JPS61136394A - 領域識別方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像計測分野における輝度レベルでの領域識
別方式に関するｔ）のである。

〔従来技術とその問題点〕

従来、屋外での移動体（対象物）計測時のように、対象
物・背景の輝度分布が時・空間的に変動し、かつ統計的
分布が事前に規定できないような計測環境で、同一輝度
領域を毎フレーム（１／３０ゆ）毎に識別する実時間領
域識別方式として、テレビカメラの光電変換素子の素子
特性を考慮した領域識別方式が発表されている（工藤：
画像処理手法を用いた交通流計測、第２８回システムと
制御研究発表講演会、　　Ｄ−１３，１１５／１１６　
　（１９８４，５）　）。

この従来の方式は、画素出力電圧の不均一の程度を表す
変動係数（＝標準偏差／標準出力電圧）が一定であると
いう光電変換素子の素子特性を利用し、出力電圧分布を
正規分布と仮定することにより、走査線方向でのエツジ
（境界）情報検出に下記（１）式を採用している。

［Ｆ Ｉ　Ｖ　１．ｊ　　Ｖ　ｉ、ｊｌｋ　ｌ≧ＫＯ−Ｍｉｎ
　（Ｖｔｊ、　　Ｖｉ、ｊｌｋ）・′・・　（１） Ｔｈｅｎ　　ｃＩＪ＝１ Ｅｌｓｅ　　ｃ５．Ｈ＝Ｑ 但し Ｖｉ、ｊ：当該（第ｉ走査線、第ｊ列目の）画素（ｉ、
ｊ）の出力電圧値（輝度レベル） ｋ　：遅延画素数 Ｋｏ：固定値 ｅｔ＝　：　　（ｉ、　　ｊ）画素特徴信号すなわち、
差分値ｌ　ｖｉ、Ｊ　　Ｖ　ｉ、ｊ＋ｇ　ｌが固定値Ｋ
。

と最小値Ｍ　ｉｒ＋　（Ｖ　ｉ、ｊ　＋　　Ｖ　ｉ＋ｊ
＋ｋ　）との禎である閾値以上である場合には画素特徴
信号ｅｉｊが“１”となり、画素特徴信号ｅｉｊが“１
”となる画素（ｉ。

ｊ）がエツジに対応する。

この領域識別方式は、画素出力電圧値が小さくない場合
、上記のような計測環境での実時間領域識別方式として
有効に動作するが、画素出力電圧値が小さくなると、量
子化雑音、熱発生雑音等の影響により、エツジでない画
素の画素特徴信号ｅ１ｊが“１”となり識別精度が低下
するという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来のもののこのよう欠点を除去し、
輝度分布の変動に自動追随し、同一輝度領域を高精度、
実時間で安価に計測できる同一輝度領域識別方式を提供
することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、映像信号に差分処理を行い、差分値が閾値以
上のｉｉ！ｌｌ素をエツジとみなす領域識別方式におい
て、当該画素の輝度レベルおよび当該画素の周辺に位置
する１以上の画素の輝度レベルの内　′最小値を示す輝
度レベルと、各種雑音により決定する定数とに応じて前
記閾値を適応的に設定することを特徴としている。

〔発明の作用・原理〕

テレビカメラに使用されている光電変換素子の素子特性
から、計測対象の輝度が一定の場合でも出力電圧は不均
一であり、不均一の程度を示す変動係数〔標準偏差／期
待値（標準出力電圧）〕は一定（＝ｐ）であることがわ
かる。

したがって、出力電圧分布を正規分布ｆ　（ｘ）と仮定
すると、 但し　ｐ−σ／■：変動係数 σ：標準偏差 Ｖ　：　ＩＩＪＩ待値（標準出力電圧 となり、輝度が一定な領域での出力電圧の９９．７％は
、Ｖ　（１−３ｐ）　〜Ｖ　（１＋３ｐ）に含まれるこ
とになる。よって、期待値■から±３ｐＶ以上の電圧差
が生ずる画素同志は、各々輝度の異なる別領域に属する
。

次に、画素出力電圧値Ｖ　ｉ、ｊが小さい場合問題とな
る量子化雑音、熱発生雑音の影響について考える。

ｎピッ）Ａ／Ｄ変換における量子化雑音は、１／２”Ｘ
（飽和出力電圧）（ボルト）であり、また、熱発生雑音
（暗電流）は、下記（２）式で与えられる。

ｙ＝αＴβ　・τＳ　　　　　　・・　・　（２）Ｔ：
光電変換素子の素子温度（°Ｃ） τＳ　：テレビカメラの露光時間（秒）α、β：固定パ
ラメータ ここで、テレビカメラの露光時間τＳは、一定（１／３
０秒）であり、計測時の素子温度の上限値をＴ（１（’
Ｃ）と仮定すると、変動係数一定の原理に基づく領域識
別方式が成立する期待値■の範囲は、下記（３）式で与
えられる。

δ Ｋ（１：（１）式の固定値 なお、δは（１／　２　”す×（飽和出力電圧）と（飽
和出力電圧／’ｔｏｏ　）　Ｘ　（αＴｏβ・１／３０
）との大きい方の値により定められる定数、すなわち各
種雑音により決定される定数である。

本発明では、上記原理を用いて、各種雑音の影響を受け
ず、輝度分布の時・空間変動に即座に追随し、高精度で
領域識別が可能な下記の方式を採用した。

すなわち、走査線方向でのエツジ検出には下記（４）式
を用いる。

ＩＦ Ｉ　Ｖ　ｉ、ｊ　　Ｖ　Ｌｒ＋ｋ　ｌ≧Ｍａｘ　（ＫＯ
−Ｍｉｎ　（ｖｔ、ｊ＋　　ｖｉ＝Ｊ＋ｋ）　＋　　δ
）　　　　　　　　　　　・・・　（４）Ｔ　ｈ　ｅ　
ｎ　　ｅ’ｉｊ　＝　１ Ｅ　１　ｓ　ｅ　　ｅ’Ｈ；　＝　０ 但し　Ｖｉ、ｊ：当該（第ｉ走査線、第ｊ列目の）画素
（ｉ、ｊ）の出力電圧値（輝度レ ベル） Ｋｏ：固定値 ｋ　：遅延画素数 ｅ’ｔＪ：　　（ｔ、　　ｊ）画素特徴信号（４）式に
おいて、Ｍａｘ　（ＫＯ・Ｍｉｎ　（Ｖｌ、４．　　Ｖ
ｔ、ｊ＋ｋ）　、　　δ〕は閾値であり、輝度レベルＫ
Ｏ−Ｍｉｎ　＜　ｖ　ｔ＝　、　　ｖ　ｉ、ｊ＋ｋ　＞
　ト定数δ（！：　）重大キイ方（７）値によって決定
される、すなわち輝度レベルと定数δに応じて適応的に
決定されることになる。

また、列方向でのエツジ検出には下記（５）式％式％ （５）式において、Ｍａｘ　（ＫＯ−Ｍｉｎ　（Ｖｔ、
ｊ、　　Ｖｉ４４．ｊ　）　＋　　δ〕は閾値であり、
輝度レベルＫＯ−Ｍｉｎ　（Ｖ　ｉＪ　＋　　ｖｉ＋Ｑ
　ｊ　）と定数δとの内大きい方の値によって決定され
る、すなわち輝度レベルと定数δに応じて適応的に決定
されることになる。

上記（４）式による走査線方向のエツジ検出で求められ
た画素特徴信号ｅ’ｉｊと、上記（５）式による列方向
のエツジ検出で求められた画素特徴信号ｅ″：Ｊとを、
下記（６）式に示すように論理和で統合する。

ｅ　ｉＪ　＝ｅ’ｉｊ■ｅ″ｌＪ・・・（６）（１１Ｌ
　　　■：論理和 θｉｊ　：　　（！、Ｊ）画素特徴信号（６）式におい
て、ｅ　ｉｊ　＝　１の場合は、当該画素（ｉ、ｊ）が
領域境界であることを示し、ｅｉｊ＝０の場合は、当該
画素（ｉ、ｊ）が領域内であることを示す。

なお、Ｍｉｎ　（ｖｔ；　ｌ　ｖｔ、Ｊ＋ｘ）およびＭ
ｉｎ（ＶｔＪ。

ｖｉｎ、ｊ）の最小値検出は、当該画素の輝度レベルと
当該画素の周辺に位置する１個の画素の輝度レベルとに
ついて行われているが、当該画素の輝度レベルおよび当
該画素の周辺に位置する２個以上の画素の輝度レベルに
ついて行っても良い。

以上のように、閾値を、当該画素の輝度レベルおよび当
該画素の周辺に位置する１以上の画素の輝度レベルの内
最小値を示す輝度レベルと、各種雑音により決定する定
数とに応じて適応的に設定することにより、各種雑音に
よる影響を排除することが可能となる。

〔実施例〕

本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例を説明するための図であり
、図中１は計測対象を撮影するテレビカメラ、２は本発
明の一実施例を実施するための領域境界検出装置である
。

テレビカメラｌからは、計測対象および背景の輝度レベ
ルに応じた映像信号が得られ、領域境界検出装置２では
、テレビカメラ１から出力される映像信号の走査タイミ
ングに合わせ、走査線方向および列方向でのエツジ検出
を行い、論理和をとることにより、領域境界を表す画素
特徴信号ｅ　ｉｊを得る。

第２図は、領域境界検出装置２のブロック構成図である
。なお、以下輝度レベルを出力電圧として説明する。

領域境界検出装置２では、テレビカメラ１から出力され
る映像信号を人力し、Ａ／Ｄ変換装置３でアナログ・デ
ィジタル変換を行い、画素（ｉ。

ｊ）の出力電圧Ｖ　ｉ、ｊを走査線方向境界検出装置４
と列方向境界検出装置５に転送する。走査線方向境界検
出装置４では、出力電圧Ｖ　ｉ、ｊを、遅延回路６でｋ
　ｉ！ｌｉｉ素遅延し、比較器７で出力電圧Ｖ５１．と
画素（ｉ　、ｊ４−ｋ　）の出力電圧Ｖｉ、ｊ＋にとの
大小判定を行い、最小値Ｍｉｎ　（ｖｔ、Ｊ、　　ｖＬ
ｊ＋ｋ）を乗算器８に転送する。差分回路９では、ｌ　
Ｖ　＋、ＪＶ　ｉ、ｊ＋ｋ　ｌの演算を、また乗算器８
では、バッファ１０に格納されている固定値ＫＯと最小
値Ｍ　ｉｎ　（Ｖ　ｉ、ｊ　＋　　Ｖ　ｉ＋ｊ＋ｋ）と
の積を行い、Ｋ□　　−Ｍｉｎ　（’／ｉ、ｊ、　　Ｖ
ｉ、ｊ＋ｋ）を得る。比較器１１では、バッファ１２に
格納されている定数δとＫＯ−Ｍｉｎ　（”／ｉｊ＋　
　Ｖｉ＋ｊ＋ｋ）との大小判定を行い、大きい方の値Ｍ
ａｘ（Ｋｏ　・Ｍｉｎ（ｖｉＪ　＋　　■、ｒＪ”ｋ）
　＋　　δ〕を閾値として比較器１３に転送する。比較
器１３では、差分値ｌ　ｖｌ＝Ｊ　　’　：ｒＪ＋に１
と閾値Ｍａｘ　（Ｋ□　　−Ｍｉｎ　（ｖｔ＝＋　　ｖ
ｉ、ｊ＋ｋ）　、δ〕との大小判定を行い、前者が後者
以上である場合は、画素特徴信号ｅ’ｉｊとして１を、
逆の場合は０を遅延回路１４に送出する。

一方、列方向境界検出装置５では、出力電圧Ｖｉ、ｊを
、遅延回路１５で２走査線遅延し、比較器１６で出力電
圧Ｖ　ｉ、ｊと画素（ｉ＋！、ｊ）の出力電圧Ｖ−１，
との大小判定を行い、最小値Ｍｉｎ　（ｖ　ｒ＝　、■
−５，）を乗算器１７に転送する。差分回路１８では、
ｌ　ｖＬｊ　　’ｉヤ９」１の演算を、また乗算器１７
では、バッファ１９に格納されている固定値ＫＯとＭｉ
ｎ（ｖｔ、ｊ　＋　”　ｉ＋９．　、ｊ　）との積を行
い、ＫＯ・Ｍｉｎ　（Ｖｉｊ＋ｖｉ＋Ｌｊ）を得る。比
較器２０では、バッファ２１に格納されている定数δと
、）（０−Ｍｉｎ　（Ｖｔ、ｊ’＋　　Ｖｉ＋Ｑ９．）
との大小判定を行い、大きい方の値ＭａｘＣＫｏ−Ｍｉ
ｎ　（Ｖｔ、４．Ｖｌ＋９．Ｊ　）　、　　６〕ｔ−Ｐ
ｉ（Ｌ！：Ｌテ、比較器２２に転送する。比ｉｉＱ器２
２では、差分値１ｖｔＪ−Ｖｌ＋ｑ、ｊ　ｌと閾値Ｍａ
ｘ　（ＫＯ−Ｍｉｎ　（ｖｔ、ｊ、　　■けＱ、Ｊ）ｌ
　　δ〕との大小判定を行い、前者が後者以上の場合は
画素特徴信号（ジ“ｉ、として１を、逆の場合はＯをＯ
Ｒゲート２３に送出する。

遅延回路１４でば、走査線方向境界検出装置４と列方向
境界検出装置５とで検出された画素特徴信号ｅ′２．と
ｅ″ｉｊとの同期をとり、ＯＲゲート２３で両者の論理
和ｅ′０．■ｅ“１．をとり、画素特徴信号ｅｉｊ（ｌ
：境界、０：領域内）を得る。

以上本発明の一実施例を説明したが、本発明は第２図に
示したような領域境界検出装置のみならずマイクロプロ
セッサにより実施することも当然に可能であり、実施例
の記載は本発明の範囲を限定するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば閾値を、当該画素
の輝度レベルおよび当該画素の周辺に位置する１以上の
画素の輝度レベルの内最小値を示す輝度レベルと、各種
雑音により決定する定数とに応じて適応的に設定するよ
うにしているので、各種雑音の影響による識別精度の低
下を防止できるうえ、輝度分布の変動に自動追随し、同
一輝度領域を簡単な構成により高精度、実時間で計測で
きその効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための図、 第２図は、本発明の一実施例を実施するための領域境界
検出装置のブロック図である。 １・・・・・テレビカメラ ２・・・・・領域境界検出装置 ３・・・・・Ａ／Ｄ変換装置 ４・・・・・走査線方向境界検出装置 ５・・・・・列方向境界検出装置 ６、１４．１５　　・・遅延回路 ？、１１，１３．１６，２０．２２・・比較器８．１７
・・・・乗算器 ・９．１８・・・・差分回路 １０、１２．１９．２１　　・・・・バッファ２３・・
・・・ＯＲゲート 第１図 五を臂柩信号 ｌＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）映像信号に差分処理を行い、差分値が閾値以上の
   画素をエッジとみなす領域識別方式において、当該画素
   の輝度レベルおよび当該画素の周辺に位置する１以上の
   画素の輝度レベルの内最小値を示す輝度レベルと、各種
   雑音により決定する定数とに応じて前記閾値を適応的に
   設定することを特徴とする領域識別方式。