JPH0440576A - Method and device for detecting moving vector - Google Patents

Method and device for detecting moving vector

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JPH0440576A
JPH0440576A JP2147279A JP14727990A JPH0440576A JP H0440576 A JPH0440576 A JP H0440576A JP 2147279 A JP2147279 A JP 2147279A JP 14727990 A JP14727990 A JP 14727990A JP H0440576 A JPH0440576 A JP H0440576A
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movement
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Naoya Ota
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Abstract

PURPOSE:To find the moving vector of the whole image with high accuracy by using the value of a quadratic form having the value calculated from the spatially differentiated value as its coefficients as the value representing reliabil ity in the direction of angle for detected moving vector. CONSTITUTION:The moving vector (u,v) which minimizes the sum ¦Er¦ or resid ual of equation calculated when equation Ex.v+Ey.v+Et=0 representing the relation of the spatial derivatives Ex, Ey and the time derivative Et of an image E (x,y.t) continued in point of time and the moving vector (u,v) on the image, and a condition that the moving vector (u,v) is kept constant in an area S set on the image are applied to each differentiated value calculated from an actual image is set as the moving vector of the area S on the image. Then, the value of quadratic form represented in equation II in which a value represented in equation I calculated from the spatial differentiated value is set as the coefficient is used as the value representing the reliability in the direction of angle theta of the detected moving vector. In such a way, it is possible to detect a mobile body with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は時間的に連続した画像(たとえばテレビジョン
画像)から、撮影されている物体の画像上での移動ヘタ
1−ルを求める方法及び装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for determining the movement distance of an object being photographed from temporally continuous images (for example, television images), and It is related to the device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

動画像における空間及び時間微分値と、この動画像に撮
影されている物体の画像上での移動ベクトルの間に成り
立つ関係を利用して、この物体の移動ベクトルを検出す
る勾配法と呼ばれている方法がある(吹抜敬彦、「画像
信号による動対象の移動量、速度の測定」、電子通信学
会技術研究報告、 IE78−67、1978−10、
及び、和田正裕、山ロ博久、「反復勾配法による動画像
信号の動き量検出」電子通信学会論文誌り、 1985
−4. pp、663−670)。
This method is called the gradient method, which detects the movement vector of an object by using the relationship between the spatial and temporal differential values in the moving image and the movement vector of the object on the image. (Takahiko Fukinuki, "Measurement of moving amount and speed of moving objects using image signals", Institute of Electronics and Communication Engineers Technical Report, IE78-67, 1978-10,
and Masahiro Wada and Hirohisa Yamaro, “Detection of the amount of motion in moving image signals using the iterative gradient method,” Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers, 1985.
-4. pp, 663-670).

次に勾配法について説明する。Next, the gradient method will be explained.

動画像の画素を、画面の座標x、yと時間tの関数とし
て表現すると、勾配法の基礎となる画像の微分値間の関
係を示す式は次のようになる。
When a pixel of a moving image is expressed as a function of screen coordinates x and y and time t, the equation representing the relationship between the differential values of the image, which is the basis of the gradient method, is as follows.

Etu 十Eyv十Et −0(1) ここで、Ex、By、Etはそれぞれ画像の明るさのx
、  y及びも方向の偏微分係数、u、  vはその点
での移動ベクトルのx、  y成分である。式(1)で
示される関係は画像上の各点で独立に与えられるが、−
点での関係のみではu、vを決定することができないの
で、第2図に示すように画像上に小頭域Sを設定し、S
内での移動ヘクトルu、  vは一定であると仮定して
解かれる。ごの考え方は移動ベクトルを検出する際の一
つのモデルであり、移動ベクトル検出モデルとして次の
ように整理することができる。
Etu 1 Eyv 1 Et −0 (1) Here, Ex, By, and Et are the brightness of the image x
, y and the partial differential coefficients in the direction, u and v are the x and y components of the movement vector at that point. The relationship shown in equation (1) is given independently at each point on the image, but -
Since it is not possible to determine u and v only by the relationship between points, we set a small head area S on the image as shown in Figure 2, and
It is solved assuming that the moving hectares u and v within are constant. This concept is a model for detecting movement vectors, and the movement vector detection model can be summarized as follows.

■移動ヘク1−ル検出のためのモデル ・式(1)で示される偏微分係数と移動ベクトルとの間
の関係が領域S内のいたるところで成立する。
(1) Model for detecting moving hectares The relationship between the partial differential coefficient and the moving vector expressed by equation (1) holds true everywhere within the region S.

・画像上の小領域S内では移動ベクトルが一定である。-The movement vector is constant within the small area S on the image.

このモデルを数式的に解釈すれば次のようになる。式(
1)のEx、Ey、Etは領域S上で定義された関数と
して見ることができ、このモデルの主張することは、画
像より計算された偏導関数Etが、定義域S上で同様に
画像より計算されるE8およびEyの線形和で表現でき
ることである。
This model can be interpreted mathematically as follows. formula(
Ex, Ey, and Et in 1) can be seen as functions defined on the domain S, and what this model claims is that the partial derivative Et calculated from the image can be similarly defined on the domain S. This can be expressed by the linear sum of E8 and Ey calculated by E8 and Ey.

Et(x、y) 一−u  EX(x、y)−v  Ey(x、y)(2
)しかし実際に画像から計算される各偏導関数は、上で
述べた条件が完全には成り立たない、すなわちこのモデ
ルが完全に当てはまらないことにより、式(2)で示す
ように分解できず、EX及びByの線形結合として表せ
ない部分である残差Etが存在する。
Et(x,y) 1-u EX(x,y)-v Ey(x,y)(2
) However, each partial derivative actually calculated from the image cannot be decomposed as shown in equation (2) because the above conditions do not completely hold, that is, this model does not completely apply. There is a residual Et that cannot be expressed as a linear combination of EX and By.

Et(x、y) u  EX(X、y)−v  By(x、y)+ Er
 (x、y )             (3)ここ
で、これらの関係を関数空間とベクトル空間のアナロジ
を用いて説明すると次のようになる。
Et (x, y) u EX (X, y) - v By (x, y) + Er
(x, y) (3) Here, these relationships will be explained using an analogy between a function space and a vector space as follows.

第3図は小領域S上の関数Ex、Ey、Et、Etをそ
れぞれ3次元空間上のベクトルとして表現した図である
。式(2)の意味するところは、ベクトルEtがベクト
ルEt、Eyの張る平面上に乗るということであり、式
(3)は、ノイズやモデルが完全でないことにより完全
にはこの平面には乗らずに、ベクトルEtをつけ加える
必要があることを意味している。
FIG. 3 is a diagram in which the functions Ex, Ey, Et, and Et on the small region S are expressed as vectors in a three-dimensional space, respectively. Equation (2) means that vector Et is on the plane spanned by vectors Et and Ey, and equation (3) means that vector Et is not completely on this plane due to noise or incomplete model. This means that it is necessary to add the vector Et instead.

さて、実際の動画像から検出された結果に■で示したモ
デルを当てはめるには、式(3)のEtの大きさIEt
lを最小にするようにu、  vを選べば良い。このI
Er]を最小にするという考え方が、モデルを当てはめ
るときの基準となる。
Now, in order to apply the model indicated by ■ to the results detected from the actual moving image, the magnitude of Et in equation (3) IEt
It is sufficient to choose u and v so as to minimize l. This I
The idea of minimizing [Er] is the standard when applying a model.

■モデルの当てはめ基準 ・残差Et、の大きさlEr1を最小にする。■Model fitting criteria - Minimize the magnitude lEr1 of the residual Et.

このようにして決定されたu、  v、すなわちEtl
の最小値を与えるu、  vが検出ずべき移動ベクトル
(uo、vo)を与える。
u, v determined in this way, that is, Etl
u and v give the minimum value of the motion vectors (uo, vo) that should be detected.

■のモデルと■の当てはめ基準とを使用して移動ハク1
−ルを決定するには、ベクトルとのアナロジを考えれば
明らかなように、関数Erを関数Ex、Eyと直交する
ように選べば良い。
Moving Haku 1 using the model of ■ and the fitting criteria of ■
- To determine the function Er, the function Er should be chosen to be orthogonal to the functions Ex and Ey, as is clear from the analogy with vectors.

(Er−Et) −〇、  (Et−Ey)=O(4)
ただし、(r、−r2)は関数f1とf2との内積を示
ず。
(Er-Et) −〇, (Et-Ey)=O(4)
However, (r, -r2) does not indicate the inner product of the functions f1 and f2.

(r+・rz)=l Ssr+ (x、y)・fz(x
、y)dxdy  (5) 求めるべき移動ベクトルを(uo、vo)として、式(
3)とEXおよびEyの内積をつくり、式(4)の条件
を適用すると次式が得られる。
(r+・rz)=l Ssr+ (x, y)・fz(x
,y)dxdy (5) Assuming that the movement vector to be determined is (uo, vo), the formula (
By creating an inner product of 3), EX, and Ey, and applying the condition of equation (4), the following equation is obtained.

ただし、 a=S b=s f=S g=S h=S 従って、 55EX(x、  y)”dxdy      (7)
X sEy (x、  y) 2d x d yrsE
y(x、  y)Et(x、  y)dxdySsEt
(x、  y)EX(x、  y)dxdySsEx(
x、  y)Ey(x、  y)dxdy求めるべき移
動ベクトルは次のようにな〔発明が解決しようとする課
題〕 以上述べた方法により移動ベクトルが計算されるが、実
際に得られる画像では画像に含まれるノイズや撮影され
ている物体のパターンなどに計算された移動ムク1〜ル
の信頼性は左右される。しかし、従来の方法にはこの信
頼性を見積もる方法がなかった。
However, a=S b=s f=S g=S h=S Therefore, 55EX(x, y)”dxdy (7)
X sEy (x, y) 2d x d yrsE
y(x, y)Et(x, y)dxdySsEt
(x, y)EX(x, y)dxdySsEx(
x, y) Ey (x, y) dxdy The movement vector to be calculated is as follows [Problem to be solved by the invention] The movement vector is calculated by the method described above, but in the image actually obtained, the image The reliability of the calculated moving objects depends on the noise contained in the image and the pattern of the object being photographed. However, conventional methods do not have a way to estimate this reliability.

本発明の目的は移動ベクトルの信頼性を示す指標を提供
し、信頼性の高い検出結果のみを使用したり、さらには
信頼性の高い部分を低い部分に伝搬させることにより、
画像全体の移動ハク1−ルを精度良く求めることを可能
にする移動ヘクトル検出方法及び装置を提供することに
ある。
The purpose of the present invention is to provide an index indicating the reliability of a movement vector, and to use only highly reliable detection results, or even propagate a highly reliable part to a low reliable part.
It is an object of the present invention to provide a moving hectare detection method and apparatus that enable accurate determination of the moving hectare of the entire image.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1の発明は、時間的に連続した画像E(x。 The first invention is based on a temporally continuous image E(x).

y、t)の空間微分Ex、Ey及び時間微分Etと前記
画像」二の移動ベクトル(u、  v)との関係を示す
方程式 %式% と、前記画像上に設定した領域S内で前記移動ヘクトル
(u、v)が一定であるという条件を、実際の画像から
計算された各微分値に適用したときに算出される前記方
程式の残差の総和lEr1を最小にする移動ヘクトル(
uo、vo)を前記画像上の領域Sの移動ベクトルとす
る移動ベクトル検出方法において、 前記空間微分値から計算される値 a=s 5sExCx、y)2dxdyb=SSsEy
(x、y)2dxdy h = S S 5EX(x、  y ) Ey (x
,y)dxdyを係数とする二次形式 の値、あるいはこの値から導出される値を検出された移
動ベクトルの角度θ方向の信頼性を示す値として用いる
ことを特徴とする。
y, t) and the temporal differential Et and the movement vector (u, v) of the image, and the movement within the area S set on the image. The moving hector (
In the movement vector detection method in which uo, vo) is the movement vector of the area S on the image, the value calculated from the spatial differential value a=s5sExCx,y)2dxdyb=SSsEy
(x, y) 2dxdy h = S S 5EX (x, y) Ey (x
, y) dxdy as coefficients, or a value derived from this value as a value indicating the reliability of the detected movement vector in the angle θ direction.

第2の発明は、時間的に連続した画像E(xy、t)上
に設定された、空間x、y方向に広がりを持った複数の
領域S ijの各々に対して、第1の発明の移動ベクト
ル検出方法を適用して移動ヘクトル(u O4j+ V
 0ij)を計算し、前記画像上の移動へり1−ルの分
布は滑らかであるという拘束および前記移動ベクトルか
らの修正量は小さいという拘束を表すエネルギー汎関数
を設定し、この汎関数の値を最小にするように前記移動
ヘクトルを修正することにより画像全体の移動ヘクトル
場(オプティカルフロー)を検出する移動ベクトル検出
方法において、 前記汎関数の移動ベクトルからの修正量は小さいという
拘束に信頼性を表す指標R2を反映させることを特徴と
する。
A second invention is a method according to the first invention for each of a plurality of regions S ij set on a temporally continuous image E(xy, t) and extending in the spatial x and y directions. By applying the movement vector detection method, the movement vector (u O4j + V
0ij), and set an energy functional that expresses the constraint that the distribution of moving edges on the image is smooth and that the amount of correction from the moving vector is small, and the value of this functional is In a movement vector detection method that detects the movement hector field (optical flow) of the entire image by correcting the movement hector so as to minimize it, reliability is imposed on the constraint that the amount of correction from the movement vector of the functional is small. It is characterized by reflecting the index R2.

第3の発明は、画像撮像装置によって得られる時間的に
連続した画像列を離散的表現に変換する変換器と、変換
された離散的表現の画像の時間的に隣合うフレームを保
持するフレームメモリと、このフレームメモリに保持さ
れた画像の空間差分Ex、Ey及びフレーム差分ELを
計算する画像差分計算装置と、前記画像上に設定された
複数の領域S ijの各々に対して前記各差分値の自乗
及び積の総和 a、J=ΣEx(x、y)2 b ij=ΣEy(x−y)2 h ij−ΣEX(X、y)Ey(x、y)f、j=Σ
Ey (x、  y) Et (X、  y)g ij
=ΣEt(x、y)Ex(x、y)を計算する総和計算
装置と、前記総和を用いて移動ヘクトル を前記各領域に対して計算する移動ベクトル計算装置と
からなる移動ベクトル検出装置において、前記総和から
作られる行列 る固有ベクトルe +ij+ e 2ijを計算し、こ
れら固有値及び固有ベクトルの数値、あるいはこれら固
有値及び固有ベクトルから導出される数値を前記検出さ
れた移動ヘクトルの信頼性を表す指標として出力する信
頼性指標計算装置を備えることを特徴とする。
A third invention provides a converter that converts a temporally continuous image sequence obtained by an image capturing device into a discrete representation, and a frame memory that holds temporally adjacent frames of the converted discrete representation images. and an image difference calculation device that calculates the spatial differences Ex, Ey and frame difference EL of the image held in the frame memory, and each of the difference values for each of the plurality of regions Sij set on the image. Sum of squares and products a, J = ΣEx (x, y) 2 b ij = ΣEy (x-y) 2 h ij - ΣEX (X, y) Ey (x, y) f, j = Σ
Ey (x, y) Et (X, y)g ij
= ΣEt (x, y) A movement vector detection device comprising a sum calculation device that calculates Ex (x, y) and a movement vector calculation device that calculates a movement hector for each region using the summation, Reliability of calculating the eigenvector e + ij + e 2ij, which is a matrix created from the summation, and outputting the numerical values of these eigenvalues and eigenvectors, or the numerical values derived from these eigenvalues and eigenvectors, as an index representing the reliability of the detected moving hectare. It is characterized by comprising a gender index calculation device.

第4の発明は、画像撮像装置によって得られる時間的に
連続した画像列を離散的表現に変換する変換器と、変換
された離散的表現の画像の時間的に隣合うフレームを保
持するフレームメモリと、このフレームメモリに保持さ
れた画像の空間差分Ex、Ey及びフレーム差分Etを
計算する画像差分計算装置と、前記画像上に設定された
複数の領域S ijの各々に対して前記各差分値の自乗
及び積の総和 aiJ=ΣEx(x、y)2 b、=ΣEy(x、y)” h、J−ΣEX(x,y)Ey(x、y)f、J=ΣE
y(x、y) Et(x,y)g2、−IEt(x、y
)Ex(x,y)を計算する総和計算装置と、前記総和
を用いて初期移動ベクトル を前記各領域に対して計算する移動ヘクトル計算装置と
からなる移動ヘクトル計算装置ムこおいて、前記移動ベ
クトル及び総和から生成されるU8、。
A fourth invention provides a converter that converts a temporally continuous image sequence obtained by an image capturing device into a discrete representation, and a frame memory that holds temporally adjacent frames of the converted discrete representation images. and an image difference calculation device that calculates the spatial differences Ex, Ey and frame difference Et of the images held in the frame memory, and each of the difference values for each of the plurality of regions Sij set on the image. Sum of squares and products aiJ = ΣEx (x, y) 2 b, = ΣEy (x, y)" h, J - ΣEX (x, y) Ey (x, y) f, J = ΣE
y(x,y) Et(x,y)g2, -IEt(x,y
) Ex(x, y); and a movement hector calculation device that calculates an initial movement vector for each area using the summation. U8, generated from the vector and summation.

Vijに関する連立−次方程式 %式% の解を計算し、最終的な移動ヘクトルとして出力する移
動ベクトル修正装置を備えることを特徴とする。
The present invention is characterized in that it includes a movement vector correction device that calculates a solution to the simultaneous-order equations regarding Vij and outputs it as a final movement hectare.

〔作用〕[Effect]

前述の移動ベクトル検出のためのモデルによれば、画像
パターンの移動はその時間微分関数E。
According to the model for detecting the movement vector described above, the movement of the image pattern is expressed by its time differential function E.

(x、y)によって観測され、その大きさIEtとして
検出される。従って一定の大きさの移動により生じるI
Etlの大きさが大きいほど雑音などに影響されないの
で画像パターンの移動が検出され易く、反対に小さけれ
ば小さいほど検出しにくいことになる。すなわち、移動
ベクトルの大きさとそれによって生じるIEt1の大き
さの比をRとすれば、Rの値によって検出された移動ベ
クトルの信頼性が見積もれることになる。
(x, y) and detected as its magnitude IEt. Therefore, I caused by a constant amount of movement
The larger the size of Etl, the easier it is to detect movement of the image pattern because it is less affected by noise, and conversely, the smaller the Etl is, the more difficult it is to detect. That is, if R is the ratio between the magnitude of the movement vector and the magnitude of IEt1 caused by it, the reliability of the detected movement vector can be estimated by the value of R.

いま、画像のパターンがδrだけθ方向に移動したとす
ると移動ベクトル(δU、δV)は次のように表現でき
る。
Now, if the image pattern is moved by δr in the θ direction, the movement vector (δU, δV) can be expressed as follows.

δU−δr cosθ δV−δr sinθ この移動により観測されるEtの大きさをδIEtとす
ると次のようになる。
δU-δr cos θ δV-δr sin θ Letting the magnitude of Et observed by this movement be δIEt, the following is obtained.

δ Et−δr  EXcosθ十Eysinθ  (
9)Rを次式のように定義し、R2を計算すると次のよ
うになる。
δ Et-δr EX cos θ + Eysin θ (
9) Define R as shown below and calculate R2 as shown below.

R−δ1Etl/δR(10) R” = l Et cosθ+Eysinθ式(11
)より、R2はcosθ、 sinθの二次形式となる
ことが分かる。この二次形式の係数行列は画像のパター
ンのみに依存し、そのパターンの移動方向θによるRの
変化がθの関数として表されている。
R-δ1Etl/δR(10) R” = l Et cosθ+Eysinθ Formula (11
), it can be seen that R2 has a quadratic form of cos θ and sin θ. This quadratic coefficient matrix depends only on the pattern of the image, and the change in R due to the moving direction θ of the pattern is expressed as a function of θ.

Rの最大最小を求めるために、弐(11)の二次形式を
主軸変換すると次のようになる。
In order to find the maximum and minimum of R, the quadratic form of 2 (11) is converted to the principal axis as follows.

R2= ・ ・ ・(12) ここで、λ1.λ2は係数行列の固有値で、eI+82
はそれぞれλ1.λ2に対応する大きさ1の固有ベクト
ルである。従ってλ、≧λ2となるように選んだとする
と、R2はθがe、の方向のとき最大値λ、をとり、e
2のときλ2をとることがわかる。従ってRも同様であ
り、その値は各固有値の平方根である。これらの関係を
図示するために、移動の検出し易さを方向θ、大きさR
のベクトルで表すと、その軌跡は第4図に示すように楕
円になり、その長軸及び短軸の方向はそれぞれ前述の固
有ベクトルel+eZの方向で、長さは固有値λ1.λ
2の平方根である。従って、式(8)によって計算され
た移動ベクトルの、最も信頼できる方向成分と信頼の度
合いを示す指標としてバク1〜ルrl、反対に最も信頼
性のない方向成分とその度合いを示す指標としてベクト
ルr2を、式(12)に現れている固有値と固有ベクト
ルを使用して次のように定義する。
R2= ・ ・ ・ (12) Here, λ1. λ2 is the eigenvalue of the coefficient matrix, eI+82
are respectively λ1. It is an eigenvector of magnitude 1 corresponding to λ2. Therefore, if λ is selected so that ≧λ2, R2 takes the maximum value λ when θ is in the direction of e, and e
2, it can be seen that λ2 is taken. Therefore, R is the same, and its value is the square root of each eigenvalue. To illustrate these relationships, the ease of detecting movement is expressed as direction θ and magnitude R.
When expressed as a vector, its locus becomes an ellipse as shown in FIG. 4, its long axis and short axis are in the direction of the aforementioned eigenvector el+eZ, and its length is equal to the eigenvalue λ1. λ
It is the square root of 2. Therefore, the most reliable directional component and the degree of reliability of the movement vector calculated by equation (8) are used as an index of 1 to 1, and conversely, the least reliable directional component and its degree are shown as an index of r2 is defined as follows using the eigenvalues and eigenvectors appearing in equation (12).

r 、 −ff、 e 、             
(13)r2匂刀e2 さらに、これらの固有値と固有ベクトルは、式(7)の
値を用いて次のように計算される。
r, -ff, e,
(13) r2 e2 Further, these eigenvalues and eigenvectors are calculated as follows using the values of equation (7).

e、 −(h、λ+a)/!5 ez −(h、λza)/r〒=7了 ・ ・ ・(14) ここで、用途によってはこのベクトルを極座標を用いて
表現した値を用いることもできるし、さらには前記固有
値及び固有ベクトルをそのまま信頼性を表す指標として
用いることもできる。
e, −(h, λ+a)/! 5 ez - (h, λza)/r = 7 (14) Here, depending on the purpose, it is possible to use a value expressed by using polar coordinates for this vector, or furthermore, the above eigenvalues and eigenvectors can be expressed as It can also be used as is as an index representing reliability.

次に、第2図に示される画像上の各領域S ijに対し
て上述の方法で計算された移動ベクトルを、この移動ベ
クトルの信頼性を表す指標を利用して考慮しながら修正
し、画像全体の移動ベクトルを求める方法について述べ
る。画像全体の移動ベクトルは一般にオプティカルフロ
ーと呼ばれるが、このオプティカルフローの性質として
移動ヘクトルの分布は滑らかであるという仮定を使用す
る例がある(BEl?THOLD K、P、 ll0R
N、 BRIAN G、5CtlUNCK:“Dete
rmining  0ptical  Flow  、
  へrti口cial  Intelligence
、 volume 17+ pages 185−20
3.1981)。
Next, the movement vector calculated in the above-described manner for each region S ij on the image shown in FIG. We will explain how to obtain the overall movement vector. The movement vector of the entire image is generally called an optical flow, and there is an example using the assumption that the distribution of movement hectares is smooth as a property of this optical flow (Bel?THOLD K, P, ll0R
N, BRIAN G, 5CtlUNCK: “Dete
rmining 0ptical Flow,
Herti Oral Intelligence
, volume 17+ pages 185-20
3.1981).

ここではこの仮定を採用し、決定論的弛緩法(板上勝彦
、横矢直和二゛弛緩法と正則化゛、情報処理、 vol
ume 30. No、7.1989年9月)によって
個々の移動ベクトルをその信頼性を考慮しながら修正し
、オプティカルフローを求める。
Here, we adopt this assumption and use the deterministic relaxation method (Katsuhiko Itagami, Naokazu Yokoya, "Relaxation method and regularization", Information Processing, vol.
ume 30. No. 7. September 1989), each movement vector is corrected while considering its reliability, and the optical flow is determined.

弛緩法によって問題を解くには、まず最小化すべきエネ
ルギー汎関数を設定しなければならない。
To solve a problem using the relaxation method, we must first set the energy functional to be minimized.

エネルギー汎関数Φは、滑らかさの拘束を表す汎関数ψ
と、検出された移動ベクトルの拘束を表すΩの和によっ
て表される。
The energy functional Φ is the functional ψ expressing the smoothness constraint
and Ω representing the constraint of the detected movement vector.

Φ(u (x、y)、v (x、y))−αψ(u (
x、y)、v (x、y))+Ω(u (x、  y)
、  v (x、  y) )   (15)ここで、
αは2つの拘束のバランスをとる定数である。
Φ(u (x, y), v (x, y)) − αψ(u (
x, y), v (x, y)) + Ω(u (x, y)
, v (x, y) ) (15) Here,
α is a constant that balances the two constraints.

滑らかさの拘束を表す汎関数ψは、近傍の移動ベクトル
とのずれを各成分u、vのグラジェントの自乗で表し、
ベクトル場全体で積分したものとする。
The functional ψ expressing the smoothness constraint expresses the deviation from the neighboring movement vector as the square of the gradient of each component u and v,
Assume that it is integrated over the entire vector field.

・ ・ ・(16) 検出された移動ベクトルからの拘束を表す汎関数Ωは、
各移動ベクトルが持つ信頼性を考慮して、信頼性の高い
方向への修正は大きなエネルギーを必要とし、反対に信
頼性の低い方向へは少ないエネルギーとなるように決め
る。
・ ・ ・(16) The functional Ω representing the constraint from the detected movement vector is
Considering the reliability of each movement vector, it is determined that a correction in a direction with high reliability requires a large amount of energy, while a correction in a direction with low reliability requires less energy.

Ω−5s(r、・Δv)2+(r2・Δv)2dxdy
・ ・ ・(17) ただし Δv−(u−u、、v−vo)         (1
8)ここで、r、及びr2は式(13)に示される信頼
性ベクトルであり、uo及びvoは弐(8)に示される
検出された移動ベクトルである。式(17)で示される
エネルギーの意味は、第5図に示すように、修正ベクト
ルΔVのr1方向の成分にはr、の大きさの重みを、同
様にr2方向の成分にはr2の大きさの重みを掛けて測
った距離の自乗である。
Ω-5s(r,・Δv)2+(r2・Δv)2dxdy
・ ・ ・(17) However, Δv−(u−u,,v−vo) (1
8) Here, r and r2 are the reliability vectors shown in equation (13), and uo and vo are the detected movement vectors shown in (8). The meaning of the energy shown in Equation (17) is as shown in Figure 5, the component of the correction vector ΔV in the r1 direction is weighted with the magnitude of r, and the component in the r2 direction is similarly weighted with the magnitude of r2. It is the square of the distance measured by multiplying the weight by the distance.

さて、エネルギー汎関数Ωは、式(13)の関係と式(
11)から式(12)への変形で使用した関係を用いる
と次のように変形できる。
Now, the energy functional Ω is determined by the relationship of equation (13) and the equation (
Using the relationship used in transforming equation (11) into equation (12), the equation can be transformed as follows.

Ω−5SλI(el・Δv)2 十λ2(e2・Δv)2dxdy ・Δv   dxdy =S S a  (u−u、) 2+2h  (u−u
o)  (v+  (v−vo)2 dxdy vo) ・ ・ ・(20) ただし、 d =a uo”+2 h uovo十b vo2+2
 g uo+2 f v、+c         (2
1)式(20)のu、vに関する項は、式(19)の最
後の式の積分の内部と等しい。従ってエネルギー汎関数
Ωは、移titヘクトルを修正することによって増加す
る時間微分関数の残差パワーの、全ヘクトル場での合計
を表していることになる。
Ω-5SλI(el・Δv)2 10λ2(e2・Δv)2dxdy・Δv dxdy = S S a (u-u,) 2+2h (u-u
o) (v+ (v-vo)2 dxdy vo) ・ ・ ・ (20) However, d = a uo”+2 h uovo ten b vo2+2
g uo+2 f v, +c (2
1) The terms related to u and v in equation (20) are equal to the inside of the integral of the last equation of equation (19). Therefore, the energy functional Ω represents the sum of the residual power of the time differential function, which is increased by modifying the shift tit hector, over the entire hector field.

以上でエネルギー汎関数が設定できたので、次にこれを
最小化する移動ベクトル場を求めることになる。そのた
めに、式(15)で示されるエネルギー汎関数Φのオイ
ラ一方程式を求めると次のようになる。
Now that we have set the energy functional, we will next find the moving vector field that minimizes it. For this purpose, the Euler equation of the energy functional Φ shown in equation (15) is obtained as follows.

a (u−uo) 十h (v−vo)h (u  u
o) +b (V  VO)・ ・ ・(19)   
    になる。
a (u-uo) tenh (v-vo)h (u u
o) +b (V VO)・・・・(19)
become.

以上で移動ベクトルからの拘束を表す汎関数が    
a (u−uo) 十h (v−vo)−α(uxx+
 uyy) −〇設定できたが、ここで式(3)より各
領域内での時    h (u  uo) +b (v
  vo)  a (Vxx+vyy) =。
Above, the functional expressing the constraint from the movement vector is
a (u-uo) 10h (v-vo)-α(uxx+
uyy) −〇 was set, but now from equation (3), the time h (u uo) +b (v
vo) a (Vxx+vyy) =.

間微分関数の残差EtのパワーIEt+2を計算   
                  °゛°(22)
してみると、次のようになる。           
  この式を離散化し、微分を差分て置き換えると次E
r12=a (u  u6) 2          
   式が得られる。
Calculate the power IEt+2 of the residual Et of the differential function
°゛°(22)
If you try it, you will get something like this:
If we discretize this equation and replace the differential with the difference, we get the following E
r12=a (u u6) 2
The formula is obtained.

+2h (u−uo)(v−vo) 十b (v−Vo
) 2+d  0−(atJ+4α)utJ+hv8、
     (23)α (ui++  、+ ui−1
j+ ui  j+1+ 11 i  j−1)a i
j u Oij   h ij V 0ijO= (b
tJ+ 4 α) Vzj 十h ufjOr: (v
=++ j+ V4−11+ V= j+I +Vt 
J−+)b ij V Oij   h ij u O
ijここで、i、jは移動ベクトル場の格子点を表すx
、y方向の添え字であり、画像上の領域S ijで計算
された値に対応する。また、u、  vの微分値は次の
ように差分に置き換えている。
+2h (u-uo) (v-vo) 10b (v-Vo
) 2+d 0-(atJ+4α)utJ+hv8,
(23) α (ui++ , + ui−1
j+ ui j+1+ 11 i j-1) a i
j u Oij h ij V 0ijO= (b
tJ+ 4 α) Vzzj 1h ufjOr: (v
=++ j+ V4-11+ V= j+I +Vt
J-+) b ij V Oij h ij u O
ij where i, j represent the lattice points of the moving vector field x
, is a subscript in the y direction, and corresponds to the value calculated in the area S ij on the image. Also, the differential values of u and v are replaced with the difference as follows.

uxx=ui++ j  2 uij+ui−+ j 
    (24)uVV−ur j+I2 u、J−1
−ui j−1VXx−V i+1 j  2 V i
j+ V i−1jvyy=Vi j++  2 Vi
J+Vi j−+さて、エネルギー汎関数Φの最小値を
与える移動ベクトル場は、式(23)で示されるU、V
に関する連立1次方程式を解くことによって与えられる
uxx=ui++ j 2 uij+ui−+ j
(24) uVV-ur j+I2 u, J-1
-ui j-1VXx-V i+1 j 2 V i
j+ Vi−1jvyy=Vi j++ 2 Vi
J+Vi j-+Now, the moving vector field that gives the minimum value of the energy functional Φ is U, V shown in equation (23)
It is given by solving simultaneous linear equations for .

この連立1次方程式を数値計算で解くにはさまざまな手
法(戸用隼人:“マトリクスの数値計算′”オーム社、
 1971年)があるが、ここではSOR法を使用する
として、式(23)のSOR法によるスキ−ムを求める
と次のようになる +a+Juo=i+1J(Vat;  V  )l /
(aB+4α) (ξ−1)u ■     : (ξ−1)V ここで、u、vの肩にある添え字には繰り返し演算のに
番目のステップの値であることを示す。
There are various methods to solve this simultaneous linear equation numerically (Hayato Toyo: “Numerical calculation of matrices”, Ohmsha,
1971), but assuming that the SOR method is used here, the scheme of equation (23) using the SOR method is determined as follows:+a+Juo=i+1J(Vat; V)l/
(aB+4α) (ξ−1)u ■ : (ξ−1)V Here, the subscripts on the shoulders of u and v indicate the value of the second step of the iterative operation.

またξは弛緩の加速係数で0以上2以下の値であるが、
一般には1.8から1.9程度の値が用いられる。また
、αの値は入力画像が8ビットで領域S ijの大きさ
が16 X 16画素の場合には2000程度が適当で
ある。式(25)を用いて移動ヘクトル場を計算する場
合、ヘクトル場の周辺で画素が存在しない部分があるが
、そこのベクトルはその段階でのベクトル場の最外周の
値と同じものとして計算する。これはスプラインなどで
使用される表現によれば、解放端の条件である。
In addition, ξ is the acceleration coefficient of relaxation and has a value of 0 to 2,
Generally, a value of about 1.8 to 1.9 is used. Further, when the input image is 8 bits and the size of the area S ij is 16×16 pixels, the appropriate value of α is about 2000. When calculating a moving hector field using equation (25), there are parts around the hector field where there are no pixels, but the vectors there are calculated as being the same as the outermost value of the vector field at that stage. . According to the expression used in splines, this is an open end condition.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の第1の実施例を第1図に示す。 A first embodiment of the invention is shown in FIG.

撮像装置1によって得られたアナログの映像信号はA/
D変換器2によって離散化され、デジタルの画像となる
。このデジタル信号はフレームメモリ3に保持される。
The analog video signal obtained by the imaging device 1 is A/
It is discretized by the D converter 2 and becomes a digital image. This digital signal is held in the frame memory 3.

フレームメモリ4は1フレーム前のデジタル画像を保持
するメモリで、A/D変換器2から新たなフレームの画
像がフレームメモリ3に送られてくると、それまでフレ
ームメモリ3が保持していた画像をフレームメモリ4が
保持する。
The frame memory 4 is a memory that holds the digital image of the previous frame, and when the image of a new frame is sent from the A/D converter 2 to the frame memory 3, the image that was held in the frame memory 3 until then is is held in the frame memory 4.

画像差分計算装置5は、二つのフレームメモリが保持し
ている隣接したフレームの画像を用いて空間及び時間差
分Ex、Ey、Etを計算する。すなわち、フレームメ
モリ3に保持されている画像をE (x、y、to) 
、フレームメモリ4に保持されている画像をE (x、
y、to−1)とすると、各差分値は次式によって計算
される。
The image difference calculation device 5 calculates spatial and temporal differences Ex, Ey, and Et using images of adjacent frames held in two frame memories. That is, the image held in the frame memory 3 is E (x, y, to)
, the image held in the frame memory 4 is E (x,
y, to-1), each difference value is calculated by the following equation.

Et −E (x、  y、  to)  E (x 
 i  y、  to)Ey=E(x、  y、  t
、o) −E (x、  y−1,to)El =E 
(x、  y、  to)  E (x、  y、  
to  1)・ ・ ・(26) ここで、Ex、Eyについては二つのフレームメモリの
内容の差分を平均しても良い。
Et −E (x, y, to) E (x
i y, to)Ey=E(x, y, t
, o) -E (x, y-1, to) El =E
(x, y, to) E (x, y,
to 1) (26) Here, for Ex and Ey, the difference between the contents of the two frame memories may be averaged.

総和計算装置6は、画像差分a1算装置5によって計算
された各差分値を用いて、式(7)に示したこの差分値
の自乗及び積の総和を計算する。ここで、総和を計算す
る範囲は、第2図に示されている領域S ijであり、
領域の数だけ総和が計算される。領域S、Jの大きさは
、画像全体の大きさが640 X400画素程度の場合
に、4×4画素から16×16画素程度が用いられるこ
とが多い。
The sum calculation device 6 uses each difference value calculated by the image difference a1 calculation device 5 to calculate the sum of the squares and products of the difference values shown in equation (7). Here, the range for calculating the sum is the area Sij shown in FIG.
The total sum is calculated for the number of regions. When the size of the entire image is about 640 x 400 pixels, the sizes of the regions S and J are often about 4 x 4 pixels to about 16 x 16 pixels.

移動ベクトル計算装置7はこの総和を用いて式(8)に
よって示した計算を行い、移動ベクトル(uo、Vo)
を出力する。
The movement vector calculation device 7 uses this summation to perform the calculation shown by equation (8), and calculates the movement vector (uo, Vo).
Output.

信頼性指標計算装置8は、同様に総和を用いて式(13
)で示した信頼性を示す指標を計算し、出力する。
Similarly, the reliability index calculation device 8 calculates the formula (13
) is calculated and output.

本発明の第2の実施例を第6図に示す。撮像装置1、A
/D変換器2、フレームメモリ3、フレームメモリ4、
画像差分計算装置5、総和計算装置6、及び移動ベクト
ル計算装置7の処理及び信号の流れは上述の第1の実施
例と同様であるが、本実施例においては移動ベクトル計
算装置7の出力及び信頼性指標計算装置8の出力は移動
ヘクトル修正装置9に入力され、式(25)に示された
スキーマによって反復演算を行って移動ベクトルを修正
し、その結果を最終的な移動ベクトル場(オプティカル
フロー)として出力する。
A second embodiment of the invention is shown in FIG. Imaging device 1, A
/D converter 2, frame memory 3, frame memory 4,
The processing and signal flow of the image difference calculation device 5, summation calculation device 6, and movement vector calculation device 7 are the same as in the first embodiment described above, but in this embodiment, the output of the movement vector calculation device 7 and The output of the reliability index calculation device 8 is input to the movement vector correction device 9, which performs an iterative calculation according to the schema shown in equation (25) to correct the movement vector, and uses the result as a final movement vector field (optical output as a flow).

以上の各実施例では画像撮像□装置lを移動ベクトル検
出装置に含めて説明したが、これを含めず、ビデオテー
プレコーダーなどの出力を入力として処理することも可
能である。
In each of the above embodiments, the image capturing device 1 is included in the movement vector detecting device, but it is also possible to process the output of a video tape recorder or the like as input without including this device.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明により動画像から検出された移動ベクトルの信頼
性を示す指標を得ることが可能となり、たとえば移動物
体を検出する用途においては信頼性が高い移動ベクトル
のみを使用することにより、精度の高い移動物体の検出
が可能になる。
According to the present invention, it is possible to obtain an index indicating the reliability of movement vectors detected from moving images. For example, in applications for detecting moving objects, by using only highly reliable movement vectors, highly accurate movement can be achieved. It becomes possible to detect objects.

また、本発明により画像の移動ベクトル場(オプティカ
ルフロー)を精度良く検出することが可能となり、たと
えばこの移動ベクトルからカメラの3次元的な移動を検
出する用途においてこの移動を精度良く検出することが
可能になる。
Furthermore, the present invention makes it possible to accurately detect the movement vector field (optical flow) of an image. For example, in applications where three-dimensional movement of a camera is detected from this movement vector, this movement can be detected with high accuracy. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例を示す図、第2図は動画
像上に設定された小領域を示す図、第3回は検出された
画像の各導関数の関係を示す図、 第4図は移動ベクトルの信頼性の方向による変化を示す
図、 第5図は信頼性を表すベクトルと修正ベクトルの関係を
示す図、 第6図は本発明の第2の実施例を示す図である。 1・・・・・撮像装置 2・・・・・A/D変換器 3・・・・・フレームメモリ 4・ ・ ・ ・ ・フレームメモリ 5・・・・・画像差分計算装置 6・・・・・総和計算装置 7・・・・・移動ヘクトル計算装置 8・・・・・信頼性指標旧算装置 9・・・・・移動ヘクトル修正装置
Figure 1 is a diagram showing the first embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram showing a small area set on a moving image, and Figure 3 is a diagram showing the relationship between each derivative of the detected image. , FIG. 4 is a diagram showing changes in the reliability of movement vectors depending on the direction, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between vectors representing reliability and correction vectors, and FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. It is a diagram. 1... Imaging device 2... A/D converter 3... Frame memory 4... Frame memory 5... Image difference calculation device 6...・Total calculation device 7...Movement hectare calculation device 8...Reliability index old calculation device 9...Movement hectare correction device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)時間的に連続した画像E(x,y,t)の空間微
分E_x、E_y及び時間微分E_tと前記画像上の移
動ベクトル(u,v)との関係を示す方程式E_x・u
+E_y・v+E_t=0 と、前記画像上に設定した領域S内で前記移動ベクトル
(u,v)が一定であるという条件を、実際の画像から
計算された各微分値に適用したときに算出される前記方
程式の残差の総和|E_r|を最小にする移動ベクトル
(u_0,v_0)を前記画像上の領域Sの移動ベクト
ルとする移動ベクトル検出方法において、 前記空間微分値から計算される値 a=∫∫_sE_x(x,y)^2dxdyb=∫∫_
sE_y(x,y)^2dxdyh=∫∫_sE_x(
x,y)E_y(x,y)dxdyを係数とする二次形
式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の値、あるいはこの値から導出される値を検出された移
動ベクトルの角度θ方向の信頼性を示す値として用いる
ことを特徴とする移動ベクトル検出方法。
(1) Equation E_x・u showing the relationship between the spatial differentials E_x, E_y and the temporal differential E_t of a temporally continuous image E(x, y, t) and the movement vector (u, v) on the image
+E_y・v+E_t=0, which is calculated when applying the condition that the movement vector (u, v) is constant within the area S set on the image to each differential value calculated from the actual image. In a movement vector detection method in which a movement vector (u_0, v_0) that minimizes the sum of residuals |E_r| of the equation is set as a movement vector of a region S on the image, =∫∫_sE_x(x,y)^2dxdyb=∫∫_
sE_y(x,y)^2dxdyh=∫∫_sE_x(
x, y) E_y (x, y) dxdy is the quadratic form ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. A movement vector detection method characterized in that it is used as a value indicating reliability.
(2)時間的に連続した両像E(x,y,t)上に設定
された、空間x,y方向に広がりを持った複数の領域S
_i_jの各々に対して、請求項1記載の移動ベクトル
検出方法を適用して移動ベクトル(u_0_i_j,v
_0_i_j)を計算し、前記画像上の移動ベクトルの
分布は滑らかであるという拘束および前記移動ベクトル
からの修正量は小さいという拘束を表すエネルギー汎関
数を設定し、この汎関数の値を最小にするように前記移
動ベクトルを修正することにより画像全体の移動ベクト
ル場(オプティカルフロー)を検出する移動ベクトル検
出方法において、 前記汎関数の移動ベクトルからの修正量は小さいという
拘束に信頼性を表す指標R^2を反映させることを特徴
とする移動ベクトル検出方法。
(2) Multiple areas S extending in the spatial x and y directions, set on both temporally continuous images E (x, y, t)
The movement vector detection method according to claim 1 is applied to each of the movement vectors (u_0_i_j, v
_0_i_j), set an energy functional representing a constraint that the distribution of the movement vector on the image is smooth and a constraint that the amount of correction from the movement vector is small, and minimize the value of this functional. In a movement vector detection method that detects a movement vector field (optical flow) of the entire image by correcting the movement vector as shown in FIG. A movement vector detection method characterized by reflecting ^2.
(3)画像撮像装置によって得られる時間的に連続した
画像列を離散的表現に変換する変換器と、変換された離
散的表現の画像の時間的に隣合うフレームを保持するフ
レームメモリと、このフレームメモリに保持された画像
の空間差分E_x,E_y及びフレーム差分E_tを計
算する画像差分計算装置と、前記画像上に設定された複
数の領域S_i_jの各々に対して前記各差分値の自乗
及び積の総和a_i_j=ΣE_x(x,y)2 b_i_j=ΣE_y(x,y)^2 h_i_j=ΣE_x(x,y)E_y(x,y)f_
i_j=ΣE_y(x,y)E_t(x,y)g_i_
j=ΣE_t(x,y)E_x(x,y)を計算する総
和計算装置と、前記総和を用いて移動ベクトル ▲数式、化学式、表等があります▼ を前記各領域に対して計算する移動ベクトル計算装置と
からなる移動ベクトル検出装置において、前記総和から
作られる行列 ▲数式、化学式、表等があります▼ の固有値λ_1_i_j,λ_2_i_j及びこれら固
有値に対応する固有ベクトルe_1_i_j,e_2_
i_jを計算し、これら固有値及び固有ベクトルの数値
、あるいはこれら固有値及び固有ベクトルから導出され
る数値を前記検出された移動ベクトルの信頼性を表す指
標として出力する信頼性指標計算装置を備えることを特
徴とする移動ベクトル検出装置。
(3) a converter that converts a temporally continuous image sequence obtained by the image capturing device into a discrete representation; a frame memory that holds temporally adjacent frames of the converted discrete representation image; An image difference calculation device that calculates spatial differences E_x, E_y and frame difference E_t of images held in a frame memory, and a square and product of each difference value for each of a plurality of regions S_i_j set on the image. Total sum a_i_j=ΣE_x(x,y)2 b_i_j=ΣE_y(x,y)^2 h_i_j=ΣE_x(x,y)E_y(x,y)f_
i_j=ΣE_y(x,y)E_t(x,y)g_i_
j=ΣE_t(x,y)E_x(x,y), and a movement vector that uses the summation to calculate the movement vector ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ for each area. In a movement vector detection device consisting of a calculation device, the eigenvalues λ_1_i_j, λ_2_i_j of the matrix ▲ where there are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.
i_j and outputs numerical values of these eigenvalues and eigenvectors, or numerical values derived from these eigenvalues and eigenvectors, as an index representing the reliability of the detected movement vector. Movement vector detection device.
(4)画像撮像装置によって得られる時間的に連続した
画像列を離散的表現に変換する変換器と、変換された離
散的表現の画像の時間的に隣合うフレームを保持するフ
レームメモリと、このフレームメモリに保持された画像
の空間差分E_x,E_y及びフレーム差分E_tを計
算する画像差分計算装置と、前記画像上に設定された複
数の領域S_i_jの各々に対して前記各差分値の自乗
及び積の総和a_i_j=ΣE_x(x,y)^2 b_i_j=ΣE_y(x,y)^2 h_i_j=ΣE_x(x,y)E_y(x,y)f_
i_j=ΣE_y(x,y)E_t(x,y)g_i_
j=ΣE_t(x,y)E_x(x,y)を計算する総
和計算装置と、前記総和を用いて初期移動ベクトル ▲数式、化学式、表等があります▼ を前記各領域に対して計算する移動ベクトル計算装置と
からなる移動ベクトル計算装置において、前記移動ベク
トル及び総和から生成されるu_i_j、v_i_jに
関する連立一次方程式 0=(a_i_j+4α)u_i_j+hv_i_j−
α(u_i_+_1_j+u_i_−_1_j+u_i
_j_+_1+u_i_j_−_1−a_i_ju_0
_i_j−h_i_jv_0_i_j0=(b_i_j
+4α)v_i_j+hu_i_j−α(v_i_+_
1_j+v_i_−_1_j+v_i_j_+_1+v
_i_j_−_1)−b_i_jv_0_i_j−h_
i_ju_0_i_jの解を計算し、最終的な移動ベク
トルとして出力する移動ベクトル修正装置を備えること
を特徴とする移動ベクトル検出装置。
(4) a converter that converts a temporally continuous image sequence obtained by the image capturing device into a discrete representation; a frame memory that holds temporally adjacent frames of the converted discrete representation images; An image difference calculation device that calculates spatial differences E_x, E_y and frame difference E_t of images held in a frame memory, and a square and product of each difference value for each of a plurality of regions S_i_j set on the image. Total sum a_i_j=ΣE_x(x,y)^2 b_i_j=ΣE_y(x,y)^2 h_i_j=ΣE_x(x,y)E_y(x,y)f_
i_j=ΣE_y(x,y)E_t(x,y)g_i_
A sum calculation device that calculates j=ΣE_t(x,y)E_x(x,y), and a movement that uses the sum to calculate the initial movement vector ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ for each of the above regions. In a movement vector calculation device consisting of a vector calculation device, simultaneous linear equations regarding u_i_j and v_i_j generated from the movement vector and the sum 0=(a_i_j+4α)u_i_j+hv_i_j−
α(u_i_+_1_j+u_i_-_1_j+u_i
_j_+_1+u_i_j_−_1−a_i_ju_0
_i_j−h_i_jv_0_i_j0=(b_i_j
+4α)v_i_j+hu_i_j−α(v_i_+_
1_j+v_i_-_1_j+v_i_j_+_1+v
_i_j_-_1)-b_i_jv_0_i_j-h_
A movement vector detection device comprising a movement vector correction device that calculates a solution to i_ju_0_i_j and outputs it as a final movement vector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5535302A (en) * 1994-12-01 1996-07-09 Tsao; Tien-Ren Method and apparatus for determining image affine flow using artifical neural system with simple cells and lie germs
US6788802B2 (en) 1998-05-21 2004-09-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical flow estimation method and image synthesis method

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