JPH10105712A - 移動体追跡装置 - Google Patents
移動体追跡装置Info
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- JPH10105712A JPH10105712A JP8259401A JP25940196A JPH10105712A JP H10105712 A JPH10105712 A JP H10105712A JP 8259401 A JP8259401 A JP 8259401A JP 25940196 A JP25940196 A JP 25940196A JP H10105712 A JPH10105712 A JP H10105712A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】複数の移動体が存在する画像に対して個々の移
動体の区別がつかない場合、それらの移動体の進行方向
が変化した時点で移動体の追跡を可能とする。 【解決手段】差分器４は、画像記憶器３に記憶された時
刻ｔの画像とＴＶカメラ１による時刻ｔ＋Δｔの画像と
の差を計算し移動体領域を抽出する。移動体画像抽出器
６は移動体領域に対応する画像を画像記憶器３から抽出
し、特徴点抽出器７で特徴点を抽出する。移動ベクトル
抽出器８は特徴点が時刻ｔ＋Δｔに得られる画像の中で
対応する部分の移動量を抽出する。方向ヒストグラム生
成器９は移動ベクトルの方向から方向ヒストグラムを生
成し、ヒストグラム分割器１０でヒストグラムの分布に
基づいて分割する。移動体領域分割器１１はその移動ベ
クトルの部分集合により移動体領域を分割する。移動体
追跡器１２はその移動体領域の時間の経過と共に変化す
る重心座標と平均移動ベクトルとを記憶して軌跡を求め
る。
動体の区別がつかない場合、それらの移動体の進行方向
が変化した時点で移動体の追跡を可能とする。 【解決手段】差分器４は、画像記憶器３に記憶された時
刻ｔの画像とＴＶカメラ１による時刻ｔ＋Δｔの画像と
の差を計算し移動体領域を抽出する。移動体画像抽出器
６は移動体領域に対応する画像を画像記憶器３から抽出
し、特徴点抽出器７で特徴点を抽出する。移動ベクトル
抽出器８は特徴点が時刻ｔ＋Δｔに得られる画像の中で
対応する部分の移動量を抽出する。方向ヒストグラム生
成器９は移動ベクトルの方向から方向ヒストグラムを生
成し、ヒストグラム分割器１０でヒストグラムの分布に
基づいて分割する。移動体領域分割器１１はその移動ベ
クトルの部分集合により移動体領域を分割する。移動体
追跡器１２はその移動体領域の時間の経過と共に変化す
る重心座標と平均移動ベクトルとを記憶して軌跡を求め
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば交差点にお
ける信号無視抑止システムに適用される移動体追跡装置
に関する。
ける信号無視抑止システムに適用される移動体追跡装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、画像処理により移動体を追跡する
装置は、図１０に示すように、ＴＶカメラ１０１で対象
とする移動体１０２を撮像し、サンプリング時間Δｔだ
け離れたタイミング時刻ｔと「ｔ＋Δｔ」で得られた２
枚の画像Ｉ（ｔ）とＩ（ｔ＋Δｔ）との差分｜Ｉ（ｔ＋
Δｔ）−Ｉ（ｔ）｜を求め、得られた差分画像の値の大
きい部分が移動体１０２の画像部分であり、値が小さい
部分は静止している背景領域であるとし、その移動体１
０２の画像部分を時間毎に検出して追跡して行く。具体
的には、ＴＶカメラ１０１で撮像した画像をＡ／Ｄ変換
器１０３でデジタル画像に変換し、量子化した画像Ｉ
（ｔ，ｉ，ｊ）を画像記憶器１０４に記憶する。ここに
ｉ，ｊは「１≦ｉ，ｊ≦Ｌ」であり、Ｌは画像サイズで
あり、一般的に「５００」程度である。そして、画像記
憶器１０４の記憶画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）、及び時刻ｔ＋
ΔｔにＴＶカメラ１０１からＡ／Ｄ変換器１０３を介し
て量子化された画像Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）が差分器１
０５に入力され、次に示す（１）式の演算が実行され、
差分画像Ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）が得られる。
装置は、図１０に示すように、ＴＶカメラ１０１で対象
とする移動体１０２を撮像し、サンプリング時間Δｔだ
け離れたタイミング時刻ｔと「ｔ＋Δｔ」で得られた２
枚の画像Ｉ（ｔ）とＩ（ｔ＋Δｔ）との差分｜Ｉ（ｔ＋
Δｔ）−Ｉ（ｔ）｜を求め、得られた差分画像の値の大
きい部分が移動体１０２の画像部分であり、値が小さい
部分は静止している背景領域であるとし、その移動体１
０２の画像部分を時間毎に検出して追跡して行く。具体
的には、ＴＶカメラ１０１で撮像した画像をＡ／Ｄ変換
器１０３でデジタル画像に変換し、量子化した画像Ｉ
（ｔ，ｉ，ｊ）を画像記憶器１０４に記憶する。ここに
ｉ，ｊは「１≦ｉ，ｊ≦Ｌ」であり、Ｌは画像サイズで
あり、一般的に「５００」程度である。そして、画像記
憶器１０４の記憶画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）、及び時刻ｔ＋
ΔｔにＴＶカメラ１０１からＡ／Ｄ変換器１０３を介し
て量子化された画像Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）が差分器１
０５に入力され、次に示す（１）式の演算が実行され、
差分画像Ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）が得られる。
【０００３】 Ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）＝｜Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）−Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）｜ …（１） （１≦ｉ，ｊ≦Ｌ） この差分画像Ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）は、２値化器１０
６に送られ、予め設定されたしきい値よりも大きい画
素、即ち明るさが大きく変化する画素は値「１」に、ま
た、小さい画素即ち明るさがあまり変化しない画素は値
「０」に変換され、移動体追跡器１０７に２値画像Ｋ
（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）として送られる。この移動体追跡
器１０７で、２値画像Ｋ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）の値
「１」の部分が１つの固まりの移動体部分として抽出さ
れる。同時に現時点での画像Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）
は、画像記憶器１０４に送られ、１つ前の画像Ｉ（ｔ，
ｉ，ｊ）と入れ換えて記憶され、次の時刻ｔ＋２Δｔに
新しい画像（ｔ＋２Δｔ，ｉ，ｊ）が入ってくるのを待
つ。
６に送られ、予め設定されたしきい値よりも大きい画
素、即ち明るさが大きく変化する画素は値「１」に、ま
た、小さい画素即ち明るさがあまり変化しない画素は値
「０」に変換され、移動体追跡器１０７に２値画像Ｋ
（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）として送られる。この移動体追跡
器１０７で、２値画像Ｋ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）の値
「１」の部分が１つの固まりの移動体部分として抽出さ
れる。同時に現時点での画像Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）
は、画像記憶器１０４に送られ、１つ前の画像Ｉ（ｔ，
ｉ，ｊ）と入れ換えて記憶され、次の時刻ｔ＋２Δｔに
新しい画像（ｔ＋２Δｔ，ｉ，ｊ）が入ってくるのを待
つ。
【０００４】上記の操作を時間が進む毎にΔｔ間隔で実
行することによって、移動体部分が時々刻々画像内で検
出、追跡される。例えば時刻ｔとｔ＋Δｔとの画像Ｉ
（ｔ，ｉ，ｊ）、Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）が図１１
（ａ），（ｂ）のように得られたとすると、二値画像Ｋ
（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）は図１２のようになり、移動体領
域１０８が抽出される。移動体領域１０８の重心を点Ｇ
とすると、図１３のように時刻ｔ＋Δｔとｔ＋２Δｔと
の画像によって得られる移動体領域１０９は、点Ｇ′に
変化するので、この点Ｇから点Ｇ′の変化を時々刻々記
録することにより、移動体追跡が可能となる。
行することによって、移動体部分が時々刻々画像内で検
出、追跡される。例えば時刻ｔとｔ＋Δｔとの画像Ｉ
（ｔ，ｉ，ｊ）、Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）が図１１
（ａ），（ｂ）のように得られたとすると、二値画像Ｋ
（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）は図１２のようになり、移動体領
域１０８が抽出される。移動体領域１０８の重心を点Ｇ
とすると、図１３のように時刻ｔ＋Δｔとｔ＋２Δｔと
の画像によって得られる移動体領域１０９は、点Ｇ′に
変化するので、この点Ｇから点Ｇ′の変化を時々刻々記
録することにより、移動体追跡が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の移
動体追跡装置では、連続する２枚の画像間で明るさが変
化する領域を抽出し、それが１つの移動体であると判断
している。しかし、複数の移動体が図１４（ａ）に示す
ように連続して移動し、途中で図１４（ｂ）のように２
つの方向に分かれるような場合、従来の装置では、２つ
の移動体が画像上で差分後の２値画像が完全に分離する
まで、２つの移動体を区別することができない。即ち、
図１４（ａ）と時間Δｔ後の画像との差分を行ない、２
値化すると図１４（ｃ）のように２つの移動体はあたか
も１つの移動体のように検出される。その後、図１４
（ｂ）のように２つの方向に分かれても、２つの移動体
がある程度離れるまで、図１４（ｄ）のように１つの移
動体のように検出されてしまう。
動体追跡装置では、連続する２枚の画像間で明るさが変
化する領域を抽出し、それが１つの移動体であると判断
している。しかし、複数の移動体が図１４（ａ）に示す
ように連続して移動し、途中で図１４（ｂ）のように２
つの方向に分かれるような場合、従来の装置では、２つ
の移動体が画像上で差分後の２値画像が完全に分離する
まで、２つの移動体を区別することができない。即ち、
図１４（ａ）と時間Δｔ後の画像との差分を行ない、２
値化すると図１４（ｃ）のように２つの移動体はあたか
も１つの移動体のように検出される。その後、図１４
（ｂ）のように２つの方向に分かれても、２つの移動体
がある程度離れるまで、図１４（ｄ）のように１つの移
動体のように検出されてしまう。
【０００６】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、複数の移動体が存在する画像に対して個々
の移動体の区別がつかない場合でも、複数の移動体が別
々の方向に分かれる時、画像上で分離されていなくて
も、それらの移動体の分離が可能な移動体追跡装置を提
供することを目的とする。
れたもので、複数の移動体が存在する画像に対して個々
の移動体の区別がつかない場合でも、複数の移動体が別
々の方向に分かれる時、画像上で分離されていなくて
も、それらの移動体の分離が可能な移動体追跡装置を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る移動体追跡
装置は、 移動体を連続的に撮像する撮像手段と、前記
撮像手段により得られた画像をデジタル画像に変換する
Ａ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換され
たデジタル画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像記
憶手段に記憶された時刻ｔの画像と前記撮影手段により
入力されるサンプリング時間Δｔだけ離れた時刻ｔ＋Δ
ｔの２枚の画像の差の絶対値を計算する差分手段と、前
記差分手段によって得られる差分画像を２値化する２値
化手段と、前記２値化手段によって得られる移動体領域
に相当する部分を前記画像記憶手段に記憶された画像か
ら抽出する移動体画像抽出手段と、前記移動体画像抽出
手段により抽出された移動体画像の中から特徴点を抽出
する特徴点抽出手段と、前記特徴点抽出手段により得ら
れた特徴点が前記撮像手段によって得られる画像の中で
対応する部分を抽出し、その移動ベクトルを抽出する移
動ベクトル抽出手段と、前記移動ベクトル抽出手段によ
り得られた移動ベクトルの方向に基づいて、その頻度を
累積加算して方向ヒストグラムを生成する方向ヒストグ
ラム生成手段と、前記方向ヒストグラム生成手段により
生成された方向ヒストグラムをその分布に基づいて分割
するヒストグラム分割手段と、前記ヒストグラム分割手
段により分割されたヒストグラムに基づいてグループ化
された移動ベクトルの部分集合に基づいて前記移動体領
域を分割する移動体領域分割手段と、前記移動体領域分
割手段により分割された移動体領域の時間経過と共に変
化するその重心座標と平均移動ベクトルとを記憶し、そ
の軌跡を求める移動体追跡手段とを具備したことを特徴
とする。
装置は、 移動体を連続的に撮像する撮像手段と、前記
撮像手段により得られた画像をデジタル画像に変換する
Ａ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換され
たデジタル画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像記
憶手段に記憶された時刻ｔの画像と前記撮影手段により
入力されるサンプリング時間Δｔだけ離れた時刻ｔ＋Δ
ｔの２枚の画像の差の絶対値を計算する差分手段と、前
記差分手段によって得られる差分画像を２値化する２値
化手段と、前記２値化手段によって得られる移動体領域
に相当する部分を前記画像記憶手段に記憶された画像か
ら抽出する移動体画像抽出手段と、前記移動体画像抽出
手段により抽出された移動体画像の中から特徴点を抽出
する特徴点抽出手段と、前記特徴点抽出手段により得ら
れた特徴点が前記撮像手段によって得られる画像の中で
対応する部分を抽出し、その移動ベクトルを抽出する移
動ベクトル抽出手段と、前記移動ベクトル抽出手段によ
り得られた移動ベクトルの方向に基づいて、その頻度を
累積加算して方向ヒストグラムを生成する方向ヒストグ
ラム生成手段と、前記方向ヒストグラム生成手段により
生成された方向ヒストグラムをその分布に基づいて分割
するヒストグラム分割手段と、前記ヒストグラム分割手
段により分割されたヒストグラムに基づいてグループ化
された移動ベクトルの部分集合に基づいて前記移動体領
域を分割する移動体領域分割手段と、前記移動体領域分
割手段により分割された移動体領域の時間経過と共に変
化するその重心座標と平均移動ベクトルとを記憶し、そ
の軌跡を求める移動体追跡手段とを具備したことを特徴
とする。
【０００８】（作用）上記の構成において、差分手段
は、画像記憶手段に記憶された時刻ｔの画像と撮像手段
により入力される時刻ｔ＋Δｔの画像との差の絶対値を
計算する。この差の絶対値は、２値化手段に送られ、画
像の時間的に変化する部分が移動体領域として抽出され
る。この移動体領域内の時刻ｔにおける画像が移動体画
像抽出手段により、移動体画像として抽出され、特徴点
抽出手段に送られる。ここでは、画像内に含まれる移動
体の特徴点を抽出する。移動ベクトル抽出手段は、上記
抽出された幾つかの特徴点が時刻ｔ＋Δｔの画像内でど
こに移動しているかを求め、その移動成分を移動ベクト
ルとして抽出する。また、特徴点毎に求められた移動ベ
クトルは、方向ヒストグラム生成手段に送られる。この
方向ヒストグラム生成手段は、各移動ベクトルの方向に
応じて、同一方向を向く移動ベクトルの数を計数し、そ
の累積数を方向ヒストグラムとして生成する。この方向
ヒストグラムは、移動体領域内に含まれる各移動体の方
向を表すので、そのヒストグラムの分布から幾つかの極
大値を与える方向を抽出し、その方向に基づきヒストグ
ラム分割手段で移動ベクトルを分割する。各々の分割さ
れた移動ベクトルの部分集合に含まれる個々の移動ベク
トルに対応する特徴点は、移動体領域分割手段で、元の
移動体領域を分割し、移動体追跡手段に送られる。ここ
では、得られた個々の移動体領域の重心位置及び平均移
動ベクトルをその移動体の時刻ｔ＋Δｔにおける位置と
して記憶する。
は、画像記憶手段に記憶された時刻ｔの画像と撮像手段
により入力される時刻ｔ＋Δｔの画像との差の絶対値を
計算する。この差の絶対値は、２値化手段に送られ、画
像の時間的に変化する部分が移動体領域として抽出され
る。この移動体領域内の時刻ｔにおける画像が移動体画
像抽出手段により、移動体画像として抽出され、特徴点
抽出手段に送られる。ここでは、画像内に含まれる移動
体の特徴点を抽出する。移動ベクトル抽出手段は、上記
抽出された幾つかの特徴点が時刻ｔ＋Δｔの画像内でど
こに移動しているかを求め、その移動成分を移動ベクト
ルとして抽出する。また、特徴点毎に求められた移動ベ
クトルは、方向ヒストグラム生成手段に送られる。この
方向ヒストグラム生成手段は、各移動ベクトルの方向に
応じて、同一方向を向く移動ベクトルの数を計数し、そ
の累積数を方向ヒストグラムとして生成する。この方向
ヒストグラムは、移動体領域内に含まれる各移動体の方
向を表すので、そのヒストグラムの分布から幾つかの極
大値を与える方向を抽出し、その方向に基づきヒストグ
ラム分割手段で移動ベクトルを分割する。各々の分割さ
れた移動ベクトルの部分集合に含まれる個々の移動ベク
トルに対応する特徴点は、移動体領域分割手段で、元の
移動体領域を分割し、移動体追跡手段に送られる。ここ
では、得られた個々の移動体領域の重心位置及び平均移
動ベクトルをその移動体の時刻ｔ＋Δｔにおける位置と
して記憶する。
【０００９】このシーケンスは、時刻ｔ，ｔ＋Δｔ、ｔ
＋２Δｔ，ｔ＋３Δｔ，…で行なうことにより、移動体
が画像上でどのように移動しているかが計算される。こ
のように検出された移動体領域内に含まれる特徴点の方
向ベクトルを分類し、同一方向に移動する特徴点をグル
ープ化し、このグループ化された特徴点の集まりを含む
移動体毎に追跡するので、複数の移動体が１つの移動体
領域に含まれていても、それらの移動体が異なる方向に
移動し始めた時点で分離し、個々の移動体を追跡するこ
とが可能となる。
＋２Δｔ，ｔ＋３Δｔ，…で行なうことにより、移動体
が画像上でどのように移動しているかが計算される。こ
のように検出された移動体領域内に含まれる特徴点の方
向ベクトルを分類し、同一方向に移動する特徴点をグル
ープ化し、このグループ化された特徴点の集まりを含む
移動体毎に追跡するので、複数の移動体が１つの移動体
領域に含まれていても、それらの移動体が異なる方向に
移動し始めた時点で分離し、個々の移動体を追跡するこ
とが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
移動体追跡装置の構成を示すブロック図である。本発明
に係る移動体追跡装置は、ＴＶカメラ１、Ａ／Ｄ変換器
２、画像記憶器３、差分器４、２値化器５、移動体画像
抽出器６、特徴点抽出器７、移動ベクトル抽出器８、方
向ヒストグラム生成器９、ヒストグラム分割器１０、移
動体領域分割器１１、移動体追跡器１２により構成され
る。
実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
移動体追跡装置の構成を示すブロック図である。本発明
に係る移動体追跡装置は、ＴＶカメラ１、Ａ／Ｄ変換器
２、画像記憶器３、差分器４、２値化器５、移動体画像
抽出器６、特徴点抽出器７、移動ベクトル抽出器８、方
向ヒストグラム生成器９、ヒストグラム分割器１０、移
動体領域分割器１１、移動体追跡器１２により構成され
る。
【００１１】上記ＴＶカメラ１は、移動体を含むシーン
を撮像するためのもので、時刻ｔにおいて得られる画像
は画像記憶器３に送られて記憶される。差分器４は、時
刻ｔ＋ΔｔにＴＶカメラ１によって得られる画像Ｉ（ｔ
＋Δｔ，ｉ，ｊ）と、その１つ前のサンプリング時間で
ある時刻ｔにおいて得られ、画像記憶器３に記憶されて
いる画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）との差の絶対値を前記（１）
式により求める。この差分器４により得られた差分画像
ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）は、２値化器５で予め設定され
たしきい値により２値化され、２値画像Ｋ（ｔ＋Δｔ，
ｉ，ｊ）が得られる。この画像のうち「１」の部分は、
時刻ｔからｔ＋Δｔの間に画像の明るさが変化する部分
に対応し、「０」の部分は明るさが変化しない部分に対
応する。従って、この「１」の部分を移動体領域とす
る。
を撮像するためのもので、時刻ｔにおいて得られる画像
は画像記憶器３に送られて記憶される。差分器４は、時
刻ｔ＋ΔｔにＴＶカメラ１によって得られる画像Ｉ（ｔ
＋Δｔ，ｉ，ｊ）と、その１つ前のサンプリング時間で
ある時刻ｔにおいて得られ、画像記憶器３に記憶されて
いる画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）との差の絶対値を前記（１）
式により求める。この差分器４により得られた差分画像
ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）は、２値化器５で予め設定され
たしきい値により２値化され、２値画像Ｋ（ｔ＋Δｔ，
ｉ，ｊ）が得られる。この画像のうち「１」の部分は、
時刻ｔからｔ＋Δｔの間に画像の明るさが変化する部分
に対応し、「０」の部分は明るさが変化しない部分に対
応する。従って、この「１」の部分を移動体領域とす
る。
【００１２】移動体画像抽出器６は、画像記憶器３に記
憶されている画像Ｉ（ｔ）から移動体領域に対応する部
分の画像のみを移動体画像として抽出するものである。
特徴点抽出器７は、抽出された移動体画像から移動体の
特徴点を抽出する。ここでいう特徴点とは、移動体の形
状を示す画像の濃淡変化部分や移動体を形成する面の模
様、即ち濃淡変化部分に対応する小領域のことを言う。
憶されている画像Ｉ（ｔ）から移動体領域に対応する部
分の画像のみを移動体画像として抽出するものである。
特徴点抽出器７は、抽出された移動体画像から移動体の
特徴点を抽出する。ここでいう特徴点とは、移動体の形
状を示す画像の濃淡変化部分や移動体を形成する面の模
様、即ち濃淡変化部分に対応する小領域のことを言う。
【００１３】このような特徴点は、以下に述べる方法で
容易に検出できる。まず、画像データをＥ（ｘ，ｙ）と
し、ｘ方向の微分画像をＥx 、ｙ方向の微分画像をＥy
とする。任意の画像領域Ｓの範囲内で次式（２）で示す
行列Ａを求める。
容易に検出できる。まず、画像データをＥ（ｘ，ｙ）と
し、ｘ方向の微分画像をＥx 、ｙ方向の微分画像をＥy
とする。任意の画像領域Ｓの範囲内で次式（２）で示す
行列Ａを求める。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここに、Σ記号は領域Ｓの中に含まれる画
素についての和を取ることを意味する。次に、この行列
Ａの固有値λ1 ，λ2 を計算する。この固有値λ1 ，λ
2 は、ｘ及びｙ方向にどれくらい画像が明るさが変化し
ているかの尺度を示し、小さい方の値をλ3 とすると、
このλ3 の値が小さい程、その領域Ｓの画像の明るさの
変化が大きいことを表している。
素についての和を取ることを意味する。次に、この行列
Ａの固有値λ1 ，λ2 を計算する。この固有値λ1 ，λ
2 は、ｘ及びｙ方向にどれくらい画像が明るさが変化し
ているかの尺度を示し、小さい方の値をλ3 とすると、
このλ3 の値が小さい程、その領域Ｓの画像の明るさの
変化が大きいことを表している。
【００１６】そこで、画像Ｅを小領域Ｓk （ｋ＝１，
２，…，Ｋ）に碁盤の目状に分割し、それぞれの領域毎
に固有値λ1 ，λ2 を求め、その小さい方の値をλ3kと
すると、λ3k（ｋ＝１，２，…，Ｋ）の中から大きい順
にＮ個取ることによって、Ｎ個の特徴点Ｓn （ｎ＝１，
２，…，Ｎ）（実際は点ではなく、小領域であるが、こ
こでは点と呼ぶこととする）を抽出することができる。
２，…，Ｋ）に碁盤の目状に分割し、それぞれの領域毎
に固有値λ1 ，λ2 を求め、その小さい方の値をλ3kと
すると、λ3k（ｋ＝１，２，…，Ｋ）の中から大きい順
にＮ個取ることによって、Ｎ個の特徴点Ｓn （ｎ＝１，
２，…，Ｎ）（実際は点ではなく、小領域であるが、こ
こでは点と呼ぶこととする）を抽出することができる。
【００１７】移動ベクトル抽出器８は、特徴点抽出器７
で抽出された個々の特徴点Ｓn がＡ／Ｄ変換器２から出
力される時刻ｔ＋Δｔの画像Ｉ（ｔ＋Δｔ）の中でどの
位置にあるかを探索し、時刻ｔの位置に対して移動した
成分（ｄx ，ｄy ）n （ｎ＝１，２，…，Ｎ）を移動ベ
クトルとして抽出する。
で抽出された個々の特徴点Ｓn がＡ／Ｄ変換器２から出
力される時刻ｔ＋Δｔの画像Ｉ（ｔ＋Δｔ）の中でどの
位置にあるかを探索し、時刻ｔの位置に対して移動した
成分（ｄx ，ｄy ）n （ｎ＝１，２，…，Ｎ）を移動ベ
クトルとして抽出する。
【００１８】この抽出方法は、図２において、特徴点Ｓ
n を２値画像Ｋ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）で示される移動体
領域１３に対応する画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）の中から抽出
された特徴点の１つとすると、図３に示すように特徴点
Ｓn の近傍で画像Ｉ（ｔ＋Δｔ）の中から、画像の明る
さのパターンがその特徴点Ｓn の明るさのパターンと最
も良く似ている特徴点Ｓn ′を求めればよい。ここで特
徴点の類似度を計る尺度ｆとして以下の式（３）を用い
る。
n を２値画像Ｋ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）で示される移動体
領域１３に対応する画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）の中から抽出
された特徴点の１つとすると、図３に示すように特徴点
Ｓn の近傍で画像Ｉ（ｔ＋Δｔ）の中から、画像の明る
さのパターンがその特徴点Ｓn の明るさのパターンと最
も良く似ている特徴点Ｓn ′を求めればよい。ここで特
徴点の類似度を計る尺度ｆとして以下の式（３）を用い
る。
【００１９】
【数２】
【００２０】ここに、Ｐn （ｉ，ｊ）は、特徴点Ｓn の
小領域の画像の明るさであり、Ｑn（ｉ，ｊ）は、画像
Ｉ（ｔ＋Δｔ）の中で特徴点Ｓn の位置周辺から順次切
り出す小領域の画像の明るさであり、予め設定した特徴
点Ｓn の近傍の探索領域内をサーチするように（３）式
を計算し、ｆの値が最も小さくなるＱn （ｉ，ｊ）を特
徴点Ｓn ′とする。図３に示すように求められた特徴点
Ｓn ′と特徴点Ｓn との位置の差を移動ベクトル（ｄx
，ｄy ）n （ｎ＝１，２，…，Ｎ）とする。
小領域の画像の明るさであり、Ｑn（ｉ，ｊ）は、画像
Ｉ（ｔ＋Δｔ）の中で特徴点Ｓn の位置周辺から順次切
り出す小領域の画像の明るさであり、予め設定した特徴
点Ｓn の近傍の探索領域内をサーチするように（３）式
を計算し、ｆの値が最も小さくなるＱn （ｉ，ｊ）を特
徴点Ｓn ′とする。図３に示すように求められた特徴点
Ｓn ′と特徴点Ｓn との位置の差を移動ベクトル（ｄx
，ｄy ）n （ｎ＝１，２，…，Ｎ）とする。
【００２１】方向ヒストグラム生成器９は、図４のよう
に移動ベクトル抽出器８で抽出された移動ベクトルの集
合（ｄx ，ｄy ）n （ｎ＝１，２，…，Ｎ）を、その方
向に応じて方向ヒストグラムを生成する。即ち、図５に
示すように方向Ｚを定義し、個々の移動ベクトルがどの
方向を向いているかによって、各方向毎に移動ベクトル
の数を計数し、図６のような方向ヒストグラムを得る。
に移動ベクトル抽出器８で抽出された移動ベクトルの集
合（ｄx ，ｄy ）n （ｎ＝１，２，…，Ｎ）を、その方
向に応じて方向ヒストグラムを生成する。即ち、図５に
示すように方向Ｚを定義し、個々の移動ベクトルがどの
方向を向いているかによって、各方向毎に移動ベクトル
の数を計数し、図６のような方向ヒストグラムを得る。
【００２２】ヒストグラム分割器１０は、その方向ヒス
トグラムに基づいて、極大値を与える方向θ1 ，θ2 ，
…，θM を検索し、各方向に対して、その方向を中心に
±Δθ°の幅に含まれる移動ベクトルの部分集合Ｇm を
次式 Ｇm ｛（ｄx ，ｄy ）m1，（ｄx ，ｄy ）m2，…（ｄx
，ｄy ）mp｝ （ｍ＝１，２，…，Ｍ） によりＭ個求める。図６の例では、図７のように極大値
θ1 ，θ2 が見つかるので、その方向を中心に±θ°の
幅に含まれる移動ベクトルを部分集合Ｇ1 ，Ｇ2の要素
に加えてゆけば良い移動体領域分割器１１は、移動ベク
トルの部分集合Ｇm の各々に対して含まれるｍp 個の移
動ベクトル（ｄx ，ｄy ）m1，（ｄx ，ｄy ）m2，…
（ｄx ，ｄy）mpに対応する特徴点Ｓm1，Ｓm2，…Ｓmp
に基づき、２値化器５によって得られる移動体領域１３
を図８に示すように分割し、分割領域Ｄm を得る。
トグラムに基づいて、極大値を与える方向θ1 ，θ2 ，
…，θM を検索し、各方向に対して、その方向を中心に
±Δθ°の幅に含まれる移動ベクトルの部分集合Ｇm を
次式 Ｇm ｛（ｄx ，ｄy ）m1，（ｄx ，ｄy ）m2，…（ｄx
，ｄy ）mp｝ （ｍ＝１，２，…，Ｍ） によりＭ個求める。図６の例では、図７のように極大値
θ1 ，θ2 が見つかるので、その方向を中心に±θ°の
幅に含まれる移動ベクトルを部分集合Ｇ1 ，Ｇ2の要素
に加えてゆけば良い移動体領域分割器１１は、移動ベク
トルの部分集合Ｇm の各々に対して含まれるｍp 個の移
動ベクトル（ｄx ，ｄy ）m1，（ｄx ，ｄy ）m2，…
（ｄx ，ｄy）mpに対応する特徴点Ｓm1，Ｓm2，…Ｓmp
に基づき、２値化器５によって得られる移動体領域１３
を図８に示すように分割し、分割領域Ｄm を得る。
【００２３】この分割方法は、移動ベクトル部分集合Ｇ
m に含まれる特徴点をすべて内包するような領域を求め
ることにより分割できる。移動体追跡器１２は、分割さ
れた領域Ｄm の重心座標を（ｇx ，ｇy ）m としてそれ
ぞれ領域毎に記録する。また、その分割領域Ｄm に含ま
れる移動ベクトル部分集合Ｇm の平均移動ベクトル（＾
ｄx ，＾ｄy ）m も同時に記録する。
m に含まれる特徴点をすべて内包するような領域を求め
ることにより分割できる。移動体追跡器１２は、分割さ
れた領域Ｄm の重心座標を（ｇx ，ｇy ）m としてそれ
ぞれ領域毎に記録する。また、その分割領域Ｄm に含ま
れる移動ベクトル部分集合Ｇm の平均移動ベクトル（＾
ｄx ，＾ｄy ）m も同時に記録する。
【００２４】この一連の処理は、サンプリング時間Δｔ
毎に得られる画像Ｉ（ｔ），Ｉ（ｔ＋Δｔ），Ｉ（ｔ＋
２Δｔ），…に対して実行され、その結果として、移動
体の分割領域Ｄm の平均移動ベクトル（＾ｄx ，＾ｄy
）m と、その重心座標（ｇx，ｇy ）m が時々刻々とし
て得られる。これらのデータは、図９に示すように、時
刻ｔが進むにつれて、重心座標（ｇx ，ｇy ）m が平均
移動ベクトル（＾ｄx，＾ｄy ）m ずつ移動する軌跡が
得られ、途中で移動体が複数の方向に分かれても、その
移動ベクトルの方向がヒストグラム分割器１０により分
割された時点で移動体領域が分割され、引き続き、それ
ぞれの移動体を追跡することができる。
毎に得られる画像Ｉ（ｔ），Ｉ（ｔ＋Δｔ），Ｉ（ｔ＋
２Δｔ），…に対して実行され、その結果として、移動
体の分割領域Ｄm の平均移動ベクトル（＾ｄx ，＾ｄy
）m と、その重心座標（ｇx，ｇy ）m が時々刻々とし
て得られる。これらのデータは、図９に示すように、時
刻ｔが進むにつれて、重心座標（ｇx ，ｇy ）m が平均
移動ベクトル（＾ｄx，＾ｄy ）m ずつ移動する軌跡が
得られ、途中で移動体が複数の方向に分かれても、その
移動ベクトルの方向がヒストグラム分割器１０により分
割された時点で移動体領域が分割され、引き続き、それ
ぞれの移動体を追跡することができる。
【００２５】上記のように移動体を含むシーンを連続的
に撮像するＴＶカメラ１と、撮像画像をデジタル画像に
変換するＡ／Ｄ変換器２と、変換されたデジタル画像を
記憶する画像記憶器３と、サンプリング時間Δｔだけ離
れた時刻ｔとｔ＋Δｔに得られる２枚の画像の差の絶対
値を計算する差分器４と、その差分画像を２値化する２
値化器５と、この２値化によって得られる移動体領域に
対応する画像を前記画像記憶器３から抽出する移動体画
像抽出器６と、抽出された移動体画像の中から特徴点を
抽出する特徴点抽出器７と、得られた特徴点が時刻ｔ＋
Δｔに得られる画像の中で対応する部分を抽出し、その
移動量を抽出する移動ベクトル抽出器８と、得られた移
動ベクトルの方向に基づいて方向ヒストグラムを生成す
る方向ヒストグラム生成器９と、生成された方向ヒスト
グラムをその分布の極大値に基づいて分割するヒストグ
ラム分割器１０と、分割された移動ベクトルの部分集合
に基づいて移動体領域を分割する移動体領域分割器１１
と、分割された移動体領域の時間の経過と共に変化す
る、その重心座標と平均移動ベクトルとを記憶し、その
軌跡を求める移動体追跡器１２とを備えることにより、
複数の移動体が存在する画像に対して個々の移動体の区
別がつかない場合でも、それらの移動体の進行方向が変
化した時点でそれぞれの移動ベクトルを検出できるの
で、その方向により移動体領域を分割でき、その結果、
正確に移動体を追跡することができる。なお、上記実施
形態では、車両を追跡する場合について示したが、その
他、セキュリティ用侵入監視システムとしても実施し得
るものである。
に撮像するＴＶカメラ１と、撮像画像をデジタル画像に
変換するＡ／Ｄ変換器２と、変換されたデジタル画像を
記憶する画像記憶器３と、サンプリング時間Δｔだけ離
れた時刻ｔとｔ＋Δｔに得られる２枚の画像の差の絶対
値を計算する差分器４と、その差分画像を２値化する２
値化器５と、この２値化によって得られる移動体領域に
対応する画像を前記画像記憶器３から抽出する移動体画
像抽出器６と、抽出された移動体画像の中から特徴点を
抽出する特徴点抽出器７と、得られた特徴点が時刻ｔ＋
Δｔに得られる画像の中で対応する部分を抽出し、その
移動量を抽出する移動ベクトル抽出器８と、得られた移
動ベクトルの方向に基づいて方向ヒストグラムを生成す
る方向ヒストグラム生成器９と、生成された方向ヒスト
グラムをその分布の極大値に基づいて分割するヒストグ
ラム分割器１０と、分割された移動ベクトルの部分集合
に基づいて移動体領域を分割する移動体領域分割器１１
と、分割された移動体領域の時間の経過と共に変化す
る、その重心座標と平均移動ベクトルとを記憶し、その
軌跡を求める移動体追跡器１２とを備えることにより、
複数の移動体が存在する画像に対して個々の移動体の区
別がつかない場合でも、それらの移動体の進行方向が変
化した時点でそれぞれの移動ベクトルを検出できるの
で、その方向により移動体領域を分割でき、その結果、
正確に移動体を追跡することができる。なお、上記実施
形態では、車両を追跡する場合について示したが、その
他、セキュリティ用侵入監視システムとしても実施し得
るものである。
【００２６】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、画
像処理により移動体を追跡する場合において、複数の移
動体が存在する画像に対して個々の移動体の区別がつか
ない場合でも、それらの移動体の進行方向が変化した時
点で移動体領域を分割して正確に移動体を追跡すること
ができる。
像処理により移動体を追跡する場合において、複数の移
動体が存在する画像に対して個々の移動体の区別がつか
ない場合でも、それらの移動体の進行方向が変化した時
点で移動体領域を分割して正確に移動体を追跡すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動体追跡装置の構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図２】同実施形態における移動体領域と特徴点の説明
図。
図。
【図３】同実施形態における特徴点の移動ベクトルの説
明図。
明図。
【図４】同実施形態における特徴点の移動ベクトルの集
合の例を示す図。
合の例を示す図。
【図５】同実施形態における方向ヒストグラム生成時の
方向の定義を示す図。
方向の定義を示す図。
【図６】同実施形態における方向ヒストグラムの一例を
示す図。
示す図。
【図７】同実施形態におけるヒストグラム分割の説明
図。
図。
【図８】同実施形態における分割された移動体領域の説
明図。
明図。
【図９】同実施形態における移動体の分割領域の重心摩
擦と平均移動ベクトルの説明図。
擦と平均移動ベクトルの説明図。
【図１０】従来の移動体追跡装置を示すブロック図。
【図１１】移動体追跡装置において、連続して入力され
る画像の例を示す図。
る画像の例を示す図。
【図１２】同装置における移動体領域の説明図。
【図１３】同装置における時刻ｔ＋２Δｔで抽出される
移動体領域の説明図。
移動体領域の説明図。
【図１４】同装置における同一方向に進む複数の移動体
が途中で方向が二手に分かれる画像例を示す図。
が途中で方向が二手に分かれる画像例を示す図。
１ ＴＶカメラ ２ Ａ／Ｄ変換器 ３ 画像記憶器 ４ 差分器 ５ ２値化器 ６ 移動体画像抽出器 ７ 特徴点抽出器 ８ 移動ベクトル抽出器 ９ 方向ヒストグラム生成器 １０ ヒストグラム分割器 １１ 移動体領域分割器 １２ 移動体追跡器 １３ 移動体領域
【手続補正書】
【提出日】平成８年１１月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】ここに、Σ記号は領域Ｓの中に含まれる画
素についての和を取ることを意味する。次に、この行列
Ａの固有値λ1 ，λ2 を計算する。この固有値λ1 ，λ
2 は、ｘ及びｙ方向にどれくらい画像が明るさが変化し
ているかの尺度を示し、小さい方の値をλ3 とすると、
このλ3 の値が大きい程、その領域Ｓの画像の明るさの
変化が大きいことを表している。
素についての和を取ることを意味する。次に、この行列
Ａの固有値λ1 ，λ2 を計算する。この固有値λ1 ，λ
2 は、ｘ及びｙ方向にどれくらい画像が明るさが変化し
ているかの尺度を示し、小さい方の値をλ3 とすると、
このλ3 の値が大きい程、その領域Ｓの画像の明るさの
変化が大きいことを表している。
Claims (1)
- 【請求項１】 移動体を連続的に撮像する撮像手段と、 前記撮像手段により得られた画像をデジタル画像に変換
するＡ／Ｄ変換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段により変換されたデジタル画像を記
憶する画像記憶手段と、 前記画像記憶手段に記憶された時刻ｔの画像と前記撮影
手段により入力されるサンプリング時間Δｔだけ離れた
時刻ｔ＋Δｔの２枚の画像の差の絶対値を計算する差分
手段と、 前記差分手段によって得られる差分画像を２値化する２
値化手段と、 前記２値化手段によって得られる移動体領域に相当する
部分を前記画像記憶手段に記憶された画像から抽出する
移動体画像抽出手段と、 前記移動体画像抽出手段により抽出された移動体画像の
中から特徴点を抽出する特徴点抽出手段と、 前記特徴点抽出手段により得られた特徴点が前記撮像手
段によって得られる画像の中で対応する部分を抽出し、
その移動ベクトルを抽出する移動ベクトル抽出手段と、 前記移動ベクトル抽出手段により得られた移動ベクトル
の方向に基づいて、その頻度を累積加算して方向ヒスト
グラムを生成する方向ヒストグラム生成手段と、 前記方向ヒストグラム生成手段により生成された方向ヒ
ストグラムをその分布に基づいて分割するヒストグラム
分割手段と、 前記ヒストグラム分割手段により分割されたヒストグラ
ムに基づいてグループ化された移動ベクトルの部分集合
に基づいて前記移動体領域を分割する移動体領域分割手
段と、 前記移動体領域分割手段により分割された移動体領域の
時間経過と共に変化するその重心座標と平均移動ベクト
ルとを記憶し、その軌跡を求める移動体追跡手段とを具
備したことを特徴とする移動体追跡装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25940196A JP3600383B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 移動体追跡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25940196A JP3600383B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 移動体追跡装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10105712A true JPH10105712A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3600383B2 JP3600383B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=17333624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25940196A Expired - Fee Related JP3600383B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 移動体追跡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3600383B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005328236A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 映像監視方法、映像監視装置、および映像監視プログラム |
| FR2871273A1 (fr) * | 2004-06-04 | 2005-12-09 | Chin Ding Lai | Dispositif et procede d'etablissement d'une zone de surveillance d'image |
| JP2006098119A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Ntt Data Corp | 物体検知装置、物体検知方法および物体検知プログラム |
| JP2006134035A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Fuji Heavy Ind Ltd | 移動物体検出装置および移動物体検出方法 |
| JP2006252248A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Meidensha Corp | 画像処理による侵入者検知装置 |
| JP2007172540A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 移動体判定システム、移動体判定方法、及びコンピュータプログラム |
| WO2017045315A1 (zh) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 确定跟踪目标的位置信息的方法及装置、跟踪装置及系统 |
| CN111815671A (zh) * | 2019-04-10 | 2020-10-23 | 曜科智能科技（上海）有限公司 | 目标数量统计方法、系统、计算机装置及存储介质 |
| US10860040B2 (en) | 2015-10-30 | 2020-12-08 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Systems and methods for UAV path planning and control |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02118884A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 動領域分離分割装置 |
| JPH041473U (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-08 | ||
| JPH04117089A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-17 | Nec Corp | 動画像の動き検出方式 |
| JPH06266840A (ja) * | 1993-03-11 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | 移動物体の状態検出装置 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25940196A patent/JP3600383B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| US10129478B2 (en) | 2015-09-15 | 2018-11-13 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | System and method for supporting smooth target following |
| US10928838B2 (en) | 2015-09-15 | 2021-02-23 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Method and device of determining position of target, tracking device and tracking system |
| US10976753B2 (en) | 2015-09-15 | 2021-04-13 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | System and method for supporting smooth target following |
| US11635775B2 (en) | 2015-09-15 | 2023-04-25 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Systems and methods for UAV interactive instructions and control |
| US10860040B2 (en) | 2015-10-30 | 2020-12-08 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Systems and methods for UAV path planning and control |
| CN111815671A (zh) * | 2019-04-10 | 2020-10-23 | 曜科智能科技（上海）有限公司 | 目标数量统计方法、系统、计算机装置及存储介质 |
| CN111815671B (zh) * | 2019-04-10 | 2023-09-15 | 曜科智能科技（上海）有限公司 | 目标数量统计方法、系统、计算机装置及存储介质 |
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|---|---|
| JP3600383B2 (ja) | 2004-12-15 |
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