(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影手段により撮影された画像間の差分を検出する画像差分検出装置であって、
異なるタイミングで撮影された正常動作時のシステムの位置関係の第１の画像及び不具合発生時のシステムの位置関係の第２の画像の何れか一方をシフトしながら正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差分画像を検出する画像差分演算手段と、
正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差分画像のうち、正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差が最も少ない差分画像を出力する画像差分評価手段と、
正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差が最も少ない差分画像を、正常動作時の第１の画像又は不具合発生時の第２の画像に合成した合成画像を出力する画像合成手段と
を有することを特徴とする画像差分検出装置。
【請求項２】
前記画像差分演算手段は、正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像の何れか一方を所定のピクセルずつシフトさせるシフト手段と、
正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像の何れか一方が所定のピクセルずつシフトされる度に、正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像の輝度の変化量の絶対値をピクセル毎に検出した差分画像と、差分画像のピクセル毎の輝度の和を検出した評価値とを検出する演算手段と
を有し、
前記画像差分評価手段は、評価値に基づき、ピクセル毎の輝度の和が小さい差分画像を正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差が最も少ない差分画像として出力すること
を特徴とする請求項１記載の画像差分検出装置。
【請求項３】
異なるタイミングで撮影された正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像を減色処理したあと、前記画像差分演算手段に出力する減色処理手段を更に有すること
を特徴とする請求項１又は２記載の画像差分検出装置。
【請求項４】
撮影手段により撮影された画像間の差分を検出するコンピュータを、
異なるタイミングで撮影された正常動作時のシステムの位置関係の第１の画像及び不具合発生時のシステムの位置関係の第２の画像の何れか一方をシフトしながら正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差分画像を検出する画像差分演算手段と、
正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差分画像のうち、正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差が最も少ない差分画像を出力する画像差分評価手段と、
正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差が最も少ない差分画像を、正常動作時の第１の画像又は不具合発生時の第２の画像に合成した合成画像を出力する画像合成手段と
して機能させるための画像差分検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像差分検出装置及び画像差分検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
あらかじめ記録してある基準画像と、リアルタイムに撮影されるリアルタイム画像との差分をとり、建造物に侵入した不審者など、基準画像と相違する被写体を検出する差分画像処理装置は従来から知られている（例えば特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記した従来の差分画像処理装置はカメラの位置ずれ等により基準画像を撮影したときの撮影方向とリアルタイム画像を撮影したときの撮影方向とがずれた場合、以下のような問題が生じる。例えば従来の差分画像処理装置は画像中の画素の信号レベルの差分を利用して基準画像と相違する被写体を検出する。
【０００４】
基準画像を撮影したときの撮影方向とリアルタイム画像を撮影したときの撮影方向とがずれた場合は、基準画像の内容とリアルタイム画像の内容とが全体的にずれ、画像中の画素の信号レベルの差分が全体的に大きくなるため、意図した差分画像を検出できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、差分画像を検出する画像間に位置ずれが発生しても意図した差分画像を検出できる画像差分検出装置及び画像差分検出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するため、本発明は、撮影手段により撮影された画像間の差分を検出する画像差分検出装置であって、異なるタイミングで撮影された正常動作時のシステムの位置関係の第１の画像及び不具合発生時のシステムの位置関係の第２の画像の何れか一方をシフトしながら正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差分画像を検出する画像差分演算手段と、正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差分画像のうち、正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差が最も少ない差分画像を出力する画像差分評価手段と、正常動作時の第１の画像及び不具合発生時の第２の画像間の差が最も少ない差分画像を、正常動作時の第１の画像又は不具合発生時の第２の画像に合成した合成画像を出力する画像合成手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
なお、本発明の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、差分画像を検出する画像間に位置ずれが発生しても意図した差分画像を検出できる画像差分検出装置及び画像差分検出プログラムを提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の画像差分検出装置を含むシステムの一例の構成図である。
【図２】画像差分検出装置の一例のハードウェア構成図である。
【図３】画像差分検出装置の一例のブロック図である。
【図４】画像差分検出装置の処理の一例のシーケンス図である。
【図５】本実施の形態の画像差分検出装置を含む不具合発生時のシステムの一例の構成図である。
【図６】システム１のＷｅｂカメラ１１が撮影した背景画像のイメージ図である。
【図７】システム１ＡのＷｅｂカメラ１１Ａが撮影した比較画像のイメージ図である。
【図８】差分画像の一例のイメージ図である。
【図９】合成画像の一例のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本実施の形態ではＲＦＩＤシステムにおける画像差分検出装置の例を説明するが、ＲＦＩＤシステムにおける画像差分検出装置に限定するものではない。本実施の形態の画像差分検出装置は、如何なるシステムにおける画像差分検出装置であってもよい。
【００１１】
（構成図）
図１は本実施の形態の画像差分検出装置を含むシステムの一例の構成図である。図１のシステム１は、ＲＦＩＤシステムと、画像差分検出装置１０と、Ｗｅｂカメラ１１とを有する。なお、画像差分検出装置１０とＷｅｂカメラ１１とは、ＲＦＩＤシステムの一部を構成していてもよい。また、画像差分検出装置１０とＷｅｂカメラ１１とは、ＬＡＮなどのネットワークやＵＳＢケーブルを介して接続される。
【００１２】
ＲＦＩＤシステムはＲＦＩＤリーダライタ１２とアンテナ１３とを含む。図１のＲＦＩＤシステムはアンテナ１３が４つの例を示しているが、１つ以上のアンテナ１３を有していればよい。ＲＦＩＤシステムはＲＦＩＤリーダライタ１２に接続されたアンテナ１３からＲＦＩＤタグ１４の情報を読み出す。
【００１３】
なお、アンテナ１３から出力される電波には指向性がある。したがって、ＲＦＩＤタグ１４の読み取り感度は、アンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係及び距離が重要となる。そこで、ＲＦＩＤシステムでは、正常動作時（初期状態）の設置状況と不具合発生時の設置状況との画像を比較して差分画像を取ることで、設置環境の違いを視覚的に認識する。
【００１４】
Ｗｅｂカメラ１１はアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係を撮影できる位置に設置される。画像差分検出装置１０はＷｅｂカメラ１１が撮影した画像を記録する。画像差分検出装置１０は、Ｗｅｂカメラ１１が撮影した正常動作時のアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係の画像を記録する。また、画像差分検出装置１０はＷｅｂカメラ１１が撮影した不具合発生時のアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係の画像を記録する。
【００１５】
これにより、画像差分検出装置１０はアンテナ１３のＲＦＩＤタグ１４の読み取り強度が減衰した際、読み取り感度が減衰していない正常動作時のアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係の画像と、読み取り感度が減衰している不具合発生時のアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係の画像とを比較できる。
【００１６】
図２は画像差分検出装置の一例のハードウェア構成図である。画像差分検出装置１０は例えば図２に示すようなハードウェア構成により実現される。画像差分検出装置１０はバス２９で相互に接続されている入力装置２１、出力装置２２、記録媒体読取装置２３、補助記憶装置２４、主記憶装置２５、演算処理装置２６及びインタフェース装置２７を含むように構成される。
【００１７】
入力装置２１はキーボードやマウス等である。入力装置２１は各種信号を入力するために用いられる。出力装置２２はディスプレイ装置等である。出力装置２２は各種ウインドウやデータ等を表示するために用いられる。インタフェース装置２７は、モデム，ＬＡＮカード等である。インタフェース装置２７はインターネットやＬＡＮなどのネットワークに接続するために用いられる。
【００１８】
画像差分検出装置１０を実現する画像差分検出プログラムは、画像差分検出装置１０を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。画像差分検出プログラムは例えば記録媒体２８の配布やネットワーク等からのダウンロードなどによって提供される。
【００１９】
記録媒体２８はＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。
【００２０】
画像差分検出プログラムを記録した記録媒体２８が記録媒体読取装置２３にセットされると、画像差分検出プログラムは記録媒体２８から記録媒体読取装置２３を介して補助記憶装置２４にインストールされる。ネットワーク等からダウンロードされた画像差分検出プログラムはインタフェース装置２７を介して補助記憶装置２４にインストールされる。
【００２１】
補助記憶装置２４はプログラム、必要なファイル、データ等を格納する。主記憶装置２５は画像差分検出プログラムの起動時に補助記憶装置２４から画像差分検出プログラムを読み出して格納する。演算処理装置２６は主記憶装置２５に格納された画像差分検出プログラムに従って各種処理を実現する。
【００２２】
図３は画像差分検出装置の一例のブロック図である。画像差分検出装置１０は減色処理部３１と画像差分演算部３２と画像差分評価部３３と画像合成部３４とを有する。画像差分演算部３２はシフト部４１と演算部４２とを有する。
【００２３】
減色処理部３１はＷｅｂカメラ１１が撮影した正常動作時のアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係の画像（背景画像）と不具合発生時のアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係の画像（比較画像）とが入力される。背景画像は例えば正常動作時に撮影して補助記憶装置２４などに記録しておく。図３ではフルカラーの背景画像及び比較画像が入力される例である。
【００２４】
減色処理部３１は、入力されたフルカラーの背景画像及び比較画像を８ｂｉｔグレースケールに減色して出力する。減色処理部３１は画像差分演算部３２、画像差分評価部３３及び画像合成部３４の計算量を減らすために減色処理を行う。なお、入力される背景画像及び比較画像が例えば８ｂｉｔグレースケールであれば、減色処理部３１は画像差分検出装置１０から省略してもよい。
【００２５】
画像差分演算部３２は８ｂｉｔグレースケールの背景画像及び比較画像の差分画像及び評価値を検出して出力する。画像差分演算部３２のシフト部４１は背景画像をＸ軸、Ｙ軸方向に１ピクセル毎に例えば１０〜２０ピクセル分、シフトさせる。画像差分演算部３２の演算部４２は背景画像をシフトさせる度に背景画像及び比較画像の差分画像及び評価値を検出する。
【００２６】
差分画像はピクセル毎に背景画像及び比較画像の輝度の変化量の絶対値を検出したものである。評価値はピクセル毎の差分画像の輝度の和を検出したものである。評価値は小さいほど背景画像及び比較画像の差が少ないため、評価が高い。
【００２７】
画像差分評価部３３は８ｂｉｔグレースケールの背景画像及び比較画像の差分画像及び評価値を入力される。画像差分評価部３３は、評価が最も高い差分画像を画像合成部３４に出力する。
【００２８】
画像合成部３４は入力された評価が最も高い差分画像をフルカラーの背景画像と合成して合成画像として出力する。画像合成部３４はフルカラーの背景画像と８ｂｉｔグレースケールの差分画像とを合成することで、何処に差分があるかが目視で判別しやすい合成画像を出力できる。なお、差分画像は特定の色（例えば赤など）に変更することで、更に差分がある箇所を明確にできる。
【００２９】
（処理手順）
画像差分検出装置１０は例えば図４に示すフローチャートの手順で処理を行う。図４は画像差分検出装置の処理の一例のシーケンス図である。
【００３０】
ステップＳ１において、減色処理部３１はＷｅｂカメラ１１が撮影した正常動作時のアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係の画像（背景画像）と不具合発生時のアンテナ１３とＲＦＩＤタグ１４との位置関係の画像（比較画像）とを８ｂｉｔグレースケールに減色して画像差分演算部３２に出力する。
【００３１】
ステップＳ２において、画像差分演算部３２のシフト部４１は８ｂｉｔグレースケールに減色された背景画像をＸ軸、Ｙ軸方向に１ピクセル、シフトする。画像差分演算部３２の演算部４２はステップＳ３において、背景画像及び比較画像の差分画像を検出する差分計算を行う。画像差分演算部３２の演算部４２はステップＳ４において、背景画像及び比較画像の差分画像の評価値を検出する。画像差分演算部３２は背景画像及び比較画像の差分画像及び評価値を画像差分評価部３３に出力する。
【００３２】
ステップＳ５において、画像差分評価部３３は入力された背景画像及び比較画像の差分画像の評価値が一番良い（最高値）であるか否かを判定する。最高値であれば、画像差分評価部３３は、これまで記録されていた背景画像及び比較画像の差分画像及び評価値に新しい背景画像及び比較画像の差分画像及び評価値を上書きして記録する。なお、最高値でなければ、画像差分評価部３３は、これまで記録されていた背景画像及び比較画像の差分画像及び評価値をそのまま記録しておく。
【００３３】
ステップＳ２〜Ｓ６の処理は背景画像を１ピクセル毎にシフトして、それぞれで差分画像及び評価値を検出し、一番評価が高い（一番誤差が少ない）差分画像を採用するためのループ処理を表している。
【００３４】
ステップＳ２〜Ｓ６のループ処理が終了すると、画像差分評価部３３はステップＳ７において、評価が最も高い差分画像を画像合成部３４に出力する。そして、画像合成部３４は入力された評価が最も高い差分画像をフルカラーの背景画像と合成して合成画像として出力する。
【実施例１】
【００３５】
例えば図１は正常動作時のシステム１の構成を表しているとする。ここでは何らかの原因でＲＦＩＤリーダライタ１２がＲＦＩＤタグ１４の情報を読み取れなくなったものとして説明する。ＲＦＩＤリーダライタ１２がＲＦＩＤタグ１４の情報を読み取れなくなったときの構成を図５に示す。
【００３６】
図５は本実施の形態の画像差分検出装置を含む不具合発生時のシステムの一例の構成図である。図５のシステム１Ａは、図１のシステム１と比較すると、図１の２つのアンテナ１３がアンテナ１３Ａの位置に移動している。また、図５のシステム１Ａでは図１のＷｅｂカメラ１１がＷｅｂカメラ１１Ａの位置に移動している。Ｗｅｂカメラ１１Ａは図１のＷｅｂカメラ１１と撮影方向がずれている。
【００３７】
図６はシステム１のＷｅｂカメラ１１が撮影した背景画像の一例である。図７はシステム１ＡのＷｅｂカメラ１１Ａが撮影した比較画像の一例である。例えば図６の背景画像及び図７の比較画像が入力されると、画像差分評価部３３は図８に示すような差分画像を出力する。図８は差分画像の一例のイメージ図である。
【００３８】
例えば図８のような差分画像が入力されると、画像合成部３４は図９に示すような合成画像を出力する。図９は合成画像の一例のイメージ図である。図９の合成画像を確認することにより、ユーザは正常動作時の画像と不具合発生時の画像との差分を目視で確認できるため、不具合解析の手がかりとすることができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、背景画像を撮影したときの撮影方向と比較画像を撮影したときの撮影方向とがずれた場合でも、背景画像を例えば１ピクセルずつシフトして比較画像との差分画像を検出し、一番評価が高い差分画像を採用するため、正常動作時の画像と不具合発生時の画像との差分を目視で確認しやすい合成画像を得られる。
【００４０】
なお、本実施の形態では背景画像のシフトを１ピクセルずつ行う例を示したが、２ピクセルなど、他のピクセルずつシフトを行うようにしてもよい。また、画像差分評価部３３における評価が最も高い差分画像を採用する処理は、その時点での最高値の差分画像及び評価値を上書きして記録していたが、全ての差分画像及び評価値が入力されたあと、最高値の差分画像及び評価値を選択して記録するようにしてもよい。
【００４１】
さらに、図４のフローチャートでは背景画像をシフトする例を説明したが比較画像をシフトするようにしてもよい。なお、上記の図面では本実施の形態の説明に不要な部分について図示及び説明を適宜省略している。
【００４２】
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。なお、特許請求の範囲に記載した画像差分演算手段は画像差分演算部３２に相当する。画像差分評価手段は画像差分評価部３３に相当する。画像合成手段は画像合成部３４に相当する。シフト手段はシフト部４１に相当する。演算手段は演算部４２に相当する。また、減色処理手段は減色処理部３１に相当する。
【符号の説明】
【００４３】
１    システム
１０    画像差分検出装置
１１、１１Ａ    Ｗｅｂカメラ
１２    ＲＦＩＤリーダライタ
１３、１３Ａ    アンテナ
１４    ＲＦＩＤタグ
２１    入力装置
２２    出力装置
２３    記録媒体読取装置
２４    補助記憶装置
２５    主記憶装置
２６    演算処理装置
２７    インタフェース装置
２８    記録媒体
２９    バス
３１    減色処理部
３２    画像差分演算部
３３    画像差分評価部
３４    画像合成部
４１    シフト部
４２    演算部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開２００１−１９７４７９号公報
【図１】
0005782871.tif 000002
【図２】
0005782871.tif 000003
【図３】
0005782871.tif 000004
【図４】
0005782871.tif 000005
【図５】
0005782871.tif 000006
【図６】
0005782871.tif 000007
【図７】
0005782871.tif 000008
【図８】
0005782871.tif 000009
【図９】
0005782871.tif 000010