JPH05120433A - 動体認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像中の動き部分を検出して動体を識別する
動体識別装置において、照度の変化によるノイズ発生を
押え、常に、動体のみを認識できるようにする。 【構成】 比較手段８の出力が一定以上ならば第１の２
値化手段５の閾値の設定を変更する閾値変更手段９によ
り変更された第１の２値化手段の画像と元の第１の２値
化手段の画像の差を検出する輝度変化メモリ部１０が設
けられこの輝度変化メモリ部の出力により現画像メモリ
部の画像は背景画像メモリ部２に書き換えられる。これ
によって、照度変化によるノイズ発生を押え、常に動体
のみを認識できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像から動体を検出し、
画像の特徴から動体を認識する動体認識装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の動体認識装置における画
像により動体を検出する手段には、図３のように、背景
画面Ａと現画面Ｂの差分画面Ｃを取り、動いた部分のみ
抽出する手段や、図４に示すように、前画面Ｄと現画面
Ｅのフレーム間差分画面Ｆをとるいわゆる画像の微分値
を求める手段があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成において、差分画面を取り、動いた部分のみを抽
出するという手段は、背景画面を取り除くため、動体の
形状を取り出すことができ、正確な動体形状から各部の
位置を検出できるという長所がある反面、照度変化があ
ると（例えば室内の明るさが変化した時等）画面全体に
ノイズが発生するという課題があった。

【０００４】一方、画像の微分値を求める手段は、前画
面との差分を取る画像の微分値であるために、画面全体
にノイズが発生するという課題はなくなるものの、
（１）動体のエッジの部分が抽出され、これは動体全体
でないため、位置検出等の時にはエッジの線が切れてい
たりするので検出が難しく、誤った位置を検出してしま
うという課題や、（２）動体の動きが少なくなるとエッ
ジの線が細くなりついには消えてしまい、そのため動体
が消えたり現われたりして誤動作の原因になるという課
題があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、照度
変化による画素間の差分値のノイズ発生を押え、常に、
動体のみを識別できるようにすることを目的としたもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、画像入力手段より得られた信号から背景とな
る画像、現在の画像及び現在よりも前の画像をそれぞれ
記憶する背景画像メモリ部、現画像メモリ部及び前画像
メモリ部と、前記現画像メモリ部及び前画像メモリ部と
前記背景画像メモリ部との差分演算を行い予め設定され
た閾値によりそれぞれ２値化する第１の２値化手段及び
第２の２値化手段と、これら２つの２値化手段の画像を
比較する比較手段と、前記比較手段の出力が所定値以上
ならば第１の２値化手段の閾値の設定を変更する閾値変
更手段と、前記閾値変更手段により変更された閾値によ
り第１の２値化手段で２値化された画像と変更される前
の第１の２値化手段の画像との差を検出する輝度変化メ
モリ部と、前記輝度変化メモリ部の出力により前記現画
像メモリ部の画像を前記背景画像メモリ部に書き換える
背景変更手段とを設けたものである。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成によって、現画像メモリ部及
び前画像メモリ部と背景画像メモリ部との背景差分を時
間差を設けて行い、この背景差分の２値化されたデータ
の面積比較により照度変化のような時などの面積に違い
が生じたならば第２の２値化手段の閾値を変更すること
により面積変化を所定内に収めるべく閾値変更手段で変
更して、照度変化を補正するように背景変更手段を駆動
して背景画像を補正することにより動体のみを抽出す
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。

【０００９】図１において、１は画像入力手段、２は画
像入力手段１から入力した背景画像を記憶する背景画像
メモリ部、３は画像入力手段１から入力した現画像を記
憶する現画像メモリ部、４は画像入力手段１から入力し
た現画像の前の画像を記憶する前画像メモリ部、５及び
６は現画像メモリ部３及び前画像メモリ部４と、背景画
像メモリ部２との差分演算を行い予め設定された閾値を
持つ閾値手段７ａ、７ｂにより２値化する第１の２値化
手段及び第２の２値化手段、８は第１の２値化手段５に
より２値化された画像の面積と第２の２値化手段６で２
値化された画像の面積を比較する比較手段、９は比較手
段８の出力が一定以上ならば第１の２値化手段５の閾値
の設定を変更する閾値変更手段、１０は閾値変更手段９
により変更された閾値により第１の２値化手段５で２値
化された画像と元の第１の２値化手段５の画像の差を検
出する輝度変化メモリ部、１１は輝度変化メモリ部の出
力により現画像メモリ部３から背景画像メモリ部２に書
き換える背景変更手段である。１２は第１の２値化手段
５により得られた動体から位置等を検出して作用する機
器（例えばエアコン）の制御を行なう制御手段である。

【００１０】上記構成において動作を図２の画像模式図
に基づいて説明する。１３は背景画像、１４は現画像、
１５は前画像、１６は第１の２値化画像、１７は第２の
２値化画像、１８は比較手段９により比較された画像を
示す。尚、添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ時間経過を
示し、時間がａ、ｂ、ｃ、ｄの順に経過している。画像
中には窓１９があり、人体２０がいる。また、２１は窓
から光が入射した入射光を示す。

【００１１】画像入力手段１により人体２０が存在しな
い状態の背景画像１３ａを背景画像メモリ部２に記憶さ
せる。次に、画像入力手段１により現画像１４を現画像
メモリ部３に記憶させる。この後順次現画像を現画像メ
モリ部３に記憶させるのであるが、次のステップから詳
しく説明する。

【００１２】ここで最初の時間であるａの状態について
説明すると、画像入力手段１より現画像１４を現画像メ
モリ部３に現画像１４ａとして記憶する。このとき既に
記憶してある現画像１４は前画像メモリ部４に記憶させ
前画像１５ａとする。

【００１３】ここで現画像１４ａと背景画像１３ａの差
分演算を行い、予め閾値設定手段７ａにて設定してある
閾値を用いて第１の２値化手段５にて２値化して第１の
２値化画像１６ａを求める。また、前画像１５ａと背景
画像１３ａの差分演算を行い、予め閾値設定手段７ｂに
て設定してある閾値を用いて第２の２値化手段６にて２
値化して第２の２値化画像１７ａを求める。

【００１４】この第１の２値化手段５、第２の２値化手
段６で検出した２値化画像の面積を演算して比較手段１
９で面積比較を行い面積差の画像１８ａを求める。この
時、画像１８ａの場合は面積差が所定の値より小さいた
め照度変化なしと判断して次の画像に移行する。

【００１５】次に、現画像１４ｂにおいて窓１９ｂから
光２１ｂが入射する場合の時間ｂの状態について説明す
る。ここで前画像１５ｂは現画像１４ａと同じ画像であ
る。

【００１６】現画像１６ｂと背景画像１５ａの差分演算
を行い、予め第１の閾値設定手段７ａにて設定してある
閾値を用いて第１の２値化手段５にて２値化して第１の
２値化画像１６ｂを求める。また、前画像１５ａと背景
画像１３ａの差分演算を行い、予め第２の閾値設定手段
７ｂにて設定してある閾値を用いて第２の２値化手段６
にて２値化して第２の２値化画像１７ｂを求める。

【００１７】この第１の２値化手段５、第２の２値化手
段６で検出した２値化画像の面積を演算して比較手段８
で面積比較を行い面積差の画像１８ｂを求める。この
時、画像１８ｂの場合は光２１のため第１の２値化手段
５にて抽出された２値化した光２１ｂの存在のため面積
差が大きくなる。

【００１８】そこで次の時間帯として時間ｂに移行す
る。第１の２値化手段５の第１の閾値設定手段７ａの閾
値を閾値変更手段９により比較手段８の出力が設定値以
下になる程度まで上げ、第１の２値化画像１６ｃを得
る。この時、輝度変化メモリ部１０には閾値変更手段９
により変更された閾値により第１の２値化手段５で２値
化された画像と元の第１の２値化手段５での画像の違い
を記憶してある。即ち、輝度の変化した部分を閾値の変
更により見つけ出し、輝度変化メモリ部１０に記憶させ
るのである。

【００１９】この輝度変化メモリ部１０により記憶され
た変化部分のアドレスと同一のアドレスを背景変更手段
１１に出力し、背景変更手段１１において現画像メモリ
部３の上記アドレス部分の画像を背景画像メモリ部２に
書き換える。これにより現画像の照度変化場所の書換え
を行なうためにもともと存在する動体部分はそのまま
で、真に照度変化があった場所のみを補正する。尚、閾
値変更手段９で閾値を変更して比較手段８で設定値以下
の出力になるようにするために、この作業中は新たな入
力画像を入力せず、画像入力手段１からの入力を一時的
に停止しておく。

【００２０】その後、背景画像メモリ部２に書き換えら
れた背景画像を背景画像１３ｄとして同様の操作を時間
帯ｄにて行う。即ち、第１の２値化手段５において現画
像１４ｄと背景画像１３ｄの差分演算を行い、閾値変更
手段９で元の閾値に変更してある閾値を用いて第１の２
値化手段５にて２値化して第１の２値化画像１６ｄを求
める。また、第２の２値化手段６において前画像１５ｄ
と背景画像１３ｄの差分演算を行い、予め第２の閾値設
定手段７ａにて設定してある閾値を用いて第２の２値化
手段６にて２値化して第２の２値化画像１７ｄを求め
る。この第１及び第２の２値化手段５、及び６で検出し
た２値化画像の面積を演算して比較手段８で面積比較を
行い面積差を求める。この段階では、画像背景画像１３
ｄにも光が入射した背景に変更されているため１８ｄの
場合は光２１による影響はなく面積差は設定以下の値と
なる。従って新たな照度変化なしと判断して次の画像に
移行する。

【００２１】以上動作を模式図に従って説明したが、現
画像と前画像の画像間の時間的違いは前画像が現画像の
直前の画像でなくとも、適当な時間間隔を置くことによ
り緩やかな変化に対応することも可能である。また、第
１の２値化画像１６ｂのように突然画面が大きく変化し
た場合はこの画像を飛ばすことにより人体の位置検出を
継続的に追跡することができる。

【００２２】なお、画像入力手段をビデオカメラではな
く、予め録画してある録画再生機から直接画像メモリ部
に画像を入力して動体の動きの解析等に用いることもで
きる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の動体認識装
置は、背景画像と現画像との差分画像、背景画像と前画
像との差分画像をそれぞれ２値化して、変化した画像の
比較は比較手段により前画像と現画像から得られた２値
化画像で比較し、比較手段で差として現われたときには
現画像の２値化するための閾値を変更して変化したとこ
ろを検出し、その変化したところを背景画像に書き換え
ることにより次の効果が得られる。

【００２４】（１）背景に光が入射した場合など背景画
像に照度変化があった場合には照度変化前と変化後の閾
値の違いで画像を比較して、変化があった場合には変化
した画像自身から照度変化部分をとらえて背景を書き換
えるため、瞬時の照度補正ができる。

【００２５】（２）従って、現画像の照度変化を捕らえ
現画像の照度変化場所の書換えを行なうためにもともと
存在する動体部分はそのままで、真に照度変化があった
場所のみ補正することができる。

【００２６】（３）前画像と現画像の変化だけを抽出す
る方法では動体の正確な抽出が難しいが、動体抽出を動
体が存在しない場合の背景画像と動体が存在する場合の
現画像との差分画像で抽出するため動体の形状が正確に
抽出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における動体認識装置の構成
を示すブロック図

【図２】同装置の動作模式図

【図３】従来の動体認識装置の差分画面を説明する動作
模式図

【図４】同装置のフレーム間差分画面を説明する動作模
式図

【符号の説明】

１ 画像入力手段 ２ 背景画像メモリ部 ３ 現画像メモリ部 ４ 前画像メモリ部 ５ 第１の２値化手段 ６ 第２の２値化手段 ８ 比較手段 ９ 輝度変化メモリ部 １０ 閾値変更手段 １１ 背景変更手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像入力手段と、前記画像入力手段より得
   られた信号から背景となる画像、現在の画像及び現在よ
   りも前の画像をそれぞれ記憶する背景画像メモリ部、現
   画像メモリ部及び前画像メモリ部と、前記現画像メモリ
   部及び前画像メモリ部と前記背景画像メモリ部との差分
   演算を行い予め設定した閾値によりそれぞれ２値化する
   第１の２値化手段及び第２の２値化手段と、前記第１の
   ２値化手段の画像と前記第２の２値化手段の画像を比較
   する比較手段と、前記比較手段の出力が所定値以上なら
   ば前記第１の２値化手段の閾値の設定を変更する閾値変
   更手段と、前記閾値変更手段により変更された閾値によ
   り２値化された第１の２値化手段の画像と変更される前
   の第１の２値化手段の画像との差を記憶する輝度変化記
   憶部と、前記輝度変化メモリ部の出力により前記現画像
   メモリ部の画像を前記背景画像メモリ部に書き換える背
   景変更手段とを有する動体認識装置。