ΔＸ²＋ΔＹ²）
を横軸にしたときに、図１０に示すようなグラフに従って駆動速度Ｖを定める（ステップＳ８０３）。そしてパン駆動モータ６０９、チルト駆動モータ６１０がこの回転方向に、駆動速度Ｖで動くよう制御する（ステップＳ８０４）。これにより、ずれ量が小さい場合はゆっくりとカメラが動くので行き過ぎてしまうことがなく、ずれ量が大きい場合は早く動くので早く追尾することができる。

またこの速度制御はパン、チルト別々に行ってもよい。その場合はパン方向の駆動速度をＶｘ、チルト方向の駆動速度をＶｙとすると、｜ΔＸ｜を横軸にしてＶｘを図１０のグラフで求め、｜ΔＹ｜を横軸にしてＶｙを図１０のグラフで求めることができる。

そしてパン駆動モータを駆動速度Ｖｘで動くよう制御し、チルト駆動モータを駆動速度Ｖｙで動くよう制御する。

次に、すべての処理が終わると、今回画像を前回画像として上書き記録して処理を終了する。このような自動追尾を、例えば１５０ミリ秒ごとに繰り返し行う。

このように本発明の自動追尾装置は、動きが検出された領域の中心を算出して、画面の中心との距離に応じた速度でパン、チルトの駆動モータに制御の指示を行うことで、動く物体の中心が画面の中央に滑らかに来るような自動追尾を行うことができる。

つまり、カメラの移動量が所定のブロック数以内であることを判別した後に、前回画像のブロックと該ブロックから所定のブロック数だけ離れた近傍ブロックとの差分の最大値を算出し、前回画像のブロックと今回画像のブロックとの差分が、前記最大値よりも大きい場合のみ動きを検出と判定する。そして、動きのある領域（ブロック）の中心を求め、領域の中心と画面の中心との距離に基づいて雲台の駆動速度を定め、領域の中心を画面の中心に向けて移動するよう前記駆動速度で雲台を駆動するものとしたので、カメラがパン、チルトを行っても追尾を行うことができる。

なお、本実施例では動きのある領域の中心を求める方法として領域の上端、下端、左端、右端の座標から計算を行う例を示したがこれにこだわることなく、例えば領域の重心を算出するなどの他の方法であってもよいことはいうまでもない。

本実施の形態の動き検出装置のハードウエア構成のブロック図である。本発明の実施の形態の概略構成図である。本発明の実施の形態の動き検出装置のフローチャートである。カメラの移動による前回画像と今回画像との被検出体の移動を説明する図である。ブロック単位の移動判定結果を記憶したテーブルを説明する説明図である。実施の形態２の動き検出装置のハードウエア構成図である。実施の形態２の概略構成図である。実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。実施の形態２のブロック中心を説明する説明図である。実施の形態２の速度換算を説明する説明図である。チルト角度０°の画像を説明する説明図である。天井に取り付けられたドームカメラの取り付けの説明図である。ドームカメラによる監視を説明する説明図である。チルト９０°の画像を説明する説明図である。チルト４５°の画像を説明する説明図である。

符号の説明

１０１映像入力端子
１０２Ｙ／Ｃ分離回路
１０３ＡＤ変換器
１０４メモリ
１０５ＣＰＵ部
２０１画像移動量算出部
２０２移動ブロック数判定部
２０３検出画像移動範囲値算出部
２０４ブロック動き有り判定部
２０５ブロック位置・範囲設定部
２０６前回今回画像ブロック差算出部

Claims

パン及びチルト動作が可能な撮像カメラから供給されるパン角度及びチルト角度、並びに撮像画像情報に基づき検出対象物の動きを検出する動き検出装置において、
前記パン角度及び前記チルト角度を、前記撮像画像情報を所定の２次元ブロックに分割したときの横方向及び縦方向の各ブロック数に基づいてそれぞれパン及びチルトのブロック位置として求めると共に、これらブロック位置と既にメモリ部に記憶させてある前回のパン及びチルトのブロック位置とのそれぞれの差分を、前記撮像カメラのパン及びチルトそれぞれの移動量差分値として算出する画像移動量算出部と、
前記パン及びチルトそれぞれの移動量差分値が示す各移動ブロック数と前記メモリ部に予め記憶されている所定のブロック数とをそれぞれ比較し、前記各移動ブロック数が前記所定のブロック数以内である場合は、前記検出対象物の動き検出が可能であると判定して動き検出指示を出力する移動ブロック数判定部と、
前記動き検出指示が供給されたときに、前記撮像カメラから供給された今回撮像画像情報における前記検出対象物のブロック位置が前記メモリ部に記憶された前回撮像画像情報の前記検出対象物のブロック位置の隣接ブロックに存在することを示すパラメータ値を求める存在可能性ブロック値推定部と、
前記パラメータ値が求められる毎に、前記前回撮像画像情報の検出対象物のブロック位置と同一位置の前記今回撮像画像情報におけるブロック位置との、それぞれの画像情報の差分値を算出するブロック画像差分値算出部と、
前記差分値と前記パラメータ値と前記メモリ部に予め設定されている閾値とに基づき、前記差分値が前記閾値以上であって、且つ前記パラメータ値以上のときに、前記検出対象物が動いたと判定するブロック動き有り判定部と、
を備えたことを特徴とする動き検出装置。
前記ブロック動き有り判定部は、
前記差分値が前記閾値以下または前記パラメータ値以下のときは、前記検出対象物が動いていないと判定する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の動き検出装置。
前記ブロック動き有り判定部は、
前記検出対象物が動いたと判定された結果を前記検出対象物のブロック位置に対応させたテーブルとして前記メモリ部に記憶する手段を更に備え、
前記テーブルから前記検出対象物が動いたと判定された結果に対応した１つ以上のブロック位置を読み込み、前記１つ以上のブロック位置の中心位置を算出して、前記撮像画像情報全体の中心位置との差分に基づき前記撮像カメラの前記パン及びチルト方向の各速度を求め、これら速度で前記撮像カメラの前記パン及びチルト動作を制御するパンチルト速度変換部を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の動き検出装置。