JPH08202847A

JPH08202847A - 移動体計数装置

Info

Publication number: JPH08202847A
Application number: JP7013693A
Authority: JP
Inventors: Kengo Tsuzuki; 健吾都築
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の移動体が同じ軌跡をたどって通過するよ
うに場合であっても、また、移動体が連続して通過する
ような場合であっても、高い精度で移動体を計数する。【構成】撮像手段１０１から取り込んだ移動体の入力画
像から移動体の背景画像を生成する背景画像生成部１０
３と、入力画像と背景画像とから移動体の領域を検出す
る移動体領域検出部１０４と、この検出結果から移動体
の領域の特徴を抽出する特徴抽出部１０５と、この特徴
を時系列情報として蓄積する特徴蓄積部１０６と、蓄積
された時系列情報から移動体の通過数とその移動の方向
とを推定する計数データ推定部１０７とから構成したも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路、建物出入口、通
路などで人とか車などの移動体の通過量をＴＶカメラの
映像を処理して自動的に計数する移動体計数装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物の出入口等の比較的広い領域
でしかも人の動きの自由度が比較的大きい場所での通過
人数を画像認識により計数する装置が研究され、そのア
ルゴリズムも相当程度に複雑になり、ソフトウエアでの
処理に多大な時間を要することからリアルタイムでの処
理も困難であり、その計数装置の製造コストも高くつく
ものとなっている。そこで、このような従来からの問題
を解決するための従来の技術に例えば特開昭６２ー２９
２３８６号公報に開示されたものがある。

【０００３】以下、この従来の技術について図６を参照
して説明する。同図において、テレビカメラからなる画
像入力手段６０１は人の出入りを監視する場所に配置さ
れている。参照画像メモリ６０２は、その監視場所に人
が存在しないときの入力画像を参照画像（背景画像）と
してあらかじめ記憶保持している。画像演算部６０３で
は、画像入力手段６０１からの入力画像と、参照画像メ
モリ６０２からの参照画像とを同時に入力して画素間の
比較を行い、差分画像を得るとともに、得られた差分画
像のデータを所定のしきい値で２値化して移動体のみを
抽出する。画像演算部６０３の演算結果はワーク画像メ
モリ６０４に記憶保持される。ワーク画像メモリ６０４
はそれに記憶保持されている前回の移動体の画像と今回
与えられた画像演算部６０３からの移動体の画像とを論
理和し、論理和した画像を再び記憶保持する。カウンタ
回路６０５はワーク画像メモリ６０４に記憶保持されて
いる画像の画素数すなわち移動体の通過した領域に相当
する面積を計数する。このような動作を繰り返すこと
で、テレビカメラで撮像される視野内を通過する人の通
行人の移動につれてカウンタ回路６０５での計数値は増
加する。そして、判定部６０６は、そのカウンタ回路６
０５での計数値をモニタし、通行人がその監視場所を通
過したことを判定する。

【０００４】このように構成された従来の移動体計数装
置においては、建物の出入り口等の比較的広い領域でし
かも人の動きの自由度の比較的大きい場所での移動体の
移動数を比較的安価で高速で計数できるようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の移動体計数装置にあっては、複数例えば多数の
通行人がそのテレビカメラの視野内を同じ軌跡をたどっ
て通過するような場合では、その計数値が通行人の通過
数に正確に対応したものとは必ずしもならないうえ、通
行人にも大人から子供まで個々にその大きさに相当程度
のバラツキがあるから、その計数の精度が大きく低下し
てしまううえに、参照画像メモリ６０２とワーク画像メ
モリ６０４における通行人が通過した領域の記憶エリア
については、その通行人の通過後にその記憶を次の通行
人の計数のためにリセットする必要があるので、通行人
が連続して通過するような場合では通行人の計数の精度
が低下してしまう。このようにして従来の移動体計数装
置においては、移動体の計数精度の点で解決すべき課題
があった。

【０００６】したがって、本発明においては、比較的簡
易な構成を保持しつつ、複数の移動体が同じ軌跡をたど
って通過するような場合であっても、また、移動体が連
続して通過するような場合であっても、高い精度で移動
体を計数できる移動体計数装置を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の移動体計数装置
においては、撮像手段から所定の領域を通過する移動体
の撮像画像を入力画像として取り込み、この取り込んだ
入力画像から該移動体の背景画像を生成する背景画像生
成部を備える一方、前記入力画像と前記背景画像とを取
り込み、取り込んだ撮像画像と背景画像とから前記移動
体の画像上における領域を検出する移動体領域検出部
と、前記移動体領域検出部の検出結果から前記移動体の
領域に関する特徴を抽出する特徴抽出部と、前記特徴抽
出部の出力を時系列的に取り込んでいって前記移動体の
領域の特徴を時系列情報として蓄積する特徴蓄積部と、
前記特徴蓄積部の出力に基づいて前記領域を通過する移
動体の数と移動方向とを推定する計数データ推定部とを
備えた構成として前記課題を解決している。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、背景画像生成部で撮像手段
から所定の領域を通過する移動体の撮像画像を入力画像
として取り込み、この取り込んだ入力画像から該移動体
の背景画像を生成する。この背景画像には移動体の画像
が無い。そして、移動体領域検出部においては、前記撮
像手段からは入力画像つまり背景画像と移動体の画像と
を有する画像を、また前記背景画像生成部からは移動体
の画像の無い背景画像を取り込む。そして、移動体領域
検出部は、取り込んだ撮像画像と背景画像とから前記移
動体の画像上における領域を検出する。特徴抽出部にお
いては、前記移動体領域検出部の検出結果から前記移動
体の領域に関する特徴を抽出する。

【０００９】特徴蓄積部においては、前記特徴抽出部の
出力を時系列的に取り込んでいって前記移動体の領域の
特徴を時系列情報として蓄積する。計数データ推定部に
おいては、前記特徴蓄積部の出力に基づいて前記領域を
通過する移動体の数と移動方向とを推定していること
で、複数の移動体が同じ軌跡を通過した場合でも、個々
の移動体の特徴を抽出して、移動体の通過数の計数で
き、しかも、複数の移動体が連続してもその通過数の計
数を各部をリセットする必要がない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。この実施例では計数される移動体として
人を示しているが、移動体は人に限定されるものではな
く、道路上の通過車両、ベルトコンベア上を搬送される
物品、その他のすべての移動体が含まれる。

【００１１】図１を参照して、移動体としての通路上を
通行する通行人は撮像手段であるテレビカメラ１０１で
撮像される。テレビカメラ１０１からのアナログの画像
は、画像入力部１０２でデジタルの画像に変換される。
ここで、テレビカメラ１０１がデジタルの画像を出力す
るように構成されていれば、画像入力部１０２は省略さ
れる。撮像手段はテレビカメラ１０１に限らず移動体を
撮像できればＣＣＤカメラ等の他の撮像手段であっても
よい。画像入力部１０２からの画像（入力画像）は背景
画像生成部１０３と移動体領域検出部１０４とにそれぞ
れ与えられる。背景画像生成部１０３では、画像入力部
１０２からの入力画像から移動体を含まない画像（背景
画像）が生成される。

【００１２】図２を参照して、背景画像生成部１０３に
おける背景画像の生成について説明する。背景画像生成
部１０３は、背景画像生成のために、加算器２０１と背
景メモリ２０２とで構成されている。加算器２０１で
は、画像入力部１０２からの入力画像に背景メモリ２０
２からの背景画像が一定の割合で加算される。加算器２
０１からの加算画像は背景画像として背景メモリ２０２
に出力される。背景メモリ２０２では、その背景画像が
記憶されるとともに、移動体領域検出部１０４に出力さ
れる。

【００１３】図１に戻って、このようにして移動体領域
検出部１０４には入力画像と背景画像とが与えられる。
移動体領域検出部１０４では、入力画像と背景画像とか
ら後述の２値化処理によって通行人のみの画像領域が検
出される。検出された通行人の画像領域は、画像上に占
める面積とその面積内での重心の座標とを抽出特徴とし
て、特徴抽出部１０５で抽出される。抽出された通行人
の画像の特徴は、特徴蓄積部１０５において時系列情報
つまり通行人の時間的な経過に伴う移動情報として蓄積
される。こうして、特徴蓄積部１０６で通行人の特徴が
その通過数の計数のために蓄積される。計数データ推定
部１０７においては、その蓄積データに基づいて通路を
通過する通行人の数とその通行人の移動方向とが推定さ
れる。その推定結果は、計数データ蓄積部１０８で蓄積
されたうえで、計数データ出力部１０９から外部に出力
される。

【００１４】図３を参照して動作を具体的に説明する
と、通路上に通行人が現れると、その通路を撮像してい
るテレビカメラ１０１には図３の（１）で示すような映
像３０１が得られる。この映像は、画像入力部１０２に
よってデジタルの画像に変換されたうえで、背景画像生
成部１０３と、移動体領域検出部１０４とに入力され
る。背景画像生成部１０３内においては画像入力部１０
２からの図３の（１）で示される入力画像３０１に背景
画像生成部１０３内の背景メモリ２０２からの背景画像
が一定の割合で加算器２０１で加算され、その結果、背
景メモリ２０２からは図３の（２）のような背景画像３
０２が生成されて出力される。この背景画像生成部１０
３について具体的に説明すると、加算器２０１で、入力
画像と背景画像とがａ：（１−ａ）の割合で加算され
る。ａの値は０〜１の範囲で設定される。ａが０に近い
値に設定されると通行人が含まれない背景画像が得られ
るが、背景変化への追従が低下する一方、ａが１に近い
値に設定されると背景変化への追従が向上するが、通行
人が背景画像に含まれる可能性が高くなる。したがっ
て、ａの値が可変可能に設定されていることで、テレビ
カメラ１０１の設置環境に合わせて計数精度が高くなる
ように調整されることができる。

【００１５】図１に戻って、画像入力部１０２からの図
３の（１）で示される入力画像３０１と背景画像生成部
１０３からの図３の（２）で示される背景画像３０２と
の各データは移動体領域検出部１０４に入力される。移
動体領域検出部１０４では入力と背景の両画像の差分の
絶対値が、ノイズ成分が除去できるように設定されたし
きい値処理されることで、移動体領域検出部１０４から
は図３の（３）で示すように通行人の領域が「１」で、
それ以外の領域が「０」となる２値化した移動体の領域
３０３のデータが出力される。この通行人の領域３０３
についてのデータは特徴抽出部１０５に入力される。特
徴抽出部１０５では通行人の画像上に占める面積のデー
タとその面積内での重心の座標についてのデータとが抽
出される。ここで、特徴抽出部１０４では通行人が複数
の場合であってもその面積と重心の座標については１つ
の画像に対してそれぞれ１つずつ求められるようになっ
ている。このようにして特徴抽出部１０４で抽出された
通行人の画像上に占める面積とその面積内での重心の座
標とに関するデータは特徴蓄積部１０６に入力される。
特徴抽出部１０５で抽出された面積と重心の座標とのそ
れぞれの特徴は時間的に大きく分散しているから、特徴
蓄積部１０６ではこれらは時間方向に平均化フィルタリ
ング処理されることで時系列情報としてこれら面積と重
心の座標データが蓄積されていく。重心の座標系の一例
は図３の（４）で、検出面積の時系列情報の様子は図３
の（５）で、重心のｘ座標の一例は図３の（６）で、重
心のｙ座標の一例は図３の（７）で、それぞれ示されて
いる。図３の（４）では通行人の画像上での重心の座標
系３０４が示され、この重心はｘ座標とｙ座標とが交わ
る箇所にあることが示されている。また、通行人が画像
上に占める面積は通行形態で様々に時間的に変化するか
ら、図３の（５）に示される面積に関する時系列情報３
０５では通行人のその面積も時間的に変化していく様子
が示されている。図３の（６）で示される重心のｘ座標
に関する時系列情報３０６では時間的に経過しても通行
人はｘ座標上では位置的に移動が殆どないことが示され
ている。図３の（７）で示される重心のｙ座標に関する
時系列情報３０７では時間的に経過するにつれ、通行人
は画像上をｙ座標について位置的に移動していく様子が
示されている。

【００１６】このようにして特徴蓄積部１０６では図３
の（５）ないし（７）に関する時系列情報３０５，３０
６，３０７のデータが蓄積されていく。そして、この時
系列情報は特徴蓄積部１０６から計数データ推定部１０
７に入力される。計数データ推定部１０７では、これら
各時系列情報３０５，３０６，３０７それぞれから入力
された通行人数とその通行方向とが推定される。

【００１７】図４を参照して、この計数データ推定部１
０７における推定動作について説明する。通行人が無い
状態では待機状態になって通行人の検出面積が監視され
ている（ステップ４０１）。この待機状態で通行人の移
動面積が連続して一定値以上になるときには通行人が画
像内に出現したと判断して測定状態に遷移される（ステ
ップ４０２）。計数データ推定部１０７におけるこの動
作は図３の（５）において検出面積の時系列情報３０５
の立ち上がり部分が検出されること、つまりテレビカメ
ラに通行人が撮像され通行人としての個数に監視が開始
される時点に相当する。

【００１８】このステップ４０２の測定状態では通行人
の移動領域の面積が監視されており、移動領域の面積が
一定値以下になると推定結果出力状態に遷移させられる
（ステップ４０３）。この動作は図３（５）において検
出の時系列情報の立ち下がり部分を検出すること、つま
り通行人としての個数に監視されなくなる時点に相当す
る。ステップ４０３の推定結果出力状態では検出面積、
重心のｘ座標、重心のｙ座標の各時系列情報３０５，３
０６，３０７から通行人の通過数と移動方向とが推定さ
れる。

【００１９】通行人の通過数の推定について説明する
と、ステップ４０２に遷移した時点からステップ４０３
の推定結果出力状態に遷移した時点までの図３の（５）
の検出面積の時系列情報３０５の積分値が求められる。
次にこの時系列情報３０５についての積分値が、計数デ
ータ推定部１０７に前以て用意されてある基準の積分値
で除算されることで通行人の通過数が推定される。ここ
で用いる基準の積分値は標準的な体形を有した一人の通
行人が、計数を行う領域を標準的な速度で通過した際
に、上記動作によって得られる積分値であり、推定精度
を高めるうえであらかじめ調査したうえで設定される。

【００２０】次に、通行人の移動方向の推定について説
明する。通行人の移動方向の推定は、通行人の重心の特
徴を１つの画像データに対して１つしか抽出していない
ため、二人の通行人が互いに画面上で交差する場合と
か、多数の通行人が連続して画面上を通過する場合など
は推定不能である。したがって、明確に通行人の通過方
向が得られた場合にのみその通過方向が推定結果として
出力させられ、それ以外は推定不明とされる。以下その
方法について説明する。

【００２１】まず、ステップ４０２の測定状態に遷移し
た時点からステップ４０３の推定結果出力状態に遷移し
た時点までの図３の（６）における重心のｘ座標の時系
列情報３０６から、重心のｘ座標と時間の関係とが最小
２乗法によって１次式で近似される。この近似式をもと
にしてｘ軸の移動方向について以下の３つの第１から第
３に至る推定結果が得られる。第１の推定結果は、近似
式の傾きは小さいが黒丸で示される実際の値に対する近
似式の誤差が大きい場合で、図５の（１）でその例を示
す。図５の（１）においては、ｘ座標の重心の時系列情
報３０６が、時間軸方向に大きくバラツキがあり、ｘ軸
方向の移動方向が不明である。したがって、このような
場合はｘ軸方向の移動方向が不明の状態と推定される。
第２の推定結果は、前記実際の値に対する近似式の誤差
が小さく、近似式の傾きも小さい場合で図５の（２）で
その例が示されている。図５の（２）においては、ｘ軸
方向には殆ど移動がみられない。したがって、このよう
な場合ではｘ軸方向の移動が無い状態と推定される。第
３の推定結果は前記誤差が小さく、近似式の傾きが大き
い場合で図５の（３）でその例が示されている。図５の
（３）においては、ｘ軸方向の移動がある状態と推定さ
れる。以上の推定を図３の（７）における重心のｙ座標
の時系列情報３０７にも行われ、同様に３つの推定結果
が得られることになる。

【００２２】以上の推定で、ｘ軸、ｙ軸の両方向共、そ
れぞれ３つの状態、組み合わせで９通りの推定結果が得
られるが、このうち、最終的な移動方向が推定可能とす
る組み合わせは、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方とも、移動
がある状態と推定された場合と、どちらか一方が移動が
ある状態と推定され、他方が移動が無い状態と推定され
た場合の計３通りである。最終的な移動方向が推定可能
な場合は近似式の傾きから移動方向が判定されて移動方
向の推定結果が出力される。それ以外の場合は移動方向
は不明という推定結果が出力される。

【００２３】移動方向の推定を図３の例を用いて説明す
ると、重心のｘ座標の時系列情報３０６が図３（６）の
ような状態であればｘ軸方向については移動が無い状態
と推定される。また、重心のｙ座標の時系列情報３０７
が図３（７）のような状態であればｙ軸方向については
移動がある状態と推定される。以上によりｘ軸方向の移
動が無い状態とｙ軸方向の移動がある状態の組み合わせ
であるので、ｙ軸方向の近似式の傾きからｙ軸方向の移
動方向は負であると判定され、最終的な移動方向はｙ軸
の負の方向という推定結果が出力される。

【００２４】推定結果出力後は再びステップ４０１の待
機状態に戻される。一方、ステップ４０２の測定状態が
一定期間以上持続した場合では、誤差の累積を抑えるた
めに途中出力状態（ステップ４０４）に移行され、その
時点での通行人の数と移動方向とが推定されて出力され
る。推定の動作はステップ４０３の推定結果出力状態と
同様である。推定結果の途中出力後は再びステップ４０
２の測定状態に遷移され測定が再開される。以上が計数
データ推定部１０７の動作である。

【００２５】計数データ推定部１０７で推定された結果
は、計数データ蓄積部１０８に蓄積されたうえで、外部
要求などに応じて計数データ出力部１０９によって外部
に出力される。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の移
動体が撮像画像上において同じ軌跡を通っても個々の移
動体の特徴を抽出するから、比較的簡単な処理でもって
移動体の通過数を正確に計数できるうえ、複数の移動体
が連続して通過するような場合でも各部をリセットする
必要がないから、そのリセットに伴う計数精度の低下が
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る移動体計数装置の回路
ブロック図である。

【図２】図１装置の背景画像生成部の詳細な構成図であ
る。

【図３】図１装置の動作の説明に供する図である。

【図４】図１の装置の計数データ推定部における推定ア
ルゴリズムの状態遷移図である。

【図５】図１の装置の計数データ推定部の推定アルゴリ
ズムの説明図である。

【図６】従来の移動体計数装置の回路ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０１テレビカメラ１０２画像入力部１０３背景画像生成部１０４移動体領域抽出部１０５特徴抽出部１０６特徴蓄積部１０７計数データ推定部１０８計数データ蓄積部１０９計数データ出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０７Ｃ 9/00 Ｚ // Ｇ０１Ｖ 8/10 9406−2ＧＧ０１Ｖ 9/04 Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段から所定の領域を通過する移動
体の撮像画像を入力画像として取り込み、この取り込ん
だ入力画像から該移動体の背景画像を生成する背景画像
生成部と、前記入力画像と前記背景画像とを取り込み、取り込んだ
撮像画像と背景画像とから前記移動体の画像上における
領域を検出する移動体領域検出部と、前記移動体領域検出部の検出結果から前記移動体の領域
に関する特徴を抽出する特徴抽出部と、前記特徴抽出部の出力を時系列的に取り込んでいって前
記移動体の領域の特徴を時系列情報として蓄積する特徴
蓄積部と、前記特徴蓄積部の出力に基づいて前記領域を通過する移
動体の数と移動方向とを推定する計数データ推定部とを
具備したことを特徴とする移動体計数装置。
【請求項２】前記背景画像生成部は、加算器と、背景
メモリとを含み、前記加算器は、前記入力画像に前記背
景メモリから取り込んだ背景画像を一定の割合で加算す
るものであり、前記背景メモリは、前記加算器の出力を
背景画像として出力するものであることを特徴とする請
求項１に記載の移動体計数装置。
【請求項３】前記入力画像と背景画像との加算割合が
ａ：（１−ａ）であり、かつ、ａの値が０〜１の範囲で
設定されるものである請求項２に記載の移動体計数装
置。
【請求項４】前記移動体領域検出部は、前記移動体の
領域を所定値、前記移動体の無い領域を他の所定値とし
た２値化画像として当該移動体の領域を検出することを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の移動体
計数装置。
【請求項５】前記特徴抽出部は、抽出する前記移動体
の領域の特徴として、この移動体の画像上での面積とこ
の面積についての重心のｘーｙ座標とを抽出することを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体
計数装置。
【請求項６】前記特徴抽出部は、入力画像に複数の移
動体が含まれている場合は、前記移動体の領域の特徴と
しての面積と重心のｘーｙ座標は１つの移動体に個別に
対応していることを特徴とする請求項５に記載の移動体
計数装置。
【請求項７】前記特徴蓄積部は、前記特徴抽出部から
の検出面積と重心の座標との出力を時系列情報として蓄
積することを特徴とする請求項５または６に記載の移動
体計数装置。
【請求項８】前記計数データ推定部は、移動体が入力
画像に無い状態では待機状態となって前記特徴蓄積部に
移動体の面積についての時系列情報が所定の状態に蓄積
されるまで待機し、前記時系列情報が前記特徴蓄積部に
所定の状態に蓄積されたときは測定状態となってその面
積を測定するとともに、その面積の時系列情報から移動
体の通過数を推定し、その面積についての重心の座標に
関する時系列情報から移動体の移動方向を推定すること
を特徴とする請求項７に記載の移動体計数装置。