JP4628910B2 - Length measuring device and height measuring device - Google Patents
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本発明は、物体の長さを撮影画像から測定する長さ測定装置に関し、特に、物体の一部を撮影した画像から全長を測定するものに関する。 The present invention relates to a length measuring device that measures the length of an object from a captured image, and more particularly to an apparatus that measures the entire length from an image of a part of the object.
従来、物体の長さを撮影画像から測定するものとしては、例えば特許文献1に開示されているものがある。特許文献1に開示された技術では、全長を測定する物体として人間を使用している。この人間が三次元空間の基準面として使用している床面上に立っている状態において人間の全長が映るようにカメラで撮影して二次元画像を得る。但し、撮影の前にキャリブレーションが行われており、三次元空間の各位置が二次元画像のどの位置にそれぞれ対応するかが決定されている。二次元画像において人間が撮影されている部分を抽出し、この抽出画像の足元及び頭頂部の二次元座標(Ub、Vb)、(Ut、Vt)を決定する。撮影された人間が床面上に立っているので、人間の足元の位置は三次元空間では高さ方向(Z方向)が0であることが確定している。これと上記キャリブレーションが行われていることを利用して、人間の足元の位置の二次元座標から人間の足元の三次元座標(X1、Y1、0)を決定する。但し、X1は、三次元空間における横方向(X方向)の座標、Y1は奥行き方向(Y方向)の座標である。人間の足元と頭頂部のX及びY方向の座標は同一とみなし、X1、Y1とUt、Vtとを用いて、人間の頭頂部のZ方向の座標を決定する。このZ方向の座標が撮影された人間の全長を表す。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a technique for measuring the length of an object from a captured image. In the technique disclosed in Patent Document 1, a human is used as an object for measuring the total length. In a state where the human is standing on the floor surface used as the reference plane of the three-dimensional space, a two-dimensional image is obtained by photographing with a camera so that the full length of the human is reflected. However, calibration is performed before photographing, and it is determined which position in the two-dimensional image corresponds to each position in the three-dimensional space. A portion where a person is photographed is extracted from the two-dimensional image, and two-dimensional coordinates (Ub, Vb) and (Ut, Vt) of the foot and the top of the extracted image are determined. Since the photographed person is standing on the floor, it is determined that the position of the human foot is zero in the height direction (Z direction) in the three-dimensional space. Using this and the above-described calibration, the three-dimensional coordinates (X1, Y1, 0) of the human foot are determined from the two-dimensional coordinates of the position of the human foot. However, X1 is a coordinate in the horizontal direction (X direction) in the three-dimensional space, and Y1 is a coordinate in the depth direction (Y direction). The coordinates in the X and Y directions of the human foot and the top of the head are regarded as the same, and the coordinates of the human head in the Z direction are determined using X1, Y1, Ut, and Vt. The coordinates in the Z direction represent the total length of the human being photographed.
しかし、この技術では、人間の全長を撮影することが必要である。一方で、人間の詳細な特徴を捉えるため、その人間の上半身画像を撮影して記録する必要が生じることがある。これらの要望に上記技術は同時には応えられていない。 However, with this technique, it is necessary to photograph the entire length of a person. On the other hand, in order to capture the detailed characteristics of a human, it may be necessary to capture and record an upper body image of the human. The above technology cannot simultaneously meet these demands.
本発明は、物体の一部が撮影された二次元画像から、その物体の全長を測定することができる長さ測定装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a length measuring device capable of measuring the entire length of an object from a two-dimensional image obtained by capturing a part of the object.
本発明の一態様による長さ測定装置は、撮影手段を有している。この撮影手段は、三次元空間にある被撮影物体を撮影する。三次元空間は、第1の三次元座標軸、第1の三次元座標軸と直交する第2の三次元座標軸並びに第1及び第2の三次元座標軸と直交する第3の三次元座標軸によって規定されている。前記被撮影物体は、上記三次元空間において第3の三次元座標軸に直交する面の第1または第2の三次元座標軸上の位置が予め判明している所定位置から第3の三次元座標軸方向に長さを有している。例えば、第1及び第2の三次元座標軸が通る面として床面があり、その床面上の予め定めた位置に立つ人物が被撮影物体となる。撮影手段は、この被撮影物体の上端から一部、例えば人物の上半身を撮影する。撮影手段は、上記所定位置を通って第1または第2の三次元座標軸にほぼ沿って移動する被撮影物体の上端から下方の一部までを撮影する。前記所定位置を前記被撮影物体が通過したことを検出手段が検出する。この検出手段が、前記人の通過を検出した以後に、前記撮影手段から複数の二次元画像が異なる時刻にそれぞれ得られたときの前記被撮影物体の第1又は第2の三次元座標軸上の位置を位置推定手段が推定する。前記複数の二次元画像は所定時間間隔ごとに得られるものとすることもできるし、各二次元画像が得られる時間間隔が異なったものとすることもできる。これら各二次元画像ごとに、撮影されている前記被撮影物体の上端の二次元画像を確定し、この上端の二次元座標と、前記位置推定手段によって推定されている当該二次元画像に撮影されている前記被撮影物体の第1または第2の三次元座標軸上の位置とから、前記被撮影物体の上端の第3の三次元座標軸上の位置を位置決定手段が決定する。なお、位置決定手段による位置決定の前に、三次元空間の各位置が二次元画像のいずれに位置に対応するかの対応付け、即ちキャリブレーションが実行されている。この位置決定手段によって決定され複数の前記被撮影物体の上端の第3の三次元座標軸上の位置を、統計処理手段が統計処理して、前記被撮影物体の下端から上端までの長さを確定する。 A length measuring device according to an aspect of the present invention includes a photographing unit. This photographing means photographs a subject to be photographed in a three-dimensional space. The three-dimensional space is defined by a first three-dimensional coordinate axis, a second three-dimensional coordinate axis orthogonal to the first three-dimensional coordinate axis, and a third three-dimensional coordinate axis orthogonal to the first and second three-dimensional coordinate axes. Yes. The to-be-photographed object has a third three-dimensional coordinate axis direction from a predetermined position where a position on the first or second three-dimensional coordinate axis of a plane orthogonal to the third three-dimensional coordinate axis in the three-dimensional space is known in advance. Has a length. For example, there is a floor as a plane through which the first and second three-dimensional coordinate axes pass, and a person standing at a predetermined position on the floor is the object to be photographed. Photographing means for photographing a part, for example, the upper body of a person from an upper end of the object to be photographed object. The imaging means captures an image from the upper end of the object to be imaged that moves substantially along the first or second three-dimensional coordinate axis through the predetermined position to a part below. A detecting means detects that the object to be photographed has passed through the predetermined position. After the detection means detects the passage of the person, a plurality of two-dimensional images are obtained from the photographing means at different times on the first or second three-dimensional coordinate axis of the object to be photographed. A position estimation means estimates the position. The plurality of two-dimensional images can be obtained at predetermined time intervals, or the time intervals at which the two-dimensional images are obtained can be different. For each of these respective two-dimensional images, to confirm the two-dimensional image of the upper end of the object to be photographed object being photographed, and the two-dimensional coordinates of the upper end, is captured on the two-dimensional image that is estimated by the position estimation means The position determining means determines the position on the third three-dimensional coordinate axis of the upper end of the object to be photographed from the position of the photographed object on the first or second three-dimensional coordinate axis. Prior to the position determination by the position determination means, the correspondence of each position in the three-dimensional space to the position in the two-dimensional image, that is, calibration is executed. The third position of the three-dimensional coordinate of the upper end of the plurality of the object to be photographed object is determined by the position determining means, and statistical processing means statistically processed, determine the length to the upper end from the lower end of the object to be photographed object To do.
本発明の他の態様による身長測定装置は、撮影手段を有している。この撮影手段は、三次元空間にある人を撮影する。三次元空間は、第1の三次元座標軸、第1の三次元座標軸と直交する第2の三次元座標軸並びに第1及び第2の三次元座標軸と直交する第3の三次元座標軸によって規定されている。前記人は、上記三次元空間において第3の三次元座標軸に直交する面の第1または第2の三次元座標軸上の位置が予め判明している所定位置から第3の三次元座標軸方向に身長を有している。例えば、第1及び第2の三次元座標軸が通る面として床面がある。撮影手段は、上記所定位置を通って第1または第2の三次元座標軸にほぼ沿って移動する人の頭頂部から下方の一部までを撮影する。前記所定位置を前記人が通過したことを検出手段が検出する。この検出手段が、前記人の通過を検出した以後に、前記撮影手段から複数の二次元画像が異なる時刻にそれぞれ得られたときの前記人の第1又は第2の三次元座標軸上の位置を位置推定手段が推定する。前記複数の二次元画像は所定時間間隔ごとに得られるものとすることもできるし、各二次元画像が得られる時間間隔が異なったものとすることもできる。これら各二次元画像ごとに、撮影されている前記人の頭頂部の二次元画像を確定し、この頭頂部の二次元座標と、前記位置推定手段によって推定されている当該二次元画像に撮影されている前記人の第1または第2の三次元座標軸上の位置とから、前記人の頭頂部の第3の三次元座標軸上の位置を位置決定手段が決定する。なお、位置決定手段による位置決定の前に、三次元空間の各位置が二次元画像のいずれに位置に対応するかの対応付け、即ちキャリブレーションが実行されている。この位置決定手段によって決定された複数の前記人の頭頂部の第3の三次元座標軸上の位置を、統計処理手段が統計処理して、前記人の身長を確定する。 The height measuring device according to another aspect of the present invention has a photographing means. This photographing means photographs a person in a three-dimensional space. The three-dimensional space is defined by a first three-dimensional coordinate axis, a second three-dimensional coordinate axis orthogonal to the first three-dimensional coordinate axis, and a third three-dimensional coordinate axis orthogonal to the first and second three-dimensional coordinate axes. Yes. The person is tall in the direction of the third three-dimensional coordinate axis from a predetermined position in which the position on the first or second three-dimensional coordinate axis of the surface orthogonal to the third three-dimensional coordinate axis is known in advance in the three-dimensional space. have. For example, there is a floor surface through which the first and second three-dimensional coordinate axes pass. The photographing means photographs from the top of the person moving through the predetermined position substantially along the first or second three-dimensional coordinate axis to a part below. The detecting means detects that the person has passed through the predetermined position. After this detecting means detects the passage of the person, the position on the first or second three-dimensional coordinate axis of the person when a plurality of two-dimensional images are obtained from the photographing means at different times, respectively. Position estimation means estimates. The plurality of two-dimensional images may be obtained at predetermined time intervals, or the time intervals at which the two-dimensional images are obtained may be different. For each of these two-dimensional images, a two-dimensional image of the head of the person being photographed is determined, and the two-dimensional image of the head of the head and the two-dimensional image estimated by the position estimating means are photographed. The position determining means determines the position of the top of the person on the third three-dimensional coordinate axis from the position of the person on the first or second three-dimensional coordinate axis. Prior to the position determination by the position determination means, the correspondence of each position in the three-dimensional space to the position in the two-dimensional image, that is, calibration is executed. The statistical processing means statistically processes the positions on the third three-dimensional coordinate axes of the heads of the plurality of persons determined by the position determining means to determine the height of the person.
人が移動する場合、その通行速度が略一定であると看做すことができる場合がある。例えば、セキュリティゲートのように比較的短い間隔の領域を人が通過する場合である。このような場合、第1または第2の座標軸に沿って人がほぼ通過するとすると、検出手段の設置位置の第1または第2の三次元座標軸上の位置が判明していれば、検出手段を人が通過した後に、撮影手段から得られる複数の二次元画像に撮影されている人の第1または第2の三次元座標軸上の位置を二次元画像ごとに位置推定手段によって推定することができる。この推定された位置と各二次元画像上における人の頭頂部の二次元座標とを利用することによって上述したように身長を測定することができる。これによって、被撮影対象の人がいちいち立ち止まらなくても、身長を測定することができる。但し、人物は歩行しているので、その頭頂部の位置は、足の前後の開き具合によって変動している。従って、得られた複数の身長を統計処理手段によって統計処理して真値を求めている。 When a person moves, it may be considered that the passing speed is substantially constant. For example, this is a case where a person passes through a relatively short area such as a security gate. In such a case, if a person almost passes along the first or second coordinate axis, if the position of the installation position of the detection means on the first or second three-dimensional coordinate axis is known, the detection means is After the person passes, the position on the first or second three-dimensional coordinate axis of the person photographed in the plurality of two-dimensional images obtained from the photographing unit can be estimated for each two-dimensional image by the position estimating unit. . By using this estimated position and the two-dimensional coordinates of the person's head on each two-dimensional image, the height can be measured as described above. As a result, the height can be measured even if the person to be photographed does not stop. However, since the person is walking, the position of the top of the head varies depending on the degree of opening of the front and rear of the foot. Accordingly, the plurality of heights obtained are statistically processed by the statistical processing means to obtain the true value.
以上のように、本発明によれば、物体の一部を撮影した画像から、その物体の全長を測定することができる。 As described above, according to the present invention, the total length of an object can be measured from an image obtained by capturing a part of the object.
本発明の第1実施形態の長さ測定装置は、例えば空港等のセキュリティゲート2に設置される。この長さ測定装置は、図1に示すように、撮影手段、例えばビデオカメラ4を有している。ビデオカメラ4は、セキュリティゲート2の入り口側に予め定めた位置を撮影可能にセキュリティゲート2の近傍に配置されている。この設置は、被撮影物体、例えばセキュリティゲート2の通行者6が予め定めた位置を通過する際に、通行者6の先端部、例えば頭頂部からその下方の一部、例えば上半身を撮影可能に、行われている。
The length measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention is installed in a
ビデオカメラ4によって撮影される領域は、図2に示すように、第1の三次元座標、例えばXw軸、第2の三次元座標軸例えばYw軸、及び第3の三次元座標軸例えばZw軸で規定される三次元空間である。Xw軸とYw軸とが直交し、さらにXw軸及びYw軸にZw軸がそれぞれ直交している。これらXw軸、Yw軸及びZw軸の交点0wが、三次元空間の原点である。この三次元空間は、基準面、例えばセキュリティゲート2が設置されている床8を有している。この実施形態では、床8は、Xw軸とYw軸とが通る平面上にある。そして、通行者6は、この床8上を例えばYw軸方向に沿って移動する。上記予め定めた位置のXw及びYw軸上の位置は判明しており、Yw軸上の位置は例えばY1である。
As shown in FIG. 2, the area photographed by the video camera 4 is defined by a first three-dimensional coordinate such as an Xw axis, a second three-dimensional coordinate axis such as a Yw axis, and a third three-dimensional coordinate axis such as a Zw axis. It is a three-dimensional space. The Xw axis and the Yw axis are orthogonal to each other, and the Zw axis is orthogonal to the Xw axis and the Yw axis. The intersection 0w of these Xw axis, Yw axis, and Zw axis is the origin of the three-dimensional space. This three-dimensional space has a reference surface, for example, a floor 8 on which a
ビデオカメラ4からのビデオ信号は、ビデオキャプチャーボード10を介して処理手段、例えばパーソナルコンピュータ12に入力され、例えばLCDやCRT等の表示装置14の表示画面に図3に示すように表示される。
A video signal from the video camera 4 is input to a processing means such as a
この表示画面は、図2に示すビデオカメラ4の画像平面X−Yに対応するもので、表示画面の左上隅を原点Oとする第1の二次元座標軸、例えばU軸と、第1の二次元座標軸と直交する第2の二次元座標軸V軸とによって規定されている。この二次元撮影画面に通行者6の上半身が映し出されている。
This display screen corresponds to the image plane XY of the video camera 4 shown in FIG. 2, and has a first two-dimensional coordinate axis, for example, a U-axis, and a first two axes with the upper left corner of the display screen as the origin O. It is defined by a second two-dimensional coordinate axis V-axis orthogonal to the dimensional coordinate axis. The upper body of the
ビデオカメラ4は、パーソナルコンピュータ12が使用するプログラムによってキャリブレーションされており、図2における三次元空間と表示装置14の表示画面とにおいて、三次元空間における各位置が、表示画面のどの位置に対応するかは、決定されている。このキャリブレーションの手法は公知であるので、詳細な説明は省略する。
The video camera 4 is calibrated by a program used by the
パーソナルコンピュータ2は、ビデオカメラ4からのビデオ信号に基づいて通行者6の身長を測定する。そのため、まず図4に示すように、ビデオカメラ4からのビデオ信号から人物検出を行う(ステップS2)。この人物検出は、例えばビデオカメラ4のビデオ信号のうち通行者6の上半身が映っている1フレームと、通行者が存在していない状態で同じ場所を撮影したビデオ信号の1フレームとの差分を取ることによって行われ、これによって通行者6の上半身撮影部分6aが抽出される。なお、人物検出方法として、上述したもの以外の公知の種々の方法を使用することができる。
The
次に、抽出された上半身撮影部分6aを接して囲うように、例えば矩形の枠体18をパーソナルコンピュータ12が決定し、表示装置14の表示画面上に描く。この枠体18の左上部隅の座標を(UL、VL)、右上部隅の座標を(UR、VR)とパーソナルコンピュータ12が決定し、更にこれらの2つの座標からその中点座標を(UC、VC)と決定する。この中点座標が通行者6の頭頂部の撮影映像の二次元座標を表している。このようにして通行者6の頭頂部の二次元座座標が取得されるので、パーソナルコンピュータ12は、二次元座標検出手段として機能する。
Next, the
なお、頭頂部の二次元座標はパーソナルコンピュータ12が決定したが、図示しない操作部、例えばマウス等のポインティングデバイスを、セキュリティゲートの作業員が操作して、頭頂部を指定することにより、その指定位置から頭頂部の二次元座標をパーソナルコンピュータ12が計算するようにすることもできる。
Although the
このようにして求めた通行者6の頭頂部の二次元座標と、通行者6が立っている位置の三次元座標のうちY座標Y1(これは予め判明している)とを用いて、通行者の身長が測定される(ステップS4)。
By using the two-dimensional coordinates of the top of the
上述したようにキャリブレーションが行われているので、撮影されている三次元空間上の各位置を、表示装置14の表示画面上の対応する位置に変換することは可能である。しかし、逆に表示画面上の各位置を、三次元空間上の対応する位置に直接に変換することはできない。
Since the calibration is performed as described above, each position in the three-dimensional space being photographed can be converted into a corresponding position on the display screen of the
そこで、ステップS4の処理では、図2に示すビデオカメラ4の中心cとビデオカメラ4の画像平面X−Y(表示装置14の表示画面に対応する)における通行者の頭頂部を通る三次元空間におけるベクトルAを求め、そのベクトルが通行者の頭頂部を通る点aのZw座標Z1を計算する。ここで、この三次元座標におけるYw座標は、予めY1と判明しているので、これを用いて行う。 Therefore, in the process of step S4, a three-dimensional space passing through the top of the passerby in the center c of the video camera 4 and the image plane XY (corresponding to the display screen of the display device 14) of the video camera 4 shown in FIG. The vector A at is obtained, and the Zw coordinate Z1 of the point a through which the vector passes the top of the passerby is calculated. Here, since the Yw coordinate in the three-dimensional coordinate is known in advance as Y1, this is used.
ここで、図2に示す三次元空間座標Xw、Yw、Zwとビデオカメラ4のカメラ座標(x、y、z)との関係は、次式で表される。カメラ座標は、ビデオカメラの中心cを原点とし、Xw、Yw、Zw軸それぞれに平行にx、y、z軸を持つ座標である。次式においてRは3行3列の回転行列、Tは平行移動ベクトル[Tx、Ty、Tz]Tである。 Here, the relationship between the three-dimensional space coordinates Xw, Yw, Zw shown in FIG. 2 and the camera coordinates (x, y, z) of the video camera 4 is expressed by the following equation. The camera coordinates are coordinates having an x, y, and z axis parallel to the Xw, Yw, and Zw axes with the center c of the video camera as the origin. In the following equation, R is a 3 × 3 rotation matrix, and T is a translation vector [Tx, Ty, Tz] T.
表示画面上の座標(UC、VC)をビデオカメラ4の画像平面X−Yにおける座標Xd、Ydに次式によって変換する。但し、画像平面X−Yは、その中心Pcが原点であり、この原点Pcがビデオカメラ4のカメラ座標の原点cに対応している。また、次式におけるuc、vcは画像平面X−Yの原点Pcの座標をU、V座標で表したものである。 The coordinates (UC, VC) on the display screen are converted into coordinates Xd, Yd on the image plane XY of the video camera 4 by the following expression. However, the center Pc of the image plane XY is the origin, and this origin Pc corresponds to the origin c of the camera coordinates of the video camera 4. Further, uc and vc in the following expression represent the coordinates of the origin Pc of the image plane XY in U and V coordinates.
座標(Xd、Yd)をビデオカメラ4におけるレンズ歪を修正した座標(Xu、Yu)に変換する。この変換は公知であるので詳細な説明は省略する。図2においてカメラ座標の原点cからX−Y平面上の座標Xu、Yuを通過する光線ベクトルVr=[xv、yv、zv]Tは、次式によって表される。但し、fはカメラ座標における焦点距離である。 The coordinates (Xd, Yd) are converted into coordinates (Xu, Yu) in which the lens distortion in the video camera 4 is corrected. Since this conversion is publicly known, detailed description thereof is omitted. In FIG. 2, a ray vector Vr = [xv, yv, zv] T passing through the coordinates Xu, Yu on the XY plane from the camera coordinate origin c is expressed by the following equation. Here, f is a focal length in camera coordinates.
光線ベクトルVrを三次元空間上の直線で表すと、次式となる。但しαは実数である。 When the light vector Vr is represented by a straight line in a three-dimensional space, the following expression is obtained. Where α is a real number.
ここで、YwがY1と判明しているので、αは、次式によって決定することができる。
数5で求めたαの値を数4のZwに関連する式に代入することによって、表示装置の表示画面上におけるUC、Vcに対応するZw座標Z1を数6によって求めることができる。
By substituting the value of α obtained in Equation 5 into the equation related to Zw in Equation 4, Zw coordinates Z1 corresponding to UC and Vc on the display screen of the display device can be obtained by
数6を使用することによって通行者6の全長を上半身の二次元画像から測定することができる。このようにパーソナルコンピュータ12は位置決定手段として機能する。
By using
このようにして身長が測定されると、図4に示すように測定された身長と、通行者6の上半身画像とを対にして、パーソナルコンピュータ12の記憶手段、例えばハードディスクやメモリに記憶される(ステップS6)。
When the height is measured in this way, the height measured as shown in FIG. 4 and the upper body image of the
本発明の第2実施形態の長さ測定装置を図5及び図6に示す。第1実施形態の身長測定装置では、通行者6が所定の位置を通過した瞬間の高さを計測している。しかし、人間が歩行するときには、頭頂部の位置は足の前後方向の開き具合によって変動するので、通過するタイミングによって誤差が発生する可能性が或る。第2実施形態の長さ測定装置は、この点を改善したものである。
A length measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the height measuring device of the first embodiment, the height at the moment when the
図5に一点鎖線で示すセキュリティゲート2を通行者6が通過する距離Dは、例えば約50cmである。この短い距離Dを通行者が通行する場合、通行者6はほぼ等速で直進すると考えられる。そこで、セキュリティゲート2の入り口側に通行者入検出器20を、セキュリティゲート2の出口側に通行者出検出器22を設置し、通行者入検出器20によって通行者が検出されてから、通行者出検出器22によって通行者が検出されるまでの時間を測定し、この時間で距離Dを除算することによって通行者6の通過速度が判明する。なお、通行入及び通行者出検出器20、22としては光電検出器や、超音波検出器等の公知の種々の検出器を使用することができる。
A distance D through which the
通過速度が判明し、通行者6が第1の実施形態と同様にYw座標軸に略沿って移動するなら、通行者入検出器20の設置位置のYw座標が判明していれば、ビデオカメラ4aのビデオ信号の各フレームに通行者が映っているときの通行者のYw座標は、計算によって求められる。例えば、フレームが1/30秒ごとに生成され、距離Dの通行者6の通過時間をTとし、通行者入り検出器20のYw座標軸上の位置をY1とし、通行者入り検出器20によって通行者6が検知されたときにビデオカメラ4aが1フレームを生成したとすると、n(nは1以上の正の整数)フレームに通行者6が映っているときの通行者6のYw座標は、Y1+(D/T)*(n−1)*1/30によって求められる。以下、同様にして通行者出検出器22によって通行後者6が検出されるまでに得られるフレームごとに通行者6のYw座標軸上の位置を推定することができる。
If the passing speed is found and the
従って、第1実施形態と同様に、ビデオカメラ4a、キャプチャーボード10、パーソナルコンピュータ12及び表示装置14を用いて、パーソナルコンピュータ12によってフレームごとに通行者6のYw座標軸上の位置を推定すれば、後は、第1の実施の形態と同様に、フレームごとにαを算出することができ、それによってフレームごとに頭頂部のZw座標軸上の位置が決定され、通行者の身長をフレームごとに測定することができる。なお、ビデオカメラ4aは、図5に示すようにセキュリティゲート2の出口側に、セキュリティゲート2の入り口から出口までの間で通行者6の上半身を撮影することができるように設置されている。このようにパーソナルコンピュータ12が位置推定手段として機能する。なお、フレームごとに通行者の位置を推定する必要は必ずしも無く、適当な間隔をおいて得られる複数のフレームごとに、通行者6の位置を推定してもよい。
Accordingly, as in the first embodiment, if the position of the
但し、通行者6は通行中には足を前後に開くので、頭頂部は通行中に上下する。そのため、通行中に測定された身長も、図6に示すように上下に変化する。そこで、パーソナルコンピュータ12によって統計処理を行い、静止直立状態の身長を確定する。例えば各測定された身長の平均値、中間値(対象とする複数のデータのうち最大値と最小値とを加算して2で除算した値、以下、中間値の用語は上記の定義で用いる)または中央値を真値とすることもできる。
However, since the
或いは、測定された各身長のうち立脚中期状態と看做される身長を統計処理によって推定することもできる。すなわち、人の歩行において、一方の足に重心を乗せて、その足が上半身の真下にくる状態を立脚中期というが、この立脚中期状態において最も重心が高くなり、そのときの測定身長が静止直立時の人の身長に最も近い。そこで、頭頂部が上下して通行している通行者6の測定身長から、立脚中期状態にあるときの身長を抽出するようにしている。これによって、最も真の身長に近い値が得られる。
Alternatively, among the measured heights, the height regarded as a mid-stance state can be estimated by statistical processing. In other words, when a person walks, the state where the center of gravity is placed on one leg and the leg is directly under the upper body is called the middle stance phase. Closest to the height of the person at the time. Therefore, the height when the head is in the mid-stance state is extracted from the measured height of the
人の身長の測定値は、背伸びをして歩かない通常の歩行の場合には、静止直立時の測定身長よりも大きな値になるとは考えられない。従って、立脚中期状態にあるときの身長の推定手段としては、各測定身長のうち最大値を抽出するものを使用すれば、立脚中期状態、即ち略静止直立状態の身長が得られる。或いは、各測定身長の平均値、中間値または中央値を立脚中期状態の身長と看做すこともできる。なお、各測定身長のうち最大値のものが測定誤差によって真の立脚中期状態からかけ離れた値となっている可能性もある。即ち、はずれ値が各測定身長に含まれている可能性がある。この可能性がある場合には、各測定身長を大きさの順に配列し、そのうちの最も大きな値のものから予め定めた割合の測定身長を除去した残りの測定身長の中から最大値を立脚中期状態の身長と看做して、抽出することもできる。 The measured value of the person's height is not considered to be larger than the measured height when standing upright in the case of normal walking where the person does not walk while stretching out. Therefore, as a means for estimating the height in the mid-stance state of stance, the height in the mid-stance state, that is, the substantially stationary upright state, can be obtained by using the one that extracts the maximum value among the measured heights. Alternatively, an average value, an intermediate value, or a median value of each measured height can be regarded as a height in a mid-stance state. In addition, the maximum value of each measurement height may be a value far from the true middle stance state due to measurement error. That is, the outlier value may be included in each measurement height. If this is the case, arrange the measured heights in order of size, and remove the predetermined percentage of the measured heights from the largest value of the measured heights, and determine the maximum value from the remaining measured heights. It can be considered as the height of the state and extracted.
或いは、立脚中期状態にあるときの身長の推定手段としては、最大値を抽出するものの他に、各測定身長の算術平均値に標準偏差を加算した値以上の測定身長から前記人の身長を決定するものを使用することもできる。例えば、各測定身長を大きさの順に配列し、そのうちの最も大きな値のものから予め定めた割合の測定身長を除去した残りの測定身長の中から最大値を抽出した場合、はずれ値でない測定身長も除去する可能性がある。そこで、各測定身長の平均値に標準偏差を加算した値以上の値を持つ測定身長を立脚中期付近のデータと看做して、それらのデータから身長を決定するようにして、はずれ値以外の測定身長を除去することを防止して、測定精度を向上させる。なお、平均値に標準偏差を加算した値以上の測定値から身長を推定する場合、平均値に標準偏差を加算した値以上の測定値の例えば最大値、中間値を抽出することができる。 Alternatively, as a means for estimating the height when in the middle stance state, in addition to extracting the maximum value, the height of the person is determined from the measured height that is equal to or greater than the value obtained by adding the standard deviation to the arithmetic average value of each measured height You can also use what you want. For example, if each measurement height is arranged in the order of size and the maximum value is extracted from the remaining measurement heights after removing a predetermined proportion of measurement heights from the largest value among them, the measurement height is not an outlier May also be removed. Therefore, the measurement height having a value equal to or greater than the average value of each measurement height is regarded as data near the middle of the stance, and the height is determined from those data. Prevent measurement height removal and improve measurement accuracy. In addition, when estimating a height from the measured value more than the value which added the standard deviation to the average value, the maximum value and the intermediate value of the measured values more than the value which added the standard deviation to the average value can be extracted.
更に、各測定身長の算術平均値に前記標準偏差を加算した値以上の測定値の算術平均値または中央値を前記人の身長とすることができる。平均値に標準偏差を加算した値以上の測定値のうち、いずれの値を真の立脚中期状態の測定値と看做すかには種々の方法が考えられる。しかし、平均値に標準偏差を加算した値以上の測定値には、はずれ値も含まれている可能性がある。例えば、上述したような最大値、中間値を真の身長とした場合、平均値に標準偏差を加算した値以上の測定値に、はずれ値も含まれていると、最大値または中間値は、はずれ値の影響を大きく受ける。これらに対し、各測定身長の算術平均値に前記標準偏差を加算した値以上の測定値の算術平均値または中央値を用いると、各測定身長の算術平均値に前記標準偏差を加算した値以上の測定値にはずれ値が含まれていても、はずれ値の影響を軽減でき、安定的に真の身長に近い値が得られると考えられるので、各測定身長の算術平均値に前記標準偏差を加算した値以上の測定値の算術平均値または中央値を採用している。 Furthermore, the arithmetic average value or median value of the measured values equal to or greater than the value obtained by adding the standard deviation to the arithmetic average value of each measured height can be set as the height of the person. Various methods can be considered as to which of the measured values equal to or greater than the value obtained by adding the standard deviation to the average value as the measured value in the true middle stance state. However, a measured value that is equal to or greater than the average value plus the standard deviation may include outliers. For example, when the maximum value and the intermediate value are true heights as described above, if the measured value is equal to or greater than the value obtained by adding the standard deviation to the average value, and the outlier is included, the maximum value or the intermediate value is Largely affected by outliers. On the other hand, when using the arithmetic average value or median value of the measured values equal to or greater than the value obtained by adding the standard deviation to the arithmetic average value of each measured height, the value obtained by adding the standard deviation to the arithmetic average value of each measured height Even if outliers are included in the measured values, the influence of the outliers can be reduced, and values close to the true height can be stably obtained.Therefore, the standard deviation is added to the arithmetic average value of each measured height. The arithmetic mean or median of the measured values that are equal to or greater than the added value is used.
このようにパーソナルコンピュータ12が統計処理手段として機能する。
Thus, the
上記の両実施形態では、キャプチャーボード10、パーソナルコンピュータ12及び表示装置14を使用したが、これに限ったものではなく、例えばビデオカメラ4、4aの内部やハードディスクレコーダやDVDレコーダの内部に組み込んだDSPのようなデジタル信号処理装置を用いて、本発明を実施することもできる。また、上記の実施形態では、通行者6のYw座標軸上の位置Y1が判明しているとしたが、Xw座標軸上の位置が判明している場合にも、上記αを算出することができるので、通行者の身長を測定することができる。また、上記の第1の実施形態では、歩行する人間の身長を測定するのに本発明を実施したが、これに限ったものではなく、例えば銀行のカウンター前に静止する人物の上半身画像を記録しながら身長を測定し記録することができ、この際には歩行時における上下運動が無いので精度よく身長が計測できる。また、上記の両実施形態では、人間の身長を測定するのに本発明を実施したが、これに限ったものではなく、例えば工場等で製造された製品の長さを測定する場合にも、実施することができ、その場合、全長が撮影できるようにビデオカメラを設置する必要がないので、ビデオカメラの設置場所の制約を受けることがない。上記の両実施形態ではビデオカメラを使用したが、デジタルスチールカメラを使用することもできる。また、第2実施形態では、通行入及び通行者出検出器20、22を設けたが、例えば通行者6の通過速度が等速度で、その値が判明している場合には、通行入検出器20のみを設ければよい。
In both the above-described embodiments, the
4 ビデオカメラ(撮影手段)
12 パーソナルコンピュータ(位置決定手段)
4 Video cameras (photographing means)
12 Personal computer (position determination means)
Claims (2)
前記所定位置を前記被撮影物体が通過したことを検出する検出手段と、
この検出手段が前記被撮影物体の通過を検出した以後に、前記撮影手段から異なる時刻にそれぞれ得られた複数の二次元画像ごとに、前記被撮影物体の第1または第2の三次元座標軸上の位置を推定する位置推定手段と、
前記二次元画像ごとに撮影されている前記被撮影物体の上端の二次元座標を確定し、この二次元座標と、前記位置推定手段によって推定された前記被撮影物体の第1または第2の三次元座標軸上の位置とから、前記被撮影物体の上端の第3の三次元座標軸上の位置をそれぞれ決定する位置決定手段と、
この位置決定手段によって決定された複数の前記被撮影物体の上端の第3の三次元座標軸上の位置を統計処理して、前記被撮影物体の下端から上端までの長さを確定する統計処理手段とを、
具備する長さ測定装置。 A third three-dimensional coordinate axis in a space defined by the first three-dimensional coordinate axis, the second three-dimensional coordinate axis orthogonal to the first three-dimensional coordinate axis, and the third three-dimensional coordinate axis orthogonal to the first and second three-dimensional coordinate axes; A position perpendicular to the three-dimensional coordinate axis on the first or second three-dimensional coordinate axis has a length in a direction from the predetermined position to the third three-dimensional coordinate axis, and passes through the predetermined position; The second two-dimensional coordinate axis orthogonal to the first two-dimensional coordinate axis and the first two-dimensional coordinate axis from the upper end of the object to be photographed moving substantially along the first or second three-dimensional coordinate axis to a part below the object. Photographing means for photographing in two dimensions defined by
Detecting means for detecting that the object to be photographed has passed through the predetermined position;
After the detection means detects the passage of the object to be photographed, the plurality of two-dimensional images respectively obtained at different times from the photographing means are used on the first or second three-dimensional coordinate axis of the object to be photographed. Position estimation means for estimating the position of
The two-dimensional coordinates of the upper end of the object to be photographed for each of the two-dimensional images are determined, and the two-dimensional coordinates and the first or second tertiary of the object to be photographed estimated by the position estimating unit. Position determining means for respectively determining a position on the third three-dimensional coordinate axis of the upper end of the object to be photographed from a position on the original coordinate axis;
The third position of the three-dimensional coordinate of the upper end of the plurality of the object to be photographed object determined by the position determining means and statistical processing, the statistical processing means for determining the length from the lower end of the shooting object to the upper end And
A length measuring device.
前記所定位置を前記人が通過したことを検出する検出手段と、
この検出手段が前記人の通過を検出した以後に、前記撮影手段から異なる時刻にそれぞれ得られた複数の二次元画像ごとに、前記人の第1または第2の三次元座標軸上の位置を推定する位置推定手段と、
前記二次元画像ごとに撮影されている前記人の頭頂部の二次元座標を確定し、この二次元座標と、前記位置推定手段によって推定された前記人の第1または第2の三次元座標軸上の位置とから、前記人の頭頂部の第3の三次元座標軸上の位置をそれぞれ決定する位置決定手段と、
この位置決定手段によって決定された複数の前記人の頭頂部の第3の三次元座標軸上の位置を統計処理して、前記人の身長を確定する統計処理手段とを、
具備する身長測定装置。 In a space defined by the first three-dimensional coordinate axis, the second three-dimensional coordinate axis orthogonal to the first three-dimensional coordinate axis, and the third three-dimensional coordinate axis orthogonal to the first and second three-dimensional coordinate axes; The head of a person who moves substantially along the first or second three-dimensional coordinate axis through a predetermined position where the position on the first or second three-dimensional coordinate axis of the plane orthogonal to the three-dimensional coordinate axis is known in advance. An imaging means for imaging in a two-dimensional manner defined by a first two-dimensional coordinate axis and a second two-dimensional coordinate axis orthogonal to the first two-dimensional coordinate axis from the top to a part below;
Detecting means for detecting that the person has passed through the predetermined position;
After the detecting means detects the passage of the person, the position of the person on the first or second three-dimensional coordinate axis is estimated for each of a plurality of two-dimensional images respectively obtained at different times from the photographing means. Position estimation means for
The two-dimensional coordinates of the head of the person photographed for each of the two-dimensional images are determined, and the two-dimensional coordinates and the first or second three-dimensional coordinate axis of the person estimated by the position estimating means Position determining means for determining the position on the third three-dimensional coordinate axis of the person's head from the position of
Statistical processing means for statistically processing the positions on the third three-dimensional coordinate axes of the heads of the plurality of persons determined by the position determination means to determine the height of the person;
Equipped with a height measuring device.
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