JPH04333991A - 撮像装置の動き検出装置 - 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、撮像装置の動き検出装
置に関し、特に、直交変換符号化による画像圧縮データ
を利用した動き検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオカメラや監視カメラ或いは
スチルビデオカメラ等の撮像装置では、画像伝送の際の
データ圧縮や画像の記録開始のトリガとして使用する等
の目的のために画面内の動き検出を行う場合がある。例
えば、動画の伝送は、静止画面の連続であるから最初の
画像を伝送し、２枚目以降の画像については、画像が変
化した部分、即ち動きのあった部分のみを伝送し、他の
部分は最初の画像を流用するということで実質的な伝送
データ量の圧縮を行う。動画記録においても動き検出す
ることで同様に圧縮を行う。

【０００３】また、画像に動きがあった時点で映像を記
録したり、原画像を記憶しておき、サンプリング周期毎
に取り込む新画像が原画像と異なった場合に記録を開始
することで映像記録開始用のトリガとして使用する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の動き
検出装置としては、入力した画像を先ず第１画像メモリ
に記憶し、一定のサンプリング時間毎に第２画像メモリ
に転送すると同時に第１画像メモリに新たな画像を記憶
させ、第２画像メモリ内の前回の画像と第１画像メモリ
内の新しい今回の画像とを比較する。かかる動作をサン
プリング時間毎に繰り返す。そして、両メモリの内容を
比較した時に画像の変化部分を検出することにより、サ
ンプリング時間経過後の動き部分の検出を行う構成が一
般的であった。即ち、従来の動き検出では、生の画像を
そのまま比較するようにしていた。

【０００５】このために、動き検出機構を、動いている
被写体に自動的に焦点を合わせるようなオートフォーカ
スに利用することが難しかった。即ち、動きのある被写
体に合焦させようとした場合、被写体が動いたことを検
出して画像の変化部分を検出し、その変化部分に対して
合焦させるのであるが、レンズを動かして合焦させてい
く過渡期において、後方の背景が徐々にぼやけていく。 従来の動き検出のように生の画像をそのまま比較するも
のでは、合焦動作前には鮮明であった背景がぼやけるこ
とにより、画像の背景部分に対しても異なった画像と判
断してしまうため、変化部分を特定することができず、
本来焦点を合わせるべき被写体に合焦させることができ
ない。

【０００６】このように、従来の動き検出装置では、例
えば上述した動画等におけるオートフォーカスに利用で
きない等、動き検出を何らかの制御に利用しようとする
場合の自由度に欠けていた。本発明は上記の事情に鑑み
なされたもので、動画のオートフォーカス等の従来利用
できなかった撮像装置における各種制御機能に、利用が
可能な動き検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明の動き検
出装置は、撮像素子を介して入力した画像信号のＡ／Ｄ
変換後のディジタル画像データを複数のブロックに分割
した後各ブロック毎に直交変換を行って画像データの圧
縮を行う画像圧縮手段と、該画像圧縮手段による圧縮画
像データを一定サンプリング周期で記憶する第１画像メ
モリと、該第１画像メモリのサンプリング周期と同一の
サンプリング周期で第１画像メモリ内の圧縮画像データ
が転送され記憶する第２画像メモリと、第１画像メモリ
に記憶された今回の圧縮画像データと第２画像メモリに
記憶された前回の圧縮画像データとの低周波成分データ
を比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づい
て前回の画面に対して動きのあった今回の画面のエリア
を検出する動きエリア検出手段とを備えて構成した。

【０００８】

【作用】かかる構成において、画像圧縮手段は、撮像素
子を介して入力される画像信号のＡ／Ｄ変換後のディジ
タル画像データを、複数のブロックに分割した後各ブロ
ック毎に直交変換を行って画像データの圧縮を行う。第
１画像メモリは、画像圧縮手段で圧縮した画像データを
一定サンプリング周期で記憶する。第２画像メモリは、
第１画像メモリの画像データの取り込みと同じ周期で第
１画像メモリ内の圧縮画像データが転送され記憶する。 従って、第２画像メモリに第１画像メモリ内の前回の圧
縮画像データが取り込まれ記憶されると同時に第１画像
メモリ内に新たな今回の圧縮画像データが取り込まれ記
憶される。第１画像メモリ内の新たな圧縮画像データと
第２画像メモリ内の前回の圧縮画像データの低周波成分
データを比較手段で比較する。動きエリア検出手段は、
比較手段からの比較結果に基づいて前回の画像と今回の
新たな画像とで変化のあったエリアを検出する。

【０００９】このように、画像の圧縮データのうちの低
周波成分を比較することにより、画像の変化を大まかに
捉えることになり、細かい変化に対して追従しなくなる
。従って、オートフォーカス機能に適用する場合でも、
合焦の過渡期において背景のぼやけに対しては追従せず
に被写体の動きだけを正確に検出することが可能となる
。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の動き検出装置をムービーのオー
トフォーカスに利用した実施例の構成図を示す。図にお
いて、光学系のレンズ１を介して得られた被写体の光学
画像は、ＣＣＤ等の撮像素子２上に結像される。撮像素
子２は、図示しない撮像素子ドライバからの転送パルス
によって光学画像をアナログの電気画像信号に変換して
プロセス回路３に出力する。プロセス回路３では、入力
したアナログ画像信号を輝度信号（Ｙ）と色信号（Ｃ）
の映像信号に変換してＡ／Ｄ変換器４に出力する。Ａ／
Ｄ変換器４では、アナログ画像信号をディジタル画像信
号に変換する。このディジタル画像信号は、システムコ
ントローラ５からの一定周期のサンプリング信号により
画像圧縮手段としてのＤＣＴ回路６で圧縮処理される。 かかる圧縮処理は、画像全体を所定画素（例えば８×８
画素）のブロックに分割し、各ブロック毎にＤＣＴによ
り直交変換を行い、各ブロック毎の周波数情報（変換係
数）を得て量子化し符号化することでデータの圧縮を行
う。圧縮された画像データは、第１画像メモリ７に書き
込まれる。この際に、後処理が行い易いように圧縮画像
データの高周波成分データと低周波成分データと分離し
て記憶させる。第１画像メモリ７内の内容は、次のサン
プリング信号により第２画像メモリ８に転送される。こ
の転送と同時に同じサンプリング信号によって第１画像
メモリ７に新たな圧縮画像データが書き込まれる。即ち
、第１画像メモリ７には、新しい画像データが記憶され
、第２画像メモリ８には、前回のサンプリング時に第１
画像メモリ７に書き込まれた内容と同一の画像データが
記憶されることになる。

【００１１】比較手段としての低周波成分比較回路９は
、第１画像メモリ７に分離記憶された今回の圧縮データ
のうちの低周波成分データＬＤＣＴと第２画像メモリ７
の前回の低周波成分データＬＤＣＴとを各ブロック毎に
比較する。動きエリア検出手段としての動きエリア検出
回路１０は、前記低周波成分比較回路９からの比較信号
に基づいて第２画像メモリ８内の前回低周波成分データ
に対して第１画像メモリ７内の今回低周波成分データが
変化しているか否かを検出して変化している場合は、そ
の変化したエリアを指定する信号をシステムコントロー
ラ５に出力する。システムコントローラ５は、動きエリ
ア検出回路１０からの信号に基づいて第１画像メモリ７
内の圧縮画像データの変化したエリアを指定してそのエ
リアに含まれる全てのブロックの高周波成分データＨＤ
ＣＴを高周波成分加算回路１１に転送する。高周波成分
加算回路１１では、転送された高周波成分データＨＤＣ
Ｔを加算して動きエリアにおける高周波成分データＨＤ
ＣＴの総和を演算して、演算結果をシステムコントロー
ラ５に転送する。システムコントローラ５は、転送され
た演算結果を記憶すると共に、順次転送される高周波成
分データＨＤＣＴの総和値が最大となる位置にレンズ駆
動回路１２を介してレンズ１を移動させる所謂る山登り
制御を行って被写体に合焦させる。即ち、演算した総和
に基づいてレンズ１を微小距離移動させ、このレンズ位
置で入力された画像について検出された動きエリアにお
ける高周波成分データＨＤＣＴの総和を再び演算し、前
回値と今回の総和の大小を比較し、総和のピーク値を求
めるようにしている。

【００１２】次に、図２のフローチャートに従って、図
３（ａ），（ｂ）　に示すような風景に人が入り画面の
右上に動いていく場合のオートフォーカス動作について
説明する。レンズ１を介して入力される図３（ａ）　の
風景の光学画像が、撮像素子２によって光電変換されて
プロセス回路３、Ａ／Ｄ変換器４及びＤＣＴ回路６を介
して圧縮され低周波成分データＬＤＣＴと高周波成分デ
ータＨＤＣＴに分離されて第１画像メモリ７に記憶され
る。以後の動作は図２のフローチャートに示すようにな
る。

【００１３】まず、ステップ１（図中Ｓ１と記し以下同
様とする）では、サンプリング時間か否かを判定する。 ＹＥＳであればシステムコントローラ５からサンプリン
グ信号が発生する。このサンプリング信号の発生により
、第１画像メモリ７内の圧縮画像データが第２画像メモ
リ８に転送され（ステップ２）、同時に新たな画像デー
タがＡ／Ｄ変換器４でディジタル信号に変換された後に
ＤＣＴ回路６でＤＣＴ処理され、ステップ１と同様に第
１画像メモリ７に記憶される（ステップ３）。

【００１４】次にステップ４で、第１画像メモリ７に記
憶された今回の画像データの低周波成分ＬＤＣＴと第２
画像メモリ８に記憶された前回の画像データの低周波成
分ＬＤＣＴとを比較する。ここで、ＤＣＴによる圧縮処
理では、１つの画面を複数画素（通常８×８画素）を有
するブロックに分割し、各ブロック毎にＤＣＴを実行す
る。即ち、図３（ｃ）　のように画面をブロック分けし
、各ブロック毎にＤＣＴが行われので、各ブロック毎の
低周波成分データＬＤＣＴを比較する。そして、圧縮デ
ータの低周波成分を比較することで動画における動き検
出が正確にできる。

【００１５】即ち、動画において、図３（ａ）　のよう
な画像の風景に合焦している状態で、図３（ｂ）　のよ
うに人が入りこの人にレンズを動かして合焦させる過渡
期では後方の風景がぼやける。しかし、圧縮データの低
周波成分データＬＤＣＴは、高周波成分データが映像信
号の細かい部分を示すのに対し、映像信号としてはロー
パスフィルタを通したようなぼやけた部分を示すもので
、風景がぼやけてもデータ自体はそれ程変化しないこと
になる。 従って、合焦の過渡期でぼやけた部分と実際に人が動い
て画像が変化した部分とを確実に区別することが可能と
なる。

【００１６】ステップ５では、ステップ４の比較結果に
基づいて、今回第１画像メモリ７に書き込まれた画像が
前回と同じ図３（ａ）　の画像であれば、画像に変化が
なく判定がＮＯとなり、図３（ｂ）　に示すような人が
入った画像の場合には、画像が変化したので判定がＹＥ
Ｓとなりステップ６に進む。ステップ６では、図３（ｄ
）　に示すよう人が写っているブロック部分を検出する
ことで、図３（ｅ）　の斜線で示すエリアに含まれるブ
ロック群を特定してＭｎ　とする。

【００１７】ステップ７では、第１画像メモリ７のステ
ップ６で特定された動きエリアのブロック群Ｍｎ　の各
ブロックにおける高周波成分データＨＤＣＴの値を加算
して総和ＨＤＣＴｎ　を演算する。この演算値を最初の
データとしてシステムコントローラ５は記憶する。ステ
ップ８では、演算された高周波成分データの総和値ＨＤ
ＣＴｎ　に応じて焦点調整用のレンズを微小量移動させ
る。

【００１８】ステップ９〜１１では、ステップ２〜４と
同様に、第１画像メモリ７の内容を第２画像メモリ８に
転送すると同時に、新たな圧縮画像データを第１画像メ
モリ７に書き込み、第１画像メモリ７と第２画像メモリ
８の各低周波成分データＬＤＣＴの比較を行い、動きエ
リアのブッロク群を特定してＭｎ＋１　とする。この場
合の動きエリアのブロックＭｎ＋１　について図４を参
照して説明すると、被写体が右上方向に動いているとす
れば、被写体が移動することによりエリアＭＥＮ１　と
エリアＭＥＮ２　との両方で画像に変化が生じることに
なる。従って、最初に検出された動きエリアＭｎ　はエ
リアＭＥＮ１　と等しいが、次の動きエリアＭｎ＋１　
は、エリアＭＥＮ１　とエリアＭＥＮ２　とを合わせた
もの（ＭＥＮ１　∪ＭＥＮ２　）であり、次の動きエリ
アでは、ＭＥＮ２　∪ＭＥＮ３　となる。このように、
２回目以降の動きエリアでは、実際の被写体が写ってい
るブロック群より動きエリアのブロック群の方が多少広
くなるが、被写体の動きが高速でない限り、また、小さ
過ぎない限りはその量は通常問題とはならない。

【００１９】ステップ１２では、検出された動きエリア
Ｍｎ＋１　の高周波成分データＨＤＣＴｎ＋１　の総和
を算出する。ステップ１３では、前回の値ＨＤＣＴｎ　
と今回の値ＨＤＣＴｎ＋１　とを比較する。ステップ１
４では、今回の値ＨＤＣＴｎ＋１　がピークか否かを判
定する。ピークでなければステップ１５に進み、今回の
値ＨＤＣＴｎ＋１　をＨＤＣＴｎ　に置き換えて記憶し
、ステップ８以降の動作を繰り返し、高周波成分データ
ＨＤＣＴｎ＋１　がピークとなるまで繰り返すことで、
動きエリアに対する合焦動作が行われ続ける。

【００２０】ステップ１４でピークが検出されたと判定
された時には、ステップ１６に進み合焦動作の終了によ
りその他の処理が実行される。以上のように、動画にお
いて、動き部分が存在する限りその被写体の合焦が連続
して行われ、動きが止まるとその時点で合焦の動作も停
止する。そして、再び、別の動き物体がが画面に入ると
今度はその被写体を追って合焦動作が始まる。

【００２１】このように、ＤＣＴ処理後の低周波成分デ
ータを比較することで動き検出を行えば、画面のぼやけ
等の細かな変動に左右されずに的確に目的物の動き検出
が行える。そして、雨や雪の中で被写体の動きを検出す
る場合、海に漂う被写体の動きを検出する場合、或いは
ベルトコンベア上で品物の流れを検出する場合等、それ
ぞれ目的とする被写体の動き検出においてその周囲の変
化度合が異なるが、これに対しては比較する低周波成分
データの量を適切に設定することにより対処できる。

【００２２】尚、本実施例では、オートフォーカスに適
用した例を示したが、これに限らず、動き検出が利用で
きるその他の様々な制御機能にも利用できることは言う
までもない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
交変換符号化により圧縮処理した前回と今回のデータの
低周波成分データのみを比較して動き検出を行う構成と
したので、合焦過渡期においる画像のぼやけ等の細かな
画像変化には応答することなく目的の被写体の動きのみ
を検出できるようになり、従来動き検出を利用できなか
ったオートフォーカスにも適用することが可能となる。 また、比較する低周波成分のデータ量を可変することで
、その他の様々な制御にも適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成図

【図２】同上実
施例の焦点調整動作を説明するフローチャート

【図３】同上実施例の動作を具体的に説明するための図

【図４】被写体移動時の動き検出エリアの変化する状態
を説明する図

【符号の説明】

１　　　　レンズ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　２　　　　撮像素子 ４　　　　Ａ／Ｄ変換器　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　５　　　　システムコントローラ ６　　　　ＤＣＴ回路　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　７　　　　第１画像メモリ ８　　　　第２画像メモリ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　９　　　　ＤＣＴ低周波成分比較回路 １０　　　　動きエリア検出回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像素子を介して入力した画像信号のＡ／
   Ｄ変換後のディジタル画像データを複数のブロックに分
   割した後各ブロック毎に直交変換を行って画像データの
   圧縮を行う画像圧縮手段と、該画像圧縮手段による圧縮
   画像データを一定サンプリング周期で記憶する第１画像
   メモリと、該第１画像メモリのサンプリング周期と同一
   のサンプリング周期で第１画像メモリ内の圧縮画像デー
   タが転送され記憶する第２画像メモリと、第１画像メモ
   リに記憶された今回の圧縮画像データと第２画像メモリ
   に記憶された前回の圧縮画像データとの低周波成分デー
   タを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づ
   いて前回の画面に対して動きのあった今回の画面のエリ
   アを検出する動きエリア検出手段とを備えて構成したこ
   とを特徴とする撮像装置の動き検出装置。