JPH05145844A

JPH05145844A - 画像認識装置

Info

Publication number: JPH05145844A
Application number: JP3307996A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Murakami; 哲也村上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1993-06-11
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JP2889410B2

Abstract

(57)【要約】【目的】移動物体の検知範囲および追跡範囲を拡大す
ることのできる画像認識装置を提供する。【構成】カメラと、カメラを搭載する可動テーブル
と、所望の範囲の背景画像を分割して記憶しておくメモ
リ装置と、カメラからの画像データと記憶した背景画像
との差分をとる差分器と、差分結果を２値化する２値化
回路と、差分結果に基づいて移動物体の横・縦の長さ、
面積および重心を求めて移動物体の位置を検出する移動
物体検出回路と、検出された移動物体の位置に基づいて
背景画像を切換えかつ可動テーブルを制御する制御部と
を備えることを特徴とする画像認識装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像データを発生す
るカメラを備えた画像認識装置に関し、特に移動物体の
追跡に改良を施したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像認識装置は、ビデオカメラなどによ
って撮像された移動物体を認識することができるので、
監視装置やいわゆるテレビドアフォンなどに用いられ
る。

【０００３】図５は、従来の画像認識装置を示すブロッ
ク図である。図５に示す画像認識装置は、カメラ１、Ａ
／Ｄ変換器３、ノイズ除去フィルタ４、画像メモリ５
０、差分器６、２値化処理部７、移動物体検出回路５１
を備える。カメラ１は撮像方向がある方向に固定され、
この方向から入射される被写体を画像信号に変換する。
Ａ／Ｄ変換器３は、カメラ１からの画像信号をＡ／Ｄ変
換してノイズ除去フィルタ４に与える。ノイズ除去フィ
ルタ４は、画像データに含まれるノイズ成分を除去す
る。画像メモリ５０は、１枚の背景画像を予め記憶して
おくメモリであり、この背景画像は、移動物体がないと
きに撮像される。差分器６は画像メモリ５０に記憶され
た背景画像とノイズ除去フィルタ４を通過した画像デー
タとの差分をとる。２値化処理部７は、差分結果をしき
い値を設け輝度値ごとにしきい値以下ならば“０”、し
きい値以上であれば“１”に置換える。移動体検出回路
８は、２値化された結果に基づいて移動物体を検出す
る。

【０００４】動作において、移動物体がカメラ１の撮像
範囲に入ると、画像信号に変換された後Ａ／Ｄ変換器３
に与えられる。Ａ／Ｄ変換器３に与えられた映像信号は
ディジタルの画像データに変換された後、ノイズ除去フ
ィルタ４を通して差分器６に与えられる。画像データは
画像メモリ５０に記憶された背景画像との差分がとられ
る。差分結果は、２値化処理部７によって“０”と
“１”とに変換される。この２値化データは、移動物体
検出回路５１に与えられて、ここで２値化データの面積
や重心などを求めることにより、移動物体によるデータ
の変化量を検出することができる。この結果、移動物体
を特定し、この移動物体の像を表示したり記録したりす
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像認識装置では、カメラの撮像方向が固定されている
ため、画像内の移動物体を検知できる範囲が限られかつ
移動物体を広範囲追跡することができないという欠点が
ある。

【０００６】この欠点を解消するには複数のカメラを用
いていろいろな角度から撮影することが考えられるが、
カメラの数を増やさなければならないという問題が生ず
る。

【０００７】この発明は、前記問題を解決するためにな
されたものであり、移動物体を検知できる範囲および追
跡できる範囲を拡大することのできる画像認識装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のこの発明は、被写体を撮像して画像データを発生する
カメラ手段を備えた画像認識装置であって、所望の範囲
の背景画像を複数の領域に分割して記憶しておくメモリ
手段と、前記所望の範囲の背景画像のうちの撮像方向に
対応する領域の背景画像と前記カメラ手段により発生さ
れる画像データとの差分をとる手段と、前記差分結果に
基づいて画像内の移動物体を検出する手段と、前記検出
された移動物体の移動に応じて前記所望の範囲の背景画
像のうちの移動物体の移動方向の領域の背景画像を選択
する手段と、前記検出された移動物体の移動に応じて前
記カメラ手段の撮像方向を変更する手段とを含むことを
特徴とする。

【０００９】

【作用】以上のこの発明では、所望の範囲の背景画像を
複数の領域に分割して予め記憶しているので、カメラ手
段からの画像データとこの所望の範囲の背景画像との差
分をとることにより、移動物体を検出する範囲を従来例
よりも拡大できる。そして、移動物体の検出信号に応答
して移動物体の移動方向に向けてカメラ手段の撮像方向
を移動させることができるので、従来例よりも追跡範囲
を拡大することができる。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明の一実施例を示すブロック
図である。図１の画像認識装置が図５の画像認識装置と
異なるところは、１枚の背景画像を記憶する画像メモリ
に代えて、所望の範囲の背景画像を複数領域に分割して
取込むメモリ装置５が設けられ、カメラ１を搭載する可
動テーブル２と、可動テーブル２および前記メモリ装置
５を制御する制御部１６とが追加されていることであ
る。尚、ここで用いられるカメラ１としては、例えば、
カメラ一体型ＶＴＲ等の映像を外部に出力することので
きるものであれば良い。

【００１１】メモリ装置５は複数の領域に対応して設け
られる複数の画像メモリを含む。この画像メモリへの背
景画像の取込みについては後述する。

【００１２】可動テーブル２は、カメラ１の撮像方向を
上下左右に変更して、カメラ１により映し出す範囲を分
割された領域に設定する。制御部１６は、移動物体検出
回路５１からの移動物体検出信号に応答して、メモリ装
置に記憶されている所望の範囲の背景画像のうち移動物
体が移動する方向の背景画像を選択するとともに、可動
テーブル２を動かし、カメラ１の撮像範囲を選択した領
域に移動させる。

【００１３】さらに、この画像認識装置の移動物体検出
回路５１は、ラベリング部８、第１のフィレ径検出部
９、第２のフィレ径検出部１０、面積検出部１１、重心
検出部１２、３つの比較器１３ａ，１３ｂおよび１３
ｃ、第１の判定器１４および第２の判定器１５を含む。
ラベリング部８は２値化結果で１（または０）の結果と
して出力された画素ごとの集まりに対して順に番号付け
を行なう。第１のフィレ径検出部９は、ラベリングされ
た領域のそれぞれについて縦の長さを検出する。第２の
フィレ径検出部１０は、第１のフィレ径検出部９と同様
にラベリングされた領域の横の長さを検出する。面積検
出部１１は、ラベリングされた領域の大きさを認識す
る。重心検出部１２はラベリングされた領域の重心を検
出する。比較器１３ａは、検出したフィレ径の縦の長さ
と予め指定したフィレ径の長さとを比較する。比較器１
３ｂは、検出したフィレ径の横の長さと予め指定したフ
ィレ径の長さとを比較する。比較器１３ｃは、検出した
面積の大きさと予め指定した面積の大きさとを比較す
る。第１の判定器１４は比較器１３ａ、１３ｂおよび１
３ｃの結果がすべて真のとき、画像内に移動物体がある
と認識し、移動物体を追跡する。第２の判定器１５は、
移動物体が幾つかあるときにどれを追跡するかを判定す
る。

【００１４】図２は背景画像の取込みを説明するための
図である。図２において、５ａ〜５ｋは画像メモリ、
Ｘ，Ｙは各画像メモリの縦と横の長さ、＋は各画像メモ
リの中心位置を示す。また、斜線部は画像メモリの記憶
領域が互いに重なっている部分を示す。

【００１５】背景画像は、移動物体がない状態での画像
を取込むことにより行なわれる。それには、可動テーブ
ル２によりカメラ１の撮像範囲を移動させる。この移動
によって映し出される背景画像が連続するように複数の
画像に分割し、分割した画像を複数の画像メモリに記憶
する。なお、各画像メモリに記憶される背景画像の端部
と隣接の画像メモリに記憶される背景画像の端部とは重
なるように記憶される（図２の斜線部）。図２では１１
画面に分割されているので、１１個の画像メモリが必要
である。

【００１６】次に、図１および図２を用いて画像認識装
置の動作を説明する。まず、差分器６により背景画像と
カメラから入力した画像との差分を座標ごとに取ること
により、画像内に移動物体があるか否かが判定される。
動き物体がない場合は、輝度値の差分結果は画像全体で
０となる。また、何か移動物体があるとその部分だけ０
以外の値が現われる。この０以外の値の領域をはっきり
させるため、２値化処理部７により、画像内の輝度値と
しきい値とを比較し、輝度値がしきい値以上であれば強
制的に輝度値を表わす最大値（８諧調の場合は２５５）
を出力する。このようにして、移動物体のある領域とな
い領域とを明確に区別する。この輝度値の違う領域があ
るかどうかによって移動物体があるかどうかの判定が行
なわれる。

【００１７】また、画像内に幾つかの動き領域がある場
合には、ラベリング部８においてその領域すべてに順位
付を行なう。この順位付を行なうことにより、どの領域
を追跡するかの判定を容易にすることができる。

【００１８】画像内に移動物体があると判定された場合
には、その移動物体追跡を行なうかどうかの判定を行な
う。また、移動物体が幾つかある場合には、先に順位付
を行なった順に変化した領域の縦横の長さ、面積（大き
さ）を求め、予め指定した大きさの範囲に入っていれば
追跡対象物体と判定する。この追跡対象物体の判定は次
のようにして行なわれる。まず、第１のフィレ径検出部
９により移動物体の縦の長さが検出され、同様に第２の
フィレ径検出部１０により横の長さが検出される。ま
た、面積検出部１１により移動物体の面積が求められ、
各検出部により検出された結果が比較器１３ａ、１３ｂ
および１３ｃに入力される。比較する値は操作者が予め
決めておき、比較器の端子ａ′、ｂ′およびｃ′にそれ
ぞれ入力しておく。こうすることにより、追跡対象物を
限定することができる。比較器１３ａ、１３ｂおよび１
３ｃの出力結果がすべて真であるかどうかが第１の判定
器１４により判定される。また、追跡対象が２つ以上あ
る場合には、面積の一番大きいものあるいは領域の縦の
長さや横の長さが一番長いものを選択するなどを使用時
に決めておくことにより、２つ以上の追跡すべき移動物
体がある場合にも対応することができる。追跡対象物が
確定したら、追跡する物体の重心位置を求め、第２の判
定器により重心位置の監視を行なう。重心位置が画面の
端にいくと、制御部１６へ信号を出力し、物体の移動方
向にカメラ１の撮像方向を向けるように可動テーブル２
を回転させるとともに、メモリ装置５の背景画像の選択
を行なう。

【００１９】図３は、カメラの映す場所と背景画像の選
択の関係を説明するための図である。図３において、斜
線部は表示範囲、移動物体の検知範囲および追跡範囲を
示す。

【００２０】今、移動物体が左から右へ動くとする。初
期状態でのカメラ１の表示する範囲外で物体が動いても
検知することができないので、背景画像および撮像方向
は移動しない（図３の（ａ））。

【００２１】初期状態において、移動物体がカメラの撮
像範囲内に入ったとき初めて移動物体があると判定し、
前述したように移動物体を追跡するかどうかの判定を行
なう。追跡対象物と判断した場合には、移動物体が初期
状態の画面内にあればカメラ１は動かずにそのままの状
態で映像を出力する（図３の（ｂ））。

【００２２】移動物体が画面の右端に動き見えなくなる
前に移動物体が画面の左端になるように可動テーブル２
が一定の角度右へ動く。同時に背景画像も初期状態のも
のから右に動かしたものに切換えられる（図３の
（ｃ））。

【００２３】さらに、移動物体が右へ動き画面から見え
なくなる前に、可動テーブル２を一定の角度動かす。同
様に、画像メモリ５ｄを画像メモリ５ｅに切換える（図
３の（ｄ））。

【００２４】なお、可動テーブル２を動かすのと画像メ
モリを切換えるタイミングは図４に示すように、移動物
体の重心位置の座標変化に基づいて設定される。また、
移動物体の重心位置の座標変化を検出することにより画
像内での移動物体のスピードを知ることができる。

【００２５】移動物体が右に動き追跡できなくなると、
カメラ１を初期状態の位置に戻し、移動物体の監視を再
開する（図３の（ｅ））。

【００２６】また、背景画像は移動物体を追跡していな
いときに一定の時間ごとあるいは明るさなどの状況の変
化が起きたときに随時に更新される。

【００２７】

【発明の効果】以上のこの発明によれば、所望の範囲の
背景画像を複数領域に分割し、移動物体の移動方向に応
じてカメラ手段の撮像方向および背景画像を複数の領域
から選択するようにしたので、従来例と比較して移動物
体の検知範囲および追跡範囲を拡大することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】背景画像の取込みを説明するための図である。

【図３】カメラの映す場所と背景画像の選択の関係を説
明するための図である。

【図４】１つの画面の中で移動物体の重心位置の座標変
化を示したものである。

【図５】従来の画像認識装置のブロック図である。

【符号の説明】

１カメラ２可動テーブル５メモリ装置６差分器７２値化処理部５１移動物体検出回路１６制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体を撮像して画像データを発生する
カメラ手段を備えた画像認識装置であって、所望の範囲の背景画像を複数の領域に分割して記憶して
おくメモリ手段と、前記所望の範囲の背景画像のうちの撮像方向に対応する
領域の背景画像と前記カメラ手段により発生される画像
データとの差分をとる手段と、前記差分結果に基づいて画像内の移動物体を検出する手
段と、前記検出された移動物体の移動に応じて前記所望の範囲
の背景画像のうちの移動物体の移動方向に対応する領域
の背景画像を選択する手段と、前記検出された移動物体の移動に応じて前記カメラ手段
の撮像方向を変更する手段とを含むことを特徴とする画
像認識装置。
【請求項２】前記所望の範囲の背景画像は、移動物体
がないときに前記カメラ手段により撮像された画像デー
タであり、前記メモリ手段は、前記複数の領域に対応して設けられ
る複数の画像メモリを含み、各前記画像メモリは隣接す
る領域の背景画像と一部重複した背景画像を記憶する、
前記請求項１記載の画像認識装置。
【請求項３】前記移動物体を検出する手段は、差分結
果を２値化する手段と、画像内の２値化結果に対し孤立
したものに順位付を行なう手段と、順位別にされた個々
の２値化結果に対し画面上の縦の長さ、横の長さ、面積
および重心を求める手段とを備える、前記請求項１記載
の画像認識装置。
【請求項４】前記撮像方向を変更する手段は、前記カ
メラ手段を搭載する可動テーブルを含み、前記可動テー
ブルは前記複数の領域に対応した撮像方向にのみ前記カ
メラ手段を移動させる、前記請求項１記載の画像認識装
置。