JPH11242731A - 動体検出装置及びエレベーターの待客数検出装置。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 監視領域の背景画像の明暗の違いによる動体
検出精度の低下を抑制した動体検出装置を構成する。 【解決手段】 撮像装置１で監視領域に動体のない画像
データを背景画像メモリ４に記憶させる。また、監視領
域に動体のある画像データを現在画像メモリ３に記憶さ
せる。差分２値化手段５は上記両画像データの差分を２
め、これを閾値設定調整手段６に設定した閾値により２
値化する。閾値設定調整手段６は背景画像データの画素
明度に応じて２値化閾値を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、テレビカメラ等
の撮像装置を用いて取得した入力画像データから監視領
域内の動体を検出する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９〜図１０は例えば特開平５−１５５
５３９号公報に示された従来の動体検出装置を示す図
で、図９は全体構成図、図１０は画像データの処理説明
図、図１１は閾値レベル説明図である。図９において、
１はテレビカメラ等の撮像装置で、初期設定として、人
などの物体のない状態で監視領域を撮像し、Ａ／Ｄ変換
器２でディジタル化して背景画像メモリ４に背景画像デ
ータとして記憶する。また、閾値設定手段６Ｂに動体の
有無を判定するための閾値を設定しておく。

【０００３】次いで、動体検出のモードに入り、撮像装
置１からの入力画像データを現在画像メモリ３に記憶す
る。差分２値化手段５は現在画像データと背景画像デー
タを比較して、画素ごとに差分を求め、その差分値が閾
値設定手段６Ｂの閾値よりも大きい画素は動体の存在す
る黒、閾値以下の画素は動体の存在しない白として２値
化画像データに変換し、動体部分を抽出する。動体数計
数手段７は上記２値化データから動体数を推定する。

【０００４】差分２値化手段５における動体部分の抽出
過程については後述するが、その一例を図１０及び図１
１に示す。図１０の２１は白っぽい背景、２２は黒っぽ
い背景、２３は人の頭部である動体である。図１１
（Ａ）は図１０の現在画像データａ及び背景画像データ
ｂの白っぽい背景、黒っぽい背景及び黒い物体（人間の
頭部）の各画素の階調値を示す。

【０００５】図１１（Ｂ）は動体２３と白っぽい背景２
１との差分値２１ａ及び動体２３と黒っぽい背景２２と
の差分値２２ａと２値化処理の閾値Ζを示し、図１１
（Ｃ）はその閾値レベルを示し、差分画像の画素値がこ
の明度より濃い（大きい）場合に動体２３が抽出され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の動
体検出装置では、現在画像データと背景画像データとの
差分値を閾値Ζで２値化して動体を抽出しているため、
背景画像データの画素の明るさによって、同じ物体（動
体）でも検出できない場合が生じる。すなわち、画像ノ
イズを抑えるために、ある程度の大きさを持って閾値Ζ
が設定されているとすると、図１１（Ｂ）に示すよう
に、黒っぽい背景２２における差分値２２ａは閾値Ｚよ
りも小さくなり、図１０の２値化画像データｄに示すよ
うに黒っぽい背景２２部分では、黒い物体が抽出されな
い場合が生じる。

【０００７】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたもので、背景画像データの明るさの影響を軽減
し、検出精度を向上できるようにした動体検出装置及び
エレベーターの待客数検出装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１発明に係
る動体検出装置は、現在画像データと背景画像データの
差分を２値化する際用いる閾値を、背景画像データの画
素明度に応じて調整するようにしたものである。

【０００９】また、第２発明に係る動体検出装置は、第
１発明のものにおいて、背景画像データの各画素値を所
定の時間間隔かつ所定の階調値範囲内で、現在画像デー
タの画素値に近づけるようにしたものである。

【００１０】また、第３発明に係る動体検出装置は、第
２発明のものにおいて、差分２値化の閾値を、背景画像
データとは別の元背景画像データの画素明度に応じて調
整するようにしたものである。

【００１１】また、第４発明に係る動体検出装置は、第
３発明のものにおいて、元背景画像データの各画素値
を、背景画像更新時間間隔よりも長い時間間隔、かつ所
定の階調値範囲内で、現在画像データの画素値に近づけ
るようにしたものである。

【００１２】また、第５発明に係るエレベーターの待客
数検出装置は、第１〜第４発明による動体検出装置を、
エレベーターホールを監視領域として待客数を検出する
装置に適用したものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図３はこの
発明の第１発明の一実施の形態を示す図で、図１は全体
構成図、図２は画像データの処理説明図、図３は閾値レ
ベル説明図で、図３（Ａ）は画素階調値図。図３（Ｂ）
は２値化レベル図、図３（Ｃ）は調整閾値明度図であ
り、図中同一符号は同一部分を示す。

【００１４】図１において、１は人などの動体の有無を
監視する領域の画像信号を出力するテレビカメラ等の撮
像装置、２は撮像装置１からの画像信号をディジタル化
するＡ／Ｄ変換器、３はＡ／Ｄ変換器２でディジタル化
された画像データを記憶する現在画像メモリ、４はＡ／
Ｄ変換器２からの画像データを背景画像として記憶する
背景画像メモリ、５は現在画像メモリ３の画素値と背景
画像メモリ４の画素値の差分を求め、その差分値を閾値
設定調整手段６で設定される閾値と比較して２値化する
差分２値化手段、７は２値化画像データからの動体の有
無や個数を計数する動体数計数手段である。

【００１５】図２は白っぽい床面すなわち背景２１と黒
っぽい床面すなわち背景２２の混在する床面を背景とし
て、上方から撮像して人の有無を検出する場合の画像デ
ータの例を示している。ａは現在画像データ、ｂは背景
画像データ、ｃは差分画像データ、ｄは２値化画像デー
タを示し、現在画像データａの中央部の動体２３は人の
頭部である動体部分である。

【００１６】図３（Ａ）は現在画像データ及び背景画像
データの白っぽい背景２１、黒っぽい背景２２及び動体
部分（人間の頭部）２３の画素階調値を示し、図３
（Ｂ）は動体２３と白っぽい背景２１との差分値２１ａ
及び動体部分２３と黒っぽい背景２２の差分値２２ａを
示し、Ｘ，Ｙは２値化処理の閾値レベルで、Ｘは白っぽ
い背景２１における閾値、Ｙは黒っぽい背景２２におけ
る閾値、図３（Ｃ）は背景画像に対応して生成された調
整閾値の明度を示す。なお、調整閾値（図３（Ｃ））は
閾値レベルが高いほど黒く（左側）、低いほど白く（右
側）表示している。

【００１７】次に、この実施の形態の動作を説明する。
最初に初期設定として、人などの動体が存在しない状態
で、撮像装置１により監視領域を撮像し、その画像をＡ
／Ｄ変換器２でディジタル化した画像データを背景画像
データとして背景画像メモリ４に記憶する。また、閾値
設定調整手段６に動体の有無を判定するための基準閾値
Ｘ，Ｙを設定しておく。

【００１８】次いで、動体検出のモードに入り、撮像装
置１からＡ／Ｄ変換器２を介して入力された画像データ
を現在画像メモリ３に記憶する。差分２値化手段５は現
在画像メモリ３と背景画像メモリ４の画像データを画素
ごどに比較して差分を求め、その差分値が閾値設定調整
手段６の支，Ｙよりも大きい画像は動体の存在する黒、
差分値が閾値以下の画像は動体の存在しない白として２
値化画像データに変換して動体部分２３を検出する。

【００１９】このとき、閾値設定調整手段６は、差分２
値化手段５で動体部分２３を抽出する際の２値化閾値
Ｘ，Ｙを、背景画像メモリ４の対応する画素値に応じて
調整する。すなわち、黒い物体を検出する場合には、背
景画素が明るいほど大きい閾値Ｘとし、暗いほど小さい
閾値Ｙとする。例えば、（調整閾値）＝（基準閾値）×
（背景画素値）／Ａ（Ａは定数）の変換式を用いて調整
閾値を求める。これで、図３（Ｂ）に示すように、黒っ
ぽい背景２２における２値化閾値Ｙが小さくなり、図３
（Ｃ）に示すような背景画像の明暗に応じた調整閾値デ
ータを生成する。

【００２０】差分２値化手段５は、現在画像メモリ３に
記憶された現在画像データと、背景画像メモリ４に記憶
された背景画像データの差分画像データｃを生成し、そ
の各画素ごとに調整閾値データ（図３（Ｃ））と比較し
て２値化処理を実行する。その結果、黒っぽい背景の部
分に黒い物体が存在しても検出可能となり、２値化画像
データｄに示すように動体部分２３の全体が検出される
ことになる。このように、背景画像の画素値で差分２値
化閾値Ｘ，Ｙを調整することにより、動体部分２３の検
出精度を改善することができる。

【００２１】そして、動体数計数手段７は、差分２値化
手段５による２値化画像データに対して、動体部分２３
の存在する黒画素の数や、黒画素の塊数を画像処理によ
り求め、その数から動体数を推定する。なお、上記実施
の形態では、背景画素値と比例関係によって調整した
後、閾値Ｘ，Ｙを設定するものとしたが、背景画素値と
比例関係にする必要はなく、変換テーブル等を用意して
背景画素値に応じて閾値を設定するようにしてもよい。
また、背景画素値が所定範囲（例えば、所定値よりも暗
い背景画素）に対してだけ、閾値を補正するようにして
もよい。

【００２２】また、上記実施の形態では差分２値化手段
５で背景画素よりも暗い（黒い）物体だけを検出するも
のとしたが、背景画素よりも明るい（白い）物体を検出
するように構成してもよい。また、差分の絶対値により
動体抽出するようにしてもよい。この場合、背景画像よ
りも白い物体を検出する場合には、背景画像が白いほど
閾値が小さくなるように調整するものとする。また、画
素ごとに閾値を調整するものとしたが、複数画素ごとに
閾値を調整するようにしてもよい。

【００２３】実施の形態２．図４〜図６はこの発明の第
２発明の一実施の形態を示す図で、図４は全体構成図、
図５は静止物体設置時の画像データの処理説明図、図６
は明るさ変動時の画像データの処理説明図であり、図１
及び図２と同様の部分は同一符号により示す（以下の実
施の形態も同じ）。図４において、９は背景画像メモリ
４に記憶されている背景画像データを、現在画像メモリ
３に取り込まれる現在画像データに、画素値を所定時間
間隔及び所定階調範囲内で近づけるように更新する背景
画像更新手段である。これ以外は図１と同様である。

【００２４】図５において、ａ１〜ｄ１は静止物体２４
が設置された直後の現在画像、背景画像、差分画像及び
２値化画像の各データ、ａ２〜ｄ２は静止物体２４が設
置された後、ある程度時間が経過した時点での上記各画
像データ、ａ３〜ｄ３は静止物体２４が設置された後、
長時間が経過して静止物体２４が完全に背景化された時
点での上記各画像データである。図６において、ａ４〜
ｄ４は監視領域に動体がなく、明るさも一定の状態にお
ける上記各画像データ、ａ５〜ｄ５は照明や日没などの
影響で明るさが変化した直後の上記各画像データ、ａ６
〜ｄ６はその後に時間が経過して背景画像も暗く更新さ
れてきた時点での上記各画像データである。

【００２５】次に、この実施の形態の動作を説明する。
背景画像データを背景画像メモリ４に記憶し、現在画像
データを現在画像メモリ３に記憶し、閾値設定調整手段
８に動体の有無を判定するための基準閾値を設定する点
は、実施の形態１と同様である。背景画像更新手段９
は、現在画像メモリ３に記憶された現在画像データの画
素値と、背景画像メモリ４の画素値を所定周期で比較
し、その差が所定階調範囲にあれば背景画像データを現
在画像データで置き換え、所定階調範囲以上であれば、
その階調値だけ、背景画像データを現在画像データに近
づけるように置換する。

【００２６】図５は物体が設置されたままの状態の２値
化処理の例を示し、図６は照明等の影響で明るさが変化
した場合の２値化処理の例を示しているが、静止物体２
４が置かれたり、明るさが変動したりした直後は、動体
がなくても、現在画像データと背景画像データに差分が
生じ、２値化画像データｄ１，ｄ２や２値化画像データ
ｄ５に示すように、２値化画像に出力が生じる。

【００２７】実施の形態１のように、背景画像データが
更新されない場合、この出力はそのまま継続してしま
う。実施の形態２では、背景画像更新手段９により、背
景画像データを現在画像データに近づけるように更新す
るため、背景画像データｂ３，ｂ６のように背景画像デ
ータが更新され、その結果、差分画像データｃ３，ｃ６
となり、２値化画像データｄ３，ｄ６となって出力がな
くなる。なお、背景画像データが更新されると、背景画
像データの画素値レベルが変化するため、その度に調整
閾値Ｘ，Ｙは再計算される。

【００２８】このようにして、背景画像データの各画素
ごとに２値化閾値Ｘ，Ｙを調整し、背景画像データを現
在画像データに近づけるように更新するようにしたた
め、背景画像の画素値の差による動体検出精度の低下を
抑えるとともに、照明や背景物の変化の影響を、再度の
初期設定作業をすることなく回避することが可能とな
る。また、背景画像データが現在画像データに近づくよ
うに更新されるため、初期設定時に背景画像データの設
定をしなくても、動作開始後、時間経過とともに動体の
検出をすることが可能となる。

【００２９】実施の形態３．図７はこの発明の第３発明
の一実施の形態を示す全体構成図であり、図４に元背景
画像メモリ１０を追加したものである。図において、１
０は現在画像メモリ３や背景画像メモリ４とは別に監視
領域の画像データを記憶する元背景画像メモリ、６Ａは
元背景画像メモリ１０に記憶されている画像データに基
づいて、差分２値化手段５で用いる閾値データを調整す
る閾値設定調整手段である。上記以外は図４と同様であ
る。

【００３０】次に、この実施の形態の動作を説明する。
背景画像データ及び現在画像データの記憶、基準閾値の
設定並びに背景画像更新手段９による背景画像データの
更新については、実施の形態２と同様である。一方、動
体が存在しない状態の画像データは、初期設定時元背景
画像メモリ１０にも記憶される。実施の形態２と同様
に、明るさが変動したり、物体が置かれたりして背景が
変化した直後は、動体がなくても、現在画像データと背
景画像データに差分が生じ、２値化画像データに出力が
生じる。

【００３１】しかし、背景画像更新手段９により、背景
画像データは現在画像データに近づけるように更新され
るため、時間経過とともに出力がなくなる。このとき、
差分２値化処理に使用される調整閾値データは、元背景
画像データに基づいて調整されるため、背景画像データ
の画素レベルが変化しても、調整閾値データは再計算の
必要がない。

【００３２】このようにして、元背景画像メモリ１０を
設け、その画像データの各画素値ごとに２値化閾値を調
整することにより、背景画像の明暗差による動体検出精
度の低下を抑え、照明や背景物の変化の影響を再度の初
期設定作業をすることなく回避することが可能となる。
また、背景画像データの更新にかかわらず、調整閾値の
再計算が必要である。

【００３３】実施の形態４．図８はこの発明の第４発明
の一実施の形態を示す全体構成図であり、図７に元背景
画像更新手段１１を追加したものである。図において、
１１は元背景画像メモリ１０に記憶されている元背景画
像データを、背景画像更新手段９が背景画像を更新する
時間間隔よりも長い時間間隔で、かつ所定の階調値範囲
内で現在画像に近づけるように更新する元背景画像更新
手段である。

【００３４】この実施の形態の動作は基本的には実施の
形態３と同様であり、明るさや静止物体の変化の影響に
よる２値化画像データに生じる出力は、背景画像データ
の更新によりなくなる。このとき、差分２値化処理に使
用される調整閾値データは、元背景画像データに基づい
て調整されるため、背景画像データの画素値レベルに基
づいて調整される場合よりも少ない再計算で済む。ま
た、調整閾値に背景物の変化の影響を反映させることも
できる。

【００３５】実施の形態５．この発明の第５発明の一実
施の形態である。上記各実施の形態では、監視領域に存
在する人等の物体を検出する動体検出装置について説明
したが、監視領域をエレベーターホールとし、物体をエ
レベーターホールに集合する待客として待客数検出装置
を構成することが可能であり、エレベーターの運転制御
上有用なものとすることが可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したとおりこの発明の第１発明
では、現在画像データと背景画像データの差分を２値化
する際用いる閾値を、背景画像データの画素明度に応じ
て調整するようにしたので、例えば暗い背景の場所に黒
い動体が存在した場合には閾値を小さく調整することに
より、動作を抽出し損なう割合を低減し、検出精度を向
上させることができる。

【００３７】また、第２発明では、背景画像データの各
画素値を所定の時間間隔かつ所定の階調範囲内で、現在
画像データの画素値に近づけるようにしたので、背景の
明るさの違いによる動体検出精度の低下を抑制し、検出
精度を向上させることができる。

【００３８】また、第３発明では、差分２値化の閾値
を、背景画像データとは別の元背景画像データの画素明
度に応じて調整するようにしたので、背景の色調の違い
による影響を低減し、時間的に変動のない安定した閾値
で２値化処理が行われ、閾値調整の計算処理時間を短縮
することができる。

【００３９】また、第４発明では、元背景画像データの
各画素値を、背景画像更新時間間隔よりも長い時間間
隔、かつ所定の階調値範囲内で、現在画像データの画素
値に近づけるようにしたので、閾値調整の計算処理時間
を更に短縮することができるとともに、背景の明るさの
違いによる動体検出精度の低下を抑制し、検出精度を向
上させることができる。

【００４０】また、第５発明では、動体検出装置を、エ
レベーターホールを監視領域として待客数を検出する装
置に適用したので、エレベーターホールの明るさの違い
による待客検出精度の低下を抑制し、検出精度を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す全体構成図。

【図２】 この発明の実施の形態１を示す画像データの
処理説明図。

【図３】 この発明の実施の形態１を示す閾値レベル説
明図で、（Ａ）は画素調値図。（Ｂ）は２値化レベル
図、（Ｃ）は調整閾値明度図。

【図４】 この発明の実施の形態２を示す全体構成図。

【図５】 この発明の実施の形態２を示す静止物体設置
時の画像データの処理説明図。

【図６】 この発明の実施の形態２を示す明るさ変動時
の画像データの処理説明図。

【図７】 この発明の実施の形態３を示す全体構成図。

【図８】 この発明の実施の形態４を示す全体構成図。

【図９】 従来の動体検出装置を示す全体構成図。

【図１０】 従来の動体検出装置を示す画像データの処
理説明図。

【図１１】 従来の動体検出装置を示す閾値レベル説明
図で、（Ａ）は画素調値図。（Ｂ）は２値化レベル図、
（Ｃ）は調整閾値明度図。

【符号の説明】

１ 撮像装置、２ Ａ／Ｄ変換器、３ 現在画像メモ
リ、４ 背景画像メモリ、５ 差分２値化手段、６，６
Ａ 閾値設定調整手段、７ 動体数計数手段、９背景画
像更新手段、１０ 元背景画像メモリ、１１ 元背景画
像更新手段、２３ 動体、２４ 静止物体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視領域を撮像装置で撮像してメモリに
   記憶した現在画像データと、上記監視領域に物体が存在
   しない状態を上記撮像装置で撮像してメモリに記憶した
   背景画像データとの差分を求め、これを閾値と比較して
   ２値化し、得られた差分２値化画像から上記監視領域内
   の動体の有無や数量を計数する装置において、上記背景
   画像データの画素明度に応じて上記差分２値化の閾値を
   調整する閾値設定調整手段を備えたことを特徴とする動
   体検出装置。
2. 【請求項２】 背景画像データの各画素値を所定の時間
   間隔かつ所定の階調値範囲内で、現在画像データの画素
   値に近づけるように更新する背景画像更新手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の動体検出装置。
3. 【請求項３】 背景画像メモリとは別に背景画像データ
   を元背景画像データとして記憶する元背景画像メモリを
   設け、閾値設定調整手段を、上記元背景画像データの画
   素明度に応じて差分２値化の閾値を調整するように構成
   したことを特徴とする請求項２記載の動体検出装置。
4. 【請求項４】 元背景画像データの各画素値を、背景画
   像更新手段の更新時間間隔よりも長い時間間隔、かつ所
   定の階調値範囲内で、現在画像データの画素値に近づけ
   るように更新する元背景画像更新手段を設けたことを特
   徴とする請求項３記載の動体検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
   動体検出装置を、エレベーターホールを監視領域として
   待客数を検出する装置に適用したことを特徴とするエレ
   ベーターの待客数検出装置。