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動画像処理装置及び動画像処理方法

国内特許コード P08P006018
整理番号 0701-24
掲載日 2008年9月12日
出願番号 特願2007-036070
公開番号 特開2008-203927
登録番号 特許第4552018号
出願日 平成19年2月16日(2007.2.16)
公開日 平成20年9月4日(2008.9.4)
登録日 平成22年7月23日(2010.7.23)
発明者
  • 阿部 茂
出願人
  • 国立大学法人埼玉大学
発明の名称 動画像処理装置及び動画像処理方法
発明の概要

【課題】フレーム間差分画像から移動体の輪郭線を高精度に求めることができる動画像処理装置を提供する。
【解決手段】移動する対象物を撮影した動画像の時系列的に連続するフレーム画像から対象物の輪郭画像を差分抽出する輪郭画像抽出手段21と、輪郭画像の重心を求める重心算出手段26と、この重心から延びる複数本の直線により輪郭画像を複数個の部分輪郭画像に分割する輪郭画像分割手段23と、それぞれの部分輪郭画像の中心を当該部分輪郭画像の代表点として算出する部分輪郭画像代表点算出手段24と、算出された代表点を結んで対象物の輪郭線を生成する輪郭線生成手段25とを備える。フレーム間差分で得られた不完全な輪郭画像からでも、移動体の輪郭線を高精度に生成することができる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


本発明者等は、先に、エレベータの乗場の天井等にテレビカメラを設置し、その画像から車椅子利用者を認識した場合に、それに応じたエレベータ制御を行うシステムを提案している(下記特許文献1)。
また、スーパーマーケットの入口等の天井にテレビカメラを設置して、その画像から客の数や客の流れを解析することも行われている(下記特許文献2)。
このように動画像から移動対象物を認識する場合は、通常「背景差分」または「フレーム間差分」を取ることで移動体の抽出が行われる。



背景差分を取る方法では、移動体が存在しない監視領域の画像(背景画像)が予め記憶され、この背景画像と現時点の動画像との差分画像が算出され、この差分画像を用いて移動体の識別が行われる。この方法は、監視領域が外光等の影響を受ける場所であると、背景画像の撮影時点と現時点とで監視領域の明るさ等が違ってくるため、その差分画像には移動体以外の多くのノイズが含まれ、対象物の識別が難しくなる、と言う不利がある。



一方、フレーム間差分を取る方法では、動画像の時系列的に連続するフレーム画像の間の差分画像が算出される。動画像のフレーム数は、毎秒15~30枚程度であるから、連続するフレーム画像の間では、外光等の外的環境の変化は生じない。そのため、フレーム間差分を取ることで、外的環境の影響を受けない差分画像を得ることができる。

【特許文献1】特開2002-362841号公報

【特許文献2】特開平9-265539号公報

産業上の利用分野


本発明は、移動物体を撮影した動画像の差分画像を処理する動画像処理装置と、その処理方法に関し、不完全な輪郭画像から移動物体の輪郭線を抽出できるようにしたものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
移動する対象物を撮影した動画像の時系列的に連続するフレーム画像から前記対象物の輪郭画像を差分抽出する輪郭画像抽出手段と、
前記輪郭画像の重心を求める重心算出手段と、
前記重心から放射状に延びる複数本の直線により前記輪郭画像を複数個の部分輪郭画像に分割する輪郭画像分割手段と、
それぞれの前記部分輪郭画像の代表点を算出する部分輪郭画像代表点算出手段と、
算出された前記代表点を順番に結んで前記対象物の輪郭を示す一周する輪郭線を生成する輪郭線生成手段と、
を備え
前記部分輪郭画像代表点算出手段は、
着目する前記部分輪郭画像kを構成する画素の数がM個、前記画素の前記重心を中心とする極座標が(dki,θki)、前記部分輪郭画像kを区分する二本の前記直線の角度がθi、θi+1で表されるとき、
k=(Σdki)/M (Σは、i=1からMまで加算)
θk=(θi+θi+1)/2
として、極座標(dk,θk)で表される点を代表点として設定することを特徴とする動画像処理装置。

【請求項2】
移動する対象物を撮影した動画像の時系列的に連続するフレーム画像から前記対象物の輪郭画像を差分抽出する輪郭画像抽出手段と、
前記輪郭画像の重心を求める重心算出手段と、
前記重心から放射状に延びる複数本の直線により前記輪郭画像を複数個の部分輪郭画像に分割する輪郭画像分割手段と、
それぞれの前記部分輪郭画像の代表点を算出する部分輪郭画像代表点算出手段と、
算出された前記代表点を順番に結んで前記対象物の輪郭を示す一周する輪郭線を生成する輪郭線生成手段と、
を備え、
前記部分輪郭画像代表点算出手段は、
着目する前記部分輪郭画像kを構成する画素の数がM個、前記画素の前記重心を中心とする極座標が(dki,θki)で表されるとき、
k=(Σdki)/M (Σは、i=1からMまで加算)
θk=(Σθki)/M (Σは、i=1からMまで加算)
として、極座標(dk,θk)で表される点を代表点として設定することを特徴とする動画像処理装置。

【請求項3】
請求項1または2に記載の動画像処理装置であって、前記部分輪郭画像代表点算出手段は、前記部分輪郭画像を構成する画素数が予め定めた閾値より少ない部分輪郭画像に関して、前記代表点の算出を行わないことを特徴とする動画像処理装置。

【請求項4】
請求項1または2に記載の動画像処理装置であって、さらに、前記対象物の重心の軌跡を算出する重心軌跡算出手段を備え、前記重心軌跡算出手段は、時系列的に連続する前記フレーム画像の前のフレーム画像に基づいて前記輪郭線生成手段が生成した前記対象物の輪郭線の中に、次のフレーム画像に基づいて前記重心算出手段が算出した前記輪郭画像の重心が存在するとき、当該重心の位置を前記対象物の重心の軌跡に加えることを特徴とする動画像処理装置。

【請求項5】
請求項1または2に記載の動画像処理装置であって、前記動画像を撮影する撮像手段が、前記対象物の移動平面の上部にあって、前記対象物を真上から撮影した前記動画像が前記輪郭画像抽出手段に送られることを特徴とする動画像処理装置。

【請求項6】
請求項1からのいずれかに記載の動画像処理装置であって、さらに、前記対象物を識別する対象物識別手段を備えることを特徴とする動画像処理装置。

【請求項7】
請求項に記載の動画像処理装置であって、前記対象物識別手段は、前記輪郭線生成手段が生成した輪郭線の面積、または、前記重心軌跡算出手段が算出した前記軌跡の方向における前記輪郭線の長さと当該方向に直角な方向における前記輪郭線の長さとの比に基づいて、前記対象物を識別することを特徴とする動画像処理装置。

【請求項8】
請求項6または7に記載の動画像処理装置であって、前記対象物識別手段が、前記動画像に基づいて一般の人と車椅子利用者とを識別することを特徴とする動画像処理装置。

【請求項9】
請求項に記載の動画像処理装置であって、前記撮像手段がエレベータ乗場の天井またはエレベータのかごの天井に設置され、前記対象物識別手段による識別情報がエレベータの管理装置に伝達され、前記識別情報に基づいてエレベータの運行管理が制御されることを特徴とする動画像処理装置。

【請求項10】
移動する対象物を撮影した動画像の時系列的に連続するフレーム画像から前記対象物の輪郭画像を差分抽出する輪郭画像抽出ステップと、
前記輪郭画像の重心を求める重心算出ステップと、
前記重心から放射状に延びる複数本の直線により前記輪郭画像を複数個の部分輪郭画像に分割する輪郭画像分割ステップと、
それぞれの前記部分輪郭画像の代表点を算出する部分輪郭画像代表点算出ステップと、
算出された前記代表点を順番に結んで前記対象物の輪郭を示す一周する輪郭線を生成する輪郭線生成ステップと、
を備え
前記部分輪郭画像代表点算出ステップでは、
着目する前記部分輪郭画像kを構成する画素の数がM個、前記画素の前記重心を中心とする極座標が(dki,θki)、前記部分輪郭画像kを区分する二本の前記直線の角度がθi、θi+1で表されるとき、
k=(Σdki)/M (Σは、i=1からMまで加算)
θk=(θi+θi+1)/2
として、極座標(dk,θk)で表される点を代表点として設定することを特徴とする動画像処理方法。

【請求項11】
移動する対象物を撮影した動画像の時系列的に連続するフレーム画像から前記対象物の輪郭画像を差分抽出する輪郭画像抽出ステップと、
前記輪郭画像の重心を求める重心算出ステップと、
前記重心から放射状に延びる複数本の直線により前記輪郭画像を複数個の部分輪郭画像に分割する輪郭画像分割ステップと、
それぞれの前記部分輪郭画像の代表点を算出する部分輪郭画像代表点算出ステップと、
算出された前記代表点を順番に結んで前記対象物の輪郭を示す一周する輪郭線を生成する輪郭線生成ステップと、
を備え、
前記部分輪郭画像代表点算出ステップでは、
着目する前記部分輪郭画像kを構成する画素の数がM個、前記画素の前記重心を中心とする極座標が(dki,θki)で表されるとき、
k=(Σdki)/M (Σは、i=1からMまで加算)
θk=(Σθki)/M (Σは、i=1からMまで加算)
として、極座標(dk,θk)で表される点を代表点として設定することを特徴とする動画像処理方法。
産業区分
  • 計算機応用
  • テレビ
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007036070thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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