JPH05342342A - 境界線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像検出によって境界線を検出し、近似式を
あてはめて境界線を表現する。 【構成】 画像入力手段１によって入力された画像から
物体を物体検出手段２で検出し、さらに物体の端面を端
面検出手段３によって検出し、境界線近似手段４によっ
て近似する。これによって、広い視野の場合でも境界を
すばやく検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像で抽出した境界線
を検出する境界線検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】立ち入りを制限したドアの近傍や図７に
示すように工場内の通路２１の人２０が境界線２２を越
えて危険領域２３へ進入したかどうかを監視するために
画像入力手段１（普通はＴＶカメラ）で自動で監視す
る。しかし境界線２２を越えたかどうかを判定するため
にはまず境界線を検出しなければならない。そして従来
のこの種の画像中の境界線を設定する方法は図８で示す
ように画像入力手段１で捉えた境界線を一本の直線１０
として近似して境界を検出するのが普通であった。そし
て物体（人物）がこの境界線の上か下かのどちらに存在
するかを判断して機器を制御し、警報を発していた。

【０００３】また物体の検出の方法は、図９に示したよ
うに背景画像画面Ａと現画像画面Ｂの差分画像画面Ｃを
求め、差分画像画面Ｃから物体を検出するという手段を
用いていた。その構成は図１０に示したように画像入力
手段１により背景画像を背景画像メモリ部１１に記憶
し、次に現在の画像を現画像メモリ部１２に記憶し、そ
の後、差分手段１３で現画像メモリ部１２と背景画像メ
モリ部１１との間で差分演算を行ない、その後、２値化
手段１４で２値化して物体の形状を取り出し、差分画像
メモリ１５に書き込むと言うものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、実際の境界線が図７で示す工場の通路の端
のような単純な一本の直線であっても、図１１に示すよ
うに、画像中では境界線が一本の直線で近似できるとは
限らず、視野角の広い広角レンズで撮像した画像（図１
２）や、長い通路を監視するために、より広い視野を確
保するために、画像入力手段１の位置を斜めから撮像す
るように設置した場合の画像ではむしろ画像上の境界線
１６は歪んで表示されるのが普通である。そのため図１
１に示すように画面上の境界線１６を一本の直線で近似
しようとすると正しく境界線の検出ができないことにな
る。即ち直線Ａ１７で境界線を近似すると、実際には例
えば人が境界線内部に来ているのに画像上からは察知で
きなかったり、あるいは直線Ｂ１８で境界線を近似する
と、実際には境界線外部にいるのに画像上から内部にい
ると検知してしまうという課題があった。

【０００５】また上記の一本の直線による境界線近似に
伴う危険を避けるために画像差分によって検出した端面
をそのまま境界線として処理する方法があるが、この方
法では画面上の全画素を走査しながら境界点を決定する
仕事をおこなわねばならず、処理時間がかかりすぎ、人
の存在位置に応じて機器の制御等処理を並行して行おう
とする場合、今度は機器の制御処理が人の動きに追いつ
かず、そのため人が危険な状態に入ったとしても速やか
に機器を停止することができない。従って人にとって危
険な状態を未然に防ぐことができないという課題があっ
た。

【０００６】本発明は上記課題を解決するもので、境界
線を画像で検出し、境界線の形状が歪んで検出されても
支障無く境界線を近似設定する事を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、画像入力手段と、前記画像入力手段で撮像
された画像中の物体を検出する物体検出手段と、前記物
体検出手段の出力から物体端面を検出する端面検出手段
と、前記端面検出手段の出力から境界線を近似する境界
線近似手段を設けたものである。

【０００８】

【作用】本発明は上記の構成によって、画像入力手段で
入力した画像から、物体を物体検出手段で検出し、物体
の端面を端面検出手段によって検出し、端面検出手段の
出力から物体側と物体以外の間の境界線を境界線近似手
段によって近似するものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例の境界線検出装置
のブロック図であり、１は物体を撮像する画像入力手
段、２は画像入力手段１で撮像された画像から物体を検
出する物体検出手段、３は物体検出手段２の出力から物
体の端面を検出する端面検出手段、４は端面検出手段３
の出力から境界線を近似する境界線近似手段である。

【００１１】上記構成における動作を図２〜図６に基づ
いて説明する。図２は背景画面設定のフローチャートで
ある。

【００１２】ステップ１０１において記憶済みフラグの
値が１か０かを調べる。その値が１であれば他の仕事に
行く。その値が０であればステップ１０２で画像入力手
段１により入力した画像を背景画像メモリ部１１に記憶
した後、ステップ１０３で記憶済みフラグの値を１に
し、他の仕事に行く（背景画像設置終了）。

【００１３】図３は境界線近似のフローチャートであ
る。ステップ２０１では近似済みフラグの値が１か０か
を調べる。その値が１であれば他の仕事に行く。その値
が０であればステップ２０２で近似済みフラグの値を１
にし、ステップ２０３で画像入力手段１により画像を現
画像メモリ部１２に記憶し、ステップ２０４で差分手段
１３で現画像メモリ部１２と背景画像メモリ部１１の差
分を求める差分演算を行ない、ステップ２０５で２値化
２手段で２値化して物体の形状を取り出し、ステップ２
０６で差分画像メモリ１５に書き込む。ステップ２０７
で端面検出処理を行い、ステップ２０８で近似処理を行
なった後、他の仕事に行く（境界線近似終了）。

【００１４】図４は図３のステップ２０７の端面検出処
理の方法を示す模式図である。差分画像メモリ１５内に
は２値化された物体画像５が記憶されている（斜線を施
した部分は１、その他の部分は０）。説明を簡単にする
ために画像の最小単位である画素は全て１単位毎に並ん
でいるものとし、また図４の左下を原点に、水平方向を
Ｘ軸（左向きを正方向）、垂直方向をＹ軸（上向きを正
方向）とする。また画素は水平方向に２５１画素、垂直
方向に２０１画素あり、原点からの座標で画素位置を規
定するものとする。また領域をＸ方向に１０分割して分
割領域の境界線と物体画像５の交点を手がかりにして端
面を検出するものとし、（２５＊Ｉ，Ｊ）が領域Ｉの左
側の境界線と物体端面との交点の座標を表すものとす
る。またその交点のＸ座標をＸ（Ｉ）で、Ｙ座標をＹ
（Ｉ）で表現するものとする。ここでＸ座標Ｘ（Ｉ）は
既にＸ（Ｉ）＝２５＊Ｉと決まっているので、Ｙ座標Ｙ
（Ｉ）を求めることになる。

【００１５】また図１の端面検出手段４は領域分割手段
６と交点決定手段７で構成され、画像上を１０個の領域
に分割してそれぞれの領域の境界線と物体画像５との交
点を求めることにより端面を検出するものである。

【００１６】図５に端面検出処理のフローチャートを示
す。交点の初期座標検出の原点を（０，０）にするため
ステップ３０１でＩ＝０、ステップ３０２でＪ＝０とす
る。次にステップ３０３でＩが１０より大きいかどうか
を調べ、大きければ端面検出処理を終了して他の仕事へ
行く。Ｉが１０よりも大きくなければステップ３０４で
画素（２５＊Ｉ，Ｊ）の値を調べ、画素（２５＊Ｉ，
Ｊ）の値が０ならばステップ３０５でＩ＋１としてその
後ステップ３０２に戻る。画素（２５＊Ｉ，Ｊ）の値が
１ならばステップ３０６でＪ＋１にする。次にステップ
３０７で画素（２５＊Ｉ，Ｊ）の値を調べ、その値が１
ならばステップ３０６に戻り、その値が０ならば、それ
まで１であったのが初めて０になったのであるから、そ
の点が端面であるとしてステップ３０８で交点のＹ座標
Ｙ（Ｉ）をＹ（Ｉ）＝Ｊと決定する。その後次の領域と
端面との交点を決めるためにステップ３０９でＩ＝Ｉ＋
１にした後、ステップ３０２に行く。

【００１７】上記の処理が終了した時点で領域０から領
域９までの左側の境界線と物体の端面の交点、即ち（Ｘ
（０），Ｙ（０））から（Ｘ（９），Ｙ（９））と領域
９の右側の境界線と物体の端面の交点、即ち（Ｘ（１
０），Ｙ（１０））が決定される。

【００１８】図３のステップ２０８ではステップ２０７
で決定された交点から領域Ｉの物体端面の近似曲線を決
定する。

【００１９】上記構成によって画面上の境界線は数式で
表現する事ができ、広角レンズの使用や画像入力手段１
が斜めに取り付けられたことによる画像上の歪んだ境界
線であっても、数式計算で検出点が境界の内側にあるの
か、あるいは外なのかを速やかに判定する事ができるの
で、制御のスピード化をはかることができる。

【００２０】ここで（数１）はＮ次の多項式による境界
線の表現式であり（その曲線上の画素座標は（Ｘｉ，Ｙ
ｉ）であり、小数点以下の数値は丸められる。近似曲線
８の様子は図６に示してある。）、画面上の歪の程度に
応じてＮの値を変えて近似の精度を上げる事ができる。

【００２１】一方（数２）は直線近似の式であり、その
直線をつないだ折線９（図４に示してある。）が物体の
端面即ち境界線であるとして記憶される。この折線近似
方法によると、境界線が急峻な変化を含むものであって
も近似する事ができ、領域によって近似式を選択しなけ
ればならないという煩わしさはあるものの広範囲の境界
線を近似する事が可能になる。

【００２２】また以上の説明では物体の端面から境界線
を近似するとして説明したが、輝度や色の違う床面の境
も画像では境界として認識できることは言うまでもな
い。したがって、通路の色を塗り変えたり、色テープな
どで通路を変更しても画像で境界線を再検出する事は容
易である。

【００２３】

【数１】

【００２４】

【数２】

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の境界線検出
装置によれば次の効果が得られる。 （１）画像上で危険領域の境界が歪んで表示されても近
似式を使う事によって精度よくかつすばやく境界を近似
することができる。 （２）境界をすばやく検出することができるので、危険
領域に入った事をいち早く検出することが出来、安全性
に一層優れた制御機器を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における境界線検出装置の構
成を示すブロック図

【図２】同装置の背景画像設定のフローチャート

【図３】同装置の境界線近似のフローチャート

【図４】同装置の端面検出の模式図

【図５】同装置の端面検出のフローチャート

【図６】同装置の境界線近似の模式図

【図７】従来の境界線検出装置の境界線検出の模式図

【図８】同装置の境界線近似の模式図

【図９】同装置の物体検出の概念図

【図１０】同装置の構成を示すブロック図

【図１１】同装置の端面近似の模式図

【図１２】同装置の広角レンズを用いた場合の出力画像
図

【符号の説明】

１ 画像入力手段 ２ 物体検出手段 ３ 端面検出手段 ４ 境界線近似手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像入力手段と、前記画像入力手段で撮像
   された画像中の物体を検出する物体検出手段と、前記物
   体検出手段の出力から物体の端面を検出する端面検出手
   段と、前記端面検出手段の出力から前記端面の近似を行
   い境界線を検出する境界線近似手段からなる境界線検出
   装置。
2. 【請求項２】境界線近似手段を多項式近似手段で構成し
   た請求項１記載の境界線検出装置。
3. 【請求項３】境界線近似手段を折線近似手段で構成した
   請求項１記載の境界線検出装置。