JPH08248045A - 速度測定方法および速度測定装置 - Google Patents
速度測定方法および速度測定装置Info
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- JPH08248045A JPH08248045A JP7055663A JP5566395A JPH08248045A JP H08248045 A JPH08248045 A JP H08248045A JP 7055663 A JP7055663 A JP 7055663A JP 5566395 A JP5566395 A JP 5566395A JP H08248045 A JPH08248045 A JP H08248045A
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- measuring
- speed
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- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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- G06T7/20—Analysis of motion
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- Multimedia (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 移動する物体の速度を決定すると同時に、物
体の同定も行い、目的とする物体の速度を測定する。 【構成】 撮像カメラより得られた動画像信号を時空間
フィルター処理することによって、そこでのオプティカ
ルフローを決定し、それによって移動する物体と明確に
対応づけられた速度を測定する。
体の同定も行い、目的とする物体の速度を測定する。 【構成】 撮像カメラより得られた動画像信号を時空間
フィルター処理することによって、そこでのオプティカ
ルフローを決定し、それによって移動する物体と明確に
対応づけられた速度を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動する物体の速度を
決定すると同時に物体の同定を行う為の方法と、それを
実現する為の測定装置に関する。
決定すると同時に物体の同定を行う為の方法と、それを
実現する為の測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、道路を走行する車などのように移
動している物体の速度を測定する方法として２種類の方
法が使われている。一つは、車が通過する時間を２点で
検出しその時間間隔を計る方法である。もう一つの方法
は、マイクロ波を目的の物体に照射し、反射して戻って
きたマイクロ波のドップラーシフトの大きさからスピー
ドを測定する方法である。
動している物体の速度を測定する方法として２種類の方
法が使われている。一つは、車が通過する時間を２点で
検出しその時間間隔を計る方法である。もう一つの方法
は、マイクロ波を目的の物体に照射し、反射して戻って
きたマイクロ波のドップラーシフトの大きさからスピー
ドを測定する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の第１の方法は、
測定する移動物体の形状が一定していて、その移動経路
が予め分かっていること、通過を検出する２点を他の物
体が通過しないことを前提としているなどの理由から、
装置を設定する為の柔軟性に乏しく実用上測定誤差を小
さくすることが難しい。また、第２の方法も、測定範囲
に複数の物体が移動していた場合には測定された速度が
どの物体のものであるかを決定することができないとい
う欠点を持っている。即ち、従来の速度測定方法は、測
定の結果求められた速度がどの物体の移動に対応するも
のかを決定することが原理的に困難であり、その対応付
けを行う為に測定の際の装置の使用条件が極めて限られ
ていた。
測定する移動物体の形状が一定していて、その移動経路
が予め分かっていること、通過を検出する２点を他の物
体が通過しないことを前提としているなどの理由から、
装置を設定する為の柔軟性に乏しく実用上測定誤差を小
さくすることが難しい。また、第２の方法も、測定範囲
に複数の物体が移動していた場合には測定された速度が
どの物体のものであるかを決定することができないとい
う欠点を持っている。即ち、従来の速度測定方法は、測
定の結果求められた速度がどの物体の移動に対応するも
のかを決定することが原理的に困難であり、その対応付
けを行う為に測定の際の装置の使用条件が極めて限られ
ていた。
【０００４】本発明は、目的とする物体のオプティカル
フローを測定することによって速度を求めることを可能
とし、より柔軟な設置条件のもとでの使用可能な装置の
基本的設計を提供する。
フローを測定することによって速度を求めることを可能
とし、より柔軟な設置条件のもとでの使用可能な装置の
基本的設計を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、撮像カメラよ
り得られた動画像信号を時空間フィルター処理すること
によって、その中のオプティカルフローを決定し、移動
する物体と対応づけられた速度を求めることを可能にす
る。オプティカルフローとは、物体（３次元）の移動を
カメラ等で撮像し、速度変化を伴った２次元の輝度変化
分布として変換されたものである。
り得られた動画像信号を時空間フィルター処理すること
によって、その中のオプティカルフローを決定し、移動
する物体と対応づけられた速度を求めることを可能にす
る。オプティカルフローとは、物体（３次元）の移動を
カメラ等で撮像し、速度変化を伴った２次元の輝度変化
分布として変換されたものである。
【０００６】本発明の第１の発明は、目的とする物体の
速度を測定する方法であって、撮像カメラから得られた
動画像信号を時空間フィルター処理することによって、
前記物体のオプティカルフローを測定し、得られたオプ
ティカルフローから速度を決定すると共に目的とする物
体の同定を行うことを特徴とする速度測定方法である。
速度を測定する方法であって、撮像カメラから得られた
動画像信号を時空間フィルター処理することによって、
前記物体のオプティカルフローを測定し、得られたオプ
ティカルフローから速度を決定すると共に目的とする物
体の同定を行うことを特徴とする速度測定方法である。
【０００７】第２の発明は、前記物体のオプティカルフ
ローの測定が、動画像信号の輝度の時空間エネルギーを
測定することによって行われることを特徴とする第１の
発明に記載の速度測定方法である。
ローの測定が、動画像信号の輝度の時空間エネルギーを
測定することによって行われることを特徴とする第１の
発明に記載の速度測定方法である。
【０００８】第３の発明は、前記物体のオプティカルフ
ローの測定が、動画像信号の輝度の時空間エネルギーを
空間部分の広がりを多段階に変えて測定する操作と、前
記各段における時空間エネルギー測定操作から得られる
局所的時空間エネルギーの分布から局所的オプティカル
フロー分布を求める操作により行われることを特徴とす
る第１の発明に記載の速度測定方法である。
ローの測定が、動画像信号の輝度の時空間エネルギーを
空間部分の広がりを多段階に変えて測定する操作と、前
記各段における時空間エネルギー測定操作から得られる
局所的時空間エネルギーの分布から局所的オプティカル
フロー分布を求める操作により行われることを特徴とす
る第１の発明に記載の速度測定方法である。
【０００９】第４の発明は、撮像装置と、撮像装置より
得られる動画像信号の時空間処理を行い、物体のオプテ
ィカルフローを測定する測定部から構成されることを特
徴とする速度測定装置である。
得られる動画像信号の時空間処理を行い、物体のオプテ
ィカルフローを測定する測定部から構成されることを特
徴とする速度測定装置である。
【００１０】第５の発明は、前記オプティカルフロー測
定部が、動画像信号の輝度の時空間エネルギー測定部を
有することを特徴とする第４の発明に記載の速度測定装
置である。
定部が、動画像信号の輝度の時空間エネルギー測定部を
有することを特徴とする第４の発明に記載の速度測定装
置である。
【００１１】第６の発明は、前記オプティカルフロー測
定部が、動画像信号の輝度の時空間エネルギーを測定す
る複数の測定部と、前記各時空間エネルギー測定部より
得られる局所的時空間エネルギーの分布から局所的オプ
ティカルフロー分布を求める演算部を有することを特徴
とする第４の発明に記載の速度測定装置である。
定部が、動画像信号の輝度の時空間エネルギーを測定す
る複数の測定部と、前記各時空間エネルギー測定部より
得られる局所的時空間エネルギーの分布から局所的オプ
ティカルフロー分布を求める演算部を有することを特徴
とする第４の発明に記載の速度測定装置である。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１３】まず、本発明の第１の実施例について説明
する。
する。
【００１４】図１は、本発明の第１の実施例を示すブロ
ック図である。図１を参照すると、本発明の第１の実施
例は、動画像を取り込む為のＴＶカメラ１、フレームバ
ッファ３、２次元ＦＦＴ変換器４、時空間フィルター部
５、畳み込み積分器６、時空間フィルター部７、積算
部、速度表示部８、スーパーインポーズ部１０、ＴＶ／
ＶＴＲ等１１とから構成される。
ック図である。図１を参照すると、本発明の第１の実施
例は、動画像を取り込む為のＴＶカメラ１、フレームバ
ッファ３、２次元ＦＦＴ変換器４、時空間フィルター部
５、畳み込み積分器６、時空間フィルター部７、積算
部、速度表示部８、スーパーインポーズ部１０、ＴＶ／
ＶＴＲ等１１とから構成される。
【００１５】次に図１を参照して、本実施例の動作につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１６】ＴＶカメラ１から出力された画像信号は、
Ａ／Ｄ変換器部２でディジタル化されて、時刻ｔでの輝
度値Ｉ（ｘ，ｙ）がフレームバッファ３に蓄えられる。
ｘ，ｙは画面上の位置座標である。フレームバッファ３
に蓄えられた輝度値Ｉ（ｘ，ｙ）は、２次元ＦＦＴ変換
部４で、複素数画像値データｆ（ｋx ，ｋy ）に変換さ
れ、時空間フィルター部５へ送られる。ｋx ，ｋy は局
所的な空間周波数で、局所的オプティカルフローの方向
と大きさを示すベクトルとも表現される。時空間フィル
ター部５へ送られた複素数画像値データｆ（ｋx ，
ｋy ）は、局所部分（空間部分の広がり）を後段に従っ
てより大きくとる複数多段の時空間フィルター処理を施
され、その結果局所的時空間エネルギー（局所的オプテ
ィカルフロー成分）の分布Ｐ（ｘ，ｙ，κ，θ）を得
る。
Ａ／Ｄ変換器部２でディジタル化されて、時刻ｔでの輝
度値Ｉ（ｘ，ｙ）がフレームバッファ３に蓄えられる。
ｘ，ｙは画面上の位置座標である。フレームバッファ３
に蓄えられた輝度値Ｉ（ｘ，ｙ）は、２次元ＦＦＴ変換
部４で、複素数画像値データｆ（ｋx ，ｋy ）に変換さ
れ、時空間フィルター部５へ送られる。ｋx ，ｋy は局
所的な空間周波数で、局所的オプティカルフローの方向
と大きさを示すベクトルとも表現される。時空間フィル
ター部５へ送られた複素数画像値データｆ（ｋx ，
ｋy ）は、局所部分（空間部分の広がり）を後段に従っ
てより大きくとる複数多段の時空間フィルター処理を施
され、その結果局所的時空間エネルギー（局所的オプテ
ィカルフロー成分）の分布Ｐ（ｘ，ｙ，κ，θ）を得
る。
【００１７】Ｐ（ｘ，ｙ，κ，θ）は畳み込み演算部６
へ送られ、先の成分分析したものから推定される局所的
オプティカルフロー分布を示す出力Ｑ（ｘ，ｙ，ｖ，
θ）を得、その結果を時空間フィルター部７へ出力す
る。時空間フィルター部７では、局所的オプティカルフ
ロー分布Ｑ（ｘ，ｙ，ｖ，θ）からオプティカルフロー
分布Ｒ（ｘ，ｙ，ｖ，θ）を計算し、速度表示部８へ出
力する。速度決定部８では、速度分布Ｒ（ｘ，ｙ，ｖ，
θ）から画像の各点での速度分布
へ送られ、先の成分分析したものから推定される局所的
オプティカルフロー分布を示す出力Ｑ（ｘ，ｙ，ｖ，
θ）を得、その結果を時空間フィルター部７へ出力す
る。時空間フィルター部７では、局所的オプティカルフ
ロー分布Ｑ（ｘ，ｙ，ｖ，θ）からオプティカルフロー
分布Ｒ（ｘ，ｙ，ｖ，θ）を計算し、速度表示部８へ出
力する。速度決定部８では、速度分布Ｒ（ｘ，ｙ，ｖ，
θ）から画像の各点での速度分布
【００１８】
【外１】
【００１９】を計算する。画像の各点での速度
【００２０】
【外２】
【００２１】は、Ｄ／Ａ変換器部９で画像信号に変換さ
れ、スーパーインポーズ部１０で元の動画像データと重
ね合わされ、ＴＶ／ＶＴＲ等の表示装置１１へ出力され
る。これによって、測定された速度が、動画像上のどの
物体のものであるのかが一目瞭然となる。
れ、スーパーインポーズ部１０で元の動画像データと重
ね合わされ、ＴＶ／ＶＴＲ等の表示装置１１へ出力され
る。これによって、測定された速度が、動画像上のどの
物体のものであるのかが一目瞭然となる。
【００２２】次に、本発明で用いられる時空間フィルタ
ー部の一実施例について説明する。図２は、本発明の第
１の実施例での時空間フィルター部５の一実施例を示す
ブロック図である。図２を参照すると、本発明の時空間
フィルター部５の実施例は、ｎ個の演算器５１、逆ＦＦ
Ｔ演算器５２、時間フィルター部５３から構成される。
ー部の一実施例について説明する。図２は、本発明の第
１の実施例での時空間フィルター部５の一実施例を示す
ブロック図である。図２を参照すると、本発明の時空間
フィルター部５の実施例は、ｎ個の演算器５１、逆ＦＦ
Ｔ演算器５２、時間フィルター部５３から構成される。
【００２３】次に図２を参照して、本実施例の動作につ
いて説明する。演算器５１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）では、フ
ーリエ変換された複素数画像値データｆ（ｋx ，ｋy ）
とフーリエ変換後の空間フィルター核のデータｇ
（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）；Ｓ＝ｓｉｎ／ｃｏｓ
から、その積ｈ（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）が次の
ように計算され、逆ＦＦＴ演算器５２−ｉ（ｉ＝１〜
ｎ）にそれぞれ送られる。
いて説明する。演算器５１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）では、フ
ーリエ変換された複素数画像値データｆ（ｋx ，ｋy ）
とフーリエ変換後の空間フィルター核のデータｇ
（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）；Ｓ＝ｓｉｎ／ｃｏｓ
から、その積ｈ（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）が次の
ように計算され、逆ＦＦＴ演算器５２−ｉ（ｉ＝１〜
ｎ）にそれぞれ送られる。
【００２４】ｈ（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）＝ｆ
（ｋx ，ｋy ）ｇ（ｋx ，ｋy ；κi，θj ，Ｓ） 逆ＦＦＴ演算器５２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）ではｈ（ｋx ，
ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）を逆ＦＦＴ変換して、Ｈ（ｘ，
ｙ；κi ，θj ，Ｓ）を時間フィルター部５３−ｉへ出
力する。時間フィルター部５３−ｉでは、Ｈ（ｘ，ｙ；
κi ，θj ，Ｓ）に時間フィルター処理を施し、Ｐ
（ｘ，ｙ；κi ，θj ，Ｓ）が計算される。このとき、
ｇ（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）；Ｓ＝ｓｉｎ／ｃｏ
ｓは、以下に示すＧａｂｏｒ関数をフーリエ変換したも
のとする。
（ｋx ，ｋy ）ｇ（ｋx ，ｋy ；κi，θj ，Ｓ） 逆ＦＦＴ演算器５２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）ではｈ（ｋx ，
ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）を逆ＦＦＴ変換して、Ｈ（ｘ，
ｙ；κi ，θj ，Ｓ）を時間フィルター部５３−ｉへ出
力する。時間フィルター部５３−ｉでは、Ｈ（ｘ，ｙ；
κi ，θj ，Ｓ）に時間フィルター処理を施し、Ｐ
（ｘ，ｙ；κi ，θj ，Ｓ）が計算される。このとき、
ｇ（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）；Ｓ＝ｓｉｎ／ｃｏ
ｓは、以下に示すＧａｂｏｒ関数をフーリエ変換したも
のとする。
【００２５】
【数１】
【００２６】ここで、４ｋσは０．７〜２．５の適当な
値に固定する。
値に固定する。
【００２７】図３は、本発明の第１の実施例での時空間
フィルター部の中の時間フィルター部５３−ｉ（ｉ＝１
〜ｎ）の一実施例を示すブロック図である。図３を参照
すると、本発明の時間フィルター部５３−ｉの実施例
は、４個の時間フィルター５３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１〜
４）、差分器５３２−ｉ−１、５３２−ｉ−２、演算器
５３３−ｉから構成される。
フィルター部の中の時間フィルター部５３−ｉ（ｉ＝１
〜ｎ）の一実施例を示すブロック図である。図３を参照
すると、本発明の時間フィルター部５３−ｉの実施例
は、４個の時間フィルター５３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１〜
４）、差分器５３２−ｉ−１、５３２−ｉ−２、演算器
５３３−ｉから構成される。
【００２８】次に図３を参照して、本実施例の動作につ
いて説明する。時間フィルター５３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１
〜４）は、ｎj 段の再帰型フィルターで、その時刻ｔに
おけるｊ番目のフィルターの出力Ｈj （ｘ，ｙ；・，・
Ｓ；ｔ）は、時刻ｔにｊ−１番目のフィルターから入力
した画像データＨj-1 （ｘ，ｙ；・，・Ｓ；ｔ）と、時
刻ｔ−１でのｊ番目のフィルターの出力値Ｈj （ｘ，
ｙ；・，・Ｓ；ｔ−１）を用いて以下のように計算され
る。
いて説明する。時間フィルター５３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１
〜４）は、ｎj 段の再帰型フィルターで、その時刻ｔに
おけるｊ番目のフィルターの出力Ｈj （ｘ，ｙ；・，・
Ｓ；ｔ）は、時刻ｔにｊ−１番目のフィルターから入力
した画像データＨj-1 （ｘ，ｙ；・，・Ｓ；ｔ）と、時
刻ｔ−１でのｊ番目のフィルターの出力値Ｈj （ｘ，
ｙ；・，・Ｓ；ｔ−１）を用いて以下のように計算され
る。
【００２９】
【数２】
【００３０】ここで、Ｈ0 （ｘ，ｙ；・，Ｓ・；ｔ）は
時間フィルター部５３−ｉへの入力を表す。それらの結
果は、差分器５３２−ｉ−１／差分器５３２−ｉ−２で
画素毎の差分が求められ、最後に演算器５３３−ｉで以
下のように出力画像データＰ（ｘ，ｙ；κi ，θj ；
ｔ）が計算される。
時間フィルター部５３−ｉへの入力を表す。それらの結
果は、差分器５３２−ｉ−１／差分器５３２−ｉ−２で
画素毎の差分が求められ、最後に演算器５３３−ｉで以
下のように出力画像データＰ（ｘ，ｙ；κi ，θj ；
ｔ）が計算される。
【００３１】Ｐ（ｘ，ｙ；κ，θ；ｔ）＝｛｛Ｈ
1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）−Ｈ2（ｘ，ｙ；
κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）｝−｛Ｈ3 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃ
ｏｓ；ｔ）−Ｈ4 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）｝｝
2 ＋｛｛Ｈ1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）−Ｈ
2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）｝＋｛Ｈ3 （ｘ，
ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）−Ｈ4 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓ
ｉｎ；ｔ）｝｝2 ここで、Ｈ1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）は、時間
フィルター５３１−ｉ−１のｓｉｎ型の出力、Ｈ
2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）は、時間フィルター
５３１−ｉ−２のｃｏｓ型の出力を示す。
1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）−Ｈ2（ｘ，ｙ；
κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）｝−｛Ｈ3 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃ
ｏｓ；ｔ）−Ｈ4 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）｝｝
2 ＋｛｛Ｈ1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）−Ｈ
2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）｝＋｛Ｈ3 （ｘ，
ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）−Ｈ4 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓ
ｉｎ；ｔ）｝｝2 ここで、Ｈ1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）は、時間
フィルター５３１−ｉ−１のｓｉｎ型の出力、Ｈ
2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）は、時間フィルター
５３１−ｉ−２のｃｏｓ型の出力を示す。
【００３２】図４は、本発明の第１の実施例での畳み込
み演算部６の一実施例を示すブロック図である。図４を
参照すると、畳み込み演算部６の実施例は、フレームメ
モリ６１、フーリエ変換器６２、演算器６３、フレーム
メモリ６４、逆フーリエ変換器６５、フレームメモリ６
６から構成される。
み演算部６の一実施例を示すブロック図である。図４を
参照すると、畳み込み演算部６の実施例は、フレームメ
モリ６１、フーリエ変換器６２、演算器６３、フレーム
メモリ６４、逆フーリエ変換器６５、フレームメモリ６
６から構成される。
【００３３】次に、図４を参照して、本実施例の畳み込
み演算部６の動作について説明する。時間フィルター５
からの出力画像ｐ（ｘ，ｙ；κ，θ）は、フレームメモ
リ６１に蓄えられた後、フーリエ変換部６２において
ｘ，ｙ；κ，θについての４次元のフーリエ変換を行い
ｐ（ｋx ，ｋy ；Κ，Θ）を得る。フレームメモリ６４
に蓄えられているｏ（ｋx ，ｋy ；Κ，Θ）を用いて、
演算器６３で各成分毎の積を行い、逆フーリエ変換器６
５で局所的オプティカルフロー分布を示す量Ｑ（ｘ，
ｙ，ｖ，θ）を得る。この結果は、フレームメモリ６６
に蓄えられる。この畳み込み積分操作によって、局所的
な時空間エネルギー（オプティカルフローの成分）分布
を示すＰ（ｘ，ｙ；κ，θ）から、局所的オプティカル
フロー分布を示す量Ｑ（ｘ，ｙ，ｖ，θ）が計算され
る。このとき、ｏ（ｋx ，ｋy ；Κ，Θ）はＯ（ｘ，
ｙ；κ，θ）のフーリエ変換したものとして予め計算し
ておく。Ｏ（ｘ，ｙ；κ，θ）は畳み込み積分核で、局
所的オプティカルフローの成分分布から局所的オプティ
カルフロー分布を得るように適当に設定しておく。
み演算部６の動作について説明する。時間フィルター５
からの出力画像ｐ（ｘ，ｙ；κ，θ）は、フレームメモ
リ６１に蓄えられた後、フーリエ変換部６２において
ｘ，ｙ；κ，θについての４次元のフーリエ変換を行い
ｐ（ｋx ，ｋy ；Κ，Θ）を得る。フレームメモリ６４
に蓄えられているｏ（ｋx ，ｋy ；Κ，Θ）を用いて、
演算器６３で各成分毎の積を行い、逆フーリエ変換器６
５で局所的オプティカルフロー分布を示す量Ｑ（ｘ，
ｙ，ｖ，θ）を得る。この結果は、フレームメモリ６６
に蓄えられる。この畳み込み積分操作によって、局所的
な時空間エネルギー（オプティカルフローの成分）分布
を示すＰ（ｘ，ｙ；κ，θ）から、局所的オプティカル
フロー分布を示す量Ｑ（ｘ，ｙ，ｖ，θ）が計算され
る。このとき、ｏ（ｋx ，ｋy ；Κ，Θ）はＯ（ｘ，
ｙ；κ，θ）のフーリエ変換したものとして予め計算し
ておく。Ｏ（ｘ，ｙ；κ，θ）は畳み込み積分核で、局
所的オプティカルフローの成分分布から局所的オプティ
カルフロー分布を得るように適当に設定しておく。
【００３４】図５は、本発明の第１の実施例での時空間
フィルター部７の一実施例を示すブロック図である。図
５を参照すると、本発明の時空間フィルター部７の実施
例は、ｎ′個の演算器７１、逆ＦＦＴ演算器７２、時間
フィルター部７３から構成される。その動作は、時空間
フィルター部５と同等である。但し、全ての処理はパラ
メータｋ，θについて独立に行い、例えば演算器５１−
ｉ（ｉ＝１〜ｎ′）での処理は以下のようになる。
フィルター部７の一実施例を示すブロック図である。図
５を参照すると、本発明の時空間フィルター部７の実施
例は、ｎ′個の演算器７１、逆ＦＦＴ演算器７２、時間
フィルター部７３から構成される。その動作は、時空間
フィルター部５と同等である。但し、全ての処理はパラ
メータｋ，θについて独立に行い、例えば演算器５１−
ｉ（ｉ＝１〜ｎ′）での処理は以下のようになる。
【００３５】ｈ（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ，Ｓ）＝ｆ
（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ）ｇ（ｋx，ｋy ；κi ，θ
j ，Ｓ） 図６は、本発明の第１の実施例での時空間フィルター部
の中の時間フィルター部７３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ′）の一
実施例を示すブロック図である。図６を参照すると、本
発明の時間フィルター部７３−ｉの実施例は、４個の時
間フィルター７３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１〜４）、差分器７
３２−ｉ−１、７３２−ｉ−２、演算器７３３−ｉから
構成される。その動作は、図３の時間フィルター部５３
−ｉと同等である。
（ｋx ，ｋy ；κi ，θj ）ｇ（ｋx，ｋy ；κi ，θ
j ，Ｓ） 図６は、本発明の第１の実施例での時空間フィルター部
の中の時間フィルター部７３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ′）の一
実施例を示すブロック図である。図６を参照すると、本
発明の時間フィルター部７３−ｉの実施例は、４個の時
間フィルター７３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１〜４）、差分器７
３２−ｉ−１、７３２−ｉ−２、演算器７３３−ｉから
構成される。その動作は、図３の時間フィルター部５３
−ｉと同等である。
【００３６】速度決定部８でオプティカルフロー分布Ｒ
（ｘ，ｙ，ｖ，θ）から速度分布
（ｘ，ｙ，ｖ，θ）から速度分布
【００３７】
【外３】
【００３８】を求める一実施例として、以下のように行
う。
う。
【００３９】
【数３】
【００４０】ここで、Ｃは、（ｖ，θ）のとり得る値の
全体を示す。
全体を示す。
【００４１】図７は、本発明の第１の実施例での時空間
フィルター部の中の時間フィルター部５３−ｉ（ｉ＝１
〜ｎ）の別の実施例を示すブロック図である。図７を参
照すると、本発明の時間フィルター部５３−ｉの実施例
は、３個の時間フィルター５３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１〜
３）、差分器５３２−ｉ−１、５３２−ｉ−２、演算器
５３３−ｉから構成される。
フィルター部の中の時間フィルター部５３−ｉ（ｉ＝１
〜ｎ）の別の実施例を示すブロック図である。図７を参
照すると、本発明の時間フィルター部５３−ｉの実施例
は、３個の時間フィルター５３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１〜
３）、差分器５３２−ｉ−１、５３２−ｉ−２、演算器
５３３−ｉから構成される。
【００４２】次に図７を参照して、本実施例の動作につ
いて説明する。時間フィルター５３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１
〜３）はｎj 段の再帰型フィルターで、その時刻ｔにお
けるｊ番目のフィルターの出力Ｈj （ｘ，ｙ；・，・
Ｓ；ｔ）は、時刻ｔにｊ−１番目のフィルターから入力
した画像データＨj-1 （ｘ，ｙ；・，・Ｓ；ｔ）と、時
刻ｔ−１でのｊ番目のフィルターの出力値Ｈj （ｘ，
ｙ；・，・Ｓ；ｔ−１）を用いて以下のように計算され
る。
いて説明する。時間フィルター５３１−ｉ−ｊ（ｊ＝１
〜３）はｎj 段の再帰型フィルターで、その時刻ｔにお
けるｊ番目のフィルターの出力Ｈj （ｘ，ｙ；・，・
Ｓ；ｔ）は、時刻ｔにｊ−１番目のフィルターから入力
した画像データＨj-1 （ｘ，ｙ；・，・Ｓ；ｔ）と、時
刻ｔ−１でのｊ番目のフィルターの出力値Ｈj （ｘ，
ｙ；・，・Ｓ；ｔ−１）を用いて以下のように計算され
る。
【００４３】
【数４】
【００４４】ここで、Ｈ0 （ｘ，ｙ；・，Ｓ・；ｔ）は
時間フィルター部５３−ｉへの入力を表す。それらの結
果は、差分器５３２−ｉ−１／差分器５３２−ｉ−２で
画素毎の差分が求められ、最後に演算器５３３−ｉで以
下のように出力画像データＰ（ｘ，ｙ；κi ，θj ；
ｔ）が計算される。
時間フィルター部５３−ｉへの入力を表す。それらの結
果は、差分器５３２−ｉ−１／差分器５３２−ｉ−２で
画素毎の差分が求められ、最後に演算器５３３−ｉで以
下のように出力画像データＰ（ｘ，ｙ；κi ，θj ；
ｔ）が計算される。
【００４５】Ｐ（ｘ，ｙ；κ，θ；ｔ）＝｛｛Ｈ
1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）−Ｈ2（ｘ，ｙ；
κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）｝−｛Ｈ2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃ
ｏｓ；ｔ）−Ｈ3 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）｝｝
2 ＋｛｛Ｈ1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）−Ｈ
2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）｝＋｛Ｈ2 （ｘ，
ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）−Ｈ3 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓ
ｉｎ；ｔ）｝｝2 ここで、Ｈ1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）は、時間
フィルター５３１−ｉ−１のｓｉｎ型の出力、Ｈ
2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）は、時間フィルター
５３１−ｉ−２のｃｏｓ型の出力を示す。この実施例で
は、図３で示した実施例よりも局所的オプティカルフロ
ー成分の分離が多少悪くなる代わりに、回路を簡単化す
ることが出来、システムのコストパフォーマンスを向上
させることが出来る。
1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）−Ｈ2（ｘ，ｙ；
κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）｝−｛Ｈ2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃ
ｏｓ；ｔ）−Ｈ3 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）｝｝
2 ＋｛｛Ｈ1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）−Ｈ
2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）｝＋｛Ｈ2 （ｘ，
ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）−Ｈ3 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓ
ｉｎ；ｔ）｝｝2 ここで、Ｈ1 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｓｉｎ；ｔ）は、時間
フィルター５３１−ｉ−１のｓｉｎ型の出力、Ｈ
2 （ｘ，ｙ；κ，θ，ｃｏｓ；ｔ）は、時間フィルター
５３１−ｉ−２のｃｏｓ型の出力を示す。この実施例で
は、図３で示した実施例よりも局所的オプティカルフロ
ー成分の分離が多少悪くなる代わりに、回路を簡単化す
ることが出来、システムのコストパフォーマンスを向上
させることが出来る。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、目的とする物体のオプ
ティカルフローを測定することが可能となり、それによ
って速度を決定すると同時に物体の同定も行え、装置の
より柔軟な設置条件のもとで物体の速度を決定すること
ができる。
ティカルフローを測定することが可能となり、それによ
って速度を決定すると同時に物体の同定も行え、装置の
より柔軟な設置条件のもとで物体の速度を決定すること
ができる。
【図１】本発明による速度測定装置の一実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】本発明による速度測定装置の時空間フィルター
部５の一実施例を示すブロック図である。
部５の一実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明による速度測定装置の時間フィルター部
５３−ｉの一実施例を示すブロック図である。
５３−ｉの一実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明による速度測定装置の畳み込み演算部６
の一実施例を示すブロック図である。
の一実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明による速度測定装置の時空間フィルター
部７の一実施例を示すブロック図である。
部７の一実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明による速度測定装置の時空間フィルター
部７３−ｉの一実施例を示すブロック図である。
部７３−ｉの一実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明による速度測定装置の時間フィルター部
５３−ｉの一実施例を示すブロック図である。
５３−ｉの一実施例を示すブロック図である。
１ ＴＶカメラ ２ Ａ／Ｄ変換器部 ３ フレームバッファ部 ４ ２次元ＦＦＴ変換器部 ５ 時空間フィルター部 ６ 畳み込み変換器部 ７ 時空間フィルター部 ８ 速度決定部 ９ Ｄ／Ａ変換器部 １０ スーパーインポーズ部 １１ ＴＶ／ＶＴＲ等 ５１ 演算器 ５２ 逆ＦＦＴ演算器 ５３ 時間フィルター部 ５３１ 時間フィルター ５３２ 差分器 ５３３ 演算器 ６１ フレームメモリ ６２ フーリエ変換器 ６３ 演算器 ６４ フレームメモリ ６５ 逆フーリエ変換器 ６６ フレームメモリ ７１ 演算器 ７２ 逆ＦＦＴ演算器 ７３ 時間フィルター部 ７３１ 時間フィルター ７３２ 差分器 ７３３ 演算器
Claims (6)
- 【請求項１】目的とする物体の速度を測定する方法であ
って、撮像カメラから得られた動画像信号を時空間フィ
ルター処理することによって、前記物体のオプティカル
フローを測定し、得られた前記オプティカルフローから
速度を決定すると共に目的とする前記物体の同定を行う
ことを特徴とする速度測定方法。 - 【請求項２】前記物体のオプティカルフローの測定が、
前記画像信号の輝度の時空間エネルギーを測定すること
によって行われることを特徴とする請求項１記載の速度
測定方法。 - 【請求項３】前記物体のオプティカルフローの測定が、
前記画像信号の輝度の時空間エネルギーを空間部分の広
がりを多段階に変えて測定する操作と、前記各段におけ
る時空間エネルギー測定操作から得られる局所的時空間
エネルギーの分布から局所的オプティカルフロー分布を
求める操作により行われることを特徴とする請求項１記
載の速度測定方法。 - 【請求項４】撮像装置と、前記撮像装置より得られる動
画像信号の時空間処理を行い、物体のオプティカルフロ
ーを測定する測定部から構成されることを特徴とする速
度測定装置。 - 【請求項５】前記オプティカルフロー測定部が、前記動
画像信号の輝度の時空間エネルギー測定部を有すること
を特徴とする請求項４記載の速度測定装置。 - 【請求項６】前記オプティカルフロー測定部が、前記動
画像信号の輝度の時空間エネルギーを測定する複数の測
定部と、前記各時空間エネルギー測定部より得られる局
所的時空間エネルギーの分布から局所的オプティカルフ
ロー分布を求める演算部を有することを特徴とする請求
項４記載の速度測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7055663A JP2780658B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 時空間フィルター、速度測定方法及び速度測定装置 |
| GB9605540A GB2298919B (en) | 1995-03-15 | 1996-03-15 | Method and system for use in the measurement of velocity |
| US08/616,583 US5828444A (en) | 1995-03-15 | 1996-03-15 | Velocity measurement method and velocity measurement system using optical flow, and optical flow detection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7055663A JP2780658B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 時空間フィルター、速度測定方法及び速度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08248045A true JPH08248045A (ja) | 1996-09-27 |
| JP2780658B2 JP2780658B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=13005099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7055663A Expired - Fee Related JP2780658B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 時空間フィルター、速度測定方法及び速度測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5828444A (ja) |
| JP (1) | JP2780658B2 (ja) |
| GB (1) | GB2298919B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6535620B2 (en) * | 2000-03-10 | 2003-03-18 | Sarnoff Corporation | Method and apparatus for qualitative spatiotemporal data processing |
| KR100415313B1 (ko) * | 2001-12-24 | 2004-01-16 | 한국전자통신연구원 | 동영상에서 상관 정합과 시스템 모델을 이용한 광류와카메라 움직임 산출 장치 |
| FR2835059B1 (fr) * | 2002-01-18 | 2004-04-09 | Richard Kirby | Systeme de determination de la vitesse d'un ski |
| CN100443056C (zh) * | 2003-10-17 | 2008-12-17 | 松下电器产业株式会社 | 超声波多普勒血流测定装置 |
| US8077922B1 (en) * | 2007-10-04 | 2011-12-13 | Barrows Geoffrey L | Optical flow sensor |
| US8045140B2 (en) * | 2007-10-18 | 2011-10-25 | Stc.Unm | Method for multivariate analysis of confocal temporal image sequences for velocity estimation |
| DE102008042223A1 (de) | 2008-09-19 | 2010-04-01 | Robert Bosch Gmbh | Anordnung zum Erfassen und Auswerten einer Fahrzeugbewegung in einem vorgegebenen Überwachungsbereich |
| EP2199806A1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-23 | Universität Zürich | Passive translational velocity measurement from optical information |
| CN105025271A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-11-04 | 深圳英飞拓科技股份有限公司 | 行为监测方法及装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06325178A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-25 | Nec Corp | 動画像処理方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3890462A (en) * | 1974-04-17 | 1975-06-17 | Bell Telephone Labor Inc | Speed and direction indicator for video systems |
| US4982271A (en) * | 1987-12-29 | 1991-01-01 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Motion-adaptive device for separating luminance signal and color signal |
| US5011278A (en) * | 1989-04-25 | 1991-04-30 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Optical correlator method and apparatus for particle image velocimetry processing |
| US5471544A (en) * | 1992-05-18 | 1995-11-28 | Markandey; Vishal | Condition number-based smoothins of optical flow fields |
| US5517298A (en) * | 1993-06-01 | 1996-05-14 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc | Diode array velocimeter |
| DE4408072C2 (de) * | 1994-02-01 | 1997-11-20 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Verwendung einer elektronischen Hochgeschwindigkeitskamera bei einem Verfahren zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeiten in einer Strömung |
-
1995
- 1995-03-15 JP JP7055663A patent/JP2780658B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-15 GB GB9605540A patent/GB2298919B/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-15 US US08/616,583 patent/US5828444A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06325178A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-25 | Nec Corp | 動画像処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9605540D0 (en) | 1996-05-15 |
| GB2298919B (en) | 1999-07-28 |
| US5828444A (en) | 1998-10-27 |
| JP2780658B2 (ja) | 1998-07-30 |
| GB2298919A (en) | 1996-09-18 |
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