JP4451307B2 - シーン中のオブジェクトを分類する方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明によるオブジェクト検出システム100を示す。本システム100は、複数のカメラ1、2および3を例えば3台含み、それらの出力は、本明細書中で説明するようなコンピュータビジョン処理を行うように構成されたプロセッサ120に接続される。プロセッサ120の出力信号121は外部システム、例えばエレベータ制御システム(ECS)150に接続される。外部システム150は、カメラが観測したものに従って制御される。
図2に示すように、静止画111aおよびライブ画像111bは3台のカメラ1〜3によって取得される(210)。画像111はグレースケールまたはカラーとすることができる。前処理ステップでは、画像111a〜bをリサンプリングして放射方向歪曲収差(radial distortion)を除去する。まず、対応するカメラの静止画111aから各カメラの基準画像221を構築する(220)。
基準画像
従来技術の画素に基づく背景減算とは対照的に、本発明は、背景の変化に基づくエッジ検出(230)を用いる。静止したシーン111aの2枚またはそれ以上の画像から各カメラの基準画像221を構築する(220)。この動作は、シーン中に移動オブジェクトがないことが分かっている場合に前処理ステップ中に行われる。基準画像は周期的に更新することができる。
この時点で、シーン140のライブ画像111bを処理することができる。今回は1枚のライブ画像111bを除いて上述のように3つの値222を求め、図3に示すテストを行い、ある画素がエッジ302の一部であるか否かを判定する。エッジのチェインはオブジェクトとともに識別されることが推測される。このテストはコンパレータにおいて行うことができる。
概要
上述のように、エッジ検出に続いて、勾配方向等の属性の類似度に基づいて隣接するエッジを結び付けるエッジ連結プロセスを行う。複雑でない(uncluttered)白黒のキャリブレーションパターン(例えばチェス盤パターン)画像等の制約のある場合、エッジチェインは、パターン中のブロック境界を真に反映する可能性がある。しかしながら、実世界のシーンでは、エッジチェインはさほど物理的に顕著でない可能性がある。例えば、エッジはオブジェクトと背景テクスチャの間で蛇行している可能性がある。
シーン140のライブ画像111bのセットが与えられると、図4に示すようにエッジチェインを計算する。対応点マッチングの一手法は、優先画像なしで全カメラ1〜3の対称処理を伴う可能性がある。しかしながら、3台のカメラを用いるため、これは大量のデータを処理しなければならないことを意味する。したがって本発明は、処理すべきデータ量を減らす技法を用いる。
この段階では、推定一致のセットMp=<e1i,e2j,e3k>(p=1,...,n)があり、ここで、所与のエッジは2つ以上の一致に存在する可能性がある。目標は、当該セットを処理して、各エッジが一致しないか、または1つの固有の一致に関連付けられるようにすることである。
ステレオキャリブレーション
3D再構築250には、カメラ1〜3を完全にキャリブレーションする必要がある。OpenCVライブラリ(VA Software社(Fremont, CA)から入手可能)を用いて放射方向歪曲収差のキャリブレーションを行う。ステレオキャリブレーションプロセスは、ステレオ画像において自動的に検出されるキャリブレーションパターンを利用する。カメラの内部パラメータを計算し、基本(F)行列の計算により外部パラメータを求める。地表面は、シーンの上にパターン141を配置し(図1を参照)、ステレオ画像間で平面射影変換(homography)を用いて地表面の3D座標を求めることによってキャリブレートすることができる。
一用途では、シーン140中の3D移動オブジェクト251を解析して、そのオブジェクトが歩行者であるか車椅子利用者であるかを判定する。3Dの輪郭は、不連続の奥行きと交差しない滑らかに変化する視差に基づいているため、隠蔽するものと重複しないもの両方のセグメント化によい基礎を与える(Shen等著「Shape Models from Image Sequences」(Proceedings Lecture Notes in Computer Science, Vol. 800, Computer Vision ECCV '94, Springer-Verlag, pp.225-230, 1994)を参照)。
図7に示すように、ランダムサンプリングコンセンサス(random sampling consensus:RANSAC)プロセスを用いて、セグメント化されたオブジェクト710〜711を形成するデータセットの残りの点に対するメジアン(median:正中線)の距離が最小である点を探すことによって、セグメント化されたオブジェクト710〜711内の3Dの点の重量中心(COG)701〜702を推定する。
3Dデータセット(すなわち3Dオブジェクトおよび事前にキャリブレートされた地表面730に関連する点)を与えられると、高さの測定731〜732により、データセットにおける最も高い点(最大の高さ)741〜742が得られる。概して、(大人の)歩行者の高さの平均は車椅子利用者の高さよりも遥かに大きい。したがって、限界高さ733との比較を用いて車椅子に座っているにしては高すぎる個人を分類することができる。
立っている歩行者710は平面751により近似することができ、車椅子利用者711は階段の形状752に似ている。よってここでのプロセスは、平面をデータセットに適合させ、適合具合(goodness-of-fit)を測定することである。平面の適合プロセスを制約するために、平面751は推定COGを通り、その垂線752はほぼ水平面にある。次に、残りの1つの自由度(すなわち垂直軸を中心とした回転)の徹底的な探索により、データセット中の3Dの点に対する距離に垂直なメジアンを最小にする平面を見つける。すると、適合した平面のメジアンに垂直な距離と個人の高さの比により適切な形状の測度が得られる。この比は、立っている歩行者の場合は大人であれ子供であれ所定の閾値未満であり、かつ車椅子利用者の場合よりも大きいことが予期される。
足の振動760は歩行者の場合の強い視覚的な合図である。これと対照的に、車椅子利用者の脚および足周りは動かない。したがって、オブジェクトの基部761〜762周りの振動を確認することで分類を助けることができる。
Claims (5)
- シーン中のオブジェクトを分類する方法であって、
一組のステレオカメラを用いて前記シーン中の前記オブジェクトの画像を取得するステップと、
検出したエッジを用いて前記オブジェクトを背景からセグメント化するステップと、
前記検出したエッジから前記オブジェクトの3D再構築体を生成するステップと、
前記3D再構築体の高さおよび3D形状に関してテストを行い、前記オブジェクトを歩行者または車椅子利用者として分類するステップとを含み、
垂直面を前記3D再構築体と適合させるステップと、
前記垂直面と前記3D再構築体の適合具合を測定するステップと、
前記適合具合と、前記3D再構築体の最も高い点と地表面の間の差である、前記高さの比を取るステップと、
前記比をテストし、前記オブジェクトを歩行者または車椅子利用者として分類するテップとをさらに含む
シーン中のオブジェクトを分類する方法。 - 前記垂直面の前記適合具合を、前記垂直面と前記3D再構築体の点の間の距離に垂直なメジアンとして測定するステップ
をさらに含む請求項1記載のシーン中のオブジェクトを分類する方法。 - 前記比をテストし、歩行者と車椅子利用者に関する統計に基づいて前記オブジェクトを分類するステップ
をさらに含む請求項1記載のシーン中のオブジェクトを分類する方法。 - ステレオ画像の時間シーケンスが解析され、
前記オブジェクトの基部付近の3D再構築体が振動運動を示さない場合に前記オブジェクトを前記車椅子利用者として分類するステップをさらに含み、
前記オブジェクトの基部付近の3Dの点を地表面に投影するステップと、
前記投影した点に直線を適合させるステップと、
正弦波を所定期間にわたる前記直線の角度に適合させ、前記投影された点における振動を検出するステップと
をさらに含む請求項1記載のシーン中のオブジェクトを分類する方法。 - ステレオ画像の時間シーケンスが解析され、
前記オブジェクトが移動しており前記オブジェクトの基部付近の前記3D再構築体が動かない場合に前記オブジェクトを前記車椅子利用者として分類するステップ
をさらに含む請求項1記載のシーン中のオブジェクトを分類する方法。
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