(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号をサンプリングして原画像を出力する原画像入力手段と、前記原画像から監視対象領域を抽出して監視対象領域２値画像を出力する領域抽出手段と、前記監視対象領域２値画像に対して連結成分のラベリングを行い、対象領域ラベル画像を出力するラベリング手段と、前記対象領域ラベル画像の各対象領域に対応する前記原画像の領域で輝度分布を測定して輝度分布を出力する輝度分布測定手段と、前記各対象領域ごとの輝度分布からエッジを検出して輝度分布エッジ位置を境界位置候補として出力する輝度分布エッジ検出手段と、前記輝度分布エッジ位置の境界位置候補の中から実際の対象物体像とその鏡面反射像または投影像との境界位置を選択する境界位置決定手段とを備え、前記境界位置決定手段は、各輝度分布エッジ位置から境界線の実空間内での位置を逆算して境界線実位置を出力する実位置逆算手段と、前記境界線実位置を境界位置候補として記憶する境界位置記憶手段と、前記実位置逆算手段から出力された境界線実位置と前記境界位置記憶手段に記憶された境界位置候補とを所定のフレーム毎に比較し、過去の境界位置に最も近いものを真の境界位置として選択する境界位置選択手段とを備えたことを特徴とする動領域検出装置。
【請求項２】
輝度分布エッジ検出手段が、入力された輝度分布を平滑化してから二階微分することを特徴とする請求項１記載の動領域検出装置。
【請求項３】
輝度分布エッジ検出手段が、入力された輝度分布を微分する際に平滑化を同時に行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の動領域検出装置。
【請求項４】
輝度分布エッジ検出手段が、入力された輝度分布を平滑化して平滑化輝度分布信号を出力する平滑化手段と、前記平滑化輝度分布信号に対して平滑化微分を行って輝度分布微分信号を出力する第一の平滑化微分手段と、前記輝度分布微分信号に対して平滑化微分を行って輝度分布二階微分信号を出力する第二の平滑化微分手段と、前記輝度分布二階微分信号のゼロ点を検出し出力するゼロ点検出手段とを備えた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の動領域検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像認識による監視カメラシステム等に用いられる画像処理装置における動領域検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
監視カメラシステム等において動物体追尾を行う際、前後するフレーム間での輝度差分値あるいは背景画像との輝度差分値を用いて動物体を検出する方法が一般的である。このような技術の例として、西尾秀一、１９９１年電子情報通信学会春季全国大会Ｄ−６２６  『エッジと色情報による車両の検出』がある。この技術を、図２を参照しながら簡単に説明する。これは、影がはっきりと観測できる屋外において、監視エリアを撮影して特徴成分に変換し（ステップ１）、これをＳｏｂｅｌ  変換によってエッジ画像に変換し（ステップ２）、これを別に撮影した背景エッジ画像と比較して明度の極端に低い部分を影として検出し（ステップ３）、後はこの影を用いて、重み付き加算処理（ステップ４）、２値化処理（ステップ５）、論理和処理（ステップ６）、成形処理（ステップ７）を行って、車両位置を決定しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
広域エリアにおいて、複数カメラを用いて動物体追尾を行う際には、動物体の正確な位置を各カメラごとに求め、その情報を複数カメラ間で交換・統合する処理が必要となる。特に人物を追尾する場合には、その足元位置が重要な情報となる。しかし、上記従来技術の輝度差分値による動物体検出では、監視エリアが屋内で床面に光沢があった場合には床面による動物体の鏡面反射像が、また動物体の背後に光源があった場合には動物体の影が、それぞれ動物体そのものと共に検出されてしまうため、動物体の正確な位置を判定できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、床面等に動物体の鏡面反射像または投影像があっても、その動物体の位置を正確に求めることのできる動領域検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の動領域検出装置は、映像信号をサンプリングして原画像を出力する原画像入力手段と、原画像から監視対象領域を抽出して監視対象領域２値画像を出力する領域抽出手段と、監視対象領域２値画像に対して連結成分のラベリングを行い、対象領域ラベル画像を出力するラベリング手段と、対象領域ラベル画像の各対象領域に対応する原画像の領域で輝度分布を測定して輝度分布を出力する輝度分布測定手段と、各対象領域ごとの輝度分布からエッジを検出して輝度分布エッジ位置を境界位置候補として出力する輝度分布エッジ検出手段と、輝度分布エッジ位置の境界位置候補の中から実際の対象物体像とその鏡面反射像または投影像との境界位置を選択する境界位置決定手段とを備え、前記境界位置決定手段は、各輝度分布エッジ位置から境界線の実空間内での位置を逆算して境界線実位置を出力する実位置逆算手段と、前記境界線実位置を境界位置候補として記憶する境界位置記憶手段と、前記実位置逆算手段から出力された境界線実位置と前記境界位置記憶手段に記憶された境界位置候補とを所定のフレーム毎に比較し、過去の境界位置に最も近いものを真の境界位置として選択する境界位置選択手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
動物体像そのものと床面の鏡面反射像または投影像とでは、一般に輝度が大きく異なるため、この構成で輝度分布エッジ位置を求めることにより、検出された動物体領域の中で実際に動物体に対応している領域とその鏡面反射像または投影像に対応している領域との境界を求めることができ、動物体の正確な位置、例えば人物であれば足元位置を正確に求めることができる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１において、１０１  は映像信号をサンプリングして原画像を出力するする原画像入力手段であり、１０２  は原画像から監視対象領域を抽出して監視対象領域２値画像を出力する領域抽出手段であり、１０３  は監視対象領域２値画像に対して連結成分のラベリングを行い対象領域ラベル画像を出力するラベリング手段であり、１０４  は対象領域ラベル画像の各対象領域に対応する原画像の領域で特定の軸に沿った方向の輝度分布を測定して輝度分布を出力する輝度分布測定手段であり、１０５  は輝度分布の中から一つまたはそれ以上のエッジを検出して輝度分布エッジ位置を出力する本発明の中核をなす輝度分布エッジ検出手段であり、１０６  は輝度分布を平滑化して平滑化輝度分布信号を出力する平滑化手段であり、１０７  は平滑化輝度分布信号に対して平滑化微分を行って輝度分布微分信号を出力する第一の平滑化微分手段であり、１０８  は輝度分布微分信号に対して平滑化微分を行って輝度分布二階微分信号を出力する第二の平滑化微分手段であり、１０９  は輝度分布二階微分信号のゼロ点を検出し出力するゼロ点検出手段であり、１１０  は輝度分布エッジ位置の中から実際の対象物体像と鏡面反射像との境界位置を選択する境界位置決定手段であり、１１１  は輝度分布エッジ位置から境界線の実空間内での位置を逆算して境界線実位置を出力する実位置逆算手段であり、１１２  は境界位置選択手段１１３  が出力する境界位置を記憶する境界位置記憶手段であり、１１３  は境界位置記憶手段１１２  に記憶された１ステップまたはそれ以上前の境界位置と前記境界線実位置とを受けて境界位置を選択して出力する境界位置選択手段である。
【０００８】
以下、このように構成された動領域検出装置の動作について説明する。原画像入力手段１０１  でサンプリングされた映像信号は、原画像信号として出力され、領域抽出手段１０２  並びに輝度分布測定手段１０４  に入力される。
【０００９】
領域抽出手段１０２  は、原画像入力手段１０１  から入力された原画像の中から監視対象領域２値画像を抽出し出力する。領域抽出手段１０２  の内部構成としては、一例として、時間的に前後するフレームの原画像の輝度値の差分計算を行い、これを適当なしきい値で２値化することで動領域を検出する構成としてもよい。また別の例として、適当な方法で形成される背景画像と入力原画像との輝度値の差分計算を行い、これを適当なしきい値で２値化することで動領域を検出する構成としてもよい。また、これらの両者を組み合わせた構成としてもよい。また、領域抽出手段において、監視対象物体として明らかに不適当であると見なされるノイズ等の領域を除去する処理を加えてもよい。
【００１０】
領域抽出手段１０２  から出力された監視対象領域２値画像は、ラベリング手段１０３  に入力される。ラベリング手段１０３  は、監視対象領域２値画像に対して連結領域のラベリング処理を施して対象領域ラベル画像を出力する。
【００１１】
輝度分布測定手段１０４  は、原画像入力手段１０１  からの原画像とラベリング手段１０３  からのラベル画像とを受け、ラベル画像の各ラベル領域それぞれについて原画像の対応する領域で、例えば走査線に直交する方向の輝度分布を測定する。輝度分布を測定する軸の方向に関しては、走査線に直交する方向とは限らず、監視対象によって任意に設定できる構成としてもよい。例えば監視対象を人物とすれば、一般に人物は直立していることが多く、走査線が水平になるように監視カメラが設置されているとすれば、この軸は走査線に直交する方向にとるのがよい。輝度分布値としては、例えば、各走査線ごとにラベル領域に属する画素を集め、これらについての輝度値の平均値を採用することができる。
【００１２】
輝度分布エッジ検出手段１０５  は、輝度分布測定手段１０４  で測定された各ラベル領域の輝度分布を受けてそのエッジを検出する。輝度分布（  一次元分布値）  のエッジはさまざまな方法で検出することが可能である。図１の１０６  〜１０９  は一例として考えられる輝度分布エッジ検出手段１０５  の構成を示している。
【００１３】
平滑化手段１０６  は、輝度分布測定手段１０４  の出力する輝度分布信号を平滑化する。測定された輝度分布には一般にノイズが含まれているので、平滑化することでこれを取り除くことが必要である。平滑化の手段としては、移動平均法（  単純移動平均法・多項式適合法）  などを用いることができる。また、これらを複数段重ねる構成にしてもよい。
【００１４】
第一の平滑化微分手段１０７  は、平滑化手段１０６  で平滑化された輝度分布信号を受けて輝度分布一階微分信号を出力する。必ずしも平滑化微分でなく、単純な微分手段とする構成でもよいが、微分演算には一般にノイズを助長する作用があるため、平滑化微分を行う構成にするのがよい。
【００１５】
第二の平滑化微分手段１０８  は、第一の平滑化微分手段１０７  で求められた輝度分布一階微分信号を受けて輝度分布二階微分信号を出力する。必ずしも平滑化微分でなく、単純な微分手段とする構成でもよいが、微分演算には一般にノイズを助長する作用があるため、平滑化微分を行う構成にするのがよい。
【００１６】
ゼロ点検出手段１０９  は、第二の平滑化微分手段１０８  で求められた輝度分布二階微分信号を受けてそのゼロ点を検出する。ここで検出されるゼロ点が、輝度分布測定手段１０４  で測定された輝度分布のエッジ位置に相当する。物体像そのものと鏡面反射像とでは一般に輝度が大きく異なるため、ここで求められた輝度のエッジが、物体像と鏡面反射像との境界の候補となる。
【００１７】
境界位置決定手段１１０  は、輝度分布エッジ検出手段１０５  で求められた物体像と鏡面反射像との境界の候補の中から境界位置を選択・決定する。図１の１１１  〜１１３  は一例として考えられる境界位置決定手段の構成を示している。
【００１８】
実位置逆算手段１１１  は、輝度分布エッジ検出手段１０５  で求められた物体像と鏡面反射像との境界の候補位置（  画像中の座標）  から、カメラ設置位置・設置方向・光学系の調整値などを用いて実位置（  床面上の座標）  を逆算する。
【００１９】
境界位置記憶手段１１２  は、境界位置選択手段１１３  で求められた境界位置を各ラベル・各候補ごとに記憶する。この構成により、１フレーム時間ないしはそれ以上のフレーム数時間分の境界位置を記憶する。
【００２０】
境界位置選択手段１１３  は、実位置逆算手段１１１  で求められた床面上の境界線実位置と、境界位置記憶手段１１２  に記憶された１フレームないし複数フレーム前の境界位置とを比較し、過去の境界位置に最も近いものを真の境界位置として選択する。この選択処理は前後フレームで対応する各ラベルごとに実行する。
【００２１】
このようにして、動物体と鏡面反射像との正確な境界位置を求めることができる。また、同様にして動物体とその影である投影像との正確な境界位置を求めることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、動画像から検出された動物体領域の中で実際に動物体に対応している領域とその鏡面反射像または投影像に対応している領域との境界を求めることができ、動物体の正確な位置、例えば人物であれば足元位置を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における動領域検出装置の構成を示すブロック図
【図２】従来例におけるエッジと色情報による車両の検出の動作を示すフロー図
【符号の説明】
１０１    原画像入力手段
１０２    領域抽出手段
１０３    ラベリング手段
１０４    輝度分布測定手段
１０５    輝度分布エッジ検出手段
１０６    平滑化手段
１０７    第一の平滑化微分手段
１０８    第二の平滑化微分手段
１０９    ゼロ点検出手段
１１０      境界位置決定手段
１１１    実位置逆算手段
１１２    境界位置記憶手段
１１３    境界位置選択手段
【図１】
0003585977.tif 000002
【図２】
0003585977.tif 000003