(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を連続的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段の出力信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記デジタル画像データを記憶する画像記憶手段と、前記デジタル画像データを格子状の画像領域に分割し、各画像領域毎に画像の明るさの標準偏差を計算する標準偏差計算手段と、前記標準偏差計算手段により得られる標準偏差のうち、予め設定されたしきい値以上の画像領域について、撮像時の異なる２枚の画像データに基づいて正規化相関係数を計算する正規化相関計算手段と、前記正規化相関係数の値に基づいて移動体の存在する領域を抽出する移動体検知手段とを具備したことを特徴とする移動体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両監視システムに適用される移動体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交差点における車両監視システムや、セキュリティ用侵入監視システムとして、移動体を撮像し、画像処理により移動体を監視する移動体検知装置が用いられている。
【０００３】
図２に、差分法による従来の移動体検知装置のブロック図を示す。図２に示すように、まず、時刻ｔにおいて、移動体２をＴＶカメラ１が撮像する。この時刻ｔで撮像された画像信号Ｉ（ｔ）は、Ａ／Ｄ変換器３に出力され、量子化される。この量子化されたデータは、画像記憶器４に出力される。従って、画像記憶器４は、量子化された画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）を記憶している。この時刻ｔでの画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）を図３（ａ）に示す。ここで、ｉ，ｊは、１≦ｉ≦Ｋ，１≦ｊ≦Ｌであり、Ｋ×Ｌが画像サイズとなる。
【０００４】
次に、時刻ｔからサンプリング時間Δｔだけ遅れた時刻ｔ＋Δｔにおいて、移動体２をＴＶカメラ１が撮像する。この撮像された画像信号Ｉ（ｔ＋Δｔ）はＡ／Ｄ変換器３に出力され、量子化されて差分器５に出力される。また、画像記憶器４は、記憶していた画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）を差分器５に出力する。従って、差分器５に出力される画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）及び画像Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）は、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すものとなる。
【０００５】
差分器５は、以下の式（１）で示される演算処理を時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおける画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）及びＩ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）について行う。
Ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）＝｜Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）−Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）｜…（１）
得られた差分画像Ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）は、時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおける画像の明るさの差を示すものであり、移動体検知器６に出力される。移動体検知器６は、予め設定されたしきい値よりも大きい画素、すなわち、明るさが大きく変化する画素は値「１」に、しきい値よりも小さく、明るさがあまり変化しない画素は値「０」に変換する。この変換作業を全ての画点について行い、値「１」の画素は、移動体２の画像領域として認識し、値「０」の画素は、背景領域として認識する。従って、移動体検知器６は、値「１」の画像領域を移動体２として抽出する。
【０００６】
以上説明した検知動作が終了すると、画像記憶器４は、前に記憶していた画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）と入れ替えて画像Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）を記憶する。一方、ＴＶカメラ１は、時刻ｔ＋２Δｔにおいて、移動体２を撮像し、画像Ｉ（ｔ＋２Δｔ）をＡ／Ｄ変換器３に出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、量子化した画像Ｉ（ｔ＋２Δｔ，ｉ，ｊ）を差分器５に入力し、（１）式と同様の演算処理を行って差分画像Ｊ（ｔ＋２Δｔ，ｉ，ｊ）を算出し、これを２値化することで移動体検知を行う。このようにして、サンプリング時間Δｔ毎の画像に基づいて連続的に移動体２を検知する。
【０００７】
以上説明した、差分法を用いた従来の移動体検知装置では、時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおける２枚の画像間での差分により明るさが変化する領域を移動体として抽出している。しかし、時刻ｔ〜ｔ＋Δｔ間で画像全体の明るさが変化する場合がある。例えば太陽光が雲にさえぎられたり、ＴＶカメラの絞りやゲインが変化する場合である。この場合、画像全体の明るさが変化し、（１）式により算出される差分値Ｊ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）の値が大きくなり、画像全体が移動体領域とみなされてしまう場合がある。
【０００８】
そこで、画像全体の明るさの変化を除去するために、正規化相関法を適用する。この正規化相関法による移動体検知装置は、上記図２に示した差分器５の代わりに正規化相関器７を用いたもので、そのブロック図を図４に示す。移動体２の時刻ｔにおける画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）がＴＶカメラ１で撮像され、Ａ／Ｄ変換器３で量子化されて画像記憶器４に出力される動作は、差分法による移動体検知装置における動作と同様であるので省略し、Ａ／Ｄ変換器３がＩ（ｔ）及びＩ（ｔ＋Δｔ）における画像を量子化した後の検知動作を以下に示す。
【０００９】
Ａ／Ｄ変換器３は、画像Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）を、また画像記憶器４は、画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）をそれぞれ正規化相関器７に出力する。正規化相関器７は、画像領域を図５に示すような格子状に分割し、小領域Ｒｍｎ（１≦ｍ≦Ｍ，１≦ｎ≦Ｎ）を生成する。
【００１０】
生成された各々の小領域Ｒｍｎの画像Ｒｍｎ（ｔ，ｉ，ｊ）（１≦ｉ≦Ｗ，１≦ｊ≦Ｈ）と時刻ｔ＋Δｔに得られる小領域の画像Ｒｍｎ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）とを用いて正規化相関係数Ｃｍｎを計算する。この正規化相関係数Ｃｍｎは、以下に示す式（２）で表される。
【００１１】
【数１】
0003576339.tif 000002
【００１２】
式（２）において、μｍｎ（ｔ），μｍｎ（ｔ＋Δｔ）は小領域Ｒｍｎの時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおける画像の明るさの平均値であり、σｍｎ（ｔ），σｍｎ（ｔ＋Δｔ）は時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおける画像の明るさの標準偏差を意味する。
【００１３】
従って、時刻ｔ及びｔ＋Δｔの間で画像の明るさが変化する領域は正規化相関係数Ｃｍｎが小さく０に近付き、画像変化が少ない領域はＣｍｎは１に近付く。算出された正規化相関係数Ｃｍｎは、移動体検知器６に出力される。移動体検知器６は、Ｃｍｎの値を予め設定されたしきい値で２値化することにより、移動体２を検知する。
【００１４】
このように、正規化相関法を適用した移動体検知装置によれば、（２）式に示すように、小領域Ｒｍｎの明るさの平均値を引くことにより、画面全体の明るさの変化を除去する。また、標準偏差σｍｎ（ｔ）及びσｍｎ（ｔ＋Δｔ）が正規化相関係数Ｃｍｎの分母にあることにより、二つの小領域の画像Ｒｍｎ（ｔ，ｉ，ｊ）及びＲｍｎ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）における明るさの変化の大きさを正規化するので、コントラストの違いを除去することが可能となる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した正規化相関法を用いた従来の移動体検知装置の場合、コントラストが低い領域では、標準偏差の値が小さくなると（２）式において正規化相関係数Ｃｍｎの値の変化が過敏になる。従って、例えば、道路のようなコントラストの低い部分の小領域ではわずかな明るさの変化であっても、あたかもその部分が移動体２であるとして誤って検知されてしまう問題点が生じる。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、正規化相関の際に生成する画像領域のコントラストが低い場合であっても、安定した移動体検知を可能とする移動体検知装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の移動体検知装置は、移動体を連続的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段の出力信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記デジタル画像データを記憶する画像記憶手段と、前記デジタル画像データを格子状の画像領域に分割し、各画像領域毎に画像の明るさの標準偏差を計算する標準偏差計算手段と、前記標準偏差計算手段により得られる標準偏差のうち、予め設定されたしきい値以上の画像領域について、撮像時の異なる２枚の画像データに基づいて正規化相関係数を計算する正規化相関計算手段と、前記正規化相関係数の値に基づいて移動体の存在する領域を抽出する移動体検知手段とを具備したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の移動体検知装置によれば、以下に示す作用・効果を有する。
撮像手段は、時刻ｔにおいて、移動体を撮像する。撮像された画像信号は、Ａ／Ｄ変換手段に出力され、デジタル画像データに変換される。このデジタル画像データは、画像記憶手段及び標準偏差計算手段に出力される。標準偏差計算手段は、入力されたデジタル画像データを格子状の画像領域に分割し、各画像領域について、画像の明るさの標準偏差を計算する。
【００１９】
次に、時刻ｔからサンプリング時間Δｔ後のデジタル画像データが正規化相関計算手段に出力される。また、画像記憶手段に記憶されていた時刻ｔにおけるデジタル画像データが正規化相関手段に出力される。正規化相関計算手段は、標準偏差計算手段で計算された標準偏差が予め設定されたしきい値以上の画像領域にのみについて、時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおける２枚の画像データから正規化相関係数を演算し、移動体検知手段に出力する。移動体検知手段は、正規化相関係数が予め設定されたしきい値以下の画像領域部分を移動体の存在する領域として抽出する。
【００２０】
このように、格子状に分割された画像領域毎に標準偏差を計算し、画像領域の標準偏差が小さい場合は、その画像領域において正規化相関係数の算出を行わないようにすることにより、コントラストの低い画像部分で正規化相関係数が低くなることが想定される小領域を移動体として誤って検出することなく、安定した移動体検知が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、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検知装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、移動体２を撮像するＴＶカメラ１と、ＴＶカメラ１で撮像された移動体２の画像をデジタル化するＡ／Ｄ変換器３と、時刻ｔにおける画像を記憶する画像記憶器４と、時刻ｔにおける画像の明るさの標準偏差を計算する標準偏差計算器８と、時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおける２枚の画像の明るさの正規化相関係数を計算する正規化相関器７と、正規化相関器７で算出した正規化相関係数の値に基づいて画像上での移動体２の存在する領域を抽出する移動体検知器６から構成される。
【００２２】
上記実施形態の動作を以下説明する。
まず、時刻ｔにおいて、移動体２をＴＶカメラ１が撮像する。この時刻ｔで撮像された画像信号Ｉ（ｔ）は、Ａ／Ｄ変換器３に出力され、量子化される。この量子化された画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）は画像記憶器４及び標準偏差計算器８に出力される。画像記憶器４は、入力された画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）を記憶する。ここで、ｉ，ｊは、１≦ｉ≦Ｋ，１≦ｊ≦Ｌであり、Ｋ×Ｌが画像サイズとなる。この画像サイズは、一般には５００×５００程度である。
【００２３】
一方、標準偏差計算器８は、入力された画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）を図５に示すような格子状に分割して小領域Ｒｍｎ（１≦ｍ≦Ｍ，１≦ｎ≦Ｎ）を生成する。この小領域Ｒｍｎの大きさをＷ×Ｈとすると、
Ｗ＝Ｋ／Ｍ…（３）
Ｈ＝Ｌ／Ｎ…（４）
である。Ｗ，Ｈは整数とし、（３），（４）式の割り算に余りが生じる場合は、画像全体Ｋ×Ｌの周辺部分での小領域の大きさを調整すれば良い。このように定められた各小領域毎に、以下の（５）式に示す画像の明るさの標準偏差σｍｎ（ｔ）を計算する。
【００２４】
【数２】
0003576339.tif 000003
【００２５】
次に、時刻ｔからサンプリング時間Δｔだけ遅れた時刻ｔ＋Δｔにおいて、移動体２をＴＶカメラ１が撮像する。この撮像された画像信号Ｉ（ｔ＋Δｔ）はＡ／Ｄ変換器３に出力され、量子化されて正規化相関器７に出力される。一方、画像記憶器４は、記憶していた時刻ｔにおける画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）を正規化相関器７に出力する。
【００２６】
正規化相関器７は、画像記憶器４からの画像Ｉ（ｔ，ｉ，ｊ）及びＡ／Ｄ変換器３からの画像Ｉ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）に基づいて、標準偏差計算器８で生成された小領域Ｒｍｎ毎に、画像Ｒｍｎ（ｔ，ｉ，ｊ）（１≦ｉ≦Ｗ，１≦ｊ≦Ｈ）と時刻ｔ＋Δｔに得られる小領域の画像Ｒｍｎ（ｔ＋Δｔ，ｉ，ｊ）とを用いて正規化相関係数Ｃｍｎを計算する。ここで、正規化相関係数Ｃｍｎの算出に当たり、標準偏差計算器８で算出された標準偏差σｍｎ（ｔ）の値が考慮される。すなわち、標準偏差σｍｎ（ｔ）があるしきい値ｔｈ１以上の小領域としきい値ｔｈ１以下の小領域に分け、正規化相関器７が、そのしきい値ｔｈ１以上の小領域のみについて正規化相関係数Ｃｍｎを演算するよう正規化相関器７に命令する。この命令に従って、正規化相関器７は、しきい値ｔｈ１以下の小領域については正規化相関係数Ｃｍｎを算出しない。従って、標準偏差σｍｎ（ｔ）の低い領域、すなわちコントラストの低い領域での正規化相関係数Ｃｍｎの値により移動体２を誤検出することが無い。
【００２７】
上記命令に基づいて、正規化相関器７は、正規化相関係数Ｃｍｎの算出を命じられた小領域について、式（２）に示す演算を行う。また、式（２）の演算に際し、μｍｎ（ｔ），μｍｎ（ｔ＋Δｔ），σｍｎ（ｔ＋Δｔ）は、それぞれ式（６）〜（８）に示される。
【００２８】
【数３】
0003576339.tif 000004
【００２９】
式（６）〜（８）から分かるように、μｍｎ（ｔ），μｍｎ（ｔ＋Δｔ）は小領域Ｒｍｎの時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおける画像の明るさの平均値であり、σｍｎ（ｔ＋Δｔ）は時刻ｔ＋Δｔにおける画像の明るさの標準偏差を意味する。
【００３０】
従って、時刻ｔ及びｔ＋Δｔの間で画像の明るさが変化する領域は正規化相関係数Ｃｍｎが小さく０に近付き、画像変化が少ない領域はＣｍｎは１に近付く。算出された正規化相関係数Ｃｍｎは、移動体検知器６に出力される。移動体検知器６は、算出された正規化相関係数Ｃｍｎが予め設定されたしきい値ｔｈ２以下の小領域を移動体２として抽出する。
【００３１】
このように、小領域Ｒｍｎそれぞれの領域について標準偏差σｍｎ（ｔ）を計算し、その値がある一定値以上の画像領域のみについて正規化相関係数Ｃｍｎを算出することで、例えば道路部分の画像のように、コントラストが低い領域において、標準偏差が小さく、正規化相関係数が小さくなるため誤って移動体２を抽出してしまうことが無いため、安定した移動体検知が可能となる。
【００３２】
尚、本実施形態では標準偏差計算器８が各小領域毎に正規化相関係数Ｃｍｎを算出するか否かを判断する場合を示したが、正規化相関器７が算出の判断を行うものであってもよいことは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明しように本発明によれば、正規化相関の際に生成した画像領域のコントラストが低いために標準偏差が小さくなる場合であっても、安定した移動体検知が可能となる。
【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検知装置を示すブロック図。
【図２】従来の差分法による移動体検知装置を示すブロック図。
【図３】連続して入力される画像の例を示す図。
【図４】従来の正規化相関法による移動体検知装置を示すブロック図。
【図５】画像を分割して生成される小領域の説明図。
【符号の説明】
１  ＴＶカメラ
２  移動体
３  Ａ／Ｄ変換器
４  画像記憶器
６  移動体検知器
７  正規化相関器
８  標準偏差計算器
【図１】
0003576339.tif 000005
【図２】
0003576339.tif 000006
【図３】
0003576339.tif 000007
【図４】
0003576339.tif 000008
【図５】
0003576339.tif 000009