JPH11120364A - Feature point tracking device - Google Patents
Feature point tracking deviceInfo
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- JPH11120364A JPH11120364A JP9278727A JP27872797A JPH11120364A JP H11120364 A JPH11120364 A JP H11120364A JP 9278727 A JP9278727 A JP 9278727A JP 27872797 A JP27872797 A JP 27872797A JP H11120364 A JPH11120364 A JP H11120364A
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- tracking
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- point tracking
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 映像中の対象物の特徴点の動きを追跡する特
徴点追跡装置において、追跡精度を向上させ、追跡可能
な点の条件を緩和する。
【解決手段】 特徴点追跡手段を、各々複数の異なるマ
ッチング度評価手段211〜232を用いた複数の異な
る特徴点追跡手段11〜13で構成する。追跡制御手段
3は、対象映像5の各特徴点に対し、予め特徴点記録手
段4に書かれた内容に従い、複数ある特徴点追跡手段1
1〜13の1つを選択し、追跡を行う。このように各々
の特徴点追跡手段が、複数の異なるマッチング度評価手
段を用いることで、類似した点を追跡可能にし、追跡精
度を向上させる。一方、複数用意された異なる特徴点追
跡手段を選択して用いることで、ある特徴点追跡手段で
は追跡不可能な特徴点も、別の特徴点追跡手段により追
跡することを可能にする。これにより、追跡精度の向
上、追跡可能な点の条件の緩和を行う。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the tracking accuracy in a feature point tracking device that tracks the movement of feature points of an object in a video, and relax the conditions of points that can be tracked. SOLUTION: The feature point tracking means is constituted by a plurality of different feature point tracking means 11 to 13 using a plurality of different matching degree evaluation means 211 to 232, respectively. The tracking control means 3 performs a plurality of feature point tracking means 1 for each feature point of the target video 5 in accordance with the contents written in the feature point recording means 4 in advance.
One of 1 to 13 is selected for tracking. As described above, each feature point tracking unit uses a plurality of different matching degree evaluation units, thereby enabling tracking of similar points and improving tracking accuracy. On the other hand, by selecting and using a plurality of different feature point tracking means, a feature point that cannot be tracked by a certain feature point tracking means can be tracked by another feature point tracking means. As a result, the tracking accuracy is improved, and the conditions for the traceable points are relaxed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は映像中で、対象物上
の特徴点を追跡することにより対象物の動きを追跡す
る、特徴点追跡装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feature point tracking apparatus for tracking a motion of an object by tracking a feature point on the object in an image.
【0002】[0002]
【従来の技術】特徴点の追跡は、特徴点を中心として正
方形のウィンドウを設け、対象映像の新たなフレームが
与えられると、フレーム間でウィンドウ内の残差が最も
少なくなる点を求めることによって行われてきた。な
お、上記技術に関しては、例えば、Tomasi an
d Kanade著の「Shape and Moti
on from Image Streams:a F
actorizationMethod−Part 3
Detection and Tracking o
f Point Features」(Technic
al Report of School of Co
mputer Science,Carnegie M
ellon University,CMU−CS−9
1−132,1991)に記載されている。2. Description of the Related Art A feature point is tracked by providing a square window centered on the feature point and, when a new frame of the target video is given, finding a point at which the residual in the window between the frames is minimized. Has been done. In addition, regarding the said technique, for example, Tomasi an
d Kanade, "Shape and Moti
on from Image Streams: a F
activationMethod-Part 3
Detection and Tracking o
f Point Features "(Technic
al Report of School of Co
mputer Science, Carnegie M
ellon University, CMU-CS-9
1-132, 1991).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術では、輪郭線上に配置した特徴点が少しずつ
輪郭線上からはずれる可能性があり、追跡の精度が十分
でないという問題点があった。また、追跡できる点は角
のような形状的に特徴がある点に限られるので満たすべ
き条件が厳しく、追跡すべき特徴点を少数しか配置でき
ないという問題点があった。However, in the above-mentioned prior art, there is a possibility that the feature points arranged on the contour line may slightly deviate from the contour line, and the tracking accuracy is not sufficient. In addition, since points that can be tracked are limited to points having geometrical characteristics such as corners, conditions to be satisfied are severe, and there is a problem that only a small number of characteristic points to be tracked can be arranged.
【0004】そこで本発明は、特徴点の追跡精度を向上
させ、追跡可能な点の条件を緩和した特徴点追跡装置を
提供することを課題とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a feature point tracking apparatus which improves the tracking accuracy of feature points and relaxes the conditions for trackable points.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明による第1の発明は、対象物が撮影された対
象映像と、該対象物上に配置された特徴点の初期値を入
力とし、該対象映像中の対象物の動きにしたがって特徴
点の動きを追跡する特徴点追跡装置において、複数のマ
ッチング度評価手段からの出力を用いる、複数の異なる
特徴点追跡手段と、前記特徴点の現在の座標とその特徴
点を追跡する際に使用すべき特徴点追跡手段とを記録し
た特徴点記録手段と、前記特徴点記録手段から前記特徴
点の現在の座標と特徴点追跡手段を読み取り、前記特徴
点追跡手段の1つを選択して該特徴点の新たな座標を求
め、これを該特徴点記録手段に書き込む処理を、すべて
の該特徴点に対して前記対象映像の新たなフレームごと
に繰り返す特徴点追跡制御手段と、を具備することを特
徴とする。According to a first aspect of the present invention, to solve the above-mentioned problems, an object image obtained by photographing an object and an initial value of a feature point arranged on the object are set. A feature point tracking device that, as an input, tracks the movement of a feature point in accordance with the movement of an object in the target video, wherein a plurality of different feature point tracking means using outputs from a plurality of matching degree evaluation means; A feature point recording unit that records a current coordinate of a point and a feature point tracking unit to be used when tracking the feature point; and the current coordinates of the feature point and the feature point tracking unit from the feature point recording unit. The process of reading, selecting one of the feature point tracking means, obtaining new coordinates of the feature point, and writing this in the feature point recording means, is performed for all the feature points. Feature points that repeat every frame Characterized by comprising a mark control means.
【0006】また、同じく本発明による第2の発明は、
前記マッチング度評価手段として、色分布マッチング度
評価手段と、エッジ・マッチング度評価手段と、輪郭変
形度評価手段と、を少なくとも有し、前記特徴点追跡手
段として、前記色分布マッチング度評価手段と前記エッ
ジ・マッチング度評価手段を用いる特徴点追跡手段と、
前記エッジ・マッチング度評価手段と前記輪郭変形度評
価手段を用いる特徴点追跡手段と、を少なくとも有する
ことを特徴とする。[0006] A second invention according to the present invention also comprises:
As the matching degree evaluating means, there is at least a color distribution matching degree evaluating means, an edge matching degree evaluating means, and a contour deformation degree evaluating means, and as the feature point tracking means, the color distribution matching degree evaluating means Feature point tracking means using the edge matching degree evaluation means,
The apparatus further includes at least a feature point tracking unit using the edge matching degree evaluation unit and the contour deformation degree evaluation unit.
【0007】本発明では、特徴点追跡手段が複数の異な
る特徴点追跡手段から構成され、それぞれの特徴点追跡
手段は、複数の異なるマッチング度評価手段の出力を用
い、特徴点ごとに特徴点追跡手段を指定して追跡を行
う。以上2点が本発明の主要な特徴である。従来の技術
では、単一の特徴点追跡手段およびマッチング度評価手
段を用いていた点が、本発明において改良されている。In the present invention, the feature point tracking means is constituted by a plurality of different feature point tracking means, and each of the feature point tracking means uses the output of the plurality of different matching degree evaluation means to perform feature point tracking for each feature point. Track by specifying means. The above two points are the main features of the present invention. In the present invention, the point that the conventional technique uses a single feature point tracking unit and a matching degree evaluation unit is improved in the present invention.
【0008】本発明による第1の発明においては、特徴
点追跡手段が複数のマッチング度評価手段からの出力を
利用する。そのために類似した点を追跡することが可能
になり、追跡精度が向上する。一方、特徴点追跡手段は
複数の異なるものが用意されており、追跡制御手段がそ
のうちの1つを選択することで、ある特徴点追跡手段で
は追跡不可能な特徴点も、別の特徴点追跡手段により追
跡することが可能になる。したがって、本発明の課題で
ある特徴点の追跡精度の向上、追跡可能な点の条件の緩
和を行うことが出来るようになる。[0008] In the first invention according to the present invention, the feature point tracking means uses outputs from a plurality of matching degree evaluation means. Therefore, similar points can be tracked, and tracking accuracy is improved. On the other hand, a plurality of different feature point tracking means are prepared, and when the tracking control means selects one of them, a feature point which cannot be tracked by a certain feature point tracking means can be changed to another feature point tracking means. Means allow tracking. Therefore, it is possible to improve the tracking accuracy of the feature points and relax the conditions of the traceable points, which are the objects of the present invention.
【0009】本発明による第2の発明においては、特徴
点追跡手段の1つが色分布マッチング度評価手段、エッ
ジ・マッチング度評価手段からの出力を利用する。その
ためにエッジ上で色分布の類似した点を追跡することが
可能になり、追跡精度が向上する。特徴点追跡手段のも
う1つは、エッジ・マッチング度評価手段と輪郭変形度
評価手段からの出力を利用する。そのため、エッジ上で
初期状態からの変形をなるべく少なくする点を追跡する
ことができ、形状的に特徴のない点の追跡も可能にな
る。そのため、追跡すべき特徴点に関する条件を緩和す
ることができる。このように、異なる特徴点追跡手段が
複数用意されており、追跡制御手段がそのうちの1つを
選択することにより、ある特徴点追跡手段では追跡不可
能な特徴点も別の特徴点追跡手段により別の方法を用い
て追跡することが可能になる。したがって、本発明の課
題である特徴点の追跡精度の向上、追跡可能な点の条件
の緩和を行うことが出来るようになる。In the second invention according to the present invention, one of the feature point tracking means uses the output from the color distribution matching degree evaluating means and the edge matching degree evaluating means. Therefore, it is possible to track similar points of the color distribution on the edge, and the tracking accuracy is improved. Another of the feature point tracking means uses the output from the edge matching degree evaluation means and the contour deformation degree evaluation means. Therefore, it is possible to track a point on the edge where deformation from the initial state is reduced as much as possible, and it is also possible to track a point having no characteristic in shape. Therefore, the condition regarding the feature point to be tracked can be relaxed. As described above, a plurality of different feature point tracking means are prepared, and by the tracking control means selecting one of them, a feature point which cannot be tracked by a certain feature point tracking means can be changed by another feature point tracking means. It is possible to track using another method. Therefore, it is possible to improve the tracking accuracy of the feature points and relax the conditions of the traceable points, which are the objects of the present invention.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0011】図1は、本発明の原理を示す第1の実施形
態例の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment showing the principle of the present invention.
【0012】図1において、11は特徴点追跡手段
(1)、12は特徴点追跡手段(2)、13は特徴点追
跡手段(3)、211は特徴点追跡手段11で用いるマ
ッチング評価度手段(11)、212は特徴点追跡手段
11で用いる別のマッチング度評価手段(12)、22
1は特徴点追跡手段12で用いるマッチング度評価手段
(21)、222は特徴点追跡手段12で用いる別のマ
ッチング度評価手段(22)、231は特徴点追跡手段
13で用いるマッチング度評価手段(31)、232は
特徴点追跡手段13で用いる別のマッチング度評価手段
(32)、3は追跡制御手段、4は特徴点の追跡点を記
録する特徴点記録手段、5は複数フレームからなる対象
映像を表す。In FIG. 1, 11 is a feature point tracking means (1), 12 is a feature point tracking means (2), 13 is a feature point tracking means (3), and 211 is a matching evaluation degree means used in the feature point tracking means 11. (11) and 212 are different matching degree evaluation means (12) and 22 used in the feature point tracking means 11.
1 is a matching degree evaluation means (21) used in the feature point tracking means 12, 222 is another matching degree evaluation means (22) used in the feature point tracking means 12, 231 is a matching degree evaluation means (231) used in the feature point tracking means 13 31) and 232 are different matching degree evaluation means (32) used in the feature point tracking means 13; 3 is a tracking control means; 4 is a feature point recording means for recording feature point tracking points; Represents a video.
【0013】本実施形態例では、特徴点追跡手段が特徴
点追跡手段(1)、特徴点追跡手段(2)、…というよ
うに、複数の異なる特徴点追跡手段から構成されてい
る。それぞれの特徴点追跡手段は、マッチング度評価手
段(11)、マッチング度評価手段(12)、…という
ように複数の異なるマッチング度評価手段の出力を用い
る。追跡点制御手段3は、対象映像5の各特徴点対し
て、特徴点記録手段4に書かれている特徴点追跡手段に
基づいて、11、12、13、…の複数ある特徴点追跡
手段の1つを選択し、追跡を行う。In this embodiment, the feature point tracking means comprises a plurality of different feature point tracking means such as a feature point tracking means (1), a feature point tracking means (2),... Each feature point tracking means uses outputs of a plurality of different matching degree evaluation means such as a matching degree evaluation means (11), a matching degree evaluation means (12),.... The tracking point control means 3 is provided for each of the characteristic points of the target video 5 based on the characteristic point tracking means written in the characteristic point recording means 4. Select one and track.
【0014】本実施形態例においては、特徴点追跡手段
が複数のマッチング度評価手段からの出力を利用する。
そのために類似した点を追跡することが可能になり、追
跡精度が向上する。一方、特徴点追跡手段は複数用意さ
れており、追跡制御手段3がそのうちの1つを選択する
ことにより、ある特徴点追跡手段では追跡不可能な特徴
点も、別の特徴点追跡手段により別の方法を用いて追跡
することが可能になる。したがって、本発明の課題であ
る特徴点の追跡精度の向上、追跡可能な点の条件の緩和
を行うことが出来るようになる。In this embodiment, the feature point tracking means uses outputs from a plurality of matching degree evaluation means.
Therefore, similar points can be tracked, and tracking accuracy is improved. On the other hand, a plurality of feature point tracking means are prepared, and when the tracking control means 3 selects one of them, a feature point which cannot be tracked by a certain feature point tracking means is separated by another feature point tracking means. Can be tracked by using the method described above. Therefore, it is possible to improve the tracking accuracy of the feature points and relax the conditions of the traceable points, which are the objects of the present invention.
【0015】図2は、本発明の原理を示す第2の実施形
態例の構成図である。FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment showing the principle of the present invention.
【0016】図2において、11は特徴点追跡手段
(1)、12は特徴点追跡手段(2)、21は特徴点追
跡手段11で用いるマッチング評価度手段(1)、22
は特徴点追跡手段11または特徴点追跡手段12で用い
る別のマッチング度評価手段(2)、23は特徴点追跡
手段12で用いるさらに別のマッチング度評価手段
(3)、3は追跡制御手段、4は特徴点の追跡点を記録
する特徴点記録手段、5は複数フレームからなる対象映
像を表す。In FIG. 2, 11 is a feature point tracking means (1), 12 is a feature point tracking means (2), 21 is a matching evaluation degree means (1), 22 used in the feature point tracking means 11.
Is another matching degree evaluation means (2) used in the feature point tracking means 11 or the feature point tracking means 12, 23 is another matching degree evaluation means (3) used in the feature point tracking means 12, 3 is a tracking control means, Reference numeral 4 denotes feature point recording means for recording tracking points of the feature points, and reference numeral 5 denotes a target video composed of a plurality of frames.
【0017】本実施形態例では、特徴点追跡手段として
特徴点追跡手段11、特徴点追跡手段12の2つを有し
ている。また、マッチング度評価手段として2つの画像
の特定の点の周辺の色分布の状態を比較する色分布マッ
チング度評価手段(マッチング度評価手段21)と、特
定の点がエッジの上にのっている度合いを表すエッジ・
マッチング度評価手段(マッチング度評価手段22)
と、初期状態からの変形の度合いを表す輪郭変形度評価
手段(マッチング度評価手段23)とを有する。特徴点
追跡手段11は、色分布マッチング度評価手段21とエ
ッジ・マッチング度評価手段22の出力を用いる。特徴
点追跡手段12は、エッジ・マッチング度評価手段22
と輪郭変形度評価手段23の出力を用いる。In this embodiment, two feature point tracking means 11 and 12 are provided as feature point tracking means. A color distribution matching degree evaluating means (matching degree evaluating means 21) for comparing the state of color distribution around a specific point of two images as matching degree evaluating means, and a specific point is placed on the edge. Edge that represents the degree of
Matching degree evaluation means (matching degree evaluation means 22)
And a contour deformation degree evaluation means (matching degree evaluation means 23) indicating the degree of deformation from the initial state. The feature point tracking means 11 uses the outputs of the color distribution matching degree evaluating means 21 and the edge matching degree evaluating means 22. The feature point tracking means 12 includes an edge matching degree evaluation means 22
And the output of the contour deformation degree evaluation means 23 are used.
【0018】本実施形態例においては、特徴点追跡手段
の1つが色分布マッチング度評価手段、エッジ・マッチ
ング度評価手段からの出力を利用する。そのためにエッ
ジ上で色分布の類似した点を追跡することが可能にな
り、追跡精度が向上する。本実施形態例における特徴点
追跡手段のもう1つは、エッジ・マッチング度評価手段
と輪郭変形度評価手段からの出力を利用する。そのた
め、エッジ上で初期状態からの変形をなるべく少なくす
る点を追跡することができ、形状的に特徴のない点の追
跡も可能になる。そのため、追跡すべき特徴点に関する
条件を緩和することができる。このように、異なる特徴
点追跡手段が複数用意されており、追跡制御手段3がそ
のうちの1つを選択することで、ある特徴点追跡手段で
は追跡不可能な特徴点も別の特徴点追跡手段により別の
方法を用いて追跡することが可能になる。したがって、
本発明の課題である特徴点の追跡精度の向上、追跡可能
な点の条件の緩和を行うことが出来るようになる。In this embodiment, one of the feature point tracking means uses the output from the color distribution matching degree evaluating means and the edge matching degree evaluating means. Therefore, it is possible to track similar points of the color distribution on the edge, and the tracking accuracy is improved. Another one of the feature point tracking means in the embodiment uses the output from the edge matching degree evaluation means and the contour deformation degree evaluation means. Therefore, it is possible to track a point on the edge where deformation from the initial state is reduced as much as possible, and it is also possible to track a point having no characteristic in shape. Therefore, the condition regarding the feature point to be tracked can be relaxed. As described above, a plurality of different feature point tracking means are prepared, and when the tracking control means 3 selects one of them, a feature point which cannot be tracked by a certain feature point tracking means can be changed to another feature point tracking means. Allows tracking using other methods. Therefore,
The object of the present invention is to improve the tracking accuracy of the feature points and relax the conditions of the traceable points.
【0019】図3は、本発明の第3の実施形態例を説明
する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.
【0020】図3において、11は特徴点追跡手段
(1)、12は特徴点追跡手段(2)、21は特徴点追
跡手段11で用いるマッチング評価度手段(1)、22
は特徴点追跡手段11または特徴点追跡手段12で用い
る別のマッチング度評価手段(2)、23は特徴点追跡
手段12で用いるさらに別のマッチング度評価手段
(3)、3は追跡制御手段、4は特徴点の追跡点を記録
する特徴点記録手段、5は複数フレームからなる対象映
像を表す。この実施形態例では、特徴点追跡により顔映
像から口の動きを抽出する場合を例とする。In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a feature point tracking means (1), reference numeral 12 denotes a feature point tracking means (2), reference numeral 21 denotes a matching evaluation degree means (1), 22 used in the feature point tracking means 11.
Is another matching degree evaluation means (2) used in the feature point tracking means 11 or the feature point tracking means 12, 23 is another matching degree evaluation means (3) used in the feature point tracking means 12, 3 is a tracking control means, Reference numeral 4 denotes feature point recording means for recording tracking points of the feature points, and reference numeral 5 denotes a target video composed of a plurality of frames. In this embodiment, an example is described in which the movement of a mouth is extracted from a face image by feature point tracking.
【0021】この場合の、追跡すべき特徴点の例を図4
に示す。この例で追跡すべき特徴点は12点とする。そ
の座標(x,y)が特徴点記録手段4に記録される。ま
た、各特徴点をどの特徴点追跡手段によって追跡するか
も記録する。図4の例の場合、 ・点1,4,7,10:特徴点追跡手段(1) ・点2,3,5,6,8,9,11,12:特徴点追跡
手段(2) とする。FIG. 4 shows an example of a feature point to be tracked in this case.
Shown in In this example, there are 12 feature points to be tracked. The coordinates (x, y) are recorded in the feature point recording means 4. Also, it records which feature point tracking means tracks each feature point. In the case of the example of FIG. 4, points 1, 4, 7, 10: feature point tracking means (1) Points 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12: feature point tracking means (2) I do.
【0022】マッチング度評価手段(1)21は、色分
布のマッチング度を評価するもので、画像I1、点
(x,y)、画像I2、点(u,v)、ウィンドウの片
側タップ長nを入力とする。図5のように、画像I1上
と画像画像I2上に一辺の長さ(2n+1)の正方形の
ウインドウを作り、2つのウィンドウ内のRGB値の差
の合計値を、以下の式にしたがって求めて出力する。The matching degree evaluation means (1) 21 evaluates the degree of matching of the color distribution, and includes an image I 1 , a point (x, y), an image I 2 , a point (u, v), a tap on one side of a window. Take length n as input. As shown in FIG. 5, a square window having a side length (2n + 1) is formed on the image I 1 and the image I 2 , and the total value of the difference between the RGB values in the two windows is calculated according to the following equation. Find and output.
【0023】d1(I1,x,y,I2,u,v)=Σ
i=-n n[{I1R(x+i,y+j)−I2R(u+i,v
+j)}2+{I1G(x+i,y+j)−I2G(x+
i,y+j)}2+{I1B(x+i,y+j)−I
2B(x+i,y+j)}2] ここで、I1R(x,y),I1G(x,y),I1B(x,
y)は、画像I1中で点(x,y)における赤、緑、青
の輝度値を、I2R(u,v),I2G(u,v),I
2B(u,v)は、画像I2中で点(u,v)における
赤、緑、青の輝度値をそれぞれ表すものとする。この値
d1が小さいほど2つのウィンドウ内の色分布の違いが
少ないといえる。なお、式中のΣi=-n nの表記は、i=
−nからi=nまでの総和を示している(以下、同
様)。D 1 (I 1 , x, y, I 2 , u, v) = Σ
i = -n n [{I 1R (x + i, y + j) -I 2R (u + i, v
+ J)} 2 + {I 1G (x + i, y + j) −I 2G (x +
i, y + j)} 2 + {I 1B (x + i, y + j) -I
2B (x + i, y + j)} 2 ] where I 1R (x, y), I 1G (x, y), I 1B (x, y
y) represents the luminance values of red, green, and blue at point (x, y) in image I 1 by I 2R (u, v), I 2G (u, v), I 2
2B (u, v) is the red color of the point in image I 2 (u, v), green, and represent respectively the luminance values of the blue. It can be said that the smaller the value d 1 , the smaller the difference in color distribution between the two windows. Incidentally, notation Σ i = -n n in the formula, i =
The sum from −n to i = n is shown (the same applies hereinafter).
【0024】マッチング度評価手段(2)22は、画像
上の点がエッジ上にある度合いを表すもので、画像I、
座標(x,y)、ウィンドウの片側タップ長mを入力と
する。まず画像Iからエッジ画像Eを求める。そして以
下の式にしたがって、点(x,y)の周辺の点でのエッ
ジ輝度の合計を求めて本評価手段の出力とする。The matching degree evaluation means (2) 22 represents the degree of the point on the image on the edge.
The coordinates (x, y) and the tap length m on one side of the window are input. First, an edge image E is obtained from the image I. Then, according to the following equation, the sum of the edge luminances at points around the point (x, y) is obtained and used as the output of the evaluation means.
【0025】d2(I,x,y)=Σi=-m mΣj=-m mE
(x+i,y+j) この値が大きいほどエッジ上にある度合いの高い点とい
える。なお、E(x,y)は点(x,y)におけるエッ
ジ画像の輝度を表すものとする。D 2 (I, x, y) = Σ i = −m m Σ j = −m m E
(X + i, y + j) The larger this value is, the higher the point on the edge. Note that E (x, y) represents the luminance of the edge image at the point (x, y).
【0026】マッチング度評価手段3は、初期位置から
の変形の度合いを表し、複数の点の座標を入力とする。
本実施形態例では、入力となる点の数を4としている。
点iの現在の座標を(xi,yi)とする(i=1,…,
4)。図6のように点間の距離l1,l2,l3と線分の
なす角度θ1、θ2を定義し、それぞれの初期値をl10,
120,130,θ10,θ20とする。点間をバネで結んだ弾
性モデルとして考えると、初期状態からの変形による弾
性エネルギーは d3(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4)=Σ
i=1 3λi(li−li0)2+Σj=1 2μj(θj−θj0)2 で与えられ、この値を本評価手段の出力とする。この値
が小さいほど初期状態からの変形が少ないといえる。な
お、λi,μjは弾性係数であり、あらかじめ定めてお
く。The matching degree evaluation means 3 indicates the degree of deformation from the initial position, and receives the coordinates of a plurality of points as input.
In this embodiment, the number of input points is four.
The current coordinates of the points i (x i, y i) to (i = 1, ...,
4). As shown in FIG. 6, distances l 1 , l 2 , and l 3 between points and angles θ 1 and θ 2 formed by line segments are defined, and their initial values are l 10 ,
1 20, 1 30, θ 10 , and theta 20. Considering an elastic model in which points are connected by a spring, elastic energy due to deformation from the initial state is d 3 (x 1 , y 1 , x 2 , y 2 , x 3 , y 3 , x 4 , y 4 ) = Σ
i = 1 3 λ i is given by (l i -l i0) 2 + Σ j = 1 2 μ j (θ j -θ j0) 2, and the output of the evaluation means this value. It can be said that the smaller this value is, the less the deformation from the initial state is. Note that λ i and μ j are elastic coefficients and are determined in advance.
【0027】特徴点追跡手段(1)11は、マッチング
度評価手段(1)21とマッチング度評価手段(2)2
2の出力を利用する。現在の画像フレームIcurと追跡
点の現在の座標(x,y)と次の画像フレームInextが
与えられたとき、追跡点の新たな座標(x+Δx,y+
Δy)を求める。このためにΔx,Δyの探索範囲を−
l≦Δx≦l,−l≦Δy≦lとし、下式を最小にする
Δx,Δyを求める。The feature point tracking means (1) 11 includes a matching degree evaluating means (1) 21 and a matching degree evaluating means (2) 2
Use the output of 2. Given the current image frame I cur , the current coordinates (x, y) of the tracking point, and the next image frame I next , the new coordinates (x + Δx, y +
Δy). Therefore, the search range of Δx and Δy is set to −
Let l ≦ Δx ≦ l, −l ≦ Δy ≦ l, and find Δx and Δy that minimize the following equation.
【0028】J1(Δx,Δy)=d1(Icur,x,
y,Inext,x+Δx,y+Δy)+w・d
2(Inext,x+Δx,y+Δy) ここで、d2の値は大きいほどエッジ上にのっていると
いえるので、wは負の定数としJ1を最小化する。wは
2つの評価尺度の重み付け係数であり、あらかじめ定め
ておく。J 1 (Δx, Δy) = d 1 (I cur , x,
y, I next , x + Δx, y + Δy) + wd
2 (I next , x + Δx, y + Δy) Here, it can be said that the larger the value of d 2 , the higher the value is on the edge, so that w is a negative constant and J 1 is minimized. w is a weighting coefficient of the two evaluation scales and is determined in advance.
【0029】特徴点追跡手段(2)12は、マッチング
度評価手段(2)22とマッチング度評価手段(3)2
3の出力を利用する。現在の画像フレームIcurと現在
の追跡点の座標(xi,yi)(i=1,…,4)と次の
画像フレームInextと追跡点1,4の新たな座標(x1
+Δx1,y1+Δy1),(x4+Δx4,y4+Δy4)
が与えられたとき、追跡点2,3の新たな座標(x2+
Δx2,y2+Δy2),(x3+Δx3,y3+Δy3)を
求める。このために、Δxi,Δyiの探索範囲を−l′
≦Δxi≦l′,−l′≦Δyi≦l′とし、下式を最小
にするΔxi,Δyiを求める。The feature point tracking means (2) 12 includes a matching degree evaluating means (2) 22 and a matching degree evaluating means (3) 2
Use the output of # 3. The coordinates (x i , y i ) (i = 1,..., 4) of the current image frame I cur and the current tracking point, and the new coordinates (x 1 ) of the next image frame I next and the tracking points 1 and 4
+ Δx 1 , y 1 + Δy 1 ), (x 4 + Δx 4 , y 4 + Δy 4 )
Is given, the new coordinates (x 2 +
Δx 2 , y 2 + Δy 2 ) and (x 3 + Δx 3 , y 3 + Δy 3 ) are obtained. Therefore, the search range of Δx i and Δy i is set to −l ′.
≦ Δx i ≦ l ', - l' and ≦ Δy i ≦ l ', seek Δx i, Δy i that minimizes the following equation.
【0030】J2(Δx2,Δy2,Δx3,Δy3)=
w′・Σi=1 2d2(Icur,xi,yi,Inext,xi+Δ
xi,yi+Δyi)+d3(x1+Δx1,y1+Δy1,x
2+Δx2,y2+Δy2,x3+Δx3,y3+Δy3,x4
+Δx4,y4+Δy4) ここで、d2の値は大きいほどエッジ上にのっていると
いえるので、w′は負の定数としJ2を最小化する。
w′は2つの評価尺度の重み付け係数であり、あらかじ
め定めておく。J 2 (Δx 2 , Δy 2 , Δx 3 , Δy 3 ) =
w '· Σ i = 1 2 d 2 (I cur, x i, y i, I next, x i + Δ
x i, y i + Δy i ) + d 3 (x 1 + Δx 1, y 1 + Δy 1, x
2 + Δx 2 , y 2 + Δy 2 , x 3 + Δx 3 , y 3 + Δy 3 , x 4
+ Δx 4 , y 4 + Δy 4 ) Here, it can be said that the larger the value of d 2 , the higher the value is on the edge, so that w ′ is a negative constant to minimize J 2 .
w 'is a weighting coefficient of the two evaluation scales and is determined in advance.
【0031】本実施形態例を動作させるには、まず特徴
点記録手段4に各特徴点の初期位置、追跡方法をセット
する。追跡制御手段3は特徴点記録手段4の追跡手段の
部分を調べ、特徴点追跡手段(1)を用いるものを選び
出す。この場合、点1,4,7,10が該当する。これ
らの点に対して、現在の画像フレームをフレーム0、現
在の追跡点の値を特徴点記録手段4に書かれている値、
次の画像フレームをフレーム1として、特徴点追跡手段
(1)により追跡点の新たな座標を求める。この結果に
より特徴点記録手段4の値は更新される。In order to operate the embodiment, first, the initial position of each feature point and the tracking method are set in the feature point recording means 4. The tracking control means 3 checks the tracking means part of the feature point recording means 4 and selects one using the feature point tracking means (1). In this case, points 1, 4, 7, and 10 correspond. For these points, the current image frame is frame 0, the value of the current tracking point is the value written in the feature point recording means 4,
With the next image frame as frame 1, new coordinates of the tracking point are obtained by the feature point tracking means (1). The value of the feature point recording means 4 is updated based on this result.
【0032】次に、追跡制御手段3は特徴点追跡手段
(2)を用いる特徴点を選択する。この場合、点2,
3,5,6,8,9,11,12が該当する。まず、点
1,2,3,4に対して、特徴点追跡手段(2)を適用
する。点1,4の新たな座標はすでに特徴点追跡手段
(1)により求められているので、特徴点追跡手段
(2)により、点2,3の新たな座標が求められる。同
様にして、点4,5,6,7に特徴点追跡手段(2)を
適用することにより、点5,6の新たな座標が、求めら
れる。さらに点8,9,11,12の新たな座標も求め
られる。Next, the tracking control means 3 selects a feature point using the feature point tracking means (2). In this case, point 2,
3, 5, 6, 8, 9, 11, and 12 correspond. First, the feature point tracking means (2) is applied to points 1, 2, 3, and 4. Since the new coordinates of the points 1 and 4 have already been obtained by the feature point tracking means (1), the new coordinates of the points 2 and 3 are obtained by the feature point tracking means (2). Similarly, new coordinates of points 5 and 6 are obtained by applying the feature point tracking means (2) to points 4, 5, 6, and 7. Further, new coordinates of points 8, 9, 11, and 12 are also obtained.
【0033】このようにして、フレーム1上での各特徴
点の新たな座標が求められる。さらに、フレーム1を現
在の画像フレーム、フレーム2を次の画像フレームとす
ることにより、フレーム2上での各特徴点の新たな座標
が求められる。これを繰り返すことにより、各特徴点の
追跡が行われていく。In this way, new coordinates of each feature point on the frame 1 are obtained. Further, by setting frame 1 as the current image frame and frame 2 as the next image frame, new coordinates of each feature point on frame 2 are obtained. By repeating this, tracking of each feature point is performed.
【0034】このような構成により、点1,4,7,1
0に対してはマッチング度評価手段(1)と(2)を用
いることにより輪郭線上を正確に追跡することができ
る。残りの点に対しては、特徴点追跡手段(1)では追
跡できないが、特徴点追跡手段(2)も用意しておくこ
とで追跡することが可能になる。With such a configuration, points 1, 4, 7, 1
By using the matching degree evaluation means (1) and (2) for 0, it is possible to accurately track the contour. The remaining points cannot be tracked by the feature point tracking means (1), but can be tracked by preparing the feature point tracking means (2).
【0035】この結果から明らかにように、従来の技術
と比べて追跡の精度が向上する、追跡点を増やすことが
できる、という改善がある。As is apparent from these results, there are improvements that the accuracy of tracking is improved and that the number of tracking points can be increased as compared with the conventional technique.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特徴点の追跡精度が向上し、より多くの追跡点の配置が
可能となるので、対象物の追跡がより精度よく行えると
いう効果がある。As described above, according to the present invention,
Since the tracking accuracy of the feature points is improved and more tracking points can be arranged, there is an effect that the tracking of the object can be performed more accurately.
【図1】本発明の原理を示す第1の実施形態例の構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment illustrating the principle of the present invention.
【図2】本発明の原理を示す第2の実施形態例の構成図
である。FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment illustrating the principle of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施形態例を示す構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図4】上記第3の実施形態例での追跡すべき特徴点の
例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of feature points to be tracked in the third embodiment.
【図5】(a),(b)は、上記第3の実施形態例での
マッチング度評価手段(1)の説明を補足するための図
である。FIGS. 5A and 5B are diagrams for supplementing the description of the matching degree evaluation means (1) in the third embodiment.
【図6】上記第3の実施形態例でのマッチング度評価手
段(3)の説明を補足するための図である。FIG. 6 is a diagram for supplementing the description of the matching degree evaluation means (3) in the third embodiment.
11…特徴点追跡手段(1) 12…特徴点追跡手段(2) 13…特徴点追跡手段(3) 21…マッチング度評価手段(1) 22…マッチング度評価手段(2) 23…マッチング度評価手段(3) 211…マッチング度評価手段(11) 212…マッチング度評価手段(12) 221…マッチング度評価手段(21) 222…マッチング度評価手段(22) 231…マッチング度評価手段(31) 232…マッチング度評価手段(32) 3…追跡制御手段 4…特徴点記録手段 5…対象映像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Feature point tracking means (1) 12 ... Feature point tracking means (2) 13 ... Feature point tracking means (3) 21 ... Matching degree evaluation means (1) 22 ... Matching degree evaluation means (2) 23 ... Matching degree evaluation Means (3) 211 ... Matching degree evaluation means (11) 212 ... Matching degree evaluation means (12) 221 ... Matching degree evaluation means (21) 222 ... Matching degree evaluation means (22) 231 ... Matching degree evaluation means (31) 232 ... Matching degree evaluation means (32) 3 ... Tracking control means 4 ... Feature point recording means 5 ... Target video
Claims (2)
物上に配置された特徴点の初期値を入力とし、該対象映
像中の対象物の動きにしたがって特徴点の動きを追跡す
る特徴点追跡装置において、 複数のマッチング度評価手段からの出力を用いる、複数
の異なる特徴点追跡手段と、 前記特徴点の現在の座標とその特徴点を追跡する際に使
用すべき特徴点追跡手段とを記録した特徴点記録手段
と、 前記特徴点記録手段から前記特徴点の現在の座標と特徴
点追跡手段を読み取り、前記特徴点追跡手段の1つを選
択して該特徴点の新たな座標を求め、これを該特徴点記
録手段に書き込む処理を、すべての該特徴点に対して前
記対象映像の新たなフレームごとに繰り返す特徴点追跡
制御手段と、 を具備することを特徴とする特徴点追跡装置。1. An object image obtained by capturing an object and an initial value of a feature point arranged on the object are input, and the movement of the feature point is tracked according to the movement of the object in the object image. In the feature point tracking device, a plurality of different feature point tracking means using outputs from a plurality of matching degree evaluation means, and a current coordinate of the feature point and a feature point tracking means to be used when tracking the feature point Reading the current coordinates of the feature point and the feature point tracking means from the feature point recording means, and selecting one of the feature point tracking means to obtain new coordinates of the feature point. And a feature point tracking control means for repeating a process of writing the same into the feature point recording means for each new frame of the target video for all the feature points. Tracking device.
布マッチング度評価手段と、エッジ・マッチング度評価
手段と、輪郭変形度評価手段と、を少なくとも有し、 前記特徴点追跡手段として、前記色分布マッチング度評
価手段と前記エッジ・マッチング度評価手段を用いる特
徴点追跡手段と、前記エッジ・マッチング度評価手段と
前記輪郭変形度評価手段を用いる特徴点追跡手段と、を
少なくとも有する、 ことを特徴とする請求項1に記載の特徴点追跡装置。2. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: a color distribution matching degree evaluating unit, an edge matching degree evaluating unit, and a contour deformation degree evaluating unit as the matching degree evaluating unit; Characteristic point tracking means using the matching degree evaluation means and the edge matching degree evaluation means, and feature point tracking means using the edge matching degree evaluation means and the contour deformation degree evaluation means, at least, The feature point tracking device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9278727A JPH11120364A (en) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | Feature point tracking device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9278727A JPH11120364A (en) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | Feature point tracking device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11120364A true JPH11120364A (en) | 1999-04-30 |
Family
ID=17601366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9278727A Pending JPH11120364A (en) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | Feature point tracking device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11120364A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003141552A (en) * | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Toshiba Corp | Object orientation calculation apparatus and method |
| WO2005066897A1 (en) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Sony Corporation | Image processing device and method, recording medium, and program |
| JP2017054501A (en) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 株式会社リコー | Optimization method of motion prediction, device, and system |
-
1997
- 1997-10-13 JP JP9278727A patent/JPH11120364A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003141552A (en) * | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Toshiba Corp | Object orientation calculation apparatus and method |
| WO2005066897A1 (en) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Sony Corporation | Image processing device and method, recording medium, and program |
| US7899208B2 (en) | 2004-01-06 | 2011-03-01 | Sony Corporation | Image processing device and method, recording medium, and program for tracking a desired point in a moving image |
| JP2017054501A (en) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 株式会社リコー | Optimization method of motion prediction, device, and system |
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