JP4784709B1 - 対象物追跡装置、対象物追跡方法、および制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この物体追跡装置は、第1フレームにおいて対象物の詳細輪郭モデルを生成する詳細輪郭モデル生成部30と、第2フレームにおいて複数の探索位置を設定する探索位置設定部31と、上記複数の探索位置の各々において上記詳細輪郭モデルからラフ輪郭モデルを生成するラフ輪郭モデル生成部32と、上記ラフ輪郭モデルの上記詳細輪郭モデルに対する尤度を判定する尤度判定部33と、上記尤度判定部33により判定された尤度に基づいて、上記複数の探索位置の中から探索位置を絞り込む探索位置絞込部34と、上記探索位置絞込部により絞り込まれた探索位置の中から、上記第2フレームにおける上記対象物の位置を特定する対象物位置特定部36とを備える。
【選択図】図2
Description
図1は、本実施の形態に係る物体追跡システム1の概略構成を示すブロック図である。物体追跡システム1は、撮像装置2と、焦点制御装置3、および、物体追跡装置(対象物追跡装置)10とを備える。
初期化部13は、対象物指定部21、および、対象物位置特定部22(位置情報取得部)を備える。
図2は、追跡部14の構成を示すブロック図である。追跡部14は、輪郭抽出部29、詳細輪郭モデル生成部30、探索位置設定部31、ラフ輪郭モデル生成部32、尤度判定部33、探索位置絞込部34、判定部35(探索位置数判定部)、対象物位置特定部36(位置情報取得部)、および、追跡結果出力部38を備える。
次に、物体追跡装置10の動作を説明する。図3(a)は、あるフレームの画像G1についての追跡処理の例を示す図であり、図3(b)は、その次のフレームの画像G2についての追跡処理の例を示す図である。図3(a)に示すあるフレームの画像G1において、画像G1に対象物Tが映っている。以下では、対象物Tを追跡する例について説明する。図8は、物体追跡装置10における対象物Tの追跡処理の流れの概要を示すフローチャートである。
次に、初期化部13の詳細な処理のフローについて説明する。図9は、初期化部13における初期化処理の流れを示すフローチャートである。
次に、追跡部14の詳細な処理のフローについて説明する。図5は、次のフレームの画像G2に設定された各探索位置Si(i=1〜m)で生成されるラフ輪郭モデルを説明する図である。図10は、追跡部14における追跡処理の流れを示すフローチャートである。
2 撮像装置
3 焦点制御装置
10 物体追跡装置(対象物追跡装置)
11 画像取得部
12 記憶部
13 初期化部
14 追跡部
21 対象物指定部
22 対象物位置特定部(位置情報取得部)
29 輪郭抽出部
30 詳細輪郭モデル生成部
31 探索位置設定部
32 ラフ輪郭モデル生成部
33 尤度判定部
34 探索位置絞込部
35 判定部(探索位置数判定部)
36 対象物位置特定部(位置情報取得部)
38 追跡結果出力部
G1・G2 画像
S1〜Sm 探索位置
T 対象物
Q・Q2 対象物の位置
X1〜Xn 輪郭点
Y1〜Yn 第1対応点
Ya1〜Yau 第2対応点
Claims (10)
- 複数のフレームからなる時系列画像の中の対象物を追跡する対象物追跡装置であって、
第1フレームにおける追跡対象となる対象物の位置情報を取得する位置情報取得部と、
上記第1フレームにおいて、上記位置情報に基づいて、上記対象物の輪郭を示す複数の輪郭点からなる詳細輪郭モデルを生成する詳細輪郭モデル生成部と、
上記第1フレームより後の何れかの第2フレームにおいて複数の異なる探索位置を設定する探索位置設定部と、
上記第2フレームにおいて、上記各探索位置に対し、上記詳細輪郭モデルを当該探索位置に当てはめた場合の、上記複数の輪郭点の位置に対応する複数の第1対応点を特定し、上記複数の第1対応点の中から、上記複数の第1対応点よりも少ない第1の所定数の点を第2対応点として選択し、上記第2対応点からなるラフ輪郭モデルを生成するラフ輪郭モデル生成部と、
上記各探索位置について、上記第2フレームの画像における上記ラフ輪郭モデルの上記各第2対応点に関する第2の画像特徴量と、上記第1フレームの画像における上記詳細輪郭モデルの上記各輪郭点のうち当該各第2対応点に対応する輪郭点に関する第1の画像特徴量とを比較することで、上記第2フレームにおいて上記各探索位置が上記対象物の位置であることの尤度を判定する尤度判定部と、
上記尤度判定部により判定された上記尤度に基づいて、上記複数の探索位置の中から上記対象物の位置を特定する対象物位置特定部と、
を備え、
上記ラフ輪郭モデル生成部は、上記各探索位置について、
上記各第1対応点について、上記第2フレームにおける当該第1対応点に対応する領域の画素値と当該第1対応点の周囲の特定位置にある1つ以上の参考点に対応する領域の画素値とに対しそれら画素値のうちの2つの画素値の画素値差を、または、当該第1対応点に対応する領域の画素値と上記各参考点に対応する領域の画素値との差である複数の画素値差のうちの2つの画素値差の差を、あるいは、当該第1対応点に対応する位置のエッジ強度を、当該第1対応点が輪郭を表している輪郭度合いとし、
上記複数の第1対応点のうち、上記輪郭度合いの大きさが最大のものから上記第1の所定数の順位までに含まれるものを上記第2対応点として選択し、上記第2対応点からなるラフ輪郭モデルを生成することを特徴とする対象物追跡装置。 - 上記ラフ輪郭モデル生成部は、上記第2フレームにおける、上記第1対応点に対応するエッジ強度を、または、上記第1対応点によって表される輪郭の内側の点と外側の点との画素値差を、上記輪郭度合いとすることを特徴とする請求項1に記載の対象物追跡装置。
- 上記ラフ輪郭モデル生成部は、上記各第1対応点について、上記第2フレームにおける上記複数の第1対応点によって表される輪郭の内側の点の画素値と当該第1対応点に対応する画素値との差である第1画素値差と、該輪郭の外側の点の画素値と当該第1対応点に対応する画素値との差である第2画素値差との差を、上記輪郭度合いとすることを特徴とする請求項1に記載の対象物追跡装置。
- 上記ラフ輪郭モデル生成部は、上記各第1対応点について、上記第2フレームにおける上記複数の第1対応点によって表される輪郭において、該輪郭の内側の点の画素値と当該第1対応点に対応する画素値との差である第1画素値差と、該輪郭の外側の点の画素値と当該第1対応点に対応する画素値との差である第2画素値差と、当該第1対応点とそれに隣接する上記第1対応点との間の画素値の差である第3画素値差とを求め、上記第1画素値差および上記第3画素値差のうちの一番大きいものと上記第2画素値との差を、上記輪郭度合いとすることを特徴とする請求項1に記載の対象物追跡装置。
- 上記ラフ輪郭モデル生成部は、上記複数の第1対応点の各々に対し、当該第1対応点とその周囲の特定位置にある1つの参考点との各々に対応する第1の領域の画素値の差を、当該第1対応点が輪郭を表している輪郭度合いとすることで、上記複数の第1対応点の各々の上記輪郭度合いを求め、上記複数の第1対応点のうち、上記輪郭度合いの大きさが上位第1の所定数に含まれるものを上記第2対応点として選択して、上記第2対応点からなる上記ラフ輪郭モデルを生成することを特徴とする請求項1に記載の対象物追跡装置。
- 上記尤度判定部により判定された上記尤度に基づいて、上記複数の探索位置の中から探索位置を絞り込む探索位置絞込部と、
上記探索位置絞込部により絞り込まれた上記探索位置の数が第2の所定数以下であるか否かを判定する探索位置数判定部とを更に備え、
上記ラフ輪郭モデル生成部は、上記ラフ輪郭モデルの生成後、上記探索位置数判定部の判定結果が上記第2の所定数より大きい場合は、上記探索位置絞込部により絞り込まれた上記探索位置に対し、上記複数の第1対応点およびそれらの上記参考点の各々に対応する上記第1の領域の領域サイズを所定サイズ増大し、増大した上記第1の領域の画素値に基づいて上記複数の第1対応点の各々の上記輪郭度合いを求めることで、上記ラフ輪郭モデルを改めて生成し、
上記尤度判定部は、上記ラフ輪郭モデル生成部により改めて生成された上記ラフ輪郭モデルに対して上記尤度を判定し、
上記探索位置絞込部は、上記尤度判定部により判定された上記尤度に基づいて、上記探索位置絞込部が絞り込んだ上記探索位置の中から更に探索位置を絞り込み、
上記探索位置数判定部は、上記探索位置絞込部により更に絞り込まれた上記探索位置の数が上記第2の所定数以下であるか否かを判定し、
上記対象物位置特定部は、上記探索位置数判定部の判定結果が上記第2の所定数以下の場合、上記探索位置絞込部により絞り込まれた探索位置の中から、上記第2フレームにおける上記対象物の位置を特定することを特徴とする請求項5に記載の対象物追跡装置。 - 上記尤度判定部により判定された上記尤度に基づいて、上記複数の探索位置の中から探索位置を絞り込む探索位置絞込部と、
上記探索位置絞込部により絞り込まれた上記探索位置の数が第2の所定数以下であるか否かを判定する探索位置数判定部とを備え、
上記ラフ輪郭モデル生成部は、上記ラフ輪郭モデルの生成後、上記探索位置数判定部の判定結果が上記第2の所定数より大きい場合は、上記探索位置絞込部により絞り込まれた上記探索位置に対し、上記第1の所定数を所定数増やして、上記ラフ輪郭モデルを改めて生成し、
上記尤度判定部は、上記ラフ輪郭モデル生成部により改めて生成された上記ラフ輪郭モデルに対して上記尤度を判定し、
上記探索位置絞込部は、上記尤度判定部により判定された上記尤度に基づいて、上記探索位置絞込部が絞り込んだ上記探索位置の中から更に探索位置を絞り込み、
上記探索位置数判定部は、上記探索位置絞込部により更に絞り込まれた上記探索位置の数が上記第2の所定数以下であるか否かを判定し、
上記対象物位置特定部は、上記探索位置数判定部の判定結果が上記第2の所定数以下の場合、上記探索位置絞込部により更に絞り込まれた探索位置の中から、上記第2フレームにおける上記対象物の位置を特定することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の対象物追跡装置。 - 上記位置情報取得部は、上記対象物位置特定部により上記第2フレームにおいて上記対象物の位置が特定された場合に、上記対象物位置特定部により特定された該第2フレームにおける上記対象物の位置情報を取得し、該第2フレームを上記第1フレームとして扱うことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の対象物追跡装置。
- 複数のフレームからなる時系列画像の中の対象物を追跡する対象物追跡方法であって、
第1フレームにおける追跡対象となる対象物の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
上記第1フレームにおいて、上記位置情報に基づいて、上記対象物の輪郭を示す複数の輪郭点からなる詳細輪郭モデルを生成する詳細輪郭モデル生成ステップと、
上記第1フレームより後の何れかの第2フレームにおいて複数の異なる探索位置を設定する探索位置ステップと、
上記第2フレームにおいて、上記各探索位置に対し、上記詳細輪郭モデルを当該探索位置に当てはめた場合の、上記複数の輪郭点の位置に対応する複数の第1対応点を特定し、上記複数の第1対応点の中から、上記複数の第1対応点よりも少ない第1の所定数の点を第2対応点として選択し、上記第2対応点からなるラフ輪郭モデルを生成するラフ輪郭モデル生成ステップと、
上記各探索位置について、上記第2フレームの画像における上記ラフ輪郭モデルの上記各第2対応点に関する第2の画像特徴量と、上記第1フレームの画像における上記詳細輪郭モデルの上記各輪郭点のうち当該各第2対応点に対応する輪郭点に関する第1の画像特徴量とを比較することで、上記第2フレームにおいて上記各探索位置が上記対象物の位置であることの尤度を判定する尤度判定ステップと、
上記尤度判定ステップにより判定された上記尤度に基づいて、上記複数の探索位置の中から上記対象物の位置を特定する対象物位置特定ステップと、
を備え、
上記ラフ輪郭モデル生成ステップでは、上記各探索位置について、
上記各第1対応点について、上記第2フレームにおける当該第1対応点に対応する領域の画素値と当該第1対応点の周囲の特定位置にある1つ以上の参考点に対応する領域の画素値とに対しそれら画素値のうちの2つの画素値の画素値差を、または、当該第1対応点に対応する領域の画素値と上記各参考点に対応する領域の画素値との差である複数の画素値差のうちの2つの画素値差の差を、あるいは、当該第1対応点に対応する位置のエッジ強度を、当該第1対応点が輪郭を表している輪郭度合いとし、
上記複数の第1対応点のうち、上記輪郭度合いの大きさが最大のものから上記第1の所定数の順位までに含まれるものを上記第2対応点として選択し、上記第2対応点からなるラフ輪郭モデルを生成することを特徴とする対象物追跡方法。 - 複数のフレームからなる時系列画像の中の対象物を追跡する処理をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
第1フレームにおける追跡対象となる対象物の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
上記第1フレームにおいて、上記位置情報に基づいて、上記対象物の輪郭を示す複数の輪郭点からなる詳細輪郭モデルを生成する詳細輪郭モデル生成ステップと、
上記第1フレームより後の何れかの第2フレームにおいて複数の異なる探索位置を設定する探索位置ステップと、
上記第2フレームにおいて、上記各探索位置に対し、上記詳細輪郭モデルを当該探索位置に当てはめた場合の、上記複数の輪郭点の位置に対応する複数の第1対応点を特定し、上記複数の第1対応点の中から、上記複数の第1対応点よりも少ない第1の所定数の点を第2対応点として選択し、上記第2対応点からなるラフ輪郭モデルを生成するラフ輪郭モデル生成ステップと、
上記各探索位置について、上記第2フレームの画像における上記ラフ輪郭モデルの上記各第2対応点に関する第2の画像特徴量と、上記第1フレームの画像における上記詳細輪郭モデルの上記各輪郭点のうち当該各第2対応点に対応する輪郭点に関する第1の画像特徴量とを比較することで、上記第2フレームにおいて上記各探索位置が上記対象物の位置であることの尤度を判定する尤度判定ステップと、
上記尤度判定ステップにより判定された上記尤度に基づいて、上記複数の探索位置の中から上記対象物の位置を特定する対象物位置特定ステップと、
をコンピュータに実行させ、
上記ラフ輪郭モデル生成ステップでは、上記各探索位置について、
上記各第1対応点について、上記第2フレームにおける当該第1対応点に対応する領域の画素値と当該第1対応点の周囲の特定位置にある1つ以上の参考点に対応する領域の画素値とに対しそれら画素値のうちの2つの画素値の画素値差を、または、当該第1対応点に対応する領域の画素値と上記各参考点に対応する領域の画素値との差である複数の画素値差のうちの2つの画素値差の差を、あるいは、当該第1対応点に対応する位置のエッジ強度を、当該第1対応点が輪郭を表している輪郭度合いとし、
上記複数の第1対応点のうち、上記輪郭度合いの大きさが最大のものから上記第1の所定数の順位までに含まれるものを上記第2対応点として選択し、上記第2対応点からなるラフ輪郭モデルを生成することを特徴とする制御プログラム。
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