JPH05266198A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 監視領域の輝度の変動に関係無く物体の有無
を確実に検出する。 【構成】 被検出物体の背景となる背景画像をそのエッ
ジ部分のみから成るエッジ画像に変換し、この背景のエ
ッジ画像と所定時間間隔で撮像した監視領域内の画像の
エッジ画像との各画素における絶対差分を求め、さらに
その絶対差分の総和の大小に基づいて監視領域における
物体の有無を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理技術を用いて
監視領域における物体の有無を検出する物体検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像処理技術を用いた通過車両の
検出装置、駐車車両の検出装置および不法侵入者の検出
装置などを代表とする様々な物体検出装置が開発されて
いる。これらの装置は、一般に、テレビカメラ等の画像
撮像装置から得られた入力画像に対して、画像変換処
理、特徴抽出処理等の画像処理を施し、もとの背景画像
には存在していなかった物体を検出対象として検出する
ものであり、類似例として、電子情報通信学会論文誌
Ｄ、昭和５８年８月号に記載の黄乗元、高羽禎雄著、
“ＩＴＶ画像による人の流れの実時間計測”に示された
監視装置がある。

【０００３】図４は、このような物体検出装置の一例で
ある不法侵入者監視装置の従来構成を示すブロック図で
ある。この監視装置では、検出対象としての人間が存在
しない状態での監視領域の画像（背景画像）を予め入力
しておき、次々と入力される監視カメラからの画像との
輝度値の絶対差分をとり、その差分値の時間的な変化を
観察することにより、検出対象としての人間が監視領域
内に存在するか否かを判定するように構成されている。

【０００４】具体的には、コンピュータ１、表示部（Ｃ
ＲＴ）２、メモリ３、監視カメラ等の画像撮像装置４と
から構成され、コンピュータ１には、演算処理部（ＣＰ
Ｕ）１１、画像入力部１２、監視領域設定部１３、画像
蓄積部１４、差分処理部１５、判定部１６が設けられ、
これら各部はデータバス１７によって結合されている。

【０００５】この構成において、画像撮像装置４から入
力された監視領域における背景のみの濃淡画像は画像入
力部１２でディジタルフレーム画像に変換される。この
ディジタルフレーム画像は監視領域設定部１３に入力さ
れ、ここで背景画像の中において監視すべき領域の画像
のみが切り出され、画像蓄積部１４に蓄積される。

【０００６】同様に、所定時間間隔で次々に撮像される
監視対象領域の画像（以下、監視対象画像と言う）も画
像入力部１２でディジタルフレーム画像に変換され、さ
らに監視領域設定部１３において監視領域に含まれる部
分のみが切り出される。

【０００７】このようにして所定時間間隔で次々に入力
される監視対象画像は差分処理部１５に入力される。差
分処理部１５は、この監視対象画像と画像蓄積部１４に
蓄積された背景画像の各画素における輝度値の絶対差分
を求め、さらにその差分の監視領域内の総和（輝度差分
総和）を算出し、判定部１６に送る。

【０００８】監視領域に不法侵入者が存在しない通常の
状況では、輝度差分値は小さな値であるが、監視領域に
不法侵入者が入り込むと、その領域の輝度値が変化する
ため、輝度差分値は大きな値を示すようになる。そこ
で、判定部１６では輝度差分値と所定のしきい値とを比
較し、輝度差分値がしきい値を越えたときには不法侵入
者が存在しているものと判定する。

【０００９】駐車車両の検出装置においても、同様の処
理による検出が行なわれている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来装
置にあっては、侵入者が存在しない場合の監視領域の輝
度が変化しないことを前提とし、差分処理部１５におい
て背景画像と監視対象画像との輝度値の差分を求め、そ
の差分の大小によって侵入者の有無を判定するようにし
ている。

【００１１】しかしながら、監視領域の輝度は日時およ
び天候等により時間的にも空間的にも変動するものであ
り、常に一定状態を維持しているとは限らない。このた
め、輝度の変動が大きな場合、不法侵入者がいなくて
も、いると誤判定される場合があった。例えば、背景画
像を撮影した時点で監視領域に日が当たっていたもの
が、時間が経ち、入力画像中では影になるような場合、
不法侵入者がいると誤判定されてしまう。これは、屋外
駐車場において顕著になる。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、監視領域の輝度
の変動に関係無く、不法侵入者等の物体の有無を確実に
検出することができる物体検出装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、視野内に監視領域が含まれるように設
置された画像撮像装置と、被検出物体が監視領域に存在
しない状態において前記画像撮像装置で撮像した視野内
の画像から監視領域の画像を被検出物体の背景画像とし
て切り出す監視領域設定手段と、この監視領域設定手段
で切り出された背景画像のエッジ部分を検出すると共
に、前記画像撮像装置により所定時間間隔で撮像した監
視領域内の画像のエッジ部分を検出するエッジ検出手段
と、このエッジ検出手段により検出した背景画像に関す
るエッジ画像を記憶する記憶手段と、前記所定時間間隔
で撮像した監視領域内の画像のエッジ画像と前記記憶手
段に記憶した背景画像に関するエッジ画像の各画素にお
ける絶対差分を求め、さらにその絶対差分の総和を求め
る差分算出手段とを設け、この差分算出手段の算出値の
大小に基づいて監視領域における物体の有無を検出する
ようにした。

【００１４】

【作用】前述の手段によれば、被検出物体の背景となる
背景画像をそのエッジ部分のみから成るエッジ画像に変
換し、この背景のエッジ画像と所定時間間隔で撮像した
監視領域内の画像のエッジ画像との各画素における絶対
差分を求め、さらにその絶対差分の総和の大小に基づい
て監視領域における物体の有無を検出するようにしてい
るため、監視領域の輝度が変動しても、物体の有無を確
実に検出することができる。すなわち、監視領域内に物
体が侵入すると、背景に存在していなかった場所にエッ
ジ現れたり、背景に存在していたエッジが侵入物体によ
って隠されるために、監視領域内のエッジ差分値が大き
な値を示すようになる。これによって、物体の有無を検
出することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的
に説明する。

【００１６】図１は、本発明の物体検出装置の一実施例
を示すブロック図である。

【００１７】この実施例の物体検出装置は、コンピュー
タ１、文字などの情報や画像などの情報を表示する表示
部（ＣＲＴ）２、文字などの情報や画像などの情報を格
納するメモリ３、テレビカメラ等で構成された画像撮像
装置４を備えている。

【００１８】コンピュータ１には、演算処理部１１、画
像入力部１２、監視領域設定部１３、画像蓄積部１４、
差分処理部１５、判定部１６が設けられ、さらにエッジ
検出部１８が設けられ、これらの各部はデータバス１７
によって結合されている。

【００１９】この場合、表示部２は例えばＣＴＲディス
プレイ装置で構成され、メモリ３はコンピュータ１の主
記憶装置と磁気ディスク装置、光ディスク装置等からな
る補助記憶装置とから構成されている。また、画像撮像
装置４は、その視野が監視領域を望むように配置されて
いる。

【００２０】さらに画像入力部１２は画像撮像装置４か
ら入力された監視領域を含む濃淡画像を図２（ａ）に示
すようなディジタルフレーム画像１２１に変換するもの
であり、監視領域設定部１３はディジタルフレーム画像
１２１から注目すべき監視領域の画像１３１を図２
（ｂ）に示すように切り出すものである。なお、切り出
す範囲は予め手動で設定されるものである。

【００２１】また、エッジ検出部１８は監視対象画像１
３１のエッジ部分のみを公知のエッジ検出処理により検
出し、監視領域の画像１３１を図２（ｃ）に示すような
エッジ画像１４１に変換するものである。さらに、画像
蓄積部１４は、前記エッジ画像１４１を蓄積し、差分処
理部１５は検出対象物体の背景となるエッジ画像と監視
領域の画像１３１のエッジ画像１４１における各画素の
絶対差分処理を行い、さらにその総和（エッジ差分値）
を算出するものである。判定部１６は、そのエッジ差分
値の大きさにより、監視領域内の不法侵入者等の物体の
有無を判定するものである。

【００２２】次に、このように構成された本実施例の動
作を図４のフローチャートに従い、詳細に説明する。

【００２３】まず、監視領域内に物体の存在しない状態
において画像撮像装置４により視野内の画像を撮像し、
画像入力部１２に入力する。画像入力部１２は入力され
た監視領域内に物体の存在しない状態の画像をディジタ
ルフレーム画像に変換する。

【００２４】ここで、監視領域内に物体が存在しない状
態のディジタルフレーム画像は図２（ａ）に示すような
画像１２１となる。

【００２５】この物体の存在しない状態のディジタルフ
レーム画像１２１は、監視領域設定部１３に入力され、
ここで図２（ｂ）に示すような監視領域のみの画像１３
１として切り出される。物体が存在しない状態で切り出
された監視領域の画像１３１は、背景画像としてエッジ
検出部１８に入力され、ここでエッジ検出処理により、
図２（ｃ）に示すような背景部分のみのエッジ画像１４
１に変換され、背景エッジ画像として画像蓄積部１４に
蓄積される（ステップＳ４０）。

【００２６】次に、同様にして画像撮像装置４の視野内
の画像を撮像し（ステップＳ４１）、その画像から監視
領域内のみの画像を切り出し、さらにその画像をエッジ
画像に変換する（ステップＳ４２，４３）。

【００２７】ここで、監視領域に侵入者２０が侵入した
状態では、画像撮像装置４で撮像した画像は図２（ｄ）
に示すような画像１５１となる。そして、監視領域内の
みの部分を切り出した画像は同図（ｅ）に示すような画
像１５２となり、そのエッジ画像は同図（ｆ）に示すよ
うな画像１５３となる。

【００２８】差分処理部１５はこのような監視対象領域
のエッジ画像が得られたならば、背景エッジ画像１４１
と前記エッジ画像１５３の絶対差分処理を行い（ステッ
プＳ４５）、監視領域内の総和、すなわちエッジ差分値
を算出する（ステップＳ４５）。

【００２９】ここで、絶対差分処理とは、背景エッジ画
像１４１とエッジ画像１５３の同じ画素に位置する画素
同士の差分の絶対値を求める処理であり、監視領域内の
すべての画素の絶対差分値の総和がエッジ差分値であ
る。

【００３０】このエッジ差分値は、背景部分のみの時は
輝度が変化してもほとんど「０」となるのに対し、不法
侵入者が存在する場合は、大きな値を示すようになる。

【００３１】そこで最後に、判定部１６において、エッ
ジ差分値と所定のしきい値とを比較し（ステップＳ４
６）、エッジ差分値がしきい値より大きい場合は、監視
領域内に不法な侵入者２０等の物体が存在すると判定す
る。

【００３２】しかし、エッジ差分値がしきい値より小さ
い場合は、監視領域内には不法な侵入者２０等の物体は
存在せず、正常状態が保たれていると判定し、再度、監
視領域の画像の入力処理に移る。

【００３３】このような処理が繰り返されることによっ
て監視領域は所定時間間隔で監視されていることにな
り、その監視中に、不法侵入者２０が侵入したならば、
判定部１６からそのことを表わす信号が発せられ、図示
しない警報等によって監視員等に通知される。

【００３４】以上の説明からわかるように、本実施例に
よれば、被検出物体の背景となる背景画像をそのエッジ
部分のみから成るエッジ画像に変換し、この背景のエッ
ジ画像と所定時間間隔で撮像した監視領域内の画像のエ
ッジ画像との各画素における絶対差分を求め、さらにそ
の絶対差分の総和の大小に基づいて監視領域における物
体の有無を検出するようにしているため、監視領域の輝
度が変動しても、物体の有無を確実に検出することがで
きる。すなわち、監視領域内に物体が侵入すると、背景
に存在していなかった場所にエッジ現れたり、背景に存
在していたエッジが侵入物体によって隠されるために、
監視領域内のエッジ差分値が大きな値を示すようにな
る。これによって、物体の有無を検出することができ
る。

【００３５】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されることな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得る
ことはいうまでもない。例えば、不法侵入者の検出ばか
りでく、駐車場や駐車禁止場所等における駐車車両の検
出、ホール等における在席数の計測等、広い範囲で利用
することが可能であり、画像処理技術を用いた物体検出
装置として極めて有効である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検出物体の背景となる背景画像をそのエッジ部分のみ
から成るエッジ画像に変換し、この背景のエッジ画像と
所定時間間隔で撮像した監視領域内の画像のエッジ画像
との各画素における絶対差分を求め、さらにその絶対差
分の総和の大小に基づいて監視領域における物体の有無
を検出するようにしているため、注目すべき監視領域の
輝度値が日時や天候によって変動する入力画像であって
も、監視領域における物体の有無を確実に検出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の物体検出装置の一実施例を示すブロ
ック図である。

【図２】 監視領域から得られる画像の一例を示す説明
図である。

【図３】 実施例における物体検出処理の手順を示すフ
ローチャートである。

【図４】 従来の物体検出装置の一例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１…コンピュータ、２…表示部（ＣＲＴ）、３…メモ
リ、４…画像撮像装置、１１…演算処理部（ＣＰＵ）、
１２…画像入力部、１３…監視領域設定部、１４…画像
蓄積部、１５…差分処理部、１６…判定部、１７…デー
タバス、１８…エッジ検出部、１２１…被検出物体が存
在しない状態でのディジタルフレーム画像、１３１…監
視領域の画像（背景画像）、１４１…背景のエッジ画
像、１５１被検出物体が存在する状態でのディジタルフ
レーム画像。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視領域における物体の有無を検出する
   物体検出装置において、 視野内に監視領域が含まれるように設置された画像撮像
   装置と、被検出物体が監視領域に存在しない状態におい
   て前記画像撮像装置で撮像した視野内の画像から監視領
   域の画像を被検出物体の背景画像として切り出す監視領
   域設定手段と、この監視領域設定手段で切り出された背
   景画像のエッジ部分を検出すると共に、前記画像撮像装
   置により所定時間間隔で撮像した監視領域内の画像のエ
   ッジ部分を検出するエッジ検出手段と、このエッジ検出
   手段により検出した背景画像に関するエッジ画像を記憶
   する記憶手段と、前記所定時間間隔で撮像した監視領域
   内の画像のエッジ画像と前記記憶手段に記憶した背景画
   像に関するエッジ画像の各画素における絶対差分を求
   め、さらにその絶対差分の総和を求める差分算出手段と
   を備え、この差分算出手段の算出値の大小に基づいて監
   視領域における物体の有無を検出することを特徴とする
   物体検出装置。