JPS6249587B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 有限の視野を有し、該視野を周期的に走査す
るように配置され、かつ該視野に対応する映像信
号を供給する映像センサーによる物体追跡用の映
像相関器を備えた相関追従装置であつて前記映像
相関器は、 アドレス可能な実時間のメモリおよび各走査周
期の間に前記映像信号から得られ、かつ前記視野
の１区画に対応するデジタル化された情報で前記
メモリを蓄積するための手段と、 アドレス可能な基準映像メモリおよび視野の中
心に保持されるべき前記区画の部分に対応してい
るデジタル形式の映像情報を最初に蓄積するため
の手段と、 前記実時間メモリの中の前記映像情報ともつと
も相関度の大きい情報部分を決定し、前記部分の
周期毎の位置の転位に対応し、かつ前記センサー
と該物体との整列状態を制御するために使用され
る誤差信号を発生する相関計算装置および前記実
時間メモリの中の情報を自動的に更新するための
更新装置とを備える装置とから成つているものに
おいて、 前記更新装置は、アドレスカウンタと、選択さ
れた間隔で開くようになつているゲートと、前記
２つのメモリの中の対応する位置における振幅値
を組み合わせる振幅論理回路とから成り、前記ゲ
ートは、前記振幅論理回路からの出力が前記アド
レスカウンタによつて選択されてアドレスされた
位置における基準映像メモリを、いかなる１走査
周期においても前記基準映像メモリが部分的に、
かつ前記映像メモリの領域に亘つて分布している
位置において更新される様になつていることを特
徴とする物体追跡用の相関追従装置。

２ 更新アドレス装置は、 (イ) 所定の数の走査周期中に継続して前記基準映
像メモリの中のすべての位置をアドレスするた
め、この様にアドレスされた各位置に関する実
時間メモリの中の対応位置をアドレスするため
のアドレスカウンタ装置と、 (ロ) それぞれが前記実時間メモリおよび基準映像
メモリに接続されている２つの入力端子と１個
の出力端子を有している振幅論理回路であつ
て、前記基準映像メモリの中における各アドレ
スされた位置の中の情報量は、前記実時間メモ
リの中の対応している位置における情報量と比
較されるようになつているもので、かつ(a)前記
情報量が所定の量以上に異なる時、前記両情報
量の平均値に概ね対応している出力を発生する
ため、および(b)前記情報量が所定の量より少な
い状態で異なる時、前記情報量の１つに概ね対
応する出力を発するように配置されているもの
と、 (ハ) 前記出力端子と接続されていて、前記振幅論
理回路装置の出力を前記基準映像メモリへ供給
するための更新ゲート、 (ニ) 前記更新ゲートへ接続され、かつ非連続的な
数字を出す数字発生装置であつて、それによつ
て前記基準映像メモリの中のアドレスされた位
置が前記数字発生器によつて発生された数字に
対応する数字である時にのみ前記更新ゲートが
開かれるようになつているものとから成ること
を特徴とする請求の範囲第１項に記載の物体追
跡用の相関追従装置。

３ 更新装置のアドレス装置は、実時間メモリの
中の位置が基準映像メモリの中の相関位置へそれ
を介して情報が転送されるようにしている更新ゲ
ートと、所定の数の走査周期中に連続的に前記基
準映像メモリの中のすべての位置をアドレスする
べく配置されたアドレスカウンタと、前記更新ゲ
ートと接続される数字発生器であつて、それによ
つて、前記基準映像メモリの中のアドレスされた
位置が当該数字発生器によつて発生された数字に
対応するものである時にのみ、前記更新ゲートが
開かれるようになつているものとから成ることを
特徴とする請求の範囲第１項に記載の物体追跡用
の相関追従装置。

４ 数字発生器は、走査周期中に前記アドレスカ
ウンタによつて発生したアドレスの素数発生器で
あり、従つて前記更新ゲートはＰ番目（Ｐは素
数）のアドレス毎にのみ開放されるようにしたこ
とを特徴とする請求の範囲第３項に記載の物体追
跡用の相関追従装置。

５ 数字発生器が乱数発生器であることを特徴と
する請求の範囲第３項に記載の物体追跡用の相関
追従装置。

技術分野 本発明は、有限な視野を有し、且つ該視野を周
期的に走査し、また予め定めた方法により、視野
を代表する映像信号を供給する映像センサーと、
各走査周期毎に、視野の一部分をデジタル的記憶
保存する目的を有する第１のメモリーと、第１の
メモリーの内容を更新するようになつている第２
のメモリーとの２個のアドレス可能なメモリーを
備える映像相関器とを有する物体追跡用の相関追
従装置において、前記映像相関器は、映像センサ
ーが、ある物体をある一区画内に包含するように
配向された場合に、該映像センサーと前記物体に
対する配向を制御するべき誤差信号を発生するよ
うになつており、該誤差信号とは、第１メモリー
中のある区画に対応する第２のメモリー中の区画
変位に対応するものであつて、該変位について、
２個のメモリーの内容間における最大限の相関が
なされるようになつているものに関する。

背景技術 予め定めた評価基準に基いて、異なる相対変位
に対するメモリー内容間の一致の程度を、相関に
より知ることができる。

相関のために、すなわち追跡過程のために重要
なことは、他方のメモリー（以後基準映像メモリ
ーと呼ばれる）を如何にして更新するかというこ
とである。

例えば、米国特許第3828122号明細書に見られ
るように、公知の相関追従装置においては、更新
は、１回の走査周期中に、何回かの走査周期毎に
周期的に繰り返して行われるか、又は最大相関が
所定の値以下に落ちた時に行われる。

もし、当該区画中に、当該追跡過程とは無関係
な映像画素が一時的に現れた場合、前者の更新の
方法では、映像画素が現れた瞬間に、基準映像メ
モリーが更新される恐れがあり、追跡過程を不適
切なものとしてしまうことがある。後者の更新方
法では、映像画素が現れると、基準メモリーが更
新されてしまうことがある。そのため、実施に際
して、無関係の映像画素を追跡してしまうことと
なる。

発明の開示 本発明の目的は、前記メモリーをランダムに更
新するか、または、各周期毎に、部分的に、しか
も、メモリーが領域中の分散した位置について更
新を行うべく、所定の規則に従つて更新するよう
に、各周期毎に前記メモリー中のアドレス位置を
選択するようになつている装置を映像相関器に設
けることにより、上記の不具合を防止するように
した基準映像メモリーの更新手段を提供すること
である。

【図面の簡単な説明】

以下に、添付の図面を参照して、本発明をさら
に詳しく説明する。

第１図は、相関追従装置を図式的に示すブロツ
ク図であり、 第２図は、映像相関器を示すブロツク図であ
り、 第３図は、本発明により如何に更新が行われる
かを示すブロツク図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図において、１は、有限の視野を有するテ
レビカメラもしくは赤外線カメラからなる公知の
映像センサーを示す。このセンサー１は、左右及
び上下に調節可能な架台２上に取付けられ、視野
を周期的に走査し、且つ視野内の映像内容を反映
する映像信号を、電気的な形で供給するべく設計
されている。この映像信号は、センサー１に結合
された映像相関器３を経由して、モニター４に供
給され、その画面５上に、センサーの視野が表示
される。

カーソルが、映像相関器３内の映像信号上に重
畳され、そのモニター画面５上における位置は、
窓６として示される。この窓６の位置は、操作者
が、制御レバー７を操作することにより、画面５
上の任意の位置に移動させることができる。また
窓６の大きさも、制御レバー７により変化させる
ことができる。その大きさは、画面５上の物体８
の映像９が、窓６の中に正確に納まるべく決めら
れる。

このようにして、物体の周囲からの干渉作用を
最小限に止めることができる。すなわち、無関係
な背景のコントラストが遮蔽されることとなる。

また、制御レバー７を用いることにより、操作
者は、センサー１を物体８に配向させ、相関追従
装置を物体８にロツクすることができる。この過
程において、制御レバー７からの配向信号は、映
像相関器３を経由して、電子的架台装置１０へ伝
送される。該装置１０において、配向信号は、架
台２従つてセンサー１を、左右上下に配向するた
めの制御信号に変換される。

ロツクがなされた後は、センサー１は物体８の
運動を追跡し、それにより誤差信号は、第２図に
関して後述説明する相関過程により、センサー１
の映像信号から取り出される。この誤差信号は、
制御レバー７について上述したようにして、電子
的架台装置１０において、センサー１を配向する
ための制御信号に変換される。

第２図において、２重線の矢は、映像情報の流
れを示す。この情報の流れは、図に示されていな
い映像センサーから、AD変換器１１へ到達す
る。AD変換器１１は、センサーの視野内の各点
のコントラストに対応する振幅を有する映像セン
サーからのアナログ映像信号を、該映像信号と同
じデータを２進コード型式で含むデジタル信号へ
変換するべく設計されている。

センサーの視野中の前記部分に対応するデジタ
ル信号の一部分は、各走査周期中に、メモリー１
２（以後実時間メモリーと呼ぶ）に読み込まれ
る。実時間メモリーと呼ぶ理由は、実時間メモリ
ー中に保存される情報が、走査部分中の映像内容
と現実の時間において対応するという事実に基く
ものである。

実時間メモリー１２からの映像情報の流れは、
一方において、更新信号ゲート１３を経由して、
上記された基準映像メモリーであるメモリー１４
へ流れ、他方において、基準映像メモリー１４か
らの映像情報を受け取つて、基準映像メモリー１
４からの出力を形成する相関計算回路１５へと流
れる。

基準映像メモリーと呼んだ理由は、このメモリ
ーが、相関過程中に基準としての役割を果すとい
うことに基くものである。

映像情報の流れは、以下に説明するようにし
て、相関回路の測定結果に基き、制御論理回路１
６により制御される。

前に述べた通り、制御レバー７により、映像セ
ンサーを、物体にロツクすることができる。この
場合に、実時間メモリー１２の内容は、１回の走
査周期中に、基準映像メモリー１４内にコピーさ
れる。各走査周期中、すなわち実時間メモリー１
２中への映像の各読み込み動作中に、相対的に異
なる配置を有する２個のメモリーの内容は、相関
計算回路１５において比較される。この比較は、
２個のメモリー１２，１４中の映像信号の各相対
位置に関する評価係数を算出するための公知の任
意の相関方法により行えばよい。

最高の評価係数、すなわち最大の相関が見られ
る相対位置は、メモリー１７に貯蔵される。最大
の相関が達成される相対位置により、制御論理回
路１６は、映像情報の流れ、すなわち相関計算過
程と基準映像メモリー１４の更新とを制御する。

また制御論理回路１６は、制御レバー７からの
信号に応じて、窓６の位置を制御し、かつ誤差信
号を電子的架台装置１０に供給する役目をも有し
ている。

次に、本発明に基く基準映像メモリー１４の更
新について、第３図に関して説明するが、前記と
同様に、２重線の矢は、映像情報の流れを示すも
のとする。

第３図は、どのようにして、実時間メモリー１
２と基準映像メモリー１４がアドレスされ、かつ
後者が更新されるかということを示すものである
が、この図において、１８は、メモリー１２，１
４中の部分画素が、線順次に全体に亘つて走査さ
れるように、それぞれアドレス修正回路１９，２
０を経由して、順次アドレスするアドレスカウン
タを示す。

アドレス修正回路１９，２０は、メモリー１７
により、上述したようにして、最高の評価係数が
達成された時点での各メモリーの内容における相
対変位に関して制御される。この過程中にアドレ
スされた２個のメモリー中の部分画素の振幅値
は、振幅論理回路２１、すなわち、バランス回路
に読み込まれ、そこで、本発明の特徴に基いて、
対応する位置の振幅値同士は合成され、各振幅値
の合成に適応するある評価基準に従い、各振幅値
の合成値に基いて、基準映像メモリー１４中のア
ドレスされた位置を更新する。

このような評価基準は、例えば、コントラスト
の急激な、もしくは大きな変化、すなわちアドレ
スされた部分画素の内容間に大きな振幅差がある
場合に、基準映像メモリー中の部分画素を更新す
るのに用いられる平均値を形成せしめる。これ
は、視野中に突然に出現した画素の追跡を防止す
るある特定のフイルター作用と等しいものであ
る。もし、２個の対応する位置における２振幅値
が等しい場合、更新は、勿論この値についてなさ
れ、従つて、基準映像メモリー中の部分画素の内
容は変化しない。

本発明の主たる特徴によれば、更新は、ランダ
ムに、もしくは予め定めた選択規則に基いて、各
走査周期中に、メモリーが単に部分的に、しか
も、メモリー領域中に分散して更新されるべくな
される。

これは、上記の評価基準により定められた振幅
値が、素数もしくは乱数発生器２３により制御さ
れるゲート２２を経由して、基準映像メモリー１
４内のアドレスされた部分画素へと送り込まれる
ことによつて達成される。

素数が発生すると、更新の必要頻度に応じて選
択された素数であるＰについて、各アドレスカウ
ンタ１８によりアドレスされたＰ番目の部分画素
についてゲート２２が開かれるように、制御作用
が行われる。もしＰを１に設定すると、これは、
上述したように、各１走査周期中に、基準映像メ
モリー１４の全体が更新されることを意味する。
従つて該素数は、少なくとも３に等しい。

乱数が発生すると、例えば乱数表から得られた
乱数であるＳについて、アドレスカウンタ１８が
Ｓ個の部分画素をカウントした後に、ゲート２１
が開かれる。ゲート２１が開かれる毎に、新しい
乱数が供給される。この場合、更新の頻度は、異
なる平均値をもつた乱数表を選択することにより
変化させられる。

産業上の利用可能性 かくして本発明に基き、更新は、相関の結果と
は無関係に、かつ非周期的になされ、しかも、基
準映像メモリーを、センサーの視野中に、妨害映
像画素が突然に現れる確率のきわめて小さいもの
とすることができる。これは、上述されたように
して基準映像メモリーの更新がなされる本発明の
相関追従装置は、撹乱され難く、従つて、目的物
体の追跡を、高い精度をもつてなしうることを意
味する。

本発明は、その技術思想の内において、多様に
変形して実施し得ることは明らかである。例え
ば、目的物体を追跡するために、レーザー局から
の映像信号を利用することが可能である。さら
に、更新を、上述した選択方法以外に、例えばメ
モリーの領域中を順次移動するある一定のパター
ンに基いて行うこともできる。