JPH06150005A - 移動体検出装置及び移動体追尾装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 左右の雑画の影響を受けにくい移動体検出を
行ない、移動体の頭部を検出すること。 【構成】 画像入力手段1から得られたn番目の画像とn+
1番目の画像により、その差分を求め、水平軸投影手段5が
この差分画像を垂直方向に走査し加算して水平軸上に投
影し、最大位置算出手段6と最小位置算出手段7により水
平軸上に投影された投影値が最大、最小となるときの水
平方向の位置を求め、水平位置算出手段8は、その得られ
た2つの位置の中点を求めて移動体の水平位置を算出し、
上記差分画像から絶対値算出手段9が絶対差分画像を得、
垂直軸投影手段10で絶対差分画像を水平方向に走査し加
算して垂直軸上に投影し、比較手段11により投影値を垂
直上方から下方向に走査してしきい値12と比較し、しき
い値12を最初に越える垂直位置を求め、得られた移動体
の水平、垂直位置が画面中央に位置するように画像入力
手段1を移動させ視野画像の中心に移動体を捉える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビカメラ等の画像
入力装置にて入力された画像から、侵入物等の移動物体
を検出し、追尾するための移動体追尾装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、所定の場所を監視する装置として
は、テレビカメラ等を設置し、その撮像画像を別室のモ
ニタに出力して監視員が常時そのモニタの監視を続ける
というものが主流であった。

【０００３】近年では、画像処理技術の発達に伴い、撮
像画像から移動体を検出し警報を発することにより監視
員に代わって異常を発見するような装置が開発されてい
る。またカメラ架台を設け、検出した移動体に自動的に
追尾するような監視装置の開発も試みられている 。

【０００４】従来の画像処理による移動体追尾装置は、
例えば図３に示されるような構成になっている。すなわ
ち、図３において、第１画像メモリ２で画像入力手段１
から出力されるｎ番目の画像を記憶し、第２画像メモリ
３で画像入力手段１から出力されるｎ＋１番目の画像を
記憶する。絶対差分値算出手段４は、ｎ番目の画像とｎ
＋１番目の画像との絶対差分画像を求める。重心算出手
段５は、絶対差分値算出手段４で得た絶対差分画像の重
心を求める。架台６は、画像入力手段１の視野方向を自
在に駆動するための台であって、架台制御手段７で架台
６を制御する。

【０００５】以上のように構成された従来の移動体追尾
装置について、以下その動作について説明する。まず、
画像入力手段１が入力したｎ番目における画像を第１画
像メモリ２に記憶する。つぎに画像入力手段１が入力し
たｎ＋１番目における画像（１フレーム後の画像）を第
２画像メモリ３に記憶する。これにより連続フレーム画
像が第１画像メモリ２と第２画像メモリ３に記憶される
ことになる。こうして得られたｎ番目とｎ＋１番目の画
像とが絶対差分値算出手段４に入力され、両画像間の絶
対差分を求めれば画像中から移動体のみを検出すること
ができる。重心算出手段５は、絶対差分値算出手段４に
より得られた絶対差分画像が所定の基準値より多く検出
されたときは移動体があると判定し、その移動体の重心
を求める。重心の算出方法は、ある画素の絶対差分値を
例えばＩ（ｘ，ｙ）としたとき、重心ｇｘ，ｇｙは（数
１）により求まる。

【０００６】

【数１】

【０００７】こうして得られた重心が画面中央に位置す
るように架台制御手段７が目標位置を算出し、架台６を
制御することにより画像入力手段１の視野画像の中心に
移動体を捉えることができる。以上の動作を繰り返すこ
とにより移動体を追尾することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来装置では、図４（ａ）のように移動体（人）
の左右に雑画がある場合、重心の位置が雑画に影響され
てズレてしまい正確な追尾ができなくなってしまう。ま
た、移動体の上部が図４（ｂ）のように画面からはみ出
した場合、検出された移動体の重心を用いて架台６を制
御しても移動体の頭部を検出できず、侵入者の顔を見る
ことができなくなるという課題があった。

【０００９】本発明は上記従来の移動体追尾装置の課題
を解決するもので、左右の雑画の影響を受けにくい移動
体検出を行ない、また、移動体の頭部を検出することが
できる移動体追尾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】請求項１の本発明は、視
野画像を順次入出力する画像入力手段と、画像入力手段
から出力されるｎ番目の画像データを記憶する第１画像
メモリと、画像入力手段から出力されるｎ＋１番目の画
像データを記憶する第２画像メモリと、第１画像メモリ
の出力画像と第２画像メモリの出力画像との差分を求め
る差分値算出手段と、差分値算出手段の出力を垂直方向
に走査して加算することにより水平軸上に投影する水平
軸投影手段と、水平軸投影手段により投影された投影値
が最大となるときの水平方向の位置を求める最大位置算
出手段と、水平軸投影手段により投影された投影値が最
小となるときの水平方向の位置を求める最小位置算出手
段と、最大位置算出手段と最小位置算出手段により得ら
れる２つの位置の中点を移動体の水平位置とする水平位
置算出手段を備えるものである。

【００１１】また、請求項３の本発明は、第１画像メモ
リの出力画像と第２画像メモリの出力画像との絶対差分
を求める絶対差分値算出手段と、絶対差分値算出手段の
出力を水平方向に走査して加算することにより垂直軸上
に投影する垂直軸投影手段と、垂直軸投影手段により投
影された投影値を垂直上方から下方向に走査して、しき
い値と比較する比較手段と、しきい値を最初に越える垂
直位置を求める垂直位置算出手段とを備えるものであ
る。

【００１２】また、請求項５の本発明は、上記水平位置
算出手段および垂直位置算出手段から出力される位置に
基づき画像入力手段の視野方向を駆動制御する架台およ
び架台制御手段とを備えるものである。

【００１３】

【作用】本発明はでは、時間的に異なる２枚の画像の差
により得られる差分画像は、図２（ａ）に示されるよう
にその差分値が正である領域と負である領域とに分かれ
る。したがってこの画像の水平軸への投影を行なうと図
２（ｃ）のようになり、このとき差分値が最大および最
小となる水平位置を求め、その中点を水平方向の移動体
位置とすれば左右の雑画に影響されずに移動体を検出す
ることができる。

【００１４】また、図２（ａ）において、差分画像の絶
対値を求め、その画像の垂直軸への投影をおこなうと図
２（ｂ）のようになり、この絶対値がしきい値を越える
最も上の座標を移動体の垂直位置として求めることによ
り移動体の頭部を検出することができる。また図２
（ｄ）のように、移動体の上部が画面からはみ出した場
合、同様に移動体の垂直位置を求めると画面の上端にな
るので、この上端位置が画面中央にくるように架台を画
面上方にチルトすれば、移動体の頭部を画面内にとらえ
ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１６】図１において、画像入力手段１は、ＶＴＲ
カメラの様な撮像手段である。第１画像メモリ２は画像
入力手段１から出力されるｎ番目の画像データを記憶す
る手段である。第２画像メモリ３は画像入力手段１から
出力されるｎ＋１番目の画像データを記憶する手段であ
る。差分値算出手段４は、ｎ番目の画像とｎ＋１番目の
画像との差分画像を求める手段である。水平軸投影手段
５は、その差分画像を垂直方向に走査して加算すること
により水平軸上に投影する手段である。最大位置算出手
段６は、水平軸上に投影された投影値が最大となるとき
の水平方向の位置を求める手段である。最小位置算出手
段７は、水平軸上に投影された投影値が最小となるとき
の水平方向の位置を求める手段である。水平位置算出手
段８は最大位置算出手段６と最小位置算出手段７により
得られる２つの位置の中点を求めて移動体の水平位置を
算出する手段である。絶対値算出手段９は、差分値算出
手段４により得られた差分の絶対値をもとめる手段であ
る。垂直軸投影手段１０は絶対値算出手段９の出力を水
平方向に走査して加算することにより垂直軸上に投影す
る手段である。比較手段１１は、垂直軸投影手段１０に
より投影された投影値を垂直上方から下方向に走査し
て、しきい値１２（メモリに記憶されている）と比較す
る手段である。垂直位置算出手段１３は、比較手段１１
によってしきい値１２を最初に越える垂直位置を求める
手段である。移動体判定手段１４は絶対値算出手段９の
出力を加算し、その合計が所定の基準値以下である場合
は移動体が存在しないものとして架台制御手段１６の制
御を抑制する手段である。架台１５は画像入力手段１の
視野方向を自在に駆動する手段である。架台制御手段１
６は水平位置算出手段８および垂直位置算出手段１３の
出力に従い架台１５を制御する手段である。

【００１７】以上のように構成された移動体追尾装置に
ついて、以下その動作について説明する。まず、画像入
力手段１が入力したｎ番目における画像を第１画像メモ
リ２に記憶する。つぎに画像入力手段１が入力したｎ＋
１番目における画像（１フレーム後の画像）を第２画像
メモリ３に記憶する。これにより連続フレーム画像が第
１画像メモリ２と第２画像メモリ３に記憶されることに
なる。こうして得られたｎ番目とｎ＋１番目の画像とが
差分値算出手段４に入力され、両画像間の差分を求めれ
ば画像中から移動体のみを検出することができる。この
とき差分値算出手段４により得られた差分画像は、図２
（ａ）に示されるようにその差分値が正である領域と負
である領域とに分かれる。ここで水平軸投影手段５が差
分画像を垂直方向に走査して水平軸上に加算投影するこ
とにより図２（ｃ）のように水平軸上に正負の分布が得
られる。すると、最大座標値算出手段６は、投影された
前記分布においてその投影値が最大の値となるときの水
平方向の座標ｘ１を求める。同様に最小座標値算出手段
７は、投影された前記分布においてその投影値が最小の
値となる（負の最大値）ときの水平方向の座標ｘ２を求
める。得られる座標値ｘ１，ｘ２は図２（ｃ）を見る
と、おおよそ抽出された移動体の像の左右のエッジ部分
に位置していることが分かる。したがって水平位置算出
手段８で、この２つの座標値ｘ１，ｘ２の中点を求めれ
ば、移動体の水平位置を算出することができる。このと
き、図２（ａ）のように移動体の左右に雑画が発生して
いる場合においても、水平軸へ投影すると図２（ｃ）を
見ても分かるように、雑画部分は、移動体が存在する部
分にくらべその投影値が小さいので、投影値の最大と最
小を求めて移動体の位置を検出することにより、誤って
検出されるのを防ぐことができる。

【００１８】一方、移動体の垂直位置の検出における動
作は次のように行なわれる。まず、差分値算出手段４に
より差分画像を得た後、絶対値算出手段９によって絶対
差分画像を求める。つぎに垂直軸投影手段１０がこの絶
対差分画像を水平方向に走査して加算投影することによ
り、図２（ｂ）のように垂直軸上に投影分布が得られ
る。そこで比較手段１１は、前記分布においてその投影
値を垂直上方から下方向に走査してしきい値１２と比較
する。垂直位置算出手段１３は、前記投影値がしきい値
１２を最初に越えたときの垂直方向の座標ｙ１を移動体
の垂直位置として出力する。こうして、水平位置算出手
段８によって得られた水平位置と、垂直位置算出手段１
３で得られた垂直位置を移動体の検出位置とすれば、移
動体の最上部の位置が求まり、結果として移動体の頭部
を検出することができる。

【００１９】こうして得られた移動体の位置が画面中央
に位置するように架台制御手段１６が目標位置を算出
し、架台１５を制御することにより画像入力手段１の視
野画像の中心に移動体を捉えることができる。以上の動
作を繰り返すことにより移動体を追尾することができ
る。

【００２０】以上本発明の実施例によれば、入力画像の
絶対差分画像を垂直軸上に投影し、投影値が最初にしき
い値を越えたときの垂直位置を移動体の垂直位置として
架台を制御することにより、例えば、図２（ｄ）のよう
に移動体の上部が画面からはみ出した場合、移動体の垂
直位置を求めると画面の上端になるので、この上端位置
が画面中央にくるように架台を画面上方にチルトすれ
ば、移動体の頭部を画面内にとらえることができる。

【００２１】また、本発明の実施例において、移動体判
定手段１４は、絶対値算出手段９の出力を加算し、１画
面分の合計値が所定の基準値以下である場合は移動体が
存在しないものとして１６の架台制御手段の制御を抑制
している。これは、入力画像中に移動体が存在しない場
合には、画像入力手段１の視野方向を変化させないよう
にするためである。

【００２２】なお、本発明の実施例において、差分値算
出手段により得た差分画像を絶対値算出手段によって絶
対差分画像として垂直軸投影手段の入力としているが、
直接絶対差分画像を求めて垂直軸投影手段の入力に与え
てもよい。

【００２３】また、本発明において、最大、最小、最初
等の概念は、実際の装置の使用に於て、差し支えない範
囲で、それらの付近も含むものである。

【００２４】また、本発明の各手段は、コンピュータを
用いてソフトウェア的に実現し、あるいはそれら各機能
を有する専用のハード回路を用いて実現する事が出来
る。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、ｎ番目の画像とｎ＋１番目の画像との差分を
求めてその差分画像を水平軸に投影するとその分布が正
である領域と負である領域とに分かれるので、このとき
の差分値が最大および最小となる水平位置を求め、その
中点を水平方向の移動体位置としているので、左右の雑
画に影響されずに移動体を検出することができる。

【００２６】また、本発明は、差分画像の絶対値を求
め、その画像の垂直軸への投影を行い、この絶対値がし
きい値を越える最も上の座標を移動体の垂直位置として
求めることにより移動体の頭部を検出することができ
る。

【００２７】また、本発明は、移動体の上部が画面から
はみ出した場合、同様に移動体の垂直位置を求めると画
面の上端になるので、この上端位置が画面中央にくるよ
うに画像入力手段を画面上方にチルトすれば、移動体の
頭部を画面内にとらえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における移動体追尾装置の概
略ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例における移動体追尾装置の動
作原理説明図である。

【図３】従来例における移動体追尾装置の概略ブロック
図である。

【図４】従来例における移動体追尾装置の課題を説明す
るための図である。

【符合の説明】

１ 画像入力手段 ２ 第１画像メモリ ３ 第２画像メモリ ４ 差分値算出手段 ５ 水平軸投影手段 ６ 最大位置算出手段 ７ 最小位置算出手段 ８ 水平位置算出手段 ９ 絶対値算出手段 １０ 垂直軸投影手段 １１ 比較手段 １２ しきい値 １３ 垂直位置算出手段 １４ 移動体判定手段 １５ 架台 １６ 架台制御手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を順次入出力する画像入力手段と、
   前記画像入力手段から出力される（ｎ(1,2,・・・)）番目
   の画像データを記憶する第１画像メモリと、前記画像入
   力手段から出力される（ｎ＋１）番目の画像データを記
   憶する第２画像メモリと、前記第１画像メモリの出力画
   像と前記第２画像メモリの出力画像との差分を求める差
   分値算出手段と、前記差分値算出手段の出力を垂直方向
   に走査して加算することにより水平軸上に投影する水平
   軸投影手段と、前記水平軸投影手段により投影された投
   影値が実質上最大となるときの水平方向の位置を求める
   最大位置算出手段と、前記水平軸投影手段により投影さ
   れた投影値が実質上最小となるときの水平方向の位置を
   求める最小位置算出手段とを備えたことを特徴とする移
   動体検出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の移動体検出装置と、請求項
   １記載の最大位置算出手段及び請求項１記載の最小位置
   算出手段により得られる２つの位置の中点を前記移動体
   の水平位置とする水平位置算出手段と、前記水平位置算
   出手段から出力される水平位置に基づき、請求項１記載
   の画像入力手段の視野方向を駆動制御する架台および架
   台制御手段とを備えたことを特徴とする移動体追尾装
   置。
3. 【請求項３】画像を順次入出力する画像入力手段と、前
   記画像入力手段から出力される（ｎ(1,2,・・・)）番目の
   画像データを記憶する第１画像メモリと、前記画像入力
   手段から出力される（ｎ＋１）番目の画像データを記憶
   する第２画像メモリと、前記第１画像メモリの出力画像
   と前記第２画像メモリの出力画像との絶対差分を求める
   絶対差分値算出手段と、前記絶対差分値算出手段の出力
   を水平方向に走査して加算することにより垂直軸上に投
   影する垂直軸投影手段と、前記垂直軸投影手段により投
   影された投影値を垂直上方から下方向に走査して、予め
   決められたしきい値と比較する比較手段と、前記しきい
   値を実質上最初に越える垂直位置を求める垂直位置算出
   手段とを備えたことを特徴とする移動体検出装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の移動体検出装置と、請求項
   ３記載の垂直位置算出手段から出力される垂直位置に基
   づき、請求項３記載の画像入力手段の視野方向を駆動制
   御する架台および架台制御手段とを備えたことを特徴と
   する移動体追尾装置。
5. 【請求項５】請求項１及び請求項３の移動体検出装置を
   備え、請求項１記載の水平位置算出手段から出力される
   水平位置と、請求項３記載の垂直位置算出手段から出力
   される垂直位置とに基づき、前記画像入力手段の視野方
   向を駆動制御する架台および架台制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする移動体追尾装置。