JPH05233816A - Moving image feature detecting method - Google Patents

Moving image feature detecting method

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Publication number
JPH05233816A
JPH05233816A JP3588692A JP3588692A JPH05233816A JP H05233816 A JPH05233816 A JP H05233816A JP 3588692 A JP3588692 A JP 3588692A JP 3588692 A JP3588692 A JP 3588692A JP H05233816 A JPH05233816 A JP H05233816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moving image
motion
data
power spectrum
axis direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3588692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Kojima
明 小島
Junichi Kishigami
順一 岸上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP3588692A priority Critical patent/JPH05233816A/en
Publication of JPH05233816A publication Critical patent/JPH05233816A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PURPOSE:To automatize the detection of the motion of a moving image by loading a linear group filter to an obtained Fourier spectrum and detecting the feature of the motion of data by calculating a peak value from that result. CONSTITUTION:When a white circle 42 is moved on a screen 41 shown by (x) and (y) coordinates while setting velocity Vx for the (x) axis direction component to '1' and setting velocity Vy for the (y) axis direction component to '1', a three-dimensional FET image F (Fx, Fy, Ft) is obtained by executing three-dimensional FET (high-speed Fourier transformation) to the moving image data. In respect to the obtained power spectrum, the Vy is changed from -Ny to Ny, average power spectrum is obtained at every Vy by the linear group filter and the peak of the average power spectrum is calculated. Concerning data on the lane of Fy=0 of the power spectrum, the velocity component Vx in the (x) axis direction of the object is calculated similarly. Further, when there is one peak, it is judged that there is one object, and one velocity component Vx/Vy is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、動画像の画像処理に関
し、特に、動画像を用いた各種サービスを行う映像デー
タベースシステムに関し、例えば放送、エンターテイメ
ント等の分野に利用して有効な技術に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to image processing of moving images, and more particularly, to a video database system for providing various services using moving images, and more particularly to a technique effective in the fields of broadcasting and entertainment. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2(a)に動画データをフレームイメ
ージで示す。例えば現在のテレビでは1秒間に30枚の
フレーム21を切れ目なく再生することによりあたかも
画像が動いているように見せている。この動画データを
取り扱う上で大きな問題は取扱いの単位をどうするかと
いうことである。問題点は従来のテキストデータ等と比
べて2桁以上多いデータ量、動画としての連続性の維持
にあると考えられる。従ってデータベース等で動画デー
タを取り扱う為には図2(b)に示すような特徴検出を
した上で図2(c)に示すように各単位に分解してイン
デックスを作成していく必要がある。
2. Description of the Related Art FIG. 2A shows moving image data as a frame image. For example, in the present television, 30 frames 21 per second are reproduced seamlessly so that the image appears to be moving. A major problem in handling this moving image data is what to do with the unit of handling. It is considered that the problem is that the amount of data is more than two digits larger than that of conventional text data and the like, and the continuity as a moving image is maintained. Therefore, in order to handle moving image data in a database or the like, it is necessary to perform feature detection as shown in FIG. 2B and then disassemble into units as shown in FIG. 2C to create an index. ..

【0003】図2(b)の特徴検出としては、色、大き
さ、動き等の属性を使うことが考えられる。これらの
内、簡単な等速度運動、あるいは周期運動、さらにこれ
らの組合せの一般的な運動に分けることができる動き
を、動画データから自動的に検出する方法はまだ開発さ
れていない。従来、動き検出として最もよく用いられて
いるのはオプティカルフローを用いた解析方法である。
この方法は、フレーム間での各要素の変化分を検出して
動きを表すものである。この方法を用いた解析例を図7
に示す。
For the feature detection of FIG. 2B, it is possible to use attributes such as color, size, and motion. Among these, a method for automatically detecting a motion that can be divided into a simple uniform motion, a periodic motion, and a general motion of a combination thereof from moving image data has not yet been developed. Conventionally, the most commonly used motion detection is an analysis method using optical flow.
This method is to detect the change of each element between frames to represent the motion. An example of analysis using this method is shown in FIG.
Shown in.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記オプティカルフロ
ーを用いる方法を、図2(b)の特徴検出に用いようと
した場合、次の問題点がある。すなわち、オプティカル
フロー法は、現在までの所、フロー化した図7に示すよ
うな図を人間が判断するという所までしか研究が進んで
おらず、特徴検出を自動的に行う為には、得られたフロ
ーから更に画像処理等を行う必要があるが、その方法は
開発されていない。したがって、動き検出を自動的に行
うことはオプティカルフロー法では困難である。また、
オプティカルフロー法を複数の物体が動いている画像に
対して適用する場合は、フローが複雑になる。
When the method using the above optical flow is used for the feature detection of FIG. 2B, there are the following problems. In other words, the optical flow method has so far been studied only to the point where a human can judge the diagram shown in FIG. 7 which is made into a flow. It is necessary to further perform image processing and the like from the obtained flow, but the method has not been developed. Therefore, it is difficult for the optical flow method to automatically perform motion detection. Also,
When the optical flow method is applied to an image in which multiple objects are moving, the flow becomes complicated.

【0005】本発明は、これに対し、従来人間の判断に
よって行っていた、動画像の動き検出を自動的に行うこ
とを目的とするものである。
On the other hand, an object of the present invention is to automatically detect the motion of a moving image, which has been conventionally performed by human judgment.

【0006】本発明の前記ならびに他の目的と新規な特
徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかにす
る。
The above and other objects and novel characteristics of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、各画面が連続的に構成されて動画像を表
現しているデータに対し、該各画面内部および各画面間
の情報からフーリエスペクトルを得、得られたフーリエ
スペクトルに対し直線群フィルターをかけ、その結果か
らピーク値を求めることにより該データの動きの特徴を
検出することを特徴とするものである。なお、本明細書
における「直線群フィルター」とは、ある幅を持ち、等
間隔に並んだ直線群上に存在するデータだけを取り出す
フィルターを指すものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention relates to data representing moving images in which each screen is continuously formed, and inside and between each screen. It is characterized in that a Fourier spectrum is obtained from the information, a linear group filter is applied to the obtained Fourier spectrum, and a peak value is obtained from the result, whereby the characteristic of the movement of the data is detected. The term "straight line group filter" in the present specification refers to a filter having a certain width and extracting only data existing on a straight line group arranged at equal intervals.

【0008】[0008]

【作用】上記した手段によれば、動きの特徴検出を全て
自動的に、人間の判断を必要とせずに行うことが可能と
なるものである。
According to the above-mentioned means, it becomes possible to detect all the motion characteristics automatically and without human judgment.

【0009】以下、本願発明の構成について、一実施例
と共に説明する。
The structure of the present invention will be described below together with one embodiment.

【0010】[0010]

【実施例】図2に、本例による動画データにおける動き
検出に注目したインデックス付けの方法の全体図を示
す。図2(a)は動画データをフレームイメージで示
す。例えば現在のテレビでは1秒間に30枚のフレーム
21を切れ目なく再生することによりあたかも画像が動
いているように見せている。データベース等で動画デー
タを取り扱う為には以下に述べる本発明の方法により
(b)の動きの特徴検出22をした上で(c)に示すよ
うに各単位に分解してインデックス23〜26を作成し
ておく。
EXAMPLE FIG. 2 shows an overall view of an indexing method focusing on motion detection in moving image data according to this example. FIG. 2A shows moving image data as a frame image. For example, in the present television, 30 frames 21 per second are reproduced seamlessly so that the image appears to be moving. In order to handle moving image data in a database or the like, the motion feature detection 22 of (b) is performed by the method of the present invention described below, and then decomposed into units as shown in (c) to create indexes 23 to 26. I'll do it.

【0011】図3は動きに注目した特徴検出の例を具体
的に示したものである。動画データを動きを特徴として
いくつかのシーン31〜33に分解する。各動きの特徴
を(a)で示した。ここで動きの検出とは、(a)に示
した矢印34〜36で示されるベクトルを指す。例え
ば、(a)の1番目の例37では、黒い丸いものが右下
に移動しており、2番目の例38では黒い四角いものが
左に移動しており、3番目の例39では黒い細長いもの
が真上に移動していると特徴付けられる。
FIG. 3 specifically shows an example of feature detection focusing on movement. The moving image data is decomposed into several scenes 31 to 33 with the feature of motion. The characteristics of each movement are shown in (a). Here, the detection of motion refers to the vectors indicated by the arrows 34 to 36 shown in (a). For example, in the first example 37 of (a), the black round object is moving to the lower right, in the second example 38 the black square object is moving to the left, and in the third example 39, the black elongated object. Things are characterized as moving directly above.

【0012】以下、本例の動画像特徴検出方法を図1の
フローチャートを用いて説明する。本例を説明するため
に図4のサンプルデータを用いる。図4は、x,y座標
で示される画面41上で白い円42がx軸方向成分の速
度Vxが1、y軸方向成分の速度Vyが1の速さで移動し
ているものとする。実際のフレーム上では、フレーム間
の時間的間隔で表される時間だけ円42が移動した像が
表現されている。
The moving image feature detecting method of this embodiment will be described below with reference to the flowchart of FIG. The sample data of FIG. 4 is used to describe this example. In FIG. 4, it is assumed that the white circle 42 is moving at a speed Vx of the x-axis direction component of 1 and a speed Vy of the y-axis direction component of 1 on the screen 41 indicated by the x and y coordinates. On an actual frame, an image in which the circle 42 is moved by the time represented by the time interval between the frames is represented.

【0013】(ステップ101) 動画データを各画素の
輝度時空間分布f(x,y,t)として定義する。ここ
で、xは水平方向、yは垂直方向、tは時間方向の画素
座標であり、範囲は、x=0〜Nx−1,y=0〜Ny−
1,t=0〜Nt−1とする。
(Step 101) The moving image data is defined as the luminance spatiotemporal distribution f (x, y, t) of each pixel. Here, x is the horizontal direction, y is the vertical direction, t is the pixel coordinate in the time direction, and the range is x = 0 to Nx−1, y = 0 to Ny−.
Let 1, t = 0 to Nt-1.

【0014】(ステップ102) 動画データに対して次
の〔数1〕で定義される3次元FFT(高速フーリエ変
換)を行い、3次元FFT像F(Fx,Fy,Ft)を得
る。
(Step 102) The three-dimensional FFT image F (Fx, Fy, Ft) defined by the following [Equation 1] is applied to the moving image data to obtain a three-dimensional FFT image F (Fx, Fy, Ft).

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】ここで、Fx,Fy,Ftはx,y,tに対応
する周波数軸であり、範囲は、Fx=0〜Nx−1,Fy=
0〜Ny−1,Ft=0〜Nt−1である。次に3次元FF
T像のパワースペクトルを〔数2〕のように求める。
Here, Fx, Fy, Ft are frequency axes corresponding to x, y, t, and the range is Fx = 0 to Nx-1, Fy =
0 to Ny-1 and Ft = 0 to Nt-1. Next, 3D FF
The power spectrum of the T image is obtained as in [Equation 2].

【0017】[0017]

【数2】|F(Fx,Fy,Ft)|2 このパワ−スペクトルを等高線図で表したものを図5に
示す。図では3次元デ−タで表される結果のFt=0の
面を示している。
## EQU2 ## | F (Fx, Fy, Ft) | 2 FIG. 5 shows a contour diagram of this power spectrum. The figure shows the surface of Ft = 0 as a result represented by three-dimensional data.

【0018】(ステップ103) 得られたパワースペク
トルに対して、Vyを−NyからNyまで変化させ、各Vy
毎に次の〔数3〕の直線群フィルターにより平均パワー
スペクトルを求める。Fx=0、かつFy,Ftが
(Step 103) Vy is changed from -Ny to Ny with respect to the obtained power spectrum, and each Vy is changed.
The average power spectrum is obtained for each time by the following linear group filter of [Equation 3]. Fx = 0 and Fy and Ft are

【0019】[0019]

【数3】 [Equation 3]

【0020】を満たす領域について、パワースペクトル
の総和をピクセル数で規格化した平均パワースペクトル
を求める。ここで、Δwは直線領域の幅の1/2に対応
する。このアルゴリズムで求めた結果を図6に示す。こ
の図で、縦軸は平均パワースペクトルを示し、横軸はy
軸方向成分の速度Vyを示している。y軸方向成分の速
度Vyは0.1ずつ変化させている。また図中 line wi
dth は直線群フィルターの直線領域の幅を示している。
For the region satisfying the above condition, the average power spectrum obtained by normalizing the total sum of power spectra by the number of pixels is obtained. Here, Δw corresponds to ½ of the width of the linear region. The result obtained by this algorithm is shown in FIG. In this figure, the vertical axis represents the average power spectrum and the horizontal axis represents y.
The velocity Vy of the axial component is shown. The velocity Vy of the y-axis direction component is changed by 0.1. Also in the figure line wi
dth indicates the width of the linear region of the linear group filter.

【0021】(ステップ104) 平均パワースペクトル
のピークを求める。ピークを求める方法は例えば、得ら
れたカーブから一回微分したものを求めその0をクロス
する点から求める等の既存の一般的な手法を用いる。こ
のピークに対するy軸方向成分の速度Vyが求める物体
のy軸方向の速度成分である。
(Step 104) The peak of the average power spectrum is obtained. As a method of obtaining the peak, for example, an existing general method such as obtaining a curve obtained by differentiating once from the obtained curve and obtaining it from the point where 0 is crossed is used. The velocity Vy of the y-axis direction component with respect to this peak is the velocity component of the object in the y-axis direction.

【0022】(ステップ105)(ステップ106) 上記ス
テップ103ステップ104と同様に、パワースペクトルのF
y=0の面上のデータについて、物体のx軸方向の速度
成分Vxを得る。
(Step 105) (Step 106) Similar to Step 103 and Step 104, the power spectrum F
For the data on the surface of y = 0, the velocity component Vx of the object in the x-axis direction is obtained.

【0023】(ステップ107) ステップ104,106で得ら
れたピークが一つか複数かを判断する。ピークが一つの
場合は、ステップ108へ進み、ピークが複数の場合はス
テップ109へ進む。
(Step 107) It is judged whether the number of peaks obtained in steps 104 and 106 is one or plural. When there is one peak, the process proceeds to step 108, and when there are a plurality of peaks, the process proceeds to step 109.

【0024】(ステップ108) ステップ107において、
ピークが一つの場合、物体は一つと判断され、一つの速
度成分Vx,Vyを得る。
(Step 108) In Step 107,
When the number of peaks is one, it is determined that the number of objects is one, and one velocity component Vx, Vy is obtained.

【0025】(ステップ109) ステップ107において、
ピークが複数の場合、物体は複数あると判断され、更に
パワースペクトルのFt=0の面上のデータについて、
ステップ103〜106と同様の方法で、物体の移動方向Vy
/Vxを得ることで、各物体の速度成分を正しく対応付
けすることができる。
(Step 109) In Step 107,
When there are a plurality of peaks, it is determined that there are a plurality of objects, and further, regarding the data on the surface of Ft = 0 of the power spectrum,
By the same method as steps 103 to 106, the moving direction Vy of the object
By obtaining / Vx, the velocity component of each object can be correctly associated.

【0026】上記のステップ102における図5で特徴的
なのは、左上から右下にかけてデータの存在領域が集中
しているということである。これはx軸方向とy軸方向
の速度成分の比が1である運動が特徴的であるというこ
とを示している。本発明では、以上のアルゴリズムに基
づいて自動的に速度を求めることができ、従来不可能で
あった動画像の動き検出を自動的に行うことが可能とな
る。
What is characteristic of FIG. 5 in the above step 102 is that the data existing areas are concentrated from the upper left to the lower right. This indicates that the motion in which the ratio of the velocity components in the x-axis direction and the y-axis direction is 1 is characteristic. According to the present invention, the speed can be automatically obtained based on the above algorithm, and it is possible to automatically detect the motion of a moving image, which has been impossible in the past.

【0027】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施例
に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-described embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来不可能であった動画像の動き検出を自動的に行うこ
とが可能となり、今後飛躍的に需要が増すと考えられる
動画像を用いたデータベースシステムへのデータ入力に
おけるインデックス付け等の分野において非常に有効な
ものである。
As described above, according to the present invention,
It has become possible to automatically detect the motion of moving images, which was previously impossible, and it is expected to be extremely useful in fields such as indexing when inputting data to database systems that use moving images, which is expected to dramatically increase demand in the future. It is effective for.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の動画像特徴検出方法を説明するフロ
ーチャート。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a moving image feature detection method of the present invention.

【図2】 本例による動画データにおける動き検出に注
目したインデックス付けの方法を示す全体図。
FIG. 2 is an overall view showing an indexing method focusing on motion detection in moving image data according to this example.

【図3】 動きに注目した特徴検出の例を具体的に示し
た図。
FIG. 3 is a diagram specifically showing an example of feature detection focusing on motion.

【図4】 本発明の実施例で用いるサンプルデータを示
した図。
FIG. 4 is a diagram showing sample data used in an example of the present invention.

【図5】 フーリエ変換により得られた3次元FFTパ
ワ−スペクトル。
FIG. 5 shows a three-dimensional FFT power spectrum obtained by Fourier transform.

【図6】 平均パワースペクトルを示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing an average power spectrum.

【図7】 従来のオプティカルフロー法により得られた
フロー解析の例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an example of flow analysis obtained by a conventional optical flow method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…フレーム、22…動きの特徴検出、23〜26…
インデックス、31〜33…動画データ、34〜36…
矢印。
21 ... Frame, 22 ... Motion feature detection, 23-26 ...
Indexes 31 to 33 ... Video data, 34 to 36 ...
Arrow.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各画面が連続的に構成されて動画像を表
現しているデータに対し、該データの動きの特徴を検出
する方法において、該各画面内部および各画面間の情報
からフーリエスペクトルを得、得られたフーリエスペク
トルに対し直線群フィルターをかけ、その結果からピー
ク値を求めることにより該データの特徴を得ることを特
徴とする動画像特徴検出方法。
1. A method for detecting a characteristic of a motion of data for data representing a moving image in which each screen is continuously formed, and a Fourier spectrum is obtained from information inside and between the screens. The method for detecting a moving image feature is characterized in that the obtained Fourier spectrum is subjected to a linear group filter, and the peak value is obtained from the result to obtain the characteristic of the data.
JP3588692A 1992-02-24 1992-02-24 Moving image feature detecting method Pending JPH05233816A (en)

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JP3588692A JPH05233816A (en) 1992-02-24 1992-02-24 Moving image feature detecting method

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JP3588692A JPH05233816A (en) 1992-02-24 1992-02-24 Moving image feature detecting method

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JP3588692A Pending JPH05233816A (en) 1992-02-24 1992-02-24 Moving image feature detecting method

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108764124A (en) * 2018-05-25 2018-11-06 天津科技大学 The detection method and device of crowd movement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108764124A (en) * 2018-05-25 2018-11-06 天津科技大学 The detection method and device of crowd movement

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