JPH05501931A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 物体検出装置 産業上の利用分野 本発明は、イメージシーケンス中の１以上の物体を検出するための装置に関する ものである。このような装置は、特にトラフィック制陣若しくは監視、又は医療 分野のイメージ処理に使用することかできる。

従来の技術 この場合、文言“物体”を広い意味に解さなければならないこと明らかである。

すなわち、この“物体”とは、単に非生命体のみならず、人体あるいはおそらく 動物をも含むものであって、これら”物体“の特徴に関し何ら制限かないこと明 らかである。更に、ここにおいて、本発明による装置の入力データを、視感度値 と関連する一定数のイメージポイントから成るディノタルイメージとする必要か ある。また、これらのイメージの態様に対して注意を払う必要かな・（、この点 に関しても、何ら制限がない。

イメージの動きについてさえ何ら仮定する必要かない（たた残された仮定は、イ メージポイントか、見る角度を変化させずに連続していることである）。その理 由は、位置決めできるかぎり、２個の連続イメージ間の大きな変位を考慮するこ とがてきるからである。

発明の概要 本発明は、所望の多様なイメージに対して十分適用することのできる簡易な物体 検出装置を提供することを目的としている。

この装置は、観察する場面内で、多少の移動性を有し、イメージの背景に対して 多少のコントラストを有し、各軌跡か互いに交差する物体を検出することかでき る。

この目的を解決するために、本発明による物体検出装置は、イメージシーケンス 中の１以上の物体を検出するための装置において、該装置が： （Ａ）イメージを位置決めするための手段と；（Ｂ）３１決めされたイメージ内 の物体のコントラストを高めるための手段と： （Ｃ）２個の位置決めされたイメージ間の移動物体のコントラストを高めるため の手段と： （Ｄ）検出すべき物体に相当するとみなされる信号を最終的に選択するための最 終選択手段； とを具えていることを特徴とする。

このような構成において、前記位置決めされたイメージ内の物体のコントラスト を高めるための手段か。

（ａ）前記位置決めされたイメージポイントの周囲におけるｐ個の局所的視感度 平均を決定するためのロ　−バスフィルタと： （ｂ）未フィルタ処理の位置決めされたイメージポイントの周囲の近傍と称する ｐ個のポイントに対して　、前記未フィルタ処理の位置決めされたイメージポイ ントと関連する視感度信号と、前記ｐ個の近傍ポイントと関連する位置決めされ フィルタ処理されたイメージの視感度信号との差値を計算するための手段と： （Ｃ）前記差値の最小値、又はいづれか一つの最小値を選択するための回路： とを具え、 且つ、前記平均値の決定、前記差の計算、及び前記選択を、前記イメージの境界 に位置するポイントを除く、前記未フィルタ処理の位置決めされたイメージの各 ポイントに対して行うことか好ましい。

更に、本発明による好適例では、前記移動物体のコントラストを高めるための手 段か： （ａ）Ｎを正の整数とし、現行の位置決めされたイメージよりも以前に位置決め されたＮ個のイメージを一時的に記憶するためのメモリと； （ｂ）現行の位置決めされたイメージの各ポイントと関連する視感度信号と、Ｎ 個以前に位置決めされたイメージ内のポイントに空間的に対応する各ポイントと 関連する視感度信号との差値を計算するための回路と；（Ｃ）これらの差値の最 小値を選択するための回路：とを具えている。

前記移動物体のコントラストを高めるための手段の変形例では：現行の位置決め されたイメージの各ポイントと関連する視感度信号と、Ｎ個以前に位置決めされ たイメージ内の現行のイメージの前記ポイントに空間的に対応するポイント及び 該対応ポイントの周囲のｐ個のポイントに空間的に対応するポイントと関連する 視感度信号との差値を計算するための回路を設ける。

更に、前記最終選択手段が： （ａ）前記位置決めされたイメージ内の物体のコントラストを高めるための手段 、及び前記移動物体のコントラストを高めるための手段の各出力信号と関連する ２量の乗算を行うための乗算回路と： （ｂ）しきい値判断回路； とを具えていることか好ましく、特に前記２量を、前記各出力信号とすることが できる。

前記最終選択手段において、例えば、前記しきい値判断回路のしきい値を、所望 の最大アラーム数との関連で予め決定、又は誤ったアラーム数に対する検出され る物体数の比率なとの、。

誤ったアラームの確率と検出レベルとを関連させる基準を最適なものとするよう に選択する。

このように提供される物体検出装置は、負の差値を上口値で置き換えるための置 換回路を、コントラスト増大手段の出力端子、又は前記種々の最終選択手段の一 方又は他方の冒頭に設けることによって更に改善することができる。

最終的に、物体検出装置における種々の基本的な動作を行う回路を適切に選択す ることによって、物体検出装置を構成する種々の位置決め、コントラストの増大 、及び最終選択手段をリアルタイムで動作するように構成できる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による物体検出装置の一例を示す図である。

第２図は位置決めされたイメージ内の物体のコントラストを高めるための手段を 示す図である。

第３図は移動物体のコントラストを高めるための手段を示す図である。

第４図は最終選択手段を示す図である。

ｆｆ１Ｆ？４Ｌめ六ねｆ−１！−’ノ左炊オス）本槽繍すスー実施例の説明 以下図面を参照して本発明を実施例につき説明するに、図１にて示す物体の検出 装置は、イメージを位置決めするための手段１００を具えている。ここで、イメ ージの位置決めは本来既知の動作であり、例えば“Ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ 　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＋、　ｂｙ　Ｗ、Ｋ。

Ｐｒａｔｔ、　Ｊ、　Ｗｉ　ｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ、　１９７８　に記述さ れている。この原理を以下に説明する。イメージシーケンス中の第１基準イメー ジ・及びこれに後続する第２イメージを考慮し、基準イメージ中から問題とする 数頭域（基準ポイントと称する点を中心とする基準領域と称する領域）を選択す る。また、判断基準にしたかって、前記基準領域と最もよく一致する領域（一致 ポインドと称する点を中心とする一致領域と称する領域）を第２イメージにおい てサーチする。これらの基準ポイントと一致ポインドとは、−組の変位ベクトル を用いることができるように関連しており、これらの変位ベクトルの全体か、前 記２個のイメージと関連する広域パラメトリック変換の表示マツプを構成する。

ここで、この変換のパラメータを例えば、並行移動ベクトルの座標、回転角度及 び回転中心の座標、又はズーミング中心及びズーミングスケールファクタの座標 とする。最後に、第２イメージのすへてのイメージポイントに逆変換を適用する と共に、必要な内挿を行うことによって、第２イメージを補償したイメージ（位 〒−−Ｌ−−１−−，，Ｊ−−〒−−−−４ｎ−４−−＆雷−−−−Ｊｒ＋−− −Ｚｔニー−Ｌニー−Ｉｎ６１１ＩＬ仄α）Ｃ’４Ｌ７−１７−ノこ４ｙＪ１９ ’；）ノ　てＴＦ）　ＩＱソＱ。

図Ｉに示されているように、イメージを位置決めするための手段１００の後段に 、位置決めされたイメージ内の物体のコントラストを高めるための手段（第１コ ントラスト増大手段）２００を設ける。特に図２に示す例では、前記手段２００ は、イメージを位置決めするための手段１００の出力信号（すなわち、例えばＵ 、て示されている現行の位置決めされたイメージ）を受信するローパスフィルタ ２１を具えている。この現行のイメージＵＮは、所定数の位置決めされたイメー ジポイントによって構成さジにわたってビットで表現される視感度値（Ｉｕｍｉ ｎｏｓｉｔｙ　ｖａｌｕｅ）と関連している。ローパスフィルタ２１の機能は、 前記位置決めされたイメージポイントの回りの視感度のｐ個の局所的平均を決定 することである（この場合、ｐ＝８）。これらの空間的平均の空間的な範囲は、 検出すべき物体の大きさと関連している。

もち論、このフィルタリング動作は、（イメージの境界におけるイメージポイン トを除き）位置決めされたイメージの全体に適用される（すなわち、境界におけ る物体の検出は行わない）。

このようなフィルタに関するこれ以上の説明は省略する。例えば、Ｓ、　Ａ、　 Ｄｕｄｅｎｙの記事”Ｔａｒｇｅｔ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｔ ｒａｃｔｉｏｎｆｒｏｍ　ｃｌｕｔｔｅｒｅｄ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｓ”　５ ＰｒＮ　ｖｏｌ、３０２．　Ｉｎｆｒａｒｅｄｐｐ、　４３−５０において、こ のようなコントラストフィルタか詳細に説明されている。

ローパスフィルタ２１の後段に、計算回路２２を設ける。この計算回路２２は、 位置決めされた前記イメージポイントの近傍であり前記決定された局所的平均に 相当するｐ個のポイントにおいて、該ｐ個のポイントのそれぞれについて、位置 決めされフィルタ処理されたイメージと関連する視感度信号間の差を評価する。

もち論、前記先行するフィルタリングと同様に、この差の計算動作は、イメージ の境界におけるポイントを除き、位置決めされたイメージの全体に適用される。

以下の動作についても同様である。実際には、最終的に選択回路２３が、ｐ個の 差を２個づつ比較し、これらの中から最小値を選択する。また、選択回路２３を 、差の最小値の中のいづれか一つを選択するランクドパリューフィルタ（ａ　ｒ ａｎｋｅｄ　ｖａｌｕｅ　ｆｉｌｔｅｒ）で構成することかできる。このように して、局所的な平均のいづれか一つの領域に高輝度物体が出現しても、安定した 動作を提供することがてきる。この例では、このように選択された差は、コント ラストを高めるだめの手段２００の出力信号を構成する。

図１に示すように、イメージを位置決めするための手段１００の後段に、２個の 位置決めされたイメージ間の移動物体のコントラストを高めるための手段（第２ コントラスト増大手段）３０゜も設ける。図３ａに示す例において、この手段３ ００は、現行の位置決めされたイメージよりも以前に位置決めされたＮ個のイメ ージを一時的に記憶するためのメモリ３１を具えている（Ｎは正の整数）。計算 回路３２は、現行の位置決めされたイメージの各ポイントと関連する視感度信号 と、Ｎ個以前に位置決めされたイメージ内のポイントと空間的に対応する各ポイ ントと関連する視感度信号との差を形成し、その後、選択回路３４において、こ れらの差の最小値を選択する。この例ては、この回路３４の出力か、コントラス トを高めるための手段３００の出力を構成する。

［Ｎ３ｂにて示す、コントラストを高めるための手段３００の他の一例では、計 算回路３２を計算回路３３て置き換え、現行の位置決めされたイメージの各ポイ ントと関連する視感度信号と、Ｎ個以前に位置決めされたイメージにおける現行 のイメージの前記ポイントに空間的に対応するポイント及び該対応ポイントの周 囲のｐ個のポイントに空間的に対応するポイントと関連する視感度信号との間の 差を計算する。Ｎの値を、検出すべき物体の速度に基づき選択する。ここで、検 出可能な最小速度は、Ｎ個のイメージの間に２画素である。この場合、このよう にして実行される差の計算は、イメージの境界に位置するポイントを除き、現行 の位置決めされたイメージポイントの全体に適用される。この計算に後続する選 択の動作も同様である。

上記のように、選択回路２３を、このようにして計算された１個以上の最小差値 を除去し、この除去の後に残りの差の中の最小差を選択するランクドパリューフ ィルタで構成することかできる。前記コントラスト増大手段の一方又は他方又は 両方に、負の差値を上口値て置き換えるための回路３５を設けることかできる。

例えば、この回路３５を選択回路３４の出力端子に配置する（従って、この場合 図３ａ、図３ｂにおいて、回路３５は手段３００の出力端子にのみ示されている ）。

背景よりも明るい物体の場合、手段２００との関連でこのような置換回路を設け ることは、実際にはポイント特徴かはっきりしない物体に相当する、局所的コン トラストか負であるポイントを考慮しないことを意図している。手段３００との 関連でこのような置換回路を設けることは、ディスクロージャ（ｄｉｓｃｌｏｓ ｕｒｅ）領域に相当する物体−背景境界を考慮しないことを意図している。

位置決めされたイメージ内の物体のコントラストを高めるための手段２００と、 移動物体のコントラストを高めるための手段３００との出力端子に、検出すべき 物体に相当すると考えられる信号を最終的に選択するための手段と称する手段４ ００を設ける。

図４ａに示す例において、手段４００は、２量ｆ及びｇの乗算を行うだめの回路 ４′３を具えている。この２量の一方ｆは、コントラストを高めるための手段２ ００の出力信号と（例えば、重み付けを行うことによって）関連し、他方ｇは、 コントラストを高めるための手段３００の出力信号と関連している。

これらの２量を、極めて単純に手段２００及び３００のそれぞれの出力信号とす ることもできるか、ｑれらに限定されるものではなくを利である。例えば、以下 の表記法：Ｘ２手段２００の出力信号、； ７２手段３００の出力信号： に＝物体に相当するグレイト−ンと、この物体の周囲の背景なわち、視感度の差 ）： Ｓ＝イメージ中のノイズの標準偏差： ｎ＝手段２００に使用されるフィルタリングマスクのポイント数； ｍ＝手段２００で考慮される隣接イメージポイントの数：を用いることによって 、２量ｆ及びｇを、及び て表すことかで７きる。これらの式で用いれらてい、るＮ（、）及び及び のａ及びｂを式（１，）及び式（２）の対応する値に置き換えることによって表 現される。この第２のアプローチは、確率最大基準と称する基準を利用、参照す るものであり、仮定を簡単なものとすること（各イメージポイントが独立且つ付 加的なガウスノイズと関連しており、平均かゼロ、分散か同一である一様な背景 とすること）を条件として有効である。

乗算回路４３の出力に基づき、しきい値判断回路４４は、検出すべき物体に実質 的に相当すると忠われる信号を最終的に抽出することかできる。しきい値の選択 は、物体の種類、すなわち手段４００の出力端子におけるイメージの統計的特性 に関連しており、通常、イメージのヒストグラムに従って決定される。他の例に おいて、しきい値判断回路４４は、アラームの所望の最大数に従って予め簡単に 決定されたしきい値に基づき動作する。あるいはまた、このしきい値は、誤った アラームの確率と検出レベルとを関連つける基準、例えば誤ったアラーム数に対 する検出される物体数の比率を最適にするように選択される。

本発明は、ここに開示されている実施例に限定されるものではなく、発明の要旨 を変更しない範囲内で種々の変更又は変形をし得ることもち論である。特に、コ ントラストを高めるための手段２００又は３００の出力端子に、負の差値をゼロ 値に置き換えるための回路３５を設けることに関して既に言及した。この種の置 換回路を、前記手段２００又は３００内に設けるのではなく、図４ａの破線にて 示されているように、回路４１をコントラストを高めるための手段２００の出力 端子と乗算回路４３の対応する入力端子との間に配置、又は、図４ｂに示されて いるように、同様の回路４２をコントラストを高めるための手段３００の出力端 子と乗算回路４３の他方の入力端子との間に配置することによって、最終的選択 手段４００内に設けることかできる。

上記装置かリアルタイムで動作できることか極めて有利であること明らかである 。種々の基本的動作（線形的又は形態学的フィルタリング、差、積、関数ｆ及び ｇを確立するための表の符号化等）は、Ｄａｔａｃｕｂｅ　Ｉｎｃ、、４　Ｄｅ ａｒｂｏｒｎ　Ｒｏａｄ、ＭＡＯ１９６０゜ＵＳＡの登録商標“ＤａｔａＣＵｂ ｅ”にて特定されるカードなどの、市場にて入手することのできる電気的イメー ジ処理カードによって行われる。このように構成することによって、ビデオ速度 におけるリアルタイムで、装置を動作させることかできる。

ＦＩＧ、２ Ｆ旧、３ａ ＦＩＧ、４ｂ 要　約　書 物体検出装置は、 （Ａ）イメージリセット装置（１００）、（Ｂ）リセットされたイメージ中の物 体のコントラストを高める装置（２００）、 （Ｃ）リセットされた２つのイメージ間で移動する物体のコントラストを高める 装置（３００） （Ｄ）検出すべき物体に相当するとみなされる信号を最終的に選択する装置（４ ００） を具える。物体検出装置は、監視、交通整理及び医療分野に適用する。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．イメージシーケンス中の１以上の物体を検出するための装置において、該装 置が： （Ａ）イメージを位置決めするための手段と；（Ｂ）位置決めされたイメージ内 の物体のコントラストを高めるための手段と； （Ｃ）２個の位置決めされたイメージ間の移動物体のコントラストを高めるため の手段と； （Ｄ）検出すべき物体に相当するとみなされる信号を最終的に選択するための最 終選択手段；とを具えていることを特徴とする物体検出装置。
2. ２．前記位置決めされたイメージ内の物体のコントラストを高めるための手段が ： （ａ）前記位置決めされたイメージポイントの周囲におけるｐ個の局所的視感度 平均を決定するためのローパスフィルタと； （ｂ）未フィルタ処理の位置決めされたイメージポイントの周囲の近傍と称する ｐ個のポイントに対して、前記未フィルタ処理の位置決めされたイメージポイン トと関連する視感度信号と、前記ｐ個の近傍ポイントと関連する位置決めされフ ィルタ処理されたイメージの視感度信号との差値を計算するための手段と；（ｃ ）前記差値の最小値、又はいづれか一つの最小値を選択するための回路； とを具え、 且つ、前記平均値の決定、前記差の計算、及び前記選択を、前記イメージの境界 に位置するポイントを除く、前記未フィルタ処理の位置決めされたイメージの各 ポイントに対して行うことを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
3. ３．前記選択回路を、このようにして計算された１個以上の最小差値を除去し、 該除去の後に残りの差値の中から最小値を選択するように指定されたランクフィ ルタとすることを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
4. ４．前記移動物体のコントラストを高めるための手段が：（ａ）Ｎを正の整数と し、現行の位置決めされたイメージよりも以前に位置決めされたＮ個のイメージ を一時的に記憶するためのメモリと； （ｂ）現行の位置決めされたイメージの各ポイントと関連する視感度信号と、Ｎ 個以前に位置決めされたイメージ内のポイントに空間的に対応する各ポイントと 関連する視感度信号との差値を計算するための回路と；（ｃ）これらの差値の最 小値を選択するための回路；とを具えていることを特徴とする請求項１、２又は ３に記載の物体検出装置。
5. ５．前記移動物体のコントラストを高めるための手段が：（ａ）Ｎを正の整数と し、現行の位置決めされたイメージよりも以前に位置決めされたＮ個のイメージ を一時的に記憶するためのメモリと； （ｂ）現行の位置決めされたイメージの各ポイントと関連する視感度信号と、Ｎ 個以前に位置決めされたイメージ内の現行のイメージの前記ポイントに空間的に 対応するポイント及び該対応ポイントの周囲のｐ個のポイントに空間的に対応す るポイントと関連する視感度信号との差値を計算するための回路と； （ｃ）これらの差値の最小値を選択するための回路；とを具えていることを特徴 とする請求項１、２又は３に記載の物体検出装置。
6. ６．前記位置決めされたイメージ内の物体のコントラストを高めるための手段が 、負の差値をゼロ値で置き換えるための置換回路を具えていることを特徴とする 請求項３、４又は５に記載の物体検出装置。
7. ７．前記移動物体のコントラストを高めるための手段が、負の差値をゼロ値で置 き換えるための置換回路を具えていることを特徴とする請求項３、４又は５に記 載の物体検出装置。
8. ８．前記最終選択手段が： （ａ）前記位置決めされたイメージ内の物体のコントラストを高めるための手段 、及び前記移動物体のコントラストを高めるための手段の各出力信号と関連する ２量の乗算を行うための乗算回路と； （ｂ）しきい値判断回路； とを具えていることを特徴とする請求項６又は７に記載の物体検出装置。
9. ９．前記最終選択手段が： （ａ）前記位置決めされたイメージ内の物体のコントラストを高めるための手段 の負の出力信号をゼロ値で置き換えるための置換回路と； （ｂ）前記置換回路、及び前記移動物体のコントラストを高めるための手段の各 出力信号と関連する２量の乗算を行うための乗算回路と； （ｃ）しきい値判断回路； とを具えていることを特徴とする請求項３、４又は５に記載の物体検出装置。
10. １０．前記最終選択手段が： （ａ）前記移動物体のゴントラストを高めるための手段の負の出力信号をゼロ値 で置き換えるための置換回路と；（ｂ）前記位置決めされたイメージ内の物体の コントラストを高めるための手段、及び前記置換回路の各出力信号と関連する２ 量の乗算を行うための乗算回路と；（ｃ）しきい値判断回路； とを具えていることを特徴とする請求項３、４又は５に記載の物体検出装置。
11. １１．前記２量を、前記各出力信号とすることを特徴とする請求項８、９又は１ ０に記載の物体検出装置。
12. １２．前記しきい値判断回路のしきい値を、所望の最大アラーム数との関連で予 め決定することを特徴とする請求項８〜１１のいづれか一項に記載の物体検出装 置。
13. １３．前記しきい値判断回路のしきい値を、誤ったアラームの確率と検出レベル とを関連させる基準を最適なものとするように選択することを特徴とする請求項 ８〜１１のいづれか一項に記載の物体検出装置。
14. １４．最適化されるべき前記基準を、誤ったアラーム数に対する検出される物体 数の比率とすることを特徴とする請求項１３に記載の物体検出装置。
15. １５．前記位置決め、コントラストの増大、及び最終選択手段をリアルタイムで 動作するように構成することを特徴とする請求項１〜１４のいづれか一項に記載 の物体検出装置。