JPH04333182A - 画像２値化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばテレビジョン
カメラによる撮影画像により不法侵入者などの移動物体
の検知を行なう画像監視装置において、移動物体領域を
抽出するための画像２値化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、たとえばセキュリティ・システム
において、テレビジョンカメラ（以下、テレビカメラと
略称する）による撮影画像を用いることにより、不法侵
入者などの移動物体の検知を行なう画像監視装置が広く
普及してきている。これは、昨今の半導体およびコンピ
ュータ・システム技術の目覚ましい発展とデジタル画像
処理技術の普及などにより、低価格の装置ができるよう
になったことによる。

【０００３】このような画像監視装置において、侵入物
体が移動してできる変化領域を抽出する場合、時系列的
に連続して入力される画像間の差分処理によって移動物
体の変化領域を抽出し、この変化領域の面積などの情報
を用いて移動物体と判断している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像監視装置においては、一般的に移動物体を抽出する
方法として、主に時系列的に連続して入力される画像間
の濃度差分処理による方法が行なわれている。このとき
、移動物体が移動してできた領域のみが変化領域として
抽出されるのが理想的であるが、実際の処理、特に屋外
では、諸々の理由により、前記のような理想的な変化領
域の抽出は困難である。

【０００５】たとえば、天候の変化などによって、画面
中が一定の濃度状態になることはなく、日向、日陰の入
交じった画面となるのが一般的である。この場合、画像
間の差分多値画像に対して、一種類の固定しきい値によ
って２値化処理した画像は、雑音領域など多く含んだり
、本来の移動物体領域が抽出されなかったりする画像と
なる。

【０００６】そこで、上記問題点を改良した方法として
、ある時間間隔ごとに入力多値画像全体の濃度ヒストグ
ラムをとり、この濃度ヒストグラム情報を用いて、２値
化しきい値を入力画像の濃度変化に対応させて可変にす
ることで、よりよい２値化画像を生成することも試みら
れている。

【０００７】しかし、この方法においても、時間的に濃
度変動する場合に対しては、ある程度有効なものである
が、取込んだ画像中において、日向、日陰の各領域が空
間的に散在するような場合では、その１枚の画像におい
ては、固定のしきい値で２値化することになり、有効な
方法とはいえない。

【０００８】このように、特に屋外の環境において、時
間的に連続した画像間の濃度差分処理による変化領域を
抽出して、その面積を使って移動物体を抽出する処理に
は、上記の問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、撮影環境条件などに影
響を受けにくい形で、時系列的に連続した画像間の差分
２値化画像を生成することのできる画像２値化装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の画像２値化装置
は、画像を時系列的に入力する画像入力手段と、この画
像入力手段により入力される時系列的に連続した複数の
画像を用いて画像間の演算処理を行うことにより差分多
値画像データを求める演算手段と、この演算手段で求め
た差分多値画像データと、この差分多値画像データに対
応する前記画像入力手段で入力された画像データとを用
いて画素単位に２値化しきい値を設定するしきい値設定
手段と、このしきい値設定手段で設定されたしきい値に
基づき前記演算手段で求めた差分多値画像データを画素
単位に２値化する２値化手段とを具備している。

【００１１】

【作用】本発明は、たとえば、経験的に画像の減算によ
る変化領域抽出処理において、入力画像全体の濃度値が
低くなる（画面全体が暗くなる）と、差分多値画像から
２値化画像を作成する際に、しきい値を下げることによ
り、よりよい差分２値化画像を生成することができると
いう特徴を用いることにより、上記処理を一括画像処理
的に画素単位で行なうようにしたものである。この場合
、差分多値画像データと、これに対応する入力多値画像
データの画素値との関係を例えばテーブル化したものを
用いるため、２値化の処理時間は従来に比べて遅くなる
ことはなく、より迅速化が可能である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００１３】図１は、本実施例に係る画像２値化装置の
全体的な構成を示すものである。すなわち、画像入力部
１は、たとえば、テレビカメラなどを主体に構成されて
いて、テレビカメラからの画像信号に対してＡ／Ｄ変換
などの処理を施すことにより、時系列的に連続したデジ
タル多値画像データとして入力する。画像入力部１から
の多値画像データは画像記憶部２に記憶される。画像記
憶部２は、移動物体の変化領域を抽出するために、時系
列的に連続した複数枚の画像を記憶しておくもので、こ
れは随時新しい画像に更新される。すなわち、たとえば
、ある時間ｔにおいて、ｔ＋１　およびｔ＋２　の時間
の画像がデジタル画像として記憶されるものである。

【００１４】画像減算部３は、画像記憶部２に記憶され
た時間的に連続した複数枚の画像に対して減算処理を行
なうことにより、差分多値画像データを生成する。画像
２値化しきい値設定部４は、画像記憶部２に記憶されて
いる多値画像データ、および画像減算部３で求められた
差分多値画像データをそれぞれ入力パラメータとして、
２値化しきい値テーブル５から対応する画素単位に、し
きい値を選択し、後述する２値化処理を行なうためのし
きい値を設定する。

【００１５】こうして設定された画素単位のしきい値は
、後の各種画像処理を行なうため変化領域抽出部６内の
画像メモリに記憶される。変化領域抽出部６は、画像メ
モリに記憶されたしきい値に基づき、画像減算部３で求
められた差分多値画像データを画素単位に２値化する。 この２値化された画像データは、変化領域画像表示部７
に転送されて表示される。

【００１６】また、画像減算部３で求められた差分多値
画像データは、差分多値データ頻度情報生成部８に送ら
れ、そこで差分データ値ごとの出現頻度情報が求められ
る。これは、従来、差分多値画像を指定のしきい値で２
値化した画像データに対して変化領域を抽出することが
行なわれていたが、前記差分データ値ごとの出現頻度情
報から変化領域の有無を判断することができる。すなわ
ち、差分データ値の“０”の頻度がほとんどを占める場
合には、変化領域は無いと判断することができる。もち
ろん、差分データ値が“０”の場合だけでなく、入力画
像の画質状況により、“０”，“１“……と範囲を広げ
た部分を雑音データ、すなわち、本来の変化領域では無
いとすることもできる。

【００１７】これらを説明したのが図２である。横軸に
画像間の減算処理による差分値の絶対値をとり、縦軸に
各差分値の頻度をとったものである。ここで、差分値＝
０は、画像間の濃度変化が無いことを示す。したがって
、差分値＝０の頻度が全画像の画素数であれば、全く変
化が無かったことを示している。また、差分値が「０」
以外の頻度パターンを解析することにより、移動物体の
撮影状況の様子を知ることは可能である。

【００１８】このように、本実施例の特徴として、変化
領域の有無の判断を行なうのに差分多値画像データの出
現頻度情報を用いることと、更に複数枚、たとえば２枚
の時間的に連続した画像間の減算処理によって生成した
差分多値画像データに対して、入力画像の対応する画素
の濃度によって、しきい値を可変にした２値化を行なう
ための２値化しきい値テーブル５を設けていることであ
る。

【００１９】以下、図３を用いて、画像内で背景が明る
い場所と暗い場所を移動物体が移動している場合につい
て説明する。この状況としては、晴れたときの日向領域
と建物などによる日陰領域とが存在している場合に相当
する。

【００２０】図３（ａ）は、たとえば、時間ｔにおける
移動物体の位置を示している。背景画像の上半分の領域
Ａ１は、日陰のため濃度値は「５０」となっており、下
半分の領域Ａ２は、日向のため濃度値は「１５０」とな
っている。したがって、移動物体Ｏの全体は見掛けの濃
度は一定の値にはならず、上の部分Ｏ１は日陰領域Ａ１
に入っているため、その濃度値は「７０」となり、下の
部分Ｏ２は日向領域Ａ２に当たるため、その濃度値は「
１００」となっている。

【００２１】図３（ｂ）は、たとえば、時間ｔ＋１にお
ける移動物体の位置を示している。移動物体Ｏは、点線
で示す位置から上方向に実線で示した分だけ移動してい
ることがわかる。斜線部Ｏ３で示す領域は、同じ濃度の
領域との画像間の減算処理により濃度値は「０」となり
、上の領域Ｏ４の濃度は「２０」となる。なお、前記し
た差分濃度値は絶対値を取ったものである。

【００２２】これらをまとめたものを図３（ｃ）に示す
。すなわち、移動物体領域の各部分領域、Ｒ１＝５０，
Ｒ２＝０，Ｒ３＝０，Ｒ４＝２０となる。従来の方法で
は、１画面に対して１つのしきい値で２値化処理を行な
うため、たとえば、しきい値＝３０の場合は、図３（ｃ
）の移動物体の部分領域Ｒ４は２値化処理結果が“０”
となり、変化領域として抽出されない。

【００２３】なお、従来の改良方法である濃度頻度情報
を用いて、しきい値を可変にする処理でも、画像全体を
対象にするため、固定しきい値と同様に画像内の濃度変
動には対応することはできない。

【００２４】図４は本実施例において、前記した領域に
ついても、入力画像の背景の濃度情報を用いることによ
り、変化領域として抽出するようにした画像２値化のた
めのしきい値テーブル５を示すものである。すなわち、
縦方向に入力画像の濃度値をとり、横方向に画像間の減
算処理による差分画像データ値をとった２次元マトリク
スを作成し、それぞれのマス目に「０」および「１」の
値を設定したものである。ここで、建物などで日陰領域
が発生する場所に対して移動物体などを抽出する場合に
は、本実施例で説明するような日陰領域および日向領域
の両方に対しても変化領域として抽出するために、日向
領域に対応したしきい値と、差分画像データが小さい画
素についても、入力画像の対応する画素の濃度値が低い
値であれば“１”に設定するようにすることができる。 たとえば、前記例の場合、通常しきい値＝３０で２値化
すると、図３（ｃ）の領域Ｒ１のみ“１”となるが、図
４の差分値＝２０、入力画像の濃度値＝７０に対応する
マス目が“１”となっているので、図３（ｃ）の領域Ｒ
４についても“１”とすることができる。

【００２５】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではない。たとえば、基本的には差分多値画像データ
の値を「０」から「２５５」まで、また、入力多値画像
データを「０」から「２５５」まで用意しているが、実
用的には２次元マトリクス全部を用意する必要はなく、
適当に適用範囲を狭めることは可能である。すなわち、
差分多値画像データ“０”は変化なし、“１”，“２”
は雑音とデータと判断し、また、指定の値以上の差分多
値画像データについて、たとえば、既定のしきい値を用
いることができる。

【００２６】また、差分多値画像データの出現頻度情報
を用いることによって、その頻度グラフのパターンを移
動物体の検知における判断処理時に考慮することが可能
である。たとえば、差分多値の出現頻度データで、差分
値が“０”を除く、小さい範囲に集中していた場合には
、移動物体の抽出処理において所定の変化領域が検出さ
れても、雑音成分の可能性が高いと判断し、場合によっ
ては、移動物体による変化領域ではないと判断させるこ
ともできる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、時
系列的に連続して入力される画像間の差分処理によって
移動物体を検知する画像監視装置において、撮影環境の
変化によって、たとえば入力画像中に日向、日陰領域が
存在する場合に、各画素ごとに上記撮影状況を考慮した
２値化のためのしきい値を設定して、判断処理によらな
い、一括画像処理的に差分２値化画像を生成するので、
撮影環境条件などに影響を受けにくい形で、時系列的に
連続した画像間の差分２値化画像を生成することのでき
る画像２値化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像２値化装置の構成
を概略的に示すブロック図。

【図２】差分多値画像データの絶対値の頻度情報を示し
た図。

【図３】同実施例における効果的な例を説明するための
図で、（ａ）図は時間ｔにおける移動物体と背景濃度を
説明するための図、（ｂ）図は時間ｔ＋１における移動
物体と背景濃度から差分多値画像データが決まることを
説明するための図、（ｃ）図は（ａ）図および（ｂ）図
の時間的に連続した画像間の減算処理によって抽出され
た差分多値画像データを説明するための図。

【図４】差分多値データと、対応する入力画像の濃度値
とを入力パラメータとして、画像２値化のためのしきい
値を２次元マトリクスで表現して説明した図。

【符号の説明】

１……画像入力部、２……時系列画像記憶部、３……画
像減算部、４……画像２値化しきい値設定部、５……２
値化しきい値テーブル、６……変化領域抽出部、７……
変化領域画像表示部、８……差分多値データ頻度情報生
成部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画像を時系列的に入力する画像入力手
   段と、この画像入力手段により入力される時系列的に連
   続した複数の画像を用いて画像間の演算処理を行うこと
   により差分多値画像データを求める演算手段と、この演
   算手段で求めた差分多値画像データと、この差分多値画
   像データに対応する前記画像入力手段で入力された画像
   データとを用いて画素単位に２値化しきい値を設定する
   しきい値設定手段と、このしきい値設定手段で設定され
   たしきい値に基づき前記演算手段で求めた差分多値画像
   データを画素単位に２値化する２値化手段とを具備した
   ことを特徴とする画像２値化装置。