JPH06242205A - 画像追尾装置 - Google Patents

画像追尾装置

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JPH06242205A
JPH06242205A JP2528293A JP2528293A JPH06242205A JP H06242205 A JPH06242205 A JP H06242205A JP 2528293 A JP2528293 A JP 2528293A JP 2528293 A JP2528293 A JP 2528293A JP H06242205 A JPH06242205 A JP H06242205A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
circuit
measurement window
threshold value
brightness
Prior art date
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Pending
Application number
JP2528293A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Masuda
幸雄 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 目標の輝度変化によらず、適切なしきい値を
決定でき、目標検出能力を大幅に改善した画像追尾装置
を得る。 【構成】 計測窓読み出し回路13は計測窓制御データ
14を受け、画面内で指定された位置の輝度データを読
み出し、背景輝度データ15としてマイクロコンピュー
タ9に供給する。マイクロコンピュータ9は背景輝度デ
ータ15からしきい値を決定し、しきい値データ10と
して二値化回路3に供給する。 【効果】 目標周辺の背景の輝度を基準にしきい値が算
出でき、追尾目標の最大輝度が1フィールド前と比較し
てある一定の値以上に下がった場合でも、目標部を
“1”領域として安定に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、飛翔体誘導や火器管
制の画像追尾において、微小な目標の輝度変化によりし
きい値の設定が不安定になることを防止し、追尾目標を
安定に検出できる画像追尾装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は、従来の画像追尾装置の一例を示
す図であって、1は外界を撮像する撮像装置、2は撮像
装置1から出力されるデジタルビデオ信号、3は多値の
デジタルビデオ信号を二値画像に変換する二値化回路、
4は目標領域が“1”、背景領域が“0”の二値画像デ
ータ、5は二値画像中の値が“1”の画素からなる連結
閉領域の幾何学的特徴を計測する連結閉領域特徴計測回
路、6は各連結領域毎の特徴量データ、7は各領域の特
徴量データを記録する特徴ベクトルバッファ、8は各領
域の特徴ベクトル、9はマイクロコンピュータ、10は
しきい値データ、11は外部機器とのインターフェイス
回路、12は追尾誤差データ、20は入出力インターフ
ェイスである。
【0003】図において、外界の情景は撮像装置1によ
り撮像され、撮像装置1の走査順にデジタルビデオ信号
2として出力する。デジタルビデオ信号2は通常、走査
の区切りを示し同期信号と各画素の輝度データとからな
る。マイクロコンピュータ9は、あらかじめ設定したし
きい値をしきい値データ10として、二値化回路3に供
給する。二値化回路3は、デジタルビデオ信号2の輝度
データと、しきい値データ10とを比較し、輝度がしき
い値より大ならば“1”、そうでなければ“0”とする
画像の二値化を行ない、二値画像データ4として出力す
る。連結閉領域特徴計測回路5は、前記のデジタルビデ
オ信号2の輝度データ及び二値画像データ4をもとに、
二値画像中の連結した“1”領域毎に各種特徴量を計測
し、その特徴量データ6を出力する。特徴量データ6と
しては、各領域の面積、重心座標、輝度、外接長方形座
標等である。これら計測された特徴量データ6は各連結
閉領域毎に1つにまとめた構造の特徴ベクトルとして、
特徴ベクトルバッファ7に記録される。ここまでのステ
ップは1フィールド毎に随時行なわれている。次に、視
野中に複数の領域が存在した場合、どの領域を追尾する
かを決定するために、マイクロコンピュータ9は、1フ
ィールド前の画面内最大輝度とセンサノイズの標準偏差
からしきい値データ10を決定する。しきい値THは、
Gmaxを画面内の最大輝度、σを撮像装置ノイズの標
準偏差、αを実験的に与えられる定数とすれば、例えば
“数1”のように決められる。
【0004】
【数1】
【0005】マイクロコンピュータ9は、特徴ベクトル
バッファ7から現在のフィールドにおける各領域の特徴
ベクトル8を読みだし、輝度の最も高い領域を追尾目標
と判定し、追尾動作を開始する。そして追尾動作を開始
した後は、1フィールド前に追尾目標と判定していた領
域の最大輝度とセンサノイズの標準偏差からしきい値デ
ータ9を決定する。しきい値THは、Tmaxを追尾目
標の最大輝度、σを撮像装置ノイズの標準偏差、αを実
験的に与えられる定数とすれば、例えば“数2”のよう
に決められる。
【0006】
【数2】
【0007】マイクロコンピュータ9は1フィールド前
に追尾目標と判定していた領域の特徴ベクトルと、現在
のフィールドにおける各領域の特徴ベクトルとの比較を
行ない、一番近い特徴ベクトルを持つ領域を選択し、そ
の領域の重心座標を、追尾誤差データ12として、イン
ターフェイス回路11を通じ、外部機器に転送する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、追尾目標と判定していた領域の最大輝度を計測し、
その最大輝度からある一定の値を引いた値をしきい値と
して決めていた。目標の最大輝度は目標面積がある程度
大きい場合には安定しているが、目標が撮像装置の検出
限界に近い微小な場合には撮像装置の検出素子の開口率
に起因して輝度が大きく変化する場合がある。従って、
図10に示すように追尾目標の最大輝度が1フィールド
前と比較してある一定の値以上に下がった場合はしきい
値が目標の最大輝度を越えてしまい、目標部を“1”領
域として安定に検出できないという問題点があった。
【0009】この発明は、上記の問題点を解決するため
になされたもので、撮像装置からのデジタルビデオ信号
の画面中に計測窓を設定し、目標面積が小さい場合には
目標周辺の輝度を計測して二値化のしきい値を決定する
ことにより、目標の輝度変化によらず安定して目標領域
を検出することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる画像追
尾装置は、計測窓読み出し回路により、目標輝度の変化
によらず、しきい値を決定する手段を設けたものであ
る。
【0011】また、この発明に係わる画像追尾装置は、
計測窓読み出し回路、輝度変化算出回路により、背景輝
度が不安定な場合には背景輝度が安定するまで待ち、し
きい値を決定する手段を設けたものである。
【0012】さらに、この発明に係わる画像追尾装置
は、計測窓読み出し回路、背景輝度差算出回路により、
目標領域の一部が計測窓にかかった場合でも、その構成
画素を除いてしきい値を決定する手段を設けたものであ
る。
【0013】
【作用】この発明における画像追尾装置は、目標の輝度
変化や、背景の輝度変化やにかかわらず、目標だけを抽
出でき、目標検出能力を大幅に改善することができる。
【0014】
【実施例】
実施例1.図1は、この発明の1実施例の構成を示すも
のであって、13はデジタルビデオ信号2の1画面中に
計測窓を設定し、計測窓内の輝度データを計測する計測
窓読み出し回路、14は計測制御データ、15は計測し
た背景輝度データである。図において、1〜12は、従
来の技術で説明した図9に於けるものと同等である。
【0015】図の構成において、マイクロコンピュータ
9は追尾動作を開始した後、1フィールド前に追尾目標
と判定していた領域の重心位置を基準に図2に示すよう
な計測窓を設定する計測窓制御データ14を計測窓読み
出し回路13に供給する。図2に示すLは、Sを追尾目
標の面積、αを実験的に与えられる定数とすると、例え
ば、“数3”のように決めればよい。
【0016】
【数3】
【0017】計測窓読み出し回路13は、計測窓制御デ
ータ14をうけ、画面内で指定された位置の輝度データ
を読み出し、背景輝度データ15としてマイクロコンピ
ュータ9に供給する。計測窓読み出し回路13の構成と
しては、例えば1フィールド分の輝度データを記憶する
フィールドメモリとし、マイクロコンピュータ9から必
要とするアドレスのみを読み出す方式でもよい。マイク
ロコンピュータ9は背景輝度データ15からしきい値を
決定し、しきい値データ10として二値化回路3に供給
する。しきい値THは、W(i)を計測窓構成画素(i
=1..N)の輝度データ、σを撮像装置ノイズの標準
偏差、αを実験的に与えられる定数とすれば、例えば
“数4”のように決められる。
【0018】
【数4】
【0019】そして二値化回路3以降の動作は、従来の
装置と同様である。
【0020】このように上述の構成によれば、目標周辺
の背景の輝度を基準にしきい値が算出でき、図3に示す
ように追尾目標の最大輝度が1フィールド前と比較して
ある一定の値以上に下がった場合でも、目標部を“1”
領域として安定に検出することができる。
【0021】ところで、上記実施例では目標周辺の背景
輝度が安定している場合には適切なしきい値を設定する
ことができるが、例えば背景が雲から空へ変わる瞬間の
様に背景輝度が大幅に変化する場合には図4に示すよう
にしきい値THが高めに定まってしまい、目標部を
“1”領域として検出できず、上述の構成では応用が困
難となる。
【0022】実施例2.図5は、上記問題点を解決する
ための、この発明の実施例2の構成を示すものであっ
て、16は輝度変化算出回路、17は背景輝度変化率で
ある。図5において、1〜12、13〜15は、図1に
示したものと同等である。
【0023】図の構成において、輝度変化算出回路16
は計測窓読み出し回路13からの背景輝度データ15を
うけ、背景輝度変化率17を算出する。変化率を算出す
る期間をNフィールドとすると、Nフィールド分の背景
輝度データを記憶しておき、その変化率を求める。iフ
ィールド目(i=1..N)の背景輝度をL(i)とす
ると背景輝度変化率をLtは“数5”により求められ
る。
【0024】
【数5】
【0025】マイクロコンピュータ9は、背景輝度変化
率17とあらかじめ設定した判定基準値を比較し、判定
基準値を越えた場合には背景輝度データ15を無効と見
なし、背景輝度変化率17が判定基準値以内になるまで
待つ。そして判定基準値以内になった時の背景輝度デー
タ15を基準にしきい値を算出する。
【0026】このように上述の構成によれば、背景輝度
が変化する場合でもその変化率が算出でき、背景輝度の
安定するのを待つことによって、目標部を“1”領域と
して安定に検出することができる。
【0027】ところで、上記実施例2では目標が十分遠
方にある場合のように目標の縦横比が1対1に近い場合
は目標領域全てが計測窓構成画素の内側に存在するの
で、安定して目標領域を検出するしきい値を設定するこ
とができるが、目標が近接した場合のように目標の縦横
比が大きい場合には、図6に示すように目標領域の一部
が計測窓構成画素にかかることによってしきい値THが
高めに定まってしまい、目標部を“1”領域として検出
できず、上述の構成では応用が困難となる。
【0028】実施例3.図7は、上記問題点を解決する
ための、この発明の実施例3の構成を示すものであっ
て、18は目標輝度データ、19は背景輝度差算出回
路、20は背景輝度差データである。
【0029】図の構成において、計測窓読み出し回路1
3は図8に示すように目標重心付近にも計測窓構成画素
をおき、背景データ15のほかに目標輝度データ18を
背景輝度差算出回路19に供給する。背景輝度差算出回
路19は背景輝度データ15及び目標輝度データ18を
うけ、目標と背景の輝度差を算出し、背景輝度差データ
20を出力する。マイクロコンピュータ9は、背景輝度
差データ20とあらかじめ設定した判定基準値を比較
し、全ての計測窓構成画素の背景輝度データ15から、
判定基準値に満たない構成画素の輝度データを除いた上
でしきい値を算出する。
【0030】このように上述の構成によれば、目標の縦
横比が大きい場合のように目標領域の一部が計測窓構成
画素にかかった場合でも、その構成画素をのぞいてしき
い値を算出することができ、目標部を“1”領域として
安定に検出することができる。
【0031】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、計測
窓読み出し回路により、目標輝度の変化によらず、適切
なしきい値を決定することができ、目標部を“1”領域
として安定に検出することができる。
【0032】また、計測窓読み出し回路、輝度変化算出
回路により、背景輝度が不安定な場合には背景輝度が安
定するまで待ってからしきい値を決定することができ、
目標部を“1”領域として安定に検出することができ
る。
【0033】また、計測窓読み出し回路、背景輝度差算
出回路により、目標領域の一部が計測窓にかかった場合
でも、その構成画素を除いてしきい値を決定することが
でき、目標部を“1”領域として安定に検出することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す全体構成図である。
【図2】この発明の計測窓の配置を示す図である。
【図3】この発明の画像追尾装置によるしきい値と、目
標輝度との関係を示す図である。
【図4】背景輝度が変化した時のしきい値と、目標輝度
との関係を示す図である。
【図5】この発明の実施例2を示す全体構成図である。
【図6】この発明の計測窓の配置と、縦横比が大きい目
標との関係を示す図である。
【図7】この発明の実施例3を示す全体構成図である。
【図8】この発明の計測窓の配置を示す図である。
【図9】従来の画像追尾装置の1例を示す全体構成図で
ある。
【図10】従来の画像追尾装置によるしきい値と、目標
輝度との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 撮像装置 3 二値化回路 5 連結閉領域特徴計測回路 7 特徴量ベクトルバッファ 9 マイクロコンピュータ 11 インターフェイス回路 13 計測窓読み出し回路 16 輝度変化算出回路 19 背景輝度差算出回路 20 入出力インターフェイス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外界を撮像する撮像装置と、前記撮像装
    置の出力するデジタルビデオ信号の1画面中に計測窓を
    設定し、計測窓内の輝度データを計測する計測窓読み出
    し回路と、デジタルビデオ信号をしきい値により二値画
    像に変換する二値化回路と、この二値化回路の出力二値
    画像から連結閉領域毎に特徴量を計測する連結閉領域特
    徴計測回路と、計測された領域毎の特徴量を記憶する特
    徴ベクトルバッファと、前記計測窓読み出し回路の出力
    に基づいて上記二値化回路のしきい値を決定し、かつ装
    置全体の制御を行なうマイクロコンピュータと、外部機
    器とのインターフェイスを行なうインターフェイス回路
    とを備えたことを特徴とする画像追尾装置。
  2. 【請求項2】 計測窓読み出し回路の出力を受け、背景
    の輝度変化を算出し、その算出結果をマイクロコンピュ
    ータへ供給する輝度変化算出回路を備えたことを特徴と
    する請求項1記載の画像追尾装置。
  3. 【請求項3】 計測窓読み出し回路の出力を受け、目標
    と背景の輝度差を算出し、その算出結果をマイクロコン
    ピュータへ供給する背景輝度差算出回路を備えたことを
    特徴とする請求項1記載の画像追尾装置。
JP2528293A 1993-02-15 1993-02-15 画像追尾装置 Pending JPH06242205A (ja)

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