(57)【要約】【課題】  動画像中の照明の不均一影響が生じても、動画像速度場の測定精度を向上させる。  【解決手段】本発明の動画像速度場計測装置は、速度解析部４の前段に、動画像の各画素の濃淡値の時間変化の系列に対して注目時間ｔを含む一定の時間帯δＴの濃淡値の平均値を計算する画素平均値計算部11と、計算で求めた平均値とその時点での濃淡値との差を計算し、この差を新しい画像の濃淡値にする画素差分値計算部12と、動画像の全時間帯Ｔに対して時間帯δＴを移動させ、照明が一致する新動画像の濃淡値を計算する反復的画素差分値伝播部13とを有する照明一致前処理部102を設けたものである。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像を取り込む動画像入力部と、前記動画像入力部からの出力を基に速度場を演算する速度解析部とを備えた動画像速度場計測装置において、
前記動画像入力部と前記速度解析部との間に、前記動画像を外部からの照明の不均一な影響を画素ベースで補正する照明一致前処理部を設けたことを特徴とする動画像速度場計測装置。
【請求項２】
前記照明一致前処理部は、
前記動画像の各画素の濃淡値の時間変化の系列に対して、注目時間ｔを含む一定の時間帯δＴの濃淡値の平均値を計算する画素平均値計算部と、
前記平均値とその時点での濃淡値との差を計算し、この差を新しい画像の濃淡値にする画素差分値計算部と、
前記動画像の全時間帯Ｔに対して、前記時間帯δＴを移動させ、照明が一致する新動画像の濃淡値を計算する反復的画素差分値伝播部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の動画像速度場計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画像から照明の不均一影響を除去して速度場の測定精度を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
速度場の検出は、コンピュータビジョンの研究の一分野として、また流体などの物理現象における速度場の計測法として注目されている。一般的な計測法としては、直接に収録した原動画像に対して、ある速度解析方法を用い、動画像の速度場を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
その状況を図７に示す。図７は従来の速度場計測装置を示すブロック図である。
【０００３】
図７において１０１Ｂは従来の速度場計測装置であり、動画像１と動画像入力部２、速度解析部４、速度場出力部５と速度場６Ｂから構成されている。
動画像１は動画像入力部２によって取り込まれ、速度解析部４で速度場を演算し、演算した速度場６Ｂは速度場出力部５により出力される。
【特許文献１】特開平10-123163
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の速度場計測装置は、動画像中の照明の不均一により影響を受ける場合がある。この照明とは外部から入る照明器具、光源、太陽などの光であり、これらの不均一照明には例えば点光源のような空間的なものと、時間と共に照明の度合いが変化する時間的なものがある。例えば、３次元の世界を運動する物体をカメラの２次元センサで捉えたときに照明の不均一により生じるみかけの速度場の計測精度の低下が起こる。このように不均一照明を考慮していないため、動画像中の照明の不均一により速度場計測精度が影響されるという問題があった。すなわち、速度場の計測精度は、動画像中の照明が均一の場合に比べてより低くなる）。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、動画像中の照明の不均一により悪影響が生じても、動画像から照明の不均一影響を除き、高精度の動画像速度場測定装置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】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、動画像を取り込む動画像入力部と、前記動画像入力部からの出力を基に速度場を演算する速度解析部とを備えた動画像速度場計測装置において、前記動画像入力部と前記速度解析部との間に、前記動画像を外部からの照明の不均一な影響を画素ベースで補正する照明一致前処理部を設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記照明一致前処理部を、前記動画像の各画素の濃淡値の時間変化の系列に対して、注目時間ｔを含む一定の時間帯δＴの濃淡値の平均値を計算する画素平均値計算部と、前記平均値とその時点での濃淡値との差を計算しこの差を新しい画像の濃淡値にする画素差分値計算部と、前記動画像の全時間帯Ｔに対して前記時間帯δＴを移動させ、照明が一致する新動画像の濃淡値を計算する反復的画素差分値伝播部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、動画像中の照明の不均一による悪影響が生じても、動画像から照明の不均一影響を除き、動画像速度場の測定精度を向上させるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の動画像速度場計測装置１０１の構成を示す図である。動画像１、動画像入力部２、速度解析部４、速度場出力部５は背景技術の項（図７）に記載のものと全く同じものが使われている。図において、動画像１は動画像入力部２によって取り込まれ、照明一致前処理部１０２により各画素ベースの時系列フィルタリングを前処理して、その結果を速度解析部４に渡し、速度解析部４で速度場を計測し、計測した速度場６は速度場出力部５により出力される。
速度解析部４において速度場を算出する方法は、多くの研究者により提案されており、どの方法を用いてもよいが、本実施例ではＨｏｒｎ＆Ｓｃｈｕｎｃｋの正則化手法を用いた。
本発明が特許文献１と異なる部分は、照明一致前処理部を新しく追加した点であり、計測した速度場６は、背景技術の項（図７）で計測した速度場６Ｂと計測精度が異なっている。
【００１０】
図２は、照明一致前処理部１０２構成を示す図である。動画像入力部２によって取得された動画像各画素の濃淡値の時間変化の系列に対し、画素平均値計算部１１は注目時間を含む一定の時間帯の濃淡値の平均値を計算し、画素差分値計算部１２はこの平均値とその時点での濃淡値との差を計算する。この差を新しい画像の濃淡値にする。反復的画素差分値伝播部１３は動画像全時間帯に対して、時間帯を移動させ、照明一致の新動画像の濃淡値を計算する。出力部１４はその結果を速度解析部４に渡す。
図３は画素平均値計算部１１と画素差分値計算部１２が注目時間を含む一定の時間帯の濃淡値処理ときの状況を時系列に説明する図である。注目時間をｔで表わし、一定の時間帯をδＴで表わし、画素濃淡値をｆ（ｘ，ｙ，ｔ）で表わしている。
図４は反復的画素差分値伝播部１３が照明一致の新動画像を生成するときの状況を時系列に説明する図である。動画像を全時間帯Ｔで表わし、注目時間をｔで表わし、一定の時間帯をδＴで表わし、画素濃淡値をｆ（ｘ，ｙ，ｔ）で表わし、新動画像の画素濃淡値をｆａｃ（ｘ，ｙ，ｔ）で表わしている。
【００１１】
つぎに、本発明の照明一致前処理部の動作について説明する。
図５は本発明の照明一致前処理部１０２の処理手順を示すフローチャートである。
（１）照明一致前処理部１０２が動作を開始すると、まず、動画像入力部２によって取得された動画像を入力する。
（２）次に画素平均値計算部１１を起動させ（ＳＴ１）、注目時間ｔを含む一定の時間帯δＴの濃淡値の平均値ｆａｖ（ｘ，ｙ，ｔ）を計算し、M,Nは画像のサイズである（ＳＴ２）。（３）画素差分値計算部１２を起動させ（ＳＴ３）、画素差分値計算部１２はこの平均値ｆａｖ（ｘ，ｙ，ｔ）とその時点での濃淡値ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）との差ｆａｃ（ｘ，ｙ，ｔ）を計算する。
（４）この差を新しい画像の濃淡値にする（ＳＴ４）。
【００１２】
（５）反復的画素差分値伝播部１３を起動させ（ＳＴ５）、動画像全時間帯Ｔに対して、一定の時間帯δＴを移動させ、照明一致の新画像の濃淡値を計算する（ＳＴ６）。
（６）次に動画像全時間帯Ｔの処理を完了したかどうかをチェックする（ＳＴ７）。処理を完了しているときは、照明一致前処理を終了する（ＳＴ８）。処理完了していないときは、（ＳＴ１）に戻って上記の手順を繰り返す。
照明一致前処理後の新動画像を、速度解析部４にて解析し、速度場を算出したシミュレーション結果を図６に示す。図６（ａ）は元画像（ｂ）は速度場の理論値（ｃ）は従来の結果（ｄ）は本実施例の結果である。図６から分かるように、背景の雲の部分において顕著な改良の効果があることが分かる。
以上述べたように、本実施例によれば、動画像中の照明の不均一による悪影響が生じても、動画像から照明の不均一影響を除き、動画像速度場の測定精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
動画像中照明の不均一影響が生じても、動画像から照明の不均一影響を除き、動画像速度場の測定精度を向上させるという効果があるので、ロボットビジョンや流れ場の速度解析を利用する様々なアプリケーションに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の動画像速度場計測装置の構成を示すブロック図
【図２】図１における照明一致前処理部の構成を示すブロック図
【図３】図２における画素平均値計算部と画素差分値計算部の濃淡値処理状況を説明する図
【図４】図２における反復的画素差分値伝播部が照明一致の新動画像を生成するときの状況を説明する図
【図５】本発明の動画像速度場計測装置の処理手順を説明するフローチャート
【図６】本発明のシミュレーション結果を示す図
【図７】従来の速度場計測装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００１５】
１  動画像
２  動画像入力部
４  速度解析部
５  速度場出力部
６、６Ｂ  速度場
１０１、１０１Ｂ  動画像速度場計測装置
１０２  照明一致前処理部
ｔ  注目時間
δＴ  ｔを含む一定の時間帯
Ｔ  動画像の全時間帯
M,N  画像のサイズ
ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）  画素濃淡値
ｆａｖ（ｘ，ｙ，ｔ）  画素濃淡値平均値
ｆａｃ（ｘ，ｙ，ｔ）  画素濃淡値差分値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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