(57)【要約】【課題】  １台のカメラから得られた画像を用い、簡単的確に影領域検出を行う。【解決手段】  背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出手段１２と、前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定手段１３とを具備し、前記所定値減衰画素の領域を影として検出する。【選択図】  図１
2005251132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出手段と、
前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定手段と
を具備し、
前記所定値減衰画素の領域を影として検出することを特徴とする影検出装置。
【請求項２】
背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出手段と、
前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定手段と、
前記所定値減衰画素について、入力画像において画素輝度の平均輝度である第１の平均輝度を算出する第１の平均輝度算出手段と、
前記所定値減衰画素について、差分画像において画素輝度の平均輝度である第２の平均輝度を算出する第２の平均輝度算出手段と、
前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差に基づき、差分画像における前記所定値減衰画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けるためのオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、
前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差及び前記差分画像における輝度に基づき、前記差分画像における前記演算領域の画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けた補正輝度とする演算を行う演算手段と、
入力画像における前記演算領域の画素について、入力画像における画素輝度と前記差分画像における前記補正輝度との差の絶対値と前記オフセット値を比較して、その大小に基づき影領域画素とそれ以外の領域に区分する区分手段と
を具備し、
前記影領域画素の領域を影として検出することを特徴とする影検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の影検出装置を備え、
前記演算領域から前記所定値減衰画素の領域を除いた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の影検出装置を備え、
前記区分手段により影領域画素以外の領域とされた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
影領域の画素数と影領域以外の領域の画素数の比と、所定閾値を比較して前記影領域とされた領域を対象物領域から除去するか否か判定する影除去判定手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出ステップと、
前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定ステップと
を具備し、
前記所定値減衰画素の領域を影として検出することを特徴とする影検出方法。
【請求項７】
背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出ステップと、
前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定ステップと、
前記所定値減衰画素について、入力画像において画素輝度の平均輝度である第１の平均輝度を算出する第１の平均輝度算出ステップと、
前記所定値減衰画素について、差分画像において画素輝度の平均輝度である第２の平均輝度を算出する第２の平均輝度算出ステップと、
前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差に基づき、差分画像における前記所定値減衰画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けるためのオフセット値を算出するオフセット値算出ステップと、
前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差及び前記差分画像における輝度に基づき、差分画像における前記演算領域の画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けた補正輝度とする演算を行う演算ステップと、
入力画像における前記演算領域の画素について、入力画像における画素輝度差分と画像における前記補正輝度との差の絶対値と前記オフセット値を比較して、その大小に基づき影領域画素とそれ以外の領域に区分する区分ステップと
を具備し、
前記影領域画素の領域を影として検出することを特徴とする影検出方法。
【請求項８】
請求項６に記載の影検出方法を用い、
前記演算領域から前記所定値減衰画素の領域を除いた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
請求項７に記載の影検出方法を用い、
前記区分ステップにより影領域画素以外の領域とされた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
影領域の画素数と影領域以外の領域の画素数の比と、所定閾値を比較して前記影領域とされた領域を対象物領域から除去するか否か判定する影除去判定ステップを備えたことを特徴とする請求項９に記載の画像処理方法。
【請求項１１】
コンピュータに実行されるプログラムであって、
背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出ステップと、
前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定ステップと
を具備し、
前記所定値減衰画素の領域を影として検出することを特徴とする影検出プログラム。
【請求項１２】
コンピュータに実行されるプログラムであって、
背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出ステップと、
前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定ステップと、
前記所定値減衰画素について、入力画像において画素輝度の平均輝度である第１の平均輝度を算出する第１の平均輝度算出ステップと、
前記所定値減衰画素について、差分画像において画素輝度の平均輝度である第２の平均輝度を算出する第２の平均輝度算出ステップと、
前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差に基づき、差分画像における前記所定値減衰画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けるためのオフセット値を算出するオフセット値算出ステップと、
前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差及び前記差分画像における輝度に基づき、差分画像における前記演算領域の画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けた補正輝度とする演算を行う演算ステップと、
入力画像における前記演算領域の画素について、入力画像における画素輝度と差分画像における前記補正輝度との差の絶対値と前記オフセット値を比較して、その大小に基づき影領域画素とそれ以外の領域に区分する区分ステップと
を具備し、
前記影領域画素の領域を影として検出することを特徴とする影検出プログラム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の影検出プログラムを含み、
前記演算領域から前記所定値減衰画素の領域を除いた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の影検出プログラムを含み、
前記区分ステップにより影領域画素以外の領域とされた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１５】
影領域の画素数と影領域以外の領域の画素数の比と、所定閾値を比較して前記影領域とされた領域を対象物領域から除去するか否か判定する影除去判定ステップを備えたことを特徴とする請求項１４に記載の画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はカメラにより得た画像データを用いる道路監視システムや侵入監視システムに適用され得る影検出装置、影検出方法及び影検出プログラム、影検出装置を用いた画像処理装置、影検出方法を用いた画像処理方法及び影検出プログラムを用いた画像処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光の照射が強い時間帯にあっては、物体の周囲に影が生じる。係る場合に１台のカメラにより得られる画像について、フレーム間差分や背景差分更にはエッジ抽出処理を用いた画像処理では、影領域の除去が難しく、物体と影との領域が抽出され、物体のみを検出することは困難を極めた。この原因は、物体にせよ影にせよ、これらの領域における画素の輝度は背景画像の対応画素の輝度に比べて大きく変化しているためである。
【０００３】
【特許文献１】上記に対し、２台のカメラを用いて別方向から画像を得て処理を行うステレオ画像処理と称される技術もあるが、通常の監視システムでは１対象に対しカメラは１台であり、ステレオ画像処理を行うことは現実的ではない。また、仮にステレオ画像処理が可能な場合にあっても、計算負荷が大きく、専用の画像処理ボードが必要になるという問題が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、１台のカメラにより得られる画像を用いて影検出を行う試みもなされており、例えば、特許文献１に記載のものにあっては、同一カメラから時系列的に前後して得られる画像データを用いて強度比を計算し、影領域の標準的な強度比を用いて上記計算により求められた強度比の画素領域について影領域を検出するものである。
【０００５】
上記の従来例では、影領域の標準的な強度比などの基準として適切な値を得るために工夫が必要であり、処理の多くが費やされる。要するに、影領域検出の精度が参照される強度比の善し悪しにより左右される。
【０００６】
解決しようとする課題は、１台のカメラから得られた画像を用いた簡単な演算により、的確に影領域検出を行えないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る影検出装置は、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出手段と、前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定手段とを具備し、前記所定値減衰画素の領域を影として検出することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る影検出装置は、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出手段と、前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定手段と、前記所定値減衰画素について、入力画像において画素輝度の平均輝度である第１の平均輝度を算出する第１の平均輝度算出手段と、前記所定値減衰画素について、差分画像において画素輝度の平均輝度である第２の平均輝度を算出する第２の平均輝度算出手段と、前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差に基づき、差分画像における前記所定値減衰画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けるためのオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差及び前記差分画像における輝度に基づき、前記演算領域の画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けた補正輝度とする演算を行う演算手段と、入力画像における前記演算領域の画素について、入力画像における画素輝度と前記補正輝度との差の絶対値と前記オフセット値を比較して、その大小に基づき影領域画素とそれ以外の領域に区分する区分手段とを具備し、前記影領域画素の領域を影として検出することを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る画像処理装置は、請求項１に記載の影検出装置を備え、前記演算領域から前記所定値減衰画素の領域を除いた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る画像処理装置は、請求項２に記載の影検出装置を備え、前記区分手段により影領域画素以外の領域とされた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る画像処理装置は、更に影領域の画素数と影領域以外の領域の画素数の比と、所定閾値を比較して前記影領域とされた領域を対象物領域から除去するか否か判定する影除去判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る影検出方法は、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出ステップと、前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定ステップとを具備し、前記所定値減衰画素の領域を影として検出することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る影検出方法は、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出ステップと、前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定ステップと、前記所定値減衰画素について、入力画像において画素輝度の平均輝度である第１の平均輝度を算出する第１の平均輝度算出ステップと、前記所定値減衰画素について、差分画像において画素輝度の平均輝度である第２の平均輝度を算出する第２の平均輝度算出ステップと、前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差に基づき、差分画像における前記所定値減衰画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けるためのオフセット値を算出するオフセット値算出ステップと、前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差及び前記差分画像における輝度に基づき、差分画像における前記演算領域の画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けた補正輝度とする演算を行う演算ステップと、入力画像における前記演算領域の画素について、入力画像における画素輝度と差分画像における前記補正輝度との差の絶対値と前記オフセット値を比較して、その大小に基づき影領域画素とそれ以外の領域に区分する区分ステップとを具備し、前記影領域画素の領域を影として検出することを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る画像処理方法は、請求項６に記載の影検出方法を用い、前記演算領域から前記所定値減衰画素の領域を除いた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る画像処理方法は、請求項７に記載の影検出方法を用い、前記区分ステップにより影領域画素以外の領域とされた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る画像処理方法は、更に影領域の画素数と影領域以外の領域の画素数の比と、所定閾値を比較して前記影領域とされた領域を対象物領域から除去するか否か判定する影除去判定ステップを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る影検出プログラムは、コンピュータに実行されるプログラムであって、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出ステップと、前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定ステップとを具備し、前記所定値減衰画素の領域を影として検出することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る影検出プログラムは、コンピュータに実行されるプログラムであって、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出する演算領域検出ステップと、前記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する特定ステップと、前記所定値減衰画素について、入力画像において画素輝度の平均輝度である第１の平均輝度を算出する第１の平均輝度算出ステップと、前記所定値減衰画素について、差分画像において画素輝度の平均輝度である第２の平均輝度を算出する第２の平均輝度算出ステップと、前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差に基づき、差分画像における前記所定値減衰画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けるためのオフセット値を算出するオフセット値算出ステップと、前記第１の平均輝度と前記第２の平均輝度との差及び前記差分画像における輝度に基づき、差分画像における前記演算領域の画素についてその輝度を、前記第１の平均輝度に近付けた補正輝度とする演算を行う演算ステップと、入力画像における前記演算領域の画素について、入力画像における画素輝度と差分画像における前記補正輝度との差の絶対値と前記オフセット値を比較して、その大小に基づき影領域画素とそれ以外の領域に区分する区分ステップとを具備し、前記影領域画素の領域を影として検出することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る画像処理プログラムは、請求項１１に記載の影検出プログラムを含み、前記演算領域から前記所定値減衰画素の領域を除いた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る画像処理プログラムは、請求項１２に記載の影検出プログラムを含み、前記区分ステップにより影領域画素以外の領域とされた領域を対象物領域として画像処理を行うことを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る画像処理プログラムは更に、影領域の画素数と影領域以外の領域の画素数の比と、所定閾値を比較して前記影領域とされた領域を対象物領域から除去するか否か判定する影除去判定ステップを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域とし、この演算領域について、入力画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる背景画像の画素を所定値減衰画素として特定して所定値減衰画素の領域を影として検出するので、影と対象物とによって構成される演算領域について所定値の輝度減衰を検出するだけで容易に影と対象物を区分することが可能である。
【００２３】
本発明では、影の領域と思われる所定値減衰画素の領域について、入力画像の輝度と差分画像の輝度の差に基づくオフセットに着目して、差分画像における演算領域の画素について輝度の補正を行った場合と入力画像における画素輝度との差の絶対値が上記オフセットを超えるか否かによって所定値減衰が起こっている影の領域と対象物の領域に区分するので、比較的簡易な演算で効率良く影あるいは対象物の領域を得ることが可能である。
【００２４】
本発明では、影領域の画素数と影領域以外の領域の画素数の比と、所定閾値を比較して前記影領域とされた領域を対象物領域から除去するか否か判定するので、必要な場合に影を除去して適切に対象物領域を検出可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明者は、影と対象物との領域を適切に区分するという目的を、次の原理により容易に実現できることを発見した。即ち、入力画像において対象物とその影の部分には以下の差異が見られる。まず、対象物領域では、背景部分の模様（テクスチャー）が失われる。これに対し、影領域では、背景部分の模様（テクスチャー）が比較的良好に残存している。また、入力画像と背景画像の差分をとった差分画像において対象物とその影の部分には以下の差異が見られる。まず、対象物領域では、背景部分の模様（テクスチャー）が失われる。これに対し、影領域では、背景部分の模様（テクスチャー）が比較的良好に残存している。従って、背景部分の模様（テクスチャー）が比較的良好に残存している影の領域と、背景部分の模様（テクスチャー）が失われている対象物体の領域を、背景部分の模様（テクスチャー）による輝度への影響として捉えて影検出（逆からは、対象物検出）と画像処理を行う。以下添付図面を参照して本発明に係る影検出装置、影検出方法及び影検出プログラム、影検出装置を用いた画像処理装置、影検出方法を用いた画像処理方法及び影検出プログラムを用いた画像処理プログラムを説明する。各図において、同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【実施例１】
【００２６】
図１には、本発明に係る画像処理装置の構成図が示されている。画像処理装置は影検出装置の機能を内蔵している。画像入力手段或いは画像取得手段として、カメラ１が備えられている。カメラ１により得られた画像信号（例えば、ＮＴＳＣ方式）は画像変換部２に送られ、この画像変換部２においてｉ×ｊ画素からなるディジタル輝度データに変換され、画像処理部１０に取り込まれて処理される。画像処理部１０には、表示装置などである出力部３と、キーボードやマウスなどである入力部４とが接続されている。
【００２７】
画像処理部１０には、背景画像作成・記憶部１１が備えられており、例えば、カメラ１より送られて出力部３に表示された複数画像中の所望の画像について入力部４から指示を入力して、背景画像として背景画像作成・記憶部１１に記憶される。背景画像作成・記憶部に記憶される背景画像の例としては、例えば道路監視システムでは図２に示されるように車両が含まれない道路の画像である。
【００２８】
また、画像処理部１０には、演算領域検出手段１２、特定手段１３が備えられている。演算領域検出手段１２は、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出するものである。入力画像が図３に示されるように、車両Ｃとその影Ｓを含むものである場合には、差分画像は図４に示されるようになる。そして、この差分画像を２値化することにより得られる２値化画像は図５に示されるようになる。図５の２値化画像において白く現れている領域が演算領域である。
【００２９】
特定手段１３は、上記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰(対象物による路面の輝度の減衰)が見られる画素を所定値減衰画素として特定するものである。ここで所定値は例えば、６０％である。特定手段１３は、図５の２値化画像において白く現れている演算領域について、入力画像の画素輝度と背景画像の画素輝度と比較し、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度の６０％となっている画素を取り出し、これらの画素を所定値減衰画素として特定する。特定した所定値減衰画素の領域の輝度を白のものとし、それ以外の領域を黒のものとすると、図６に白領域として現れる影領域が検出される。図５に示した演算領域から上記図６の影領域を除去することにより得られた対象物領域に対してラベリングして処理を行って車両領域を抽出することができる。
【００３０】
図１におけるカメラ１以外の画像処理装置は、例えば図７に示されるような構成によるパーソナルコンピュータやワークステーションにより構成される。即ち、図２の計算機は、装置を統括制御するＣＰＵ５１を有し、このＣＰＵ５１に上記ＣＰＵ５１が用いるプログラム及びデータ等の情報が記憶される主記憶装置５２が接続されている。更に、ＣＰＵ５１には、システムバス５３を介してキーボード制御部５４、表示制御部５５、プリンタ制御部５６、入力インタフェース５７、マウス制御部５８、磁気ディスク制御部５９が接続されている。キーボード制御部５４には各種情報をキー入力可能なキーボード入力装置６０が接続され、表示制御部５５には情報を表示するためのＣＲＴ表示装置６１が接続され、プリンタ制御部５６には情報を印字出力するためのプリンタ装置６２が接続され、入力インタフェース５７には監視カメラ１から画像信号を取り込みＡ／Ｄ変換・多値化を行うための処理部６３が接続され、マウス制御部５８にはポインティングディバイスであるマウス６４が接続され、磁気ディスク制御部５９には補助記憶装置である磁気ディスク装置６５が接続されている。なお、必要に応じてフレキシブルディスクドライブ、磁気カード或いはＩＣカードリーダ、ＭＯ（光磁気ディスク）ドライブ等が設けられる。
【００３１】
上記の計算機においては、例えば、磁気ディスク装置６５に図８に示されるフローチャートに対応する画像処理プログラムが備えられており、これを主記憶装置５２へ読み出して実行することにより、図１に示した各手段として画像処理がなされるので、上記フローチャートに基づき動作を説明する。
【００３２】
まず、処理部６３から画像信号を取り込み（Ｓ１）、背景画像の作成を行う（Ｓ２）。この処理は前述の通り、例えば、カメラ１より送られて出力部３であるＣＲＴ表示装置６１に表示された複数画像中の所望の画像について入力部４であるキーボード入力装置６０などから指示を入力して、背景画像として主記憶装置５２などに記憶しておく。
【００３３】
次に、現在得られている入力画像を処理部６３から画像信号を取り込み、入力画像と先に得ている背景画像とについて、その差分について絶対値を求める演算により差分処理を行う（Ｓ３）。この結果、入力画像が図３のようであり背景画像が図２に示すようである場合には、差分画像は図４に示されるようになる。次に、２値化閾値の自動算出を行う（Ｓ４）。２値化閾値は、例えば輝度大きく変動している境界に着目して、境界の両側に位置する画素における輝度の平均値などとして得ることが可能である。
【００３４】
更に、上記ステップＳ４において得られた閾値を用いて、図４に示した差分画像について２値化処理を行って２値化画像を作成し、輝度変化が生じた画素を抽出し、この画素により構成される領域を演算領域とする（Ｓ５：演算領域検出ステップ）。図５の２値化画像において白く現れている領域が演算領域である。
【００３５】
次に、演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して、所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する（Ｓ６：特定ステップ）。例えば、図５の白く現れている演算領域について、入力画像の画素輝度と背景画像の画素輝度と比較し、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度の６０％となっている画素を取り出し、これらの画素を所定値減衰画素として特定する。
【００３６】
次に図５の２値化画像において、所定値減衰画素を白としたまま、演算領域における残りの領域を黒画素として影領域を得る（Ｓ７）。上記とは逆に図５の２値化画像において、所定値減衰画素を黒とし、演算領域における残りの領域を白画素のままとすることにより白画素領域による対象物（車両）領域を得ることができる（Ｓ８）。
【実施例２】
【００３７】
図９に、第２の実施例に係る影検出装置の機能を内蔵している画像処理装置の構成例を示す。この画像処理装置においては図１に示した構成に加えて、第１の平均輝度算出手段１４、第２の平均輝度算出手段１５、オフセット値算出手段１６、演算手段１７及び区分手段１８を有する画像処理部１０Ａが備えられている。
【００３８】
この第２の実施例においても、演算領域検出手段１２が、背景画像と入力画像との差分について絶対値を求める演算により差分画像を得て、該差分画像を２値化して白画素領域を演算領域として検出し、特定手段１３が、上記演算領域について、入力画像の画素輝度が背景画像の画素輝度と比較して所定値の輝度減衰が見られる画素を所定値減衰画素として特定する。第１の平均輝度算出手段１４、第２の平均輝度算出手段１５、オフセット値算出手段１６、演算手段１７及び区分手段１８による処理は、全て演算領域に対して行われる処理である。
【００３９】
ここで、以下の画像処理に用いられる用語を定義しておく。
(i,j)：画像中の画素位置を示すインデックス
I(i,j）：入力画像
BG(i,j）：背景画像
D(i,j）：差分画像
Bin(i,j)：差分画像を２値化した２値化画像
Coef1：背景画像における輝度の減衰率
Coef2：入力画像と差分画像とから対象物領域を抽出する際における輝度のオフセット値を決定するための係数
Bright1：影と推定された領域における、入力画像中の画素の平均輝度
Bright2：影と推定された領域における、差分画像中の画素の平均輝度
offset：差分画像における演算領域内の画素の輝度を、上記Bright1 に近付けるための輝度の補正値
Dmod (i,j）：輝度補正を行った後の差分画像
Binfinal (i,j）：入力画像における対象物と推定される領域の画素を主として抽出した最終２値化画像
WP num ：差分画像を２値化した２値化画像における白画素の総数
SP num ：影領域の画素の総数
Threshold ：影除去処理の要否を決定する閾値
【００４０】
以上の通りに定義を行った場合には、特定手段１３が行う処理は、演算領域に対して、次の（式１）による条件を満足する画素を特定する処理である。なお、（式１）における Coef1のデフォルト値は例えば０．６である。
I(i,j)＜Coef1×BG(i,j）・・・（式１）
【００４１】
そして、第１の平均輝度算出手段１４は、上記（式１）により得られた全画素についての平均輝度Bright1 を求めるものである。第２の平均輝度算出手段１５は、背景画像における演算領域について、影と推定された領域における画素の第２の平均輝度Bright2 を求めるものである。第２の平均輝度算出手段１５は、求めた第２の平均輝度Bright2 と差分画像における演算領域の画素の輝度比較し、輝度が第２の平均輝度Bright2 よりも大きい画素の輝度を第２の平均輝度Bright2 に置き換えて突出した輝度値を持つ部分を平滑化する。
【００４２】
オフセット値算出手段１６は、第１の平均輝度Bright1 と第２の平均輝度Bright2 との差に基づき、差分画像における所定値減衰画素についてその輝度を、第１の平均輝度Bright2 に近付けるためのオフセット値offsetを次の（式２）により算出するものである。なお、Coef2は例えば、「２」程度ある。
offset＝|(Coef2×(Bright1-Bright2))|・・・・（式２）
【００４３】
演算手段１７は、第１の平均輝度Bright1 と前記第２の平均輝度Bright2 との差及び差分画像における輝度に基づき、差分画像における演算領域の画素についてその輝度を、第１の平均輝度Bright1 に近付けた補正輝度とする演算を行うことにより、以下の（式３）に示す輝度補正を行った後の差分画像 Dmod (i,j）を得る。
Dmod (i,j）＝ D(i,j）−(Bright2-Bright1)・・・・（式３）
【００４４】
区分手段１８は、入力画像における演算領域の画素について、入力画像における画素輝度 I(i,j）と上記演算手段１７により得られた補正輝度 Dmod (i,j）との差の絶対値とオフセット値offsetを比較して、その大小に基づき影領域画素とそれ以外の領域に区分するものである。区分手段１８は、次の（式４）を満足する画素を対象物領域に属する画素、それ以外の画素を影領域に属する画素と判定する。
｜ I(i,j）− Dmod (i,j）｜＞offset・・・（式４）
【００４５】
そして、画像処理部１０Ａは、対象物領域に属する画素を白画素へ置き換え、それ以外の画素を黒画素に置き換える２値化処理により得られた最終２値化画像 Binfinal (i,j）（入力画像における対象物と推定される領域の画素を主として抽出した２値化画像）を作成する。この処理で得られた最終２値化画像 Binfinal (i,j）に対してラベリング処理を行い、対象物（車両）領域を抽出する。
【００４６】
以上の構成に係る画像処理装置は、図７に示す計算機において例えば、磁気ディスク装置６５に図１０、図１１に示されるフローチャートに対応する画像処理プログラムを備えており、これを主記憶装置５２へ読み出して実行することにより、図９に示した各手段として画像処理がなされるので、上記フローチャートに基づき動作を説明する。
【００４７】
ステップＳ１からステップＳ６までは、第１の実施例における動作と同じである。次に、演算領域において、（式１）を満足する全画素の平均輝度（第１の平均輝度 Bright1）を求める（Ｓ１１：第１の平均輝度算出ステップ）。次に、差分画像における演算画像について、影と推定された領域における画素の平均輝度（第２の平均輝度 Bright2）を求める（Ｓ１２：第２の平均輝度算出ステップ）。
【００４８】
上記ステップＳ１２の次に、差分画像の演算領域において第２の平均輝度 Bright2よりも大きい輝度の画素における輝度を第２の平均輝度 Bright2へ置き換える平滑化を行う（Ｓ１３）。更に、オフセットoffsetを（式２）から求める（Ｓ１４：オフセット値算出ステップ）。次に、（式３）に基づき輝度補正した差分画像 Dmod (i,j)を求める（Ｓ１５：演算ステップ）。この輝度補正により元の差分画像（演算領域内）が影と推定された領域における、入力画像中の画素の平均輝度に近付けられる。
【００４９】
次に、（式４）を満足する画素を対象物領域に属する画素とする（Ｓ１６：区分ステップ）。この（式４）は、元の差分画像（演算領域内）が影と推定された領域における、入力画像中の画素の平均輝度に近付けられた輝度補正に係る差分画像と入力画像中の画素の差が、オフセット値offset（差分画像における演算領域内の画素の輝度を、上記Bright1 に近付けるための輝度の補正値）を、超えているかを検出するものである。極端に言えば、図４に示される差分画像の領域Ｓ１（影領域）の輝度を、図３に示す入力画像の影の輝度に入れ替えることにより、輝度補正された差分画像の演算領域では、影領域が図３に示す入力画像おける値を有し、対象物領域が図４の差分画像における値を有するから、式４の絶対値内の値は、影領域でオフセット値offset（図３の影領域の輝度と図４の影領域の差）と等しいかそれ以下となるのに対し、対象物領域ではオフセット値offsetより遥かに大きな値を採ることが予測される。この原理を用いて対象物領域の検出を行っている。
【００５０】
上記ステップＳ１６の次に、対象物領域に属する画素を白画素へ置き換え、残りの画素を黒画素に置き換える２値化を行って（Ｓ１７）、更に上記２値化により得られた最終２値化画像 Binfinal (i,j）にラベリングを行って、対象物（車両）領域の抽出を行う（Ｓ１８）。斯して、より精度の高い対象物（車両）領域の抽出を行うことができる。
【実施例３】
【００５１】
図１２に、影除去判定機能を内蔵している第３の実施例に係る画像処理装置の構成例を示す。この画像処理装置においては図９に示した構成に加えて、影除去判定手段１９を有する画像処理部１０Ｂが備えられている。この影除去判定手段１９は、影領域の画素数と影領域以外の領域の画素数の比と、所定閾値を比較して前記影領域とされた領域を対象物領域から除去するか否か判定するものである。
【００５２】
具体的には、図５に示した差分画像についての２値化画像中の白画素の総数WP  num と、区分手段１８により得られた影領域の画素の総数SP num を用いて、次の条件が満たされているか否かに基づき影の発生の有無を検出する。
（SP num ／WP num ）＞Threshold （デフォルトで０．２）・・・・（式５）
【００５３】
上記の（式５）が満足されると、影領域有りとして、第２の実施例により示された処理により影領域と対象物領域の抽出を行う。一方、（式５）が満足されない場合には、影領域無しとして、図４に示した背景差分画像について２値化を行った結果である図５の２値化画像の白領域を対象物領域として抽出する。
【００５４】
上記の画像処理装置は、図７に示す計算機において例えば、磁気ディスク装置６５に図１０、図１１、図１３に示されるフローチャートに対応する画像処理プログラムを備えており、これを主記憶装置５２へ読み出して実行することにより、図１２に示した各手段として画像処理がなされるので、上記フローチャートに基づき動作を説明する。
【００５５】
図１０、図１１のフローチャートにおけるステップＳ１からステップＳ１６までの処理は変わらない。ステップＳ１６に次いで図１３に示されるフローチャートによる処理へ進む。そして、図５に示した差分画像についての２値化画像中の白画素の総数WP num と、区分手段１８により得られた影領域の画素の総数SP num を用いて、（式５）の条件が満たされているか否かに基づき影の発生の有無を検出する（Ｓ２１、Ｓ２２：影除去判定ステップ）。
【００５６】
上記ステップＳ２２において、（式５）が満足されていることが検出されると、影領域有りとして第２の実施例におけるステップＳ１７、Ｓ１８に示された処理により影領域と対象物領域の抽出を行う。一方、（式５）が満足されない場合には、影領域無しとして、図４に示した背景差分画像について２値化を行った結果である図５の２値化画像の白領域を対象物領域として抽出する（Ｓ２３）。
【００５７】
この実施例により、影を除去する必要の有無が判定され、必要な場合に影除去がされた対象物領域の検出がなされる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
道路上の車両領域の検出のみならず、侵入監視などの各種監視を行う場合に、影除去を行って適切な対象物領域の検出へ応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る影検出装置を採用した画像処理装置のブロック図。
【図２】本発明の実施例において画像処理に用いる背景画像を示す図。
【図３】本発明の実施例において画像処理に用いる入力画像を示す図。
【図４】本発明の実施例において得られた差分画像を示す図。
【図５】図４の差分画像について２値化を行った２値化画像を示す図。
【図６】図５の２値化画像について、対象物領域を黒画素に置き換えた画像を示す図。
【図７】本発明の画像処理装置を実現する計算機の構成を示す図。
【図８】本発明の第１の実施例に係る影検出装置を採用した画像処理装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施例に係る影検出装置を採用した画像処理装置を示すブロック図。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る影検出装置を採用した画像処理装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る影検出装置を採用した画像処理装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る影検出装置を採用した画像処理装置を示すブロック図。
【図１３】本発明の第３の実施例に係る影検出装置を採用した画像処理装置の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００６０】
１  カメラ
２  画像変換部
３  出力部
４  入力部
１０、１０Ａ、１０Ｂ  画像処理部
１１  背景画像作成・記憶部
１２  演算領域検出手段
１３  特定手段
１４  第１の平均輝度算出手段
１５  第２の平均輝度算出手段
１６  オフセット値算出手段
１７  演算手段
１８  区分手段
１９  影除去判定手段
【図１】
2005251132.tif 000003
【図２】
2005251132.tif 000004
【図３】
2005251132.tif 000005
【図４】
2005251132.tif 000006
【図５】
2005251132.tif 000007
【図６】
2005251132.tif 000008
【図７】
2005251132.tif 000009
【図８】
2005251132.tif 000010
【図９】
2005251132.tif 000011
【図１０】
2005251132.tif 000012
【図１１】
2005251132.tif 000013
【図１２】
2005251132.tif 000014
【図１３】
2005251132.tif 000015