JPH07271985A

JPH07271985A - 動き検出装置及び方法

Info

Publication number: JPH07271985A
Application number: JP5736094A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nishida; 好宏西田; Tsutomu Nakagaito; 励中垣内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】信号レベルが近い部分においても、検出漏れ
することなく精度良く動いている領域を検出できる動き
検出装置及び方法を得る。【構成】差分手段３、絶対手段４によって得られた第
一の画像と第二の画像の信号レベルの差分絶対値と、第
一の画像及び第二の画像各々について勾配を算出し、差
分手段９、絶対手段１０によって得られた第一の画像を
基に算出された勾配と第二の画像を基に算出された勾配
の差分絶対値とを加算手段１１で加算し、この出力を２
値化手段１２で２値化して動き検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続して入力される動
画像の中から移動物体を検出するための動き検出装置お
よびその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２つの連続したフレーム間のフィールド
信号g₁(i,j)、g₂(i,j) を考えると、そのフレーム間差分
は静止画像の場合には全ての画素(i,j)について、 g₁(i,j)-g₂(i,j)＝0 である。一方、動画像の場合にはフレーム間差分は、画
像信号g₁(i,j)、g₂(i,j)と動きに依存するが、一般的に
は、 g₁(i,j)-g₂(i,j)≠0 と考えられる。従って、全ての(i,j)に対して、｜g₁(i,j)-g₂(i,j)｜＞ｋ（ｋはノイズ等を考慮した所定のしきい値）として、動き検出を行うことができる。

【０００３】図１６は従来の動き検出装置のブロック図
である。図において、１は現在の現画像信号入力、２は
所定時間間隔前の前画像信号入力、３は現画像信号１と
前画像信号入力２との差分を算出するための減算器、４
は減算器３の出力を絶対値に変換するための絶対値回
路、１２は絶対値回路４の出力を所定のしきい値で２値
化する２値化回路である。

【０００４】次に、動作について説明する。図１７は従
来の動き検出装置の動作を説明するための図である。例
えば、図１７（ａ）を前画像信号入力、（ｂ）を現画像
信号入力の１水平ラインの輝度信号として、図１６の回
路に入力すると、減算器３および絶対値回路４により図
１７（ｃ）に示す現画像信号と前画像信号の信号レベル
の差分絶対値が得られる。この信号レベルの差分絶対値
は現画像信号と前画像信号との間の同一座標の信号レベ
ルに変化がある時にその変化量に応じた値が出力され
る。この差分絶対値出力（ｃ）を２値化回路１２で所定
のしきい値で２値化することにより（ｄ）が得られる。
この（ｄ）が、前フレーム（ａ）と現フレーム（ｂ）と
の間で信号レベルに変化のあった部分、すなわち動きの
あった部分として検出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の動き検出装置
は、以上のように信号レベルの変化に基づいて動きを判
定する構成とされているので、図１７（ア）の部分のよ
うに実際には動いていても信号レベルが近い部分は動い
ていないと判定されてしまう欠点があった。すなわち、
移動物体が重なっている部分で実際には動いているのに
静止していると検出してしまう（以下、これを中抜けと
いう）という問題があった。

【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、信号レベルが近い部分において
も、検出漏れすることなく動いている領域を精度良く検
出できる動き検出装置及び方法を得ることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
動き検出装置は、所定の時間間隔を有した第一の画像と
第二の画像の信号レベルの差分絶対値を算出する第一の
差分絶対値算出手段と、第一の画像及び第二の画像各々
について信号レベルの傾き（以下、これを勾配という）
を算出する勾配算出手段と、第一の画像を基に算出され
た勾配と第二の画像を基に算出された勾配の差分絶対値
を算出する第二の差分絶対値算出手段と、上記第一の差
分絶対値算出手段の出力と第二の差分絶対値算出手段の
出力を加算する加算手段と、上記加算手段の出力を所定
の閾値で２値化する２値化手段とを備えて動き検出を行
うものである。

【０００８】本発明の請求項２に係る動き検出装置は、
所定の時間間隔を有した第一の画像と第二の画像の信号
レベルの差分絶対値を算出する第一の差分絶対値算出手
段と、第一の画像及び第二の画像各々について水平勾配
を算出する水平勾配算出手段と、第一の画像及び第二の
画像各々について垂直勾配を算出する垂直勾配算出手段
と、第一の画像を基に算出された水平勾配と第二の画像
を基に算出された水平勾配の差分絶対値を算出する第二
の差分絶対値算出手段と、第一の画像を基に算出された
垂直勾配と第二の画像を基に算出された垂直勾配の差分
絶対値を算出する第三の差分絶対値算出手段と、第一の
差分絶対値算出手段より算出された第一の差分絶対値
と、第二の差分絶対値算出手段より算出された第二の差
分絶対値と、第三の差分絶対値算出手段より算出された
第三の差分絶対値を加算する加算手段と、上記加算手段
の出力を所定の閾値で２値化する２値化手段とを備えて
動き検出を行うものである。

【０００９】本発明の請求項３に係る動き検出装置は、
所定の時間間隔を有した第一の画像と第二の画像の信号
レベルの差分絶対値を算出する第一の差分絶対値算出手
段と、第一の画像及び第二の画像各々について勾配を算
出する勾配算出手段と、第一の画像を基に算出された勾
配と第二の画像を基に算出された勾配の符号が異なる場
合にのみ差分絶対値を算出する第二の差分絶対値算出手
段と、上記第一の差分絶対値算出手段の出力と第二の差
分絶対値算出手段の出力を加算する加算手段と、上記加
算手段の出力を所定の閾値で２値化する２値化手段とを
備えて動き検出を行うものである。

【００１０】本発明の請求項４に係る動き検出装置は、
所定の時間間隔を有した第一の画像と第二の画像の信号
レベルの差分絶対値を算出する第一の差分絶対値算出手
段と、第一の画像及び第二の画像各々について勾配を算
出する勾配算出手段と、第一の画像を基に算出された勾
配と第二の画像を基に算出された勾配の差分絶対値を算
出する第二の差分絶対値算出手段と、上記第二の差分絶
対値算出手段の出力を所定数倍にする乗算手段と、上記
第一の差分絶対値算出手段の出力と乗算手段の出力を加
算する加算手段と、上記加算手段の出力を所定の閾値で
２値化する２値化手段とを備えて動き検出を行うもので
ある。

【００１１】本発明の請求項５に係る動き検出装置は、
所定の時間間隔を有した第一の画像と第二の画像の信号
レベルの差分絶対値を算出する第一の差分絶対値算出手
段とと、第一の画像及び第二の画像各々について勾配を
算出する勾配算出手段と、第一の画像を基に算出された
勾配と第二の画像を基に算出された勾配の差分絶対値を
算出する第二の差分絶対値算出手段と、上記第一の差分
絶対値算出手段の出力と第二の差分絶対値算出手段の出
力を加算する第一の加算手段と、上記加算手段の出力を
所定の閾値で２値化する第一の２値化手段と、所定の時
間間隔を有した第二の画像と第三の画像の信号レベルの
差分絶対値を算出する第三の差分絶対値算出手段と、第
二の画像及び第三の画像各々について勾配を算出する勾
配算出手段と、第二の画像を基に算出された勾配と第三
の画像を基に算出された勾配の差分絶対値を算出する第
四の差分絶対値算出手段と、上記第三の差分絶対値算出
手段の出力と第四の差分絶対値算出手段の出力を加算す
る第二の加算手段と、上記加算手段の出力を所定の閾値
で２値化する第二の２値化手段と、上記第一の２値化手
段の出力と上記第二の２値化手段の出力との論理積を算
出する論理回路とを備えて動き検出を行うものである。

【００１２】本発明の請求項６に係る動き検出装置は、
所定の時間間隔を有した第一の画像と第二の画像の信号
レベルの差分絶対値を算出する第一の差分絶対値算出手
段と、第一の画像及び第二の画像各々について勾配を算
出する勾配算出手段と、第一の画像を基に算出された勾
配と第二の画像を基に算出された勾配の差分絶対値を算
出する第二の差分絶対値算出手段と、上記第一の差分絶
対値算出手段の出力と第二の差分絶対値算出手段の出力
を加算する加算手段と、上記加算手段の出力を所定の閾
値で２値化する２値化手段と、上記２値化手段の出力を
所定の時間間隔分だけ遅延させる遅延手段と、上記２値
化手段の出力と遅延手段の出力との論理積を算出する論
理回路とを備えて動き検出を行うものである。

【００１３】本発明の請求項７に係る動き検出方法は、
所定の時間間隔を有した第一の画像と第二の画像の信号
レベルの差分絶対値を算出する処理と、第一の画像及び
第二の画像各々について勾配を算出する処理と、第一の
画像を基に算出された勾配と、第二の画像を基に算出さ
れた勾配の差分絶対値を算出する処理と、上記信号レベ
ルの差分絶対値と勾配の差分絶対値を加算する処理と、
上記加算結果を所定の閾値で２値化する処理とを備えて
動き検出を行うものである。

【００１４】

【作用】本発明の請求項１に係る動き検出装置において
は、上記の構成により、信号レベルの値そのものだけで
なく勾配の差異をも動き検出の判定に加えるため、信号
レベルの近い部分でも動き検出ができる。

【００１５】本発明の請求項２に係る動き検出装置にお
いては、水平方向と垂直方向の両方向の勾配の差異を動
き検出の判定に加えるため、信号レベルの近い部分がど
の方向に動いても動き検出ができる。

【００１６】本発明の請求項３に係る動き検出装置にお
いては、傾きの極性を判定し、極性が異なるときにのみ
勾配の差異を動き検出の判定に加えることにより、本来
の動き検出領域より大きな領域を誤検出することがなく
なる。

【００１７】本発明の請求項４に係る動き検出装置にお
いては、信号レベルの値そのものの差異と勾配の差異の
重み付けを変更することにより、信号レベル変化の緩や
かな物体においても動き検出ができる。

【００１８】本発明の請求項５に係る動き検出装置にお
いては、３枚の画像を基にして、それぞれ２枚の画像間
で抽出した２つの動き検出信号の論理和を算出すること
により、２枚の画像間に共通する動き部分のみを抽出す
ることができる。

【００１９】本発明の請求項６に係る動き検出装置にお
いては、１ビットの所定時間間隔の遅延手段を追加する
ことにより、２枚の画像を基にして、１つの動き検出を
行う構成で、２枚の画像間に共通する動き部分のみを抽
出することができる。

【００２０】本発明の請求項７に係る動き検出方法にお
いては、ＤＳＰ等のソフトウエア処理により、信号レベ
ルの値そのものだけでなく勾配の差異をも動き検出の判
定に加えることができ、信号レベルの近い部分でも動き
検出ができる。

【００２１】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の実施例１における動き検出装
置のブロック図である。図において、１は現画像信号入
力端子、２は所定時間間隔前の前画像信号入力端子、３
は現画像信号１と前画像信号２との差分を算出する減算
器、４は減算器３によって算出された差分値の絶対値を
求める絶対値回路、５、６は現画像信号１の勾配を算出
するための遅延手段及び減算器、７、８は前画像信号２
の勾配を算出するための遅延手段及び減算器、９、１０
は現画像信号の勾配と前画像信号の勾配の差分絶対値を
算出するための減算器及び絶対値回路、１１は絶対値回
路４の出力と絶対値回路１０の出力を加算する加算器、
１２は加算器１１の出力を所定のしきい値で２値化する
２値化回路である。

【００２２】図１４は本発明の動き検出装置及び方法の
応用例を示すブロック図であり、図において、１４０は
現画像入力端子、１４１は所定時間間隔前の画像を得る
ための遅延手段、１４２は本発明の動き検出手段、１４
３は動き検出装置１４２から出力される動き部分の２値
画像のノイズをとるノイズ除去手段、１４４はノイズ除
去した動き検出領域に対して、ラベル付けを行い面積等
の特徴を算出するラベリング手段、１４５はラベリング
手段で算出した特徴から各ラベル毎に人の形状か否かを
判定する形状判定手段である。

【００２３】次に、図１及び図２に基づいて動作例を説
明する。図２（ａ）を前画像信号入力、（ｂ）を現画像
信号入力の１水平ラインの輝度信号として、図１の回路
に入力したとする。現画像信号と前画像信号の信号レベ
ルの差分絶対値は、従来と同様に減算器３および絶対値
回路４により得られる。この信号レベルの差分絶対値を
図２（ｇ）に示す。これに加えて、現画像信号入力１に
ついて、遅延手段５の出力と減算器６により勾配を算出
する。この現画像信号の勾配、すなわち減算器６の出力
を図２（ｃ）に示す。同様に、前画像信号入力２につい
て、遅延手段７の出力と減算器８により勾配を算出す
る。この前画像信号の勾配、すなわち減算器８の出力を
図２（ｄ）に示す。

【００２４】次に、上記減算器６より出力される現画像
信号の勾配（ｃ）と上記減算器８より出力される前画像
信号の勾配（ｄ）について、減算器９により差分処理を
行う。その出力を図２（ｅ）に示す。ここで出力される
差分値は、現画像信号と前画像信号が同一の画像である
と、現画像信号の勾配と前画像信号の勾配は同一の値と
なり、その差分結果は０となる。逆に変化が大きい場合
には、プラス、またはマイナスの大きな値を取ることに
なる。ここでは、変化量だけに注目するので、次に絶対
値回路１０により勾配の差分信号（ｅ）に対し絶対値処
理を行う。上記絶対値回路１０の出力、すなわち勾配の
差分絶対値を図２（ｆ）に示す。この勾配の差分絶対値
は同一座標において現画像信号と前画像信号との間の勾
配に変化がある時にその変化量に応じた値が出力され
る。

【００２５】勾配の差分絶対値（ｆ）と信号レベルの差
分絶対値（ｇ）は加算器１１により加算される。この加
算値は図２（ｉ）のようになり、これを２値化回路１２
で所定のしきい値で２値化することにより動き検出信号
が得られる。従来例における信号レベルの差分絶対値に
対応する図２の（ｇ）及び本発明における信号レベルの
差分絶対値と勾配の差分絶対値の和である（ｉ）を同一
のしきい値で２値化を行った場合、（ｇ）の方は、
（ｈ）に示すように信号レベルが近い（ア）の部分に
“０”となる部分ができてしまうが、（ｉ）の方は、
（ｊ）に示すように中抜けのない２値化出力となる。

【００２６】以上のようにして得られた２値画像は、ノ
イズ除去手段１４３で単独あるいはひとまとまりになっ
ていない動き検出領域を除去し、ラベリング手段に入力
される。ラベリング手段１４４では動き検出領域のまと
まりが５個であったとすると、５個の領域にそれぞれ領
域番号が付けられ面積や周囲長等を算出する。ラベリン
グ手段で算出した面積や周囲長をもとにして、形状判定
手段１４５で人の形状にマッチするか否かを判定し、例
えば５個の領域から人の領域が２個と判定され、人が二
人と検出される。また、画面のどの位置にいるかを検出
できる。

【００２７】次に、前画像と現画像の所定時間間隔につ
いて説明する。一般的には、画像信号は１秒間に３０枚
のフレームから構成されているため、フレーム単位での
動き検出が可能である。従って、動きの早い物体の検出
には時間間隔をフレーム単位にするとよい。しかし、フ
レーム単位ではほとんど動かないような、動きの遅い物
体の場合には、時間間隔を大きくとる方がよい。従っ
て、検出すべき物体の動きのスピードに応じて時間間隔
を決定する。

【００２８】実施例２．図３は本発明の実施例２におけ
る動き検出装置のブロック図である。図において、１は
現在の現画像信号入力、２は所定時間間隔前の前画像信
号入力、３は現画像信号１と前画像信号２との差分を算
出する減算器、４は減算器３によって算出された差分値
の絶対値を求める絶対値回路、３１、３２は現画像信号
１の水平勾配を算出するための遅延手段及び減算器、３
３、３４は前画像信号２の水平勾配を算出するための遅
延手段及び減算器、３５、３６は現画像信号１の垂直勾
配を算出するための遅延手段及び減算器、３７、３８は
前画像信号２の垂直勾配を算出するための遅延手段及び
減算器、３９、４０は現画像信号の水平勾配と前画像信
号の水平勾配の差分絶対値を算出するための減算器及び
絶対値回路、４１、４２は現画像信号の垂直勾配と前画
像信号の垂直勾配の差分絶対値を算出するための減算器
及び絶対値回路、１１は絶対値回路４の出力と絶対値回
路４０と絶対値回路４２の出力を加算する加算器、１２
は加算器１１の出力を所定のしきい値で２値化する２値
化回路である。

【００２９】次に、動作について説明する。図３におい
て、現画像信号と前画像信号の信号レベルの差分絶対値
は、実施例１と同様に減算器３および絶対値回路４によ
り得られる。実施例２の実施例１との違いは、勾配の差
分絶対値を水平、垂直の両方向で算出し、加算すること
である。すなわち、現画像信号入力１について、遅延手
段３１の出力と減算器３２により水平勾配を算出し、遅
延手段３５の出力と減算器３６により垂直勾配を算出す
る。また、前画像信号入力２について、遅延手段３３の
出力と減算器３４により水平勾配を算出し、遅延手段３
７の出力と減算器３８により垂直勾配を算出する。上
記減算器３２より出力される現画像信号の水平勾配と上
記減算器３４より出力される前画像信号の水平勾配につ
いて、減算器３９および絶対値回路４０により差分絶対
値が算出される。また、上記減算器３６より出力される
現画像信号の垂直勾配と上記減算器３８より出力される
前画像信号の垂直勾配について、減算器４１および絶対
値回路４２により差分絶対値が算出される。水平勾配の
差分絶対値と垂直勾配の差分絶対値は加算器１１によっ
てともに信号レベルの差分絶対値に加算される。この加
算器１１の出力を２値化回路１２で所定のしきい値で２
値化することで動き検出信号が得られる。

【００３０】次に、勾配を水平、垂直の両方向で算出す
る効果について説明する。水平、垂直ともに図２の
（ａ）のような信号レベルの物体が、図４（ａ）の位置
から図４（ｂ）の位置に垂直方向に平行移動したとす
る。この時、水平勾配の差分絶対値のみを信号レベルの
差分絶対値に加算したとすると、物体の重なった部分付
近では信号レベルの差分絶対値、水平勾配の差分絶対値
ともに値が小さいため、検出漏れが起こり、（ｃ）のよ
うに中抜けが生じてしまう。一方、物体の重なった部分
付近では垂直勾配の差分絶対値が大きくなるため、水
平、垂直の両方向の勾配の差分絶対値を加算した場合に
は、（ｄ）のように検出漏れなく動きを検出することが
できる。

【００３１】実施例３．図５は本発明の実施例３におけ
る動き検出装置のブロック図である。構成は、上記実施
例１の減算器６及び減算器８の後に例えば図６に示す符
号判別手段５１を付加し、上記絶対値回路１０の後に上
記符号判別手段５１の出力により上記絶対値回路１０の
出力を次段の加算器１１に送るかどうかを選択するセレ
クタ５２を付加する。上記符号判別手段５１は、例えば
図６に示すように、入力に対し、その値が０よりも大き
いときに“１”を出力する出力端子１と、値が０のとき
に“１”を出力する出力端子２を有する判別器６１、６
２と、上記判別器６１、６２のそれぞれの出力端子１か
らの出力の排他的ＯＲをとる排他的ＯＲ素子６３と、上
記判別器６１、６２のそれぞれの出力端子２からの出力
のＮＯＲをとるＮＯＲ素子６４と上記排他的ＯＲ素子６
３と上記ＮＯＲ素子６４のＡＮＤをとるＡＮＤ素子６５
より構成されている。上記符号判別手段５１は、入力が
“０”でなく、入力のどちらか一方が正であり、かつ他
方が負である場合のみセレクト信号の出力が“１”とな
る。セレクタ５２は、上記符号判別手段５１の出力が
“１”の時に上記絶対値回路１０の値を出力し、“０”
の時には出力を“０”とする。

【００３２】次に、図５、図６及び図７に基づいて動作
例を説明する。図７（ａ）を前画像信号入力、（ｂ）を
現画像信号入力の１水平ラインの輝度信号として、図５
の回路に入力したとする。現画像信号と前画像信号の信
号レベルの差分絶対値は、従来と同様に減算器３および
絶対値回路４により得られる。この信号レベルの差分絶
対値を図７（ｇ）に示す。これに加えて、現画像信号入
力１について、遅延手段５の出力と減算器６により勾配
を算出する。この現画像信号の勾配、すなわち減算器６
の出力を図７（ｃ）に示す。同様に、前画像信号入力２
について、遅延手段７の出力と減算器８により勾配を算
出する。この前画像信号の勾配、すなわち減算器８の出
力を図７（ｄ）に示す。

【００３３】次に、上記減算器６より出力される現画像
信号の勾配（ｃ）と上記減算器８より出力される前画像
信号の勾配（ｄ）について、減算器９により差分処理を
行う。ここで出力される差分値は、現画像信号と前画像
信号が同一の画像であると、現画像信号の勾配と前画像
信号の勾配は同一の値となり、その差分結果は０とな
る。逆に変化が大きい場合には、プラス、またはマイナ
スの大きな値を取ることになる。ここでは、変化量だけ
に注目するので、次に絶対値回路１０により勾配の差分
信号に対し絶対値処理を行う。上記絶対値回路１０の出
力、すなわち勾配の差分絶対値を図７（ｆ）に示す。こ
の勾配の差分絶対値は現画像信号と前画像信号との間の
同一座標の勾配に変化がある時にその変化量に応じた値
が出力される。この時、減算器６の出力である現画像信
号の勾配と、減算器８の出力である前画像信号の勾配は
符号判別手段５１に入力される。上記前画像信号の勾配
と上記現画像信号の勾配は、図７（ｃ）、（ｄ）に示さ
れているが、上記符号判別手段５１では、（I）及び（I
II）の領域では（ｃ）若しくは（ｄ）の値が“０”な
ら、出力は“０”となる。（II）の領域では、（ｃ）と
（ｄ）の符号が異なるため、（II）の領域のみ“１”が
出力される。上記符号判別手段５１の出力は、セレクタ
５２へ送られ、上記セレクタ５２は、符号判別手段５１
の出力が“０”の時は“０”、“１”の時は上記絶対値
回路１０の出力（ｆ）、すなわち勾配の差分絶対値が出
力される。上記セレクタ５２の出力を図７（ｆ’）に示
す。

【００３４】セレクタ５２の出力（ｆ’）と信号レベル
の差分絶対値（ｇ）は加算器１１により加算される。こ
の加算値は図７（ｉ）のようになり、これを２値化回路
１２で所定のしきい値で２値化することにより動き検出
信号が得られる。従来例である信号レベルの差分絶対値
に対応する図７の（ｇ）及び本発明である信号レベルの
差分絶対値と符号判別を含んだ勾配の差分絶対値の和で
ある（ｉ）について同一の閾値で２値化を行った場合、
（ｇ）の方は、（ｈ）に示すように信号レベルが近い
（ア）の部分に“０”となる部分ができてしまうが、
（ｉ）の方は、（ｊ）に示すように中抜けのない２値化
出力となる。また、本出願の実施例１の場合には勾配の
差分絶対値をすべて加算していたため、図２（ｉ）のよ
うに物体の端部分でも加算値が大きくなり動き検出領域
が大きく検出される。これに対して、この実施例３の場
合には、勾配の極性の異なる部分のみ加算するため、図
７（ｉ）のように物体の端部分での勾配の差分絶対値が
加算されず、実際の動き領域より一回り大きな領域を動
き領域と誤検出することがなくなり、正確な動き領域が
検出できる。

【００３５】実施例４．図８は本発明の実施例４におけ
る動き検出装置のブロック図である。構成は、上記実施
例１の絶対値回路１０の後に乗算器８１を付加したもの
である。図において、１は現在の現画像信号入力、２は
所定時間間隔前の前画像信号入力、３は現画像信号１と
前画像信号２との差分を算出する減算器、４は減算器３
によって算出された差分値の絶対値を求める絶対値回
路、５、６は現画像信号１の勾配を算出するための遅延
手段及び減算器、７、８は前画像信号２の勾配を算出す
るための遅延手段及び減算器、９、１０は現画像信号の
勾配と前画像信号の勾配の差分絶対値を算出するための
減算器及び絶対値回路、８１は勾配の差分絶対値を所定
倍の値にする乗算器、１１は絶対値回路４の出力と乗算
器８１の出力を加算する加算器、１２は加算器１１の出
力を所定のしきい値で２値化する２値化回路である。

【００３６】次に、図８及び図９に基づいて動作例を説
明する。図９（ａ）を前画像信号入力、（ｂ）を現画像
信号入力の１水平ラインの輝度信号として、図８の回路
に入力したとする。現画像信号と前画像信号の信号レベ
ルの差分絶対値は、従来と同様に減算器３および絶対値
回路４により得られる。この信号レベルの差分絶対値を
図９（ｇ）に示す。これに加えて、現画像信号入力１に
ついて、遅延手段５の出力と減算器６により勾配を算出
する。この現画像信号の勾配、すなわち減算器６の出力
を図９（ｃ）に示す。同様に、前画像信号入力２につい
て、遅延手段７の出力と減算器８により勾配を算出す
る。この前画像信号の勾配、すなわち減算器８の出力を
図９（ｄ）に示す。

【００３７】次に、上記減算器６より出力される現画像
信号の勾配（ｃ）と上記減算器８より出力される前画像
信号の勾配（ｄ）について、減算器９により差分処理を
行う。その出力を図９（ｅ）に示す。ここで出力される
差分値は、現画像信号と前画像信号が同一の画像である
と、現画像信号の勾配と前画像信号の勾配は同一の値と
なり、その差分結果は０となる。逆に変化が大きい場合
には、プラス、またはマイナスの大きな値を取ることに
なる。ここでは、変化量だけに注目するので、次に絶対
値回路１０により勾配の差分信号（ｅ）に対し絶対値処
理を行う。上記絶対値回路１０の出力、すなわち勾配の
差分絶対値を図９（ｆ）に示す。この勾配の差分絶対値
は現画像信号と前画像信号との間の同一座標の勾配に変
化がある時にその変化量に応じた値が出力される。

【００３８】勾配の差分絶対値（ｆ）を乗算器８１で例
えば２倍に増幅したとすると乗算器８１の出力は図９
（ｆ’）のようになる。乗算器出力（ｆ’）と信号レベ
ルの差分絶対値（ｇ）は加算器１１により加算される。
この加算値は図９（ｉ）のようになり、これを２値化回
路１２で所定のしきい値で２値化することにより動き検
出信号が得られる。従来例である信号レベルの差分絶対
値に対応する図９の（ｇ）及び本発明である信号レベル
の差分絶対値と勾配の差分絶対値の和である（ｉ）を所
定のしきい値で２値化を行った場合、（ｇ）の方は、
（ｈ）に示すように信号レベルが近い（ア）の部分に
“０”となる部分ができてしまうが、（ｉ）の方は、
（ｊ）に示すように中抜けのない２値化出力となる。こ
の時、例えば乗算器８１で勾配の差分絶対値を２倍に増
幅した場合、実施例１に比べて（ア）の部分の加算値が
さらに大きくなる。従って、さらに検出漏れを減らすこ
と、あるいは逆に閾値を大きくし誤検出を減らすことが
可能である。

【００３９】実施例５．図１０は本発明の実施例５にお
ける動き検出装置のブロック図である。図において、１
０１、１０２、１０３はそれぞれ所定の時間間隔を有し
た第一画像信号入力、第二画像信号入力、第三画像信号
入力、１０４は第１画像信号１０１と第２画像信号１０
２の差分を行う減算器、１０５は第２画像信号１０２と
第３画像信号１０３の差分を行う減算器、１０６は上記
減算器１０４の出力の絶対値を算出する絶対値回路、１
０７は上記減算器１０５の出力の絶対値を算出する絶対
値回路、１０８、１０９は上記第１画像信号１０１の勾
配を算出するための遅延手段および減算器、１１０、１
１１は上記第二画像信号１０２の勾配を算出するための
遅延手段および減算器、１１２、１１３は上記第三画像
信号１０３の勾配を算出するための遅延手段および減算
器、１１４は第一画像信号の勾配と第二画像信号の勾配
の差分を求める減算器、１１５は減算器１１４の出力に
絶対値処理を行う絶対値回路、１１６は第二画像信号の
勾配と第三画像信号の勾配の差分を求める減算器、１１
７は減算器１１６の出力に絶対値処理を行う絶対値回
路、１１８は絶対値回路１０６の出力と絶対値回路１１
５の出力を加算する加算器、１１９は加算器１１８の出
力を所定の閾値で２値化する２値化回路、１２０は絶対
値回路１０７の出力と絶対値回路１１７の出力を加算す
る加算器、１２１は加算器１２０の出力を所定の閾値で
２値化する２値化回路、２２２は２値化回路１１９の出
力と２値化回路１２１の出力の論理積をとる論理回路で
ある。

【００４０】次に、図に基づいて動作例の説明を行う。
図１１は本発明の実施例５における動き検出装置の動作
を説明するための図であり、図１１（ａ）は第１画像信
号、（ｂ）は第２画像信号、（ｃ）は第３画像信号の１
水平ラインの輝度信号とする。遅延手段１０８、１１
０、１１２をそれぞれ１画素の遅延とすると、減算器１
０９では図１１（ｄ）に示すような隣接画素間差分、減
算器１１１では図１１（ｅ）に示すような隣接画素間差
分、減算器１１３では図１１（ｆ）に示すような隣接画
素間差分が得られる。

【００４１】第一画像信号１０１と第二画像信号１０２
の隣接画素間差分すなわち勾配の差分絶対値は減算器１
１４および絶対値回路１１５により得られ、図１１
（ｇ）のようになる。また、第一画像信号１０１と第二
画像信号１０２の信号レベルの差分絶対値は減算器１０
４および絶対値回路１０６により得られ、図１１（ｉ）
のようになる。勾配の差分絶対値（ｇ）と信号レベルの
差分絶対値（ｉ）は加算器１１８で加算され図１１
（ｋ）のようになる。加算器出力（ｋ）は２値化回路１
１９で所定の閾値で２値化され、図１１（ｍ）に示すよ
うな第一画像信号と第二画像信号間の動き検出信号が得
られる。

【００４２】同様に、第二画像信号１０２と第三画像信
号１０３の隣接画素間差分すなわち勾配の差分絶対値は
減算器１１６および絶対値回路１１７により得られ、図
１１（ｈ）のようになる。また、第二画像信号１０２と
第三画像信号１０３の信号レベルの差分絶対値は減算器
１０５および絶対値回路１０７により得られ、図１１
（ｊ）のようになる。勾配の差分絶対値（ｈ）と信号レ
ベルの差分絶対値（ｊ）は加算器１２０で加算され図１
１（ｌ）のようになる。加算器出力（ｌ）は２値化回路
１２１で所定の閾値で２値化され、図１１（ｎ）に示す
ような第二画像信号と第三画像信号間の動き検出信号が
得られる。

【００４３】２値化回路１１９の出力と２値化回路１２
１の出力を論理回路２２２で論理積をとることにより、
第一画像信号と第二画像信号との間で変化のある部分に
ついての出力（ｍ）と、第二画像信号と第三画像信号と
の間で変化のある部分についての出力（ｎ）との論理積
（ｏ）が得られ、第二画像信号に対応した動き部分のみ
の抽出を行うことができる。

【００４４】実施例６．図１２は本発明の実施例６にお
ける動き検出装置のブロック図である。図において、１
は現在の現画像信号入力、２は所定時間間隔前の前画像
信号入力、３は現画像信号１と前画像信号２との差分を
算出する減算器、４は減算器３によって算出された差分
値の絶対値を求める絶対値回路、５、６は現画像信号１
の勾配を算出するための遅延手段及び減算器、７、８は
前画像信号２の勾配を算出するための遅延手段及び減算
器、９、１０は現画像信号の勾配と前画像信号の勾配の
差分絶対値を算出するための減算器及び絶対値回路、１
１は絶対値回路４の出力と絶対値回路１０の出力を加算
する加算器、１２は加算器１１の出力を所定のしきい値
で２値化する２値化回路、２０１は２値化回路１２の出
力を画像入力の時間間隔と同じ所定時間遅延させる遅延
手段、２０２は上記遅延手段２０１の出力と上記２値化
回路１２の出力の論理積を算出する論理回路である。

【００４５】次に、図１２及び図１３に基づいて動作例
を説明する。図１３（ａ）の第一画像信号を前画像信号
入力、（ｂ）の第二画像信号を現画像信号入力の１水平
ラインの輝度信号として、図１２に入力したとする。現
画像信号と前画像信号の信号レベルの差分絶対値は、従
来と同様に減算器３および絶対値回路４により得られ
る。この信号レベルの差分絶対値を図１３（ｃ）に示
す。これに加えて、現画像信号入力１について、遅延手
段５の出力と減算器６により勾配を算出する。この現画
像信号の勾配、すなわち減算器６の出力を図１３（ｅ）
に示す。同様に、前画像信号入力２について、遅延手段
７の出力と減算器８により勾配を算出する。この前画像
信号の勾配、すなわち減算器８の出力を図１３（ｄ）に
示す。

【００４６】次に、上記減算器６より出力される現画像
信号の勾配（ｅ）と上記減算器８より出力される前画像
信号の勾配（ｄ）について、減算器９により差分処理を
行う。ここで出力される差分値は、現画像信号と前画像
信号が同一の画像であると、現画像信号の勾配と前画像
信号の勾配は同一の値となり、その差分結果は０とな
る。逆に変化が大きい場合には、プラス、またはマイナ
スの大きな値を取ることになる。ここでは、変化量だけ
に注目するので、次に絶対値回路１０により勾配の差分
信号に対し絶対値処理を行う。

【００４７】上記絶対値回路１０の出力、すなわち勾配
の差分絶対値を図１３（ｆ）に示す。この勾配の差分絶
対値は現画像信号と前画像信号との間の同一座標の勾配
に変化がある時にその変化量に応じた値が出力される。
勾配の差分絶対値（ｆ）と信号レベルの差分絶対値
（ｃ）は加算器１１により加算される。この加算値は図
１３（ｇ）のようになり、これを２値化回路１２で所定
のしきい値で２値化することにより動き検出信号が得ら
れる。上記加算器１１の出力は、２値化回路１２におい
て２値化処理を行う。上記２値化回路の出力を図１３
（ｈ−１）に示す。この２値化回路１２の出力は、遅延
手段２０１へ送られる。遅延手段２０１は、例えば１ビ
ット＊１フレーム分の容量を持つメモリで構成され、画
像入力の所定時間間隔と同じ時間分データを保持する。

【００４８】ここで、所定時間間隔後について考える。
先ほどの第二画像信号（ｂ）は時間経過により前画像信
号入力２となり、現画像信号入力１には図１３（ｉ）に
示した新たな第三画像信号が入力される。これらの新し
い画像信号に対して上記の一連の処理が行われ、２値化
回路１２により新たな出力が得られる。この時の２値化
回路１２の出力を図１３（ｈ−２）に示す。この図１３
（ｈ−２）は、（ｈ−１）に対し、所定時間間隔遅れの
動き部分が出力される事となる。次に、上記遅延手段２
０１の出力である図１３（ｈ−１）と、上記２値化回路
２０１の出力である図１３（ｈ−２）と論理回路２０２
において論理積処理を行う。上記論理回路２０２の出力
は、最初の第一画像信号（ａ）と第二画像信号（ｂ）の
動き部分と、所定時間経過後の第二画像信号（ｂ）と第
三画像信号（ｉ）との動き部分の論理積により、第二画
像信号（ｂ）における動き部分である。上記論理回路２
０２の出力を上記図１３（ｊ）に示す。以上のような構
成により、実施例５と同様に第二画像に対応した動き部
分のみの検出ができる。

【００４９】実施例７．図１４の動き検出手段１４２を
ハードウエア（ワイヤードロジック）で実現する例が実
施例１であったが、実施例７はこれを遅延手段１４１を
含めてソフトウエア（ストアドプログラム）で実現する
例である。図１５は本発明の実施例７における動き検出
方法のフローチャートを示す図である。図において、１
５１は所定時間の時間経過を判定するタイマー判定ステ
ップ、１５２は前の入力画像となったメモリＡの内容を
メモリＢに転送するステップ、１５３は入力画像をメモ
リＡに記憶するステップ、１５４はメモリＡとメモリＢ
の信号レベルの差分絶対値を算出してメモリＣに記憶す
るステップ、１５５はメモリＡとメモリＢの信号レベル
の傾きの差分絶対値を算出してメモリＢに記憶するステ
ップ、１５６はメモリＢとメモリＣの差分絶対値を加算
してメモリＣに記憶するステップ、１５７はメモリＣの
値を２値化して出力するステップである。

【００５０】ソフトウエアで実現する場合には、演算結
果をストアするレジスタ或いはメモリが必要となり、リ
アルタイム処理は困難になる。しかしながら原理的には
ハードウエアで実現する場合と同様に図２で説明した動
作が可能である。以下、図１５のフローチャートを用い
て動き検出方法について説明する。プログラムがスター
トすると所定の初期設定ステップ１５０を行った後、ス
テップ１５１からステップ１５７のループに入り、以後
ループを巡回する。ステップ１５１は所定の時間が経過
するとループを抜け出し、同時に所定時間のタイマーを
セットするもので、所定の時間以外はループを巡回す
る。ループを抜けると、ステップ１５２で前の演算時に
現画像信号入力を記憶したメモリＡの内容をメモリＢに
転送する。

【００５１】従って、メモリＢには前画像信号入力が記
憶される。ステップ１５３で現画像信号入力がメモリＡ
に記憶される。ステップ１５４ではメモリＡとメモリＢ
の同一アドレスの信号レベルの差分絶対値を求めてメモ
リＣの同一アドレスに記憶する。ステップ１５５ではメ
モリＡとメモリＢの同一アドレスの信号レベルの傾きを
それぞれ算出し、その差分絶対値を求めてメモリＢの同
一アドレスに記憶する。これによって、メモリＢの値は
前画像信号入力から前画像信号と現画像信号の勾配の差
分絶対値に変わる。ステップ１５６では前画像信号と現
画像信号の差分絶対値を記憶したメモリＣと前画像信号
と現画像信号の勾配の差分絶対値を記憶したメモリＢを
加算し再度メモリＣに記憶する。ステップ１５７ではメ
モリＣに記憶された差分絶対値と勾配の差分絶対値の和
が所定の値より大きい領域を動き検出領域として抽出す
る。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明になる動き検出装
置及び方法は、請求項１によれば、信号レベルの差分絶
対値に加えて、勾配の差分絶対値で動き検出を行うた
め、信号レベルの近い部分での検出漏れすなわち中抜け
がなくなり、精度の良い動き検出ができる。

【００５３】さらに、請求項２によれば、勾配の検出を
水平、垂直両方向で行うことにより、色々な絵柄の物体
の色々な動きに対しても精度の良い動き検出ができる。

【００５４】また、請求項３によれば、傾きの極性が異
なる時にのみ勾配の差分絶対値を加えることにより、本
来の動き検出領域より大きな領域を誤検出してしまうこ
とがなくなり、精度の良い動き検出ができる。

【００５５】また、請求項４によれば、信号レベルの差
分絶対値と勾配の差分絶対値の重み付けを変えることに
より、請求項１において検出漏れを起こすような信号レ
ベル変化の緩やかな物体においても動き検出ができる。

【００５６】さらに、請求項５によれば、３枚の画像を
基にして、それぞれ２枚間の２つの動き検出信号の論理
和を算出することにより、２枚めの画像に対しての動き
検出のみの抽出、すなわち動き物体の抽出ができる。

【００５７】また、請求項６によれば、１ビットの所定
時間間隔の遅延手段を追加することにより、請求項５で
は２組必要であった２枚の画像間での動き検出回路を１
組に減らして、２枚めの画像に対しての動き検出のみの
抽出、すなわち動き物体の抽出ができる。

【００５８】さらに、請求項７によれば、ＤＳＰ等のソ
フトウエア処理によって、信号レベルの差分絶対値に加
えて、勾配の差分絶対値で動き検出を行うため、信号レ
ベルの近い部分での検出漏れすなわち中抜けがなくな
り、精度の良い動き検出ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における動き検出装置のブロ
ック図である。

【図２】本発明の実施例１における動き検出装置の動作
を説明するための図である。

【図３】本発明の実施例２における動き検出装置のブロ
ック図である。

【図４】本発明の実施例２における動き検出装置の動作
を説明するための図である。

【図５】本発明の実施例３における動き検出装置のブロ
ック図である。

【図６】本発明の実施例３における符号判別手段の構成
例を示す図である。

【図７】本発明の実施例３における動き検出装置の動作
を説明するための図である。

【図８】本発明の実施例４における動き検出装置のブロ
ック図である。

【図９】本発明の実施例４における動き検出装置の動作
を説明するための図である。

【図１０】本発明の実施例５における動き検出装置のブ
ロック図である。

【図１１】本発明の実施例５における動き検出装置の動
作を説明するための図である。

【図１２】本発明の実施例６における動き検出装置のブ
ロック図である。

【図１３】本発明の実施例６における動き検出装置の動
作を説明するための図である。

【図１４】本発明の動き検出装置及び方法の応用例を示
すブロック図である。

【図１５】本発明の実施例７における動き検出方法のフ
ローチャート図である。

【図１６】従来の動き検出装置のブロック図である。

【図１７】従来の動き検出装置の動作を説明するための
図である。

【符号の説明】

１現画像信号入力２前画像信号入力３減算器４絶対値回路５遅延手段６減算器７遅延手段８減算器９減算器１０絶対値回路１１加算器１２２値化回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】さらに、請求項５によれば、３枚の画像を
基にして、それぞれ２枚間の２つの動き検出信号の論理
積を算出することにより、２枚めの画像に対しての動き
検出のみの抽出、すなわち動き物体の抽出ができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の時間間隔を有した第一の画像と第
二の画像の信号レベルの差分絶対値を算出する第一の差
分絶対値算出手段と、第一の画像及び第二の画像各々に
ついて勾配を算出する勾配算出手段と、第一の画像を基
に算出された勾配と、第二の画像を基に算出された勾配
の差分絶対値を算出する第二の差分絶対値算出手段と、
上記第一の差分絶対値算出手段の出力と第二の差分絶対
値算出手段の出力を加算する加算手段と、上記加算手段
の出力を所定の閾値で２値化する２値化手段とを備えた
ことを特徴とする動き検出装置。
【請求項２】所定の時間間隔を有した第一の画像と第
二の画像の信号レベルの差分絶対値を算出する第一の差
分絶対値算出手段と、第一の画像及び第二の画像各々に
ついて水平勾配を算出する水平勾配算出手段と、第一の
画像及び第二の画像各々について垂直勾配を算出する垂
直勾配算出手段と、第一の画像を基に算出された水平勾
配と第二の画像を基に算出された水平勾配の差分絶対値
を算出する第二の差分絶対値算出手段と、第一の画像を
基に算出された垂直勾配と第二の画像を基に算出された
垂直勾配の差分絶対値を算出する第三の差分絶対値算出
手段と、第一の差分絶対値算出手段より算出された第一
の差分絶対値と、第二の差分絶対値算出手段より算出さ
れた第二の差分絶対値と、第三の差分絶対値算出手段よ
り算出された第三の差分絶対値を加算する加算手段と、
上記加算手段の出力を所定の閾値で２値化する２値化手
段とを備えたことを特徴とする動き検出装置。
【請求項３】所定の時間間隔を有した第一の画像と第
二の画像の信号レベルの差分絶対値を算出する第一の差
分絶対値算出手段と、第一の画像及び第二の画像各々に
ついて勾配を算出する勾配算出手段と、第一の画像を基
に算出された勾配と、第二の画像を基に算出された勾配
の符号が異なる場合にのみ差分絶対値を算出する第二の
差分絶対値算出手段と、上記第一の差分絶対値算出手段
の出力と第二の差分絶対値算出手段の出力を加算する加
算手段と、上記加算手段の出力を所定の閾値で２値化す
る２値化手段とを備えたことを特徴とする動き検出装
置。
【請求項４】所定の時間間隔を有した第一の画像と第
二の画像の信号レベルの差分絶対値を算出する第一の差
分絶対値算出手段と、第一の画像及び第二の画像各々に
ついて勾配を算出する勾配算出手段と、第一の画像を基
に算出された勾配と、第二の画像を基に算出された勾配
の差分絶対値を算出する第二の差分絶対値算出手段と、
上記第二の差分絶対値算出手段の出力を所定数倍にする
乗算手段と、上記第一の差分絶対値算出手段の出力と乗
算手段の出力を加算する加算手段と、上記加算手段の出
力を所定の閾値で２値化する２値化手段とを備えたこと
を特徴とする動き検出装置。
【請求項５】所定の時間間隔を有した第一の画像と第
二の画像の信号レベルの差分絶対値を算出する第一の差
分絶対値算出手段と、第一の画像及び第二の画像各々に
ついて勾配を算出する勾配算出手段と、第一の画像を基
に算出された勾配と、第二の画像を基に算出された勾配
の差分絶対値を算出する第二の差分絶対値算出手段と、
上記第一の差分絶対値算出手段の出力と第二の差分絶対
値算出手段の出力を加算する第一の加算手段と、上記加
算手段の出力を所定の閾値で２値化する第一の２値化手
段と、所定の時間間隔を有した第二の画像と第三の画像
の差分絶対値を算出する第三の差分絶対値算出手段と、
第二の画像及び第三の画像各々について隣接画素間差分
値を算出する隣接画素間差分算出手段と、第二の画像を
基に算出された隣接画素間差分値と、第三の画像を基に
算出された隣接画素間差分値の差分絶対値を算出する第
四の差分絶対値算出手段と、上記第三の差分絶対値算出
手段の出力と第四の差分絶対値算出手段の出力を加算す
る第二の加算手段と、上記加算手段の出力を所定の閾値
で２値化する第二の２値化手段と、上記第一の２値化手段の出力と上記第二の２値化手段の
出力との論理積を算出する論理回路とを備えたことを特
徴とする動き検出装置。
【請求項６】所定の時間間隔を有した第一の画像と第
二の画像の信号レベルの差分絶対値を算出する第一の差
分絶対値算出手段と、第一の画像及び第二の画像各々に
ついて勾配を算出する勾配算出手段と、第一の画像を基
に算出された勾配と、第二の画像を基に算出された勾配
の差分絶対値を算出する第二の差分絶対値算出手段と、
上記第一の差分絶対値算出手段の出力と第二の差分絶対
値算出手段の出力を加算する加算手段と、上記加算手段
の出力を所定の閾値で２値化する２値化手段と上記２値
化手段の出力を所定の時間間隔分だけ遅延させる遅延手
段と、上記２値化手段の出力と遅延手段の出力との論理
積を算出する論理回路とを備えたことを特徴とする動き
検出装置。
【請求項７】所定の時間間隔を有した第一の画像と第
二の画像の信号レベルの差分絶対値を算出する処理と、
第一の画像及び第二の画像各々について勾配を算出する
処理と、第一の画像を基に算出された勾配と、第二の画
像を基に算出された勾配の差分絶対値を算出する処理
と、上記信号レベルの差分絶対値と勾配の差分絶対値を
加算する処理と、上記加算結果を所定の閾値で２値化す
る処理とを備えたことを特徴とする動き検出方法。