JPH10271487A - 動体検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不要なデータ処理を行う手間を省略し、動体
検出処理の高速化と確実さとを向上させる。 【解決手段】 入力フレームを構成する画素のうちの動
体部分をなすと推定される画素及びその近傍の画素の、
それぞれの入力フレームにおける座標データの変化を検
出する。更に、これら画像及びその近傍の画像の、夫々
の入力フレームにおける移動方向を検出する。そして、
これら座標データの変化と移動方向との一致する全ての
画素及びその近傍の画素から成る物体を一の動体とみな
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一連の動画像中
から動体のみを抽出する動体検出方法に係り、特に、正
確な動体検出を行うことのできる動体検出方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】セキュリティシステムの一つとして、従
来から監視装置が広く知られている。従来の公知の監視
装置は、ディスプレイに映し出された画像を監視者人が
見続け、この監視者の判断により、不審人物（動体）の
検出を行うものであった。このため、動体を検出する作
業は面倒で、場合によっては見落とすこともあり、確実
性にかけるものであった。

【０００３】かかる現状に鑑みて、本発明者は、先に動
体検出方法及び動体検出装置を発明した（特願平８−２
１４１１４号）。先ず、この先発明に係る動体検出方法
及び動体検出装置について、簡単に説明する。

【０００４】上記先発明の動体検出方法とその装置のう
ち、方法の発明は、先ず、撮像手段により得られた入力
フレームの量子化方向を交互に反転することにより、図
３に示すように、ポジフレーム１とネガフレーム２とを
交互に出力する。そして、順方向に隣接するポジフレー
ム１とネガフレーム２とに共通する静止部分３の濃度値
を均一化することにより、動体検出用フレーム４を出力
する。

【０００５】この動体検出用フレーム４においては、上
記静止部分３の濃度値が均一となっているため、動体部
分５が浮かび上がってくる。尚、図３に「和／２」と記
載してあるのは、各フレーム１，２の濃度値を減算する
処理を表している。即ち、上記動体検出用フレーム４を
出力する場合、上記ポジフレーム１とネガフレーム２と
を、単に重ね合わせただけでは、２画面分の濃度情報を
持つため、極端に濃度値の高い画像になってしまう。こ
のため、適切な量の定数値を減算する。

【０００６】先発明の動体検出方法は、上述のように構
成されるため、量子化方向を交互に反転することにより
得られたポジフレーム１とネガフレーム２とのうち、時
間の流れに沿って隣接するポジフレーム１とネガフレー
ム２とを重ね合わせ、これら各フレーム１、２に共通す
る静止部分の濃度値を均一化すれば、この静止部分が打
ち消されるため、動体部分５を抽出することができる。

【０００７】また、装置の発明は、従来知られたＣＣＤ
カメラと同様、光入力を電荷信号に変換し、蓄積する光
電変換手段を備えている。この光電変換手段は、入力さ
れた光情報を、その輝度が所定値以上のものをハイレベ
ルとし、所定値未満のものをローレベルとして（正論理
で）量子化する第一の量子化と、その輝度が所定値以上
のものをローレベルとし、所定値未満のものをハイレベ
ルとして（負論理で）量子化する第二の量子化とを交互
に施す。

【０００８】即ち、この光電変換手段１０は、図４に示
すように、レンズ１１、撮像素子１２を介して入力され
た光情報を、信号処理回路１３によって正論理で濃度値
を電荷に変換する。次いで、同じくこの信号処理回路１
３により上記電荷を蓄えたまま、負論理で濃度値を電荷
に変換する。そして、上記第一の量子化を施された（正
論理で電荷に変換された）画像フレームと、この第一の
量子化に続く第二の量子化を施された（負論理で電荷に
変換された）画像フレームとを比較し、両者で同じ輝度
の画素を打ち消し合わせることにより、動体と見做され
るこれら両者で異なる輝度の画素を抽出自在としたもの
である。この一連の処理を終えたならば、電荷を解放
し、同様の処理を繰り返す。尚、図４で符号１４は同期
回路、符号１５は撮像素子１２を駆動させるための素子
駆動回路である。また、図５は、上記信号処理回路１３
を構成する、動体検出用フレームを得るための回路（Ａ
ＲＣ回路）１７の具体的構成を示している。

【０００９】先発明の動体検出装置は、上述のように構
成されるため、光情報が入力されると、この入力された
光情報は光電変換手段１０によって第一の量子化と第二
の量子化とを交互に施される。これら第一、第二の各量
子化の量子化方向は、互いに逆であるため、上記第一の
量子化を施された画像フレームと、この第一の量子化に
続く第二の量子化を施された画像フレームとを重ね合わ
せれば、これら各フレームに共通する静止部分である両
者で同じ輝度の画素が互いに打ち消し合うため、動体と
見做される、これら両フレームで異なる輝度の画素を抽
出できる。

【００１０】ところで、上述した先発明に係る動体検出
方法及び動体検出装置においては、いずれもポジフレー
ム（第一の量子化を施された画像フレーム）及びネガフ
レーム（第二の量子化を施された画像フレーム）を得る
ための量子化（第一、第二の量子化）を施し、これら各
フレームに共通する静止部分を抽出する際に、いわゆる
ベクトル連結処理と称される、動体部分の形状や大きさ
を割り出す処理を行っている。従来知られているベクト
ル連結処理は、上記入力フレームを構成する画素のそれ
ぞれの入力フレームにおける座標データの変化を検出
し、変化のある画素及びその近傍の画素によって構成さ
れる部分を動体とみなすものであった。具体的に説明す
ると、上記入力フレームを構成する画素のそれぞれの入
力フレームにおける座標データの変化を検出することに
より、変化のある画素が、図２（Ａ）の斜格子を付した
ものであり、変化のない画素が白地のものであるとする
と、従来構造の場合、図２（Ｂ）に示すように、３個の
動体Ａ、Ｂ、Ｃが存在すると判断する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来構造の場合、以下のような不都合が存在す
る。すなわち、上記座標データの変化により動体を構成
する部分であると判断された画素のうちには、被検出対
象（例えば、不審人物）以外のものが含まれることがあ
る。例えば、蛍光灯等の照明装置による外乱、風雨等の
自然現象による外乱によって、上記被検出対象以外のも
のでも、この被検出対象と同様の動体が存在すると判断
される場合がある。このように、被検出対象以外のもの
であっても、この被検出対象と同様の動体が存在すると
みなすことは、動体検出に要する処理が徒に多くなり、
処理速度の低下を招来する。また、確実な動体検出を阻
害することにもなる。

【００１２】更に、単に座標データの変化によって動体
の有無を判断する場合、独立した二つ以上の被検出対象
が存在した場合でも、これら各被検出対象が隣接する状
態（例えば、スクラムを組んで密談しているような状
態）になった場合、これら複数の被検出対象が一つであ
ると判断される場合も考えられる。すなわち、従来構造
においては、図１（Ａ）（Ｂ）に示すフレームからは図
１（Ｃ）に示す一の動体Ａのみが検出される。このよう
に、実際には複数の動体が存在するにも拘らず、検出さ
れる動体の個数が減少されてしまうことは、好ましいこ
とではない。上述のように、上記被検出対象以外のもの
でも、この被検出対象と同様の動体が存在すると判断さ
れたり、複数の動体が存在するにも拘らず検出される動
体は、実際よりも少なくなる、といった不都合を防止す
る技術は、現在知られてはおらず、その対策が望まれて
いた。

【００１３】この発明の動体検出方法は、かかる現状に
鑑み創案されたものであって、その目的とするところ
は、上述したような外乱等によって被検出対象でないに
も拘らず、この被検出対象と同様の動体であると認識さ
れるのを防止し、動体検出処理の高速化と確実さとを向
上させることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る動体検出
方法は、請求項１に記載したように、撮像手段により得
られた入力フレームの量子化方向を交互に反転して再量
子化することによりポジフレームとネガフレームとを交
互に出力し、更に、順方向に隣接するポジフレームとネ
ガフレームとに共通する静止部分の濃度値を均一化する
ことにより動体部分を抽出する動体検出方法に関する。
特に、この発明の動体検出方法においては、上記入力フ
レームを構成する画素のうちの動体部分をなすと推定さ
れる画素及びその近傍の画素の、それぞれの入力フレー
ムにおける座標データの変化と、これら画像及びその近
傍の画像の、それぞれの入力フレームにおける移動方向
とを検出する。そして、これら座標データの変化と移動
方向との一致する全ての画素及びその近傍の画素から成
る物体を一の動体とみなすことを特徴としている。

【００１５】この発明に係る動体検出方法は、上述した
ように構成されるため、前述したような外乱等によって
被検出対象でないにも拘らず、この被検出対象と同様の
動体であると認識されることが防止される。即ち、上記
外乱等によって動体であるとみなされた物体は、時間の
進行に伴う変移に秩序性が少ない。従って、前述した従
来構造と同様、上記入力フレームを構成する画素のうち
の動体部分をなすと推定される画素及びその近傍の画素
の、それぞれの入力フレームにおける座標データの変化
に基づいて動体の検出を行うのに加え、これら画像及び
その近傍の画像の、それぞれの入力フレームにおける移
動方向を検出することにより、時間の進行に伴う変移に
秩序性が小さいものは、動体とはみなされなくなる。こ
の結果、不要なデータ処理を行う手間が省略され、動体
検出処理の高速化と確実さとを向上させることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の一形態例
について説明する。尚、この発明は、動体の有無を検出
すべくポジフレームとネガフレームとを重ね合わせてな
る画像フレーム（動体検出用フレーム）のうち、実際に
動体が存在するか否かを判断する部分に、その特徴を有
する。その他の構成並びに作用は、前述した先発明に係
る構造と同様である。したがって、先発明と同等部分の
説明は省略もしくは簡略化し、以下、この発明の特徴部
分を中心に説明する。

【００１７】本形態例においては、先ず、ＣＣＤカメラ
等の撮像素子によって撮影された入力フレームの量子化
方向を交互に反転して再量子化することによりポジフレ
ームとネガフレームとを交互に出力し、更に、順方向に
隣接するポジフレームとネガフレームとに共通する静止
部分の濃度値を均一化して前記動体検出用フレームを得
る。このような前処理は、前述した先発明に係る動体検
出方法と同様である。特に、この発明の動体検出方法に
おいては、上記入力フレームを構成する画素のうちの動
体部分をなすと推定される画素及びその近傍の画素の、
それぞれの入力フレームにおける座標データの変化と、
これら画像及びその近傍の画像の、それぞれの入力フレ
ームにおける移動方向と、を検出する。そして、これら
座標データの変化と移動方向との一致する全ての画素及
びその近傍の画素から成る物体を一の動体とみなすもの
である。

【００１８】即ち、従来構造におけるベクトル連結処理
が、図１（Ａ）（Ｂ）に示すようなフレームから、同図
（Ｃ）に示すような、単一の動体が存在している画像し
か得られない。これに対し、本形態例における動体検出
方法においては、上記座標データの変化とともに移動方
向を検出して、当該画像に動体が存在するか否かを判断
するため、図１（Ａ）（Ｂ）のフレームからは同図
（Ｄ）に示すように、正確に二つの被検出対象である動
体が検出される。勿論、前述した照明装置や風雨による
外乱の影響は、その秩序性の小ささに伴って排除される
ため、動体として認識されることはない。

【００１９】この発明に係る動体検出方法は、上述した
ように構成されるため、前述したような外乱等によって
被検出対象でないにも拘らず、この被検出対象と同様の
動体であると認識されることが防止される。また、複数
の被検出対象が存在するにも拘らず、検出される動体が
実際よりも少なくなることもない。この結果、不要なデ
ータ処理を行う手間が省略され、動体検出処理の高速化
と確実さとを向上させることができる。

【００２０】尚、この発明に係る動体検出方法を適用し
た装置としては、前記図４、図５に示す先発明構造にお
けるベクトル連結処理を行う部分に、従来構造と同様、
上記入力フレームを構成する画素のうちの動体部分をな
すと推定される画素及びその近傍の画素の、それぞれの
入力フレームにおける座標データの変化に基づいて動体
の検出を行う機能に加え、これら画像及びその近傍の画
像の、それぞれの入力フレームにおける移動方向を検出
する機能を持たせ、上記座標データの変化と移動方向と
の両条件を満たす場合に、動体とみなすようにすること
で構成できる。即ち、図４に示すように光入力を電荷信
号に変換し、蓄積する光電変換手段１０を備える。この
光電変換手段１０は、光情報を入力するレンズ１１と、
撮像素子（ＣＣＤ）１２と、信号処理回路１３と、同期
回路１４と、上記撮像素子１２を駆動させるための駆動
手段１５とを備える。上記信号処理回路１３は、ノイズ
を除去し、映像信号のみを取り出す回路であるＣＤＳ１
６を含んでいる。このような構成は、従来から知られた
ＣＣＤカメラと同様である。上記レンズ１１と撮像素子
１２とが特許請求の範囲に記載した撮像手段をなす。

【００２１】更に、上記信号処理回路１３に動体検出処
理回路１７を設けている。この動体検出処理回路１７
は、図５に示すように、入力された光情報をＡ／Ｄ変換
するＡ／Ｄ変換器１８と、動体検出処理を施すための各
種前処理を行う前処理回路１９と、正論理により濃度値
を電荷に変換し、更に、この電荷に変換された画像フレ
ームを蓄積するためのフレームメモリ２０と、負論理に
より濃度値を電荷に変換する反転回路２１と、これらフ
レームメモリ２０と反転回路２１とによりそれぞれ得ら
れた画像フレームを合成する合成回路２２と、この合成
回路２２により得られた信号をＤ／Ａ変換して出力する
Ｄ／Ａ変換器２３と、を備えている。符号２４は、入力
された信号の一部をスルー出力信号として送り出すため
の分配器である。

【００２２】上記フレームメモリ２０は、上記前処理回
路１９を介して送られてきた、Ａ／Ｄ変換後の信号を、
その輝度が所定値以上のものをハイレベルとし、所定値
未満のものをローレベルとして（正論理で）量子化する
第一の量子化を施す。そして、この第一の量子化を施さ
れた画像データを蓄積する。一方、上記反転回路２１
は、上記Ａ／Ｄ変換後の信号を、その輝度が所定値以上
のものをローレベルとし、所定値未満のものをハイレベ
ルとして（負論理で）量子化する第二の量子化とを施
す。すなわち、上記フレームメモリ２０では、入力され
た信号を正論理で濃度値を電荷に変換し、上記反転回路
２１では、入力された信号を負論理で濃度値を電荷に変
換する。

【００２３】そして、上記フレームメモリ２０に蓄積さ
れた画像フレームと、上記反転回路２１により第二の量
子化を施された画像フレームとを、合成回路２２に送
り、この合成回路２２で両者を合成し比較する。この合
成回路２２において、上記両者で同じ輝度の画素を打ち
消し合わせる。言い換えれば、両者の静止部分の濃度を
均一化する。上記合成回路２２における処理により、Ｄ
／Ａ変換を施されて出力された出力信号においては、上
記静止部分の濃度が均一化されていると共に、動体と見
做されるこれら両者で異なる輝度の画素が抽出されたも
のとなっている。従って、出力された信号中には、上記
動体が浮かび上がった状態となっている。上記合成回路
２２に画像フレーム信号を送った後のフレームメモリ２
０及び反転回路２１は、次の信号を入力し、同様の処理
を行う。又、上記合成回路２２は、出力信号を送り出す
ことによって、新たな入力を待つべく待機する。

【００２４】更に、この動体検出装置は、上記前処理回
路１９等に設けた演算装置（ＭＰＵ、ＣＰＵ）等に、上
述した本発明方法に係る機能を持たせている。このよう
に、本形態例における動体検出方法を適用した動体検出
装置は、上記演算装置に当該機能を行わせるプログラム
を記憶させておけば良いため、先発明に係る装置を利用
して容易に構成できる。

【００２５】尚、上記動体検出装置においては、入力画
像をグレースケールとする。入力画像がフルカラー画像
であっても動体の検出を行えるが、フルカラー画像は細
かな色差や彩度差を表現可能であるため、出力画像に余
分な情報を載せてしまう。このため、入力画像としては
グレースケールが好ましい。また、上記装置により動体
の検出を行う場合、当該装置の位置及びアングル、更に
焦点距離は、固定されている必要がある。これらが変化
した場合、この変化によるずれが全て抽出されてしまう
からである。

【００２６】また、従来から広く普及しているパーソナ
ルコンピュータを利用して、この発明に係る動体検出方
法を適用した動体検出装置を構成することもできる。例
えば、前記図４に示す構成各回路１３、１４を一のボー
ド３３上に組みつけ、このボード３３を、パーソナルコ
ンピュータの拡張スロットに装着自在とする。上記ボー
ド３３には、各種前処理とこの発明の特徴部分をなすベ
クトル連結処理機能を設けることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】この発明に係る動体検出方法は、上述の
ように構成され作用するため、不要なデータ処理を行う
手間が省略され、動体検出処理の高速化と確実さとを向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を説明するための略図であ
る。

【図２】従来構造におけるベクトル連結処理を説明する
ための略図である。

【図３】動体検出用フレームを得るための原理を示す
図。

【図４】先発明構造を示すブロック図である。

【図５】動体検出処理回路の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１２ 撮像素子 １３ 信号処理 １７ 動体検出処理回回路 ２０ フレームメモリ ２１ 反転回路 ２２ 合成回路

フロントページの続き (72)発明者 小牧 俊一 東京都品川区大崎１丁目６番４号 株式会 社ユーエスシー内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段により得られた入力フレームの
   量子化方向を交互に反転して再量子化することによりポ
   ジフレームとネガフレームとを交互に出力し、更に、順
   方向に隣接するポジフレームとネガフレームとに共通す
   る静止部分の濃度値を均一化することにより動体部分を
   抽出する動体検出方法であって、上記入力フレームを構
   成する画素のうちの動体部分をなすと推定される画素及
   びその近傍の画素の、それぞれの入力フレームにおける
   座標データの変化と、これら画像及びその近傍の画像
   の、それぞれの入力フレームにおける移動方向と、を検
   出し、これら座標データの変化と移動方向との一致する
   全ての画素及びその近傍の画素から成る物体を一の動体
   とみなすことを特徴とする動体検出方法。