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画像処理装置及び移動体監視装置 - セコム株式会社
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発明の名称 画像処理装置及び移動体監視装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−168118(P2003−168118A)
公開日 平成15年6月13日(2003.6.13)
出願番号 特願2001−365298(P2001−365298)
出願日 平成13年11月29日(2001.11.29)
代理人 【識別番号】100093470
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 富士雄 (外1名)
【テーマコード(参考)】
5B057
5C054
5C084
5H180
5L096
【Fターム(参考)】
5B057 AA19 CE06 DA11 DA15 DB02 DB09 DC16 DC23 DC33 DC39 
5C054 AA01 FC03 FC12 FC14 FF06 HA18
5C084 AA02 AA07 AA14 BB06 BB34 DD12 GG78
5H180 AA21 BB04 BB15 CC04 EE15 FF32 LL07 LL08
5L096 AA06 BA02 CA02 DA03 FA06 FA37 GA19 GA28 GA51 GA55 HA01
発明者 佐久間 喜郎 / 上妻 光男 / 高橋 孝 / 大田和 久雄
要約 課題
照明変動、太陽光の日周変動、影の出入などにより画像に現れる変化と侵入者等による変化とを効率よく区別する画像処理装置及び移動体監視装置を提供すること。

解決手段
画像処理装置又は移動体監視装置が、少なくとも撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段(232)と、前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段(233)と、前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段(234)と、前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別する判定手段(236)とを備えるようになす。
特許請求の範囲
【請求項1】 撮像装置から入力された画像の変化を判別するための画像処理装置であって、(1)撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段と、(2)前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段と、(3)前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段と、(4)前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、(5)前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別する判定手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項2】 前記(5)の判定手段が、各周波数のエッジ量比率の変化のうち、絶対値での最大値に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別するものである請求項1に記載の画像処理装置。
【請求項3】 前記画像処理装置が、更に前記撮像手段から入力された画像を複数の領域に分割する手段を有するとともに、前記(1)〜(5)の手段は各領域の画像ごとにそれぞれの処理を行うように構成され、かつ、(6)前記(5)の判定手段から判定出力が送出された領域の数を算出し、該領域の数に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別し出力する出力手段、をも具備した請求項1又は2に記載の画像処理装置。
【請求項4】 撮影した画像から移動体を検出する移動体監視装置であって、(1)撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段と、(2)前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段と、(3)前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段と、(4)前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、(5)前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化が所定の閾値を越えるか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする移動体監視装置。
【請求項5】 前記(5)の所定の閾値が環境による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値又は移動体による画像変動とその他の変動とを区別する前記第一の閾値より大きい第二の閾値である請求項4に記載の移動体監視装置。
【請求項6】 前記(5)の判定手段が、前記比率変化検出手段にて検出した比率の変化が環境による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値、及び、移動体による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値より大きい第二の閾値を越えるか否かを判定し、かつ、第一の閾値を越えないとき移動体の判定出力の送出を禁止し、第二の閾値を越えるとき移動体の判定出力を送出する判定手段である請求項4に記載の移動体監視装置。
【請求項7】 前記(5)の判定手段が、更に輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率の少なくとも1つが所定の閾値を越えるか否かを判定する手段を有し、輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率の少なくとも1つが所定の閾値を越えかつ前記比率変化検出手段にて検出した比率の変化が前記第一の閾値を越える場合にも判定出力を送出するものである請求項6に記載の移動体監視装置。
【請求項8】 前記(5)の判定手段が、各周波数のエッジ量比率の変化のうち、絶対値での最大値に基づいて判定するものである請求項4〜7のいずれかに記載の移動体監視装置。
【請求項9】 前記画像処理装置が、更に前記撮像手段から入力された画像を複数の領域に分割する手段を有するとともに、前記(1)〜(5)の手段は各領域の画像ごとにそれぞれの処理を行うように構成され、かつ、(6)前記(5)の判定手段から判定出力が送出された領域の数を算出し、該領域の数が予め定めた所定の数を越えたときに移動体検出出力を送出する出力手段、をも具備したことを特徴とする請求項4〜8のいずれかに記載の移動体監視装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンビニエンスストア、百貨店、ビル等への不審者の侵入や侵入物体等を画像処理により検知する画像処理装置及び移動体監視装置に関する。特に、照明変動、太陽光の日周変動、影の出入などにより画像に現れる変化と侵入者等による変化とを効率よく区別する画像処理装置及び移動体監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、背景等の基準画像と被監視体等の判定画像との差分演算をすることにより変化領域を抽出し、この抽出された変化領域の面積や形状等から侵入者等を検出する画像処理装置が知られている。かかる画像処理装置は、画像全体が急激に変化した場合は、照明変動として侵入者と区別していた。すなわち、基準画像と判定画像との差分演算の結果、画像の全面に輝度変化が現れると、照明変動であると判断するものであった。また、変化領域におけるエッジ量があまり変化していない場合に照明変動であると判断するものも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、入力される画像のエッジ量、すなわち特定周波数の画像におけるエッジ量は、蛍光灯のフリッカーや太陽光を雲が遮る場合、監視カメラの自動露光制御などにより、変動する。このエッジ量の変動は、侵入者等によるエッジ量の変動と区別がつきにくい場合がしばしば発生する。
【0004】このため、従来の画像処理装置では、侵入者等を確実に検知できる判定閾値を設定すると、蛍光灯のフリッカー等を侵入者等であると誤って検知してしまい、他方、蛍光灯のフリッカー等を確実に検知しない判定閾値を設定すると、侵入者等を検知できない場合が生じていた。特に、画像を複数のブロックに分割して判定するような場合、スポット光による部分的な変動との区別が極めて困難であった。
【0005】以下、これら従来技術を図示して、補足説明をする。
【0006】図8は、従来技術の基準画像の輝度ヒストグラム分布であって、同図(A)は照明が明るいとき、同図(B)は暗くなったときの分布を示している。
【0007】この基準画像では、輝度変化があまりない、例えば模様の少ない壁のような背景画像であって、照明が明るい状態から少し暗くなると、ヒストグラム分布は、図(B)にみられるように閾値T近傍における画素数の分布が大きく変化してしまう。しかし、この変化をとらえ被監視体を判定しようとすると、この変化が照明の明暗に起因するものであるにも拘わらず、侵入者によっても同様の傾向の変化が生じるため、この変化からは侵入者に起因したものか照明変化によるものかの判定が極めて困難である。なお、T〜Tは他の輝度閾値である。
【0008】また、図9は、これまた従来技術の所定周波数のエッジ情報に基づく判定方式であって、同図(A)は画像を示し、同図(B)はこの画像におけるエッジ強度に関し、太い点線は照明が明るいとき、実線は暗くなったときの所定周波数におけるエッジ強度を示している。
【0009】この判定方式では、エッジ領域の保存則、いわゆるエッジ強度が細い点線(図(B)に図示)以上の画素をエッジ領域、点線以下を非エッジ領域と定めて判定するものである。この方式によると、照明が明るくなるとエッジが強くなると共に太くなる。これにより、エッジとして認識していなかった所に新たなエッジが出現することになる。したがって、一定以上エッジ領域が増えると常に異常と判定され誤動作の要因となっていた。
【0010】したがって、このようにヒストグラム変化や周波数のエッジを使ったエッジ量の増減率による判定方式では、蛍光灯のフリッカーや太陽光の雲による遮り等の比較的小さな明るさ変動が存在する際に判定しようとすると、侵入者によるものか照明変化によるものかの判定が困難であった。
【0011】そこで、本発明は、侵入者等と蛍光灯のフリッカーや雲による遮り等とを効率的に区別し得る画像処理装置及び移動体監視装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、蛍光灯のフリッカー、太陽光の日周変動、影、光、カメラの自動露光制御などによる背景画像の変化と侵入者等による画像変化とについて種々実験を重ねた結果、蛍光灯のフリッカー、太陽光の日周変動、影、光、カメラの自動露光制御などにより、画像の輝度値は変化するが、画像から複数の周波数成分を抽出した際の各周波数に現れるエッジ量の比率はほとんど変化せず、一方、侵入者等の移動体により、画像の輝度値は変化するとともに、複数の周波数成分に現れるエッジ量の比率も変化することを見出し、本発明を完成するにいたったものである。
【0013】本発明の第1の態様によれば、撮像装置から入力された画像の変化を判別するための画像処理装置であって、(1)撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段と、(2)前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段と、(3)前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段と、(4)前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、(5)前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別する判定手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置が提供される。
【0014】かかる構成によれば、基準画像のエッジ量比率から判定画像のエッジ量比率が変化したことを検出することにより、照明の影響を受けずに判定画像が基準画像からどのように変化しているかを判定できるようになる。
【0015】また、本発明の第2の態様によれば、前記第1の態様において、前記(5)の判定手段が、各周波数のエッジ量比率の変化のうち、絶対値での最大値に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別するものである画像処理装置が提供される。かかる構成によれば、判定結果の精度が向上するために、より照明の影響を受けずに判定画像が基準画像からどのように変化しているかが判定できるようになる。
【0016】さらに、本発明の第3の態様によれば、前記第1又は第2の態様において、前記画像処理装置が、更に前記撮像手段から入力された画像を複数の領域に分割する手段を有するとともに、前記(1)〜(5)の手段は各領域の画像ごとにそれぞれの処理を行うように構成され、かつ、(6)前記(5)の判定手段から判定出力が送出された領域の数を算出し、該領域の数に基づいて判定画像と基準画像との変化を判別し出力する出力手段、をも具備した画像処理装置が提供される。
【0017】かかる構成によれば、少なくとも領域毎に照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるので、画像の中の変化している部分を判定する精度が向上する。
【0018】また、本発明の別の第1及び第2の態様によれば、撮影した画像から移動体を検出する移動体監視装置であって、(1)撮像手段から入力された画像から複数の周波数成分を抽出する抽出手段と、(2)前記抽出された各周波数成分から夫々のエッジ量を算出するエッジ量算出手段と、(3)前記算出された各周波数成分のエッジ量から夫々のエッジ量比率を算出する比率算出手段と、(4)前記撮像手段から入力された基準画像の前記各周波数のエッジ量比率と判定対象となる判定画像の前記各周波数のエッジ量比率とを比較し、両各周波数のエッジ量比率の変化を検出する比率変化検出手段と、(5)前記比率変化検出手段にて検出した各周波数のエッジ量比率の変化が移動体による画像変動とその他の変動とを区別する閾値を越えるか否かを判定する判定手段と、を備える移動体監視装置、及び、該移動体監視装置における前記(5)の閾値が前記比率変化検出手段にて検出した比率の変化が環境による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値又は移動体による画像変動とその他の変動とを区別する前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値である移動体監視装置が提供される。
【0019】かかる構成によれば、蛍光灯のフリッカー、太陽光、影などの環境変動があっても基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率はほとんど変化しないことから、環境変化による画像変化と移動体による画像変化とを誤って判定することがなくなる。
【0020】また、本発明の別の第3の態様によれば、前記別の第1の態様において、前記(5)の判定手段が、前記比率変化検出手段にて検出した比率の変化が環境による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値、及び、移動体による画像変動とその他の変動とを区別する第一の閾値より大きい第二の閾値を越えるか否かを判定し、かつ、第一の閾値を越えないとき移動体の判定出力の送出を禁止し、第二の閾値を越えるとき移動体の判定出力を送出する判定手段である移動体監視装置が提供される。
【0021】かかる構成によれば、基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率がほとんど変化していない場合には環境変動によるものと判定することで移動体の誤った検出を防止することができるとともに、基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率との差から精度良く移動体を検出することが可能となる。
【0022】さらに、本発明の別の第4の態様によれば、前記別の第3の態様において、前記(5)の判定手段が、更に輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率の少なくとも1つが所定の閾値を越えるか否かを判定する手段を有し、輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率の少なくとも1つが所定の閾値を越える場合にも判定出力を送出する移動体監視装置が提供される。
【0023】かかる構成によれば、輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率からも移動体の存在を判定しえるので、移動体が存在しているにも拘わらず存在していないとする重大な誤判定が少なくなる。
【0024】また、本発明の別の第5の態様によれば、前記別の第1〜第4の態様において、前記(5)の判定手段が、各周波数のエッジ量比率の変化のうち、絶対値での最大値に基づいて判定する移動体監視装置が提供される。かかる構成によれば、判定結果の精度が向上するために、より照明の影響を受けずに移動体の判定ができるようになる。
【0025】また、本発明の別の第6の態様によれば、前記別の第1〜第4のいずれかの態様において、前記画像処理装置が、更に前記撮像手段から入力された画像を複数の領域に分割する手段を有するとともに、前記(1)〜(5)の手段は各領域の画像ごとにそれぞれの処理を行うように構成され、かつ、(6)前記(5)の判定手段から判定出力が送出された領域の数を算出し、該領域の数に基づいて移動体検出出力を送出する出力手段、をも具備した移動体監視装置が提供される。
【0026】かかる構成によれば、少なくとも領域毎に照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるので、判定結果の精度が向上するために、より照明の影響を受けずに移動体の判定ができるようになる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、本発明はこれに限定されるものでない。
【0028】図1は、本発明の監視システムの全体構成を示し、図2は、図1における監視カメラ本体の構成図、図3は、図2の移動体検出手段23のブロック図である。
【0029】この監視システムは、監視を必要とする場所に適宜設置された複数の監視カメラ本体1、これら監視カメラ本体1はケーブルで接続され、これら監視カメラ本体1から送られてくる映像を録画/再生、あるいは警報信号等を送出するコントローラ2、映像を監視するモニタ3、及び映像を監視し異常状態を検知した際に警報等の音声を送出するスピーカ4からなる。この監視システムは、各監視カメラ本体1に侵入者等の移動体を検知する移動体検知手段(後述)が搭載されている。
【0030】各監視カメラ本体1は、被監視体を撮像する撮像部10、この撮像部10からの信号を入力し所定の信号処理を行うと共に撮像部10の焦点及び露光制御等を行う制御部20、この制御部20で処理された信号に基づき画像等を表示する表示部30、遠隔地へモニタあるいは調整用信号を送出するモニタI/F40、同様に撮影した画像を圧縮等のデータ処理し遠隔地へ送信する通信I/F50、及び画像データ等を記憶する記憶部60とからなる。このうち撮像部10は、レンズと撮像素子からなり、制御部20は、信号増幅手段21、表示/出力手段22、移動体検出手段23、及び通信手段24からなる。
【0031】図2において、通信I/F50から出ている矢印を持った実線は、LAN(Local Area Network)であって矢印は信号の送受信を示している。このLANは、ディージーチェーンに接続され、コントローラ2又は他のカメラへ各種制御信号及び画像データの伝送を行う。
【0032】制御部20における移動体検出手段23は、背景等の基準画像及び被監視体の判定画像を取込む画像入力手段230、画像領域を所定のブロック、例えば8×8のブロックに分割する領域分割手段231、各画像から複数の周波数成分、例えば4つの周波数成分をフィルタリングにより抽出する抽出手段232、抽出された各周波数成分からフィルタリングによりエッジ量を算出するエッジ量算出手段233、各周波数成分のエッジ量からエッジ量の比率を算出するエッジ量比率算出手段234、算出した基準画像のエッジ量比率値を記憶する基準比率記憶手段235を備え、更に基準画像におけるエッジ量比率と判定画像におけるエッジ量比率値とを比較し、所定の閾値を越えるか否かを判定する判定手段236、及びこの判定手段236の結果に基づいて、所定の出力を送出する出力手段237からなる。
【0033】かかる移動体検知手段23は、先ず、基準画像及び判定画像が画像入力手段230に取込まれ、これらの画像は領域分割手段231により8×8のブロックに分割され、各ブロック画像から4つの周波数成分が抽出手段232により抽出される。次いで、エッジ量算出手段233により基準画像及び判定画像の各周波数成分におけるエッジ量が算出され、続いて比率算出手段234により各周波数成分におけるエッジ量の比率が算出される。そして、判定手段236により、各周波数成分における判定画像エッジ量比率と基準比率記憶手段235に記憶されている各周波数成分における基準画像エッジ量比率とが比較され、その比較差分が所定の閾値と比較され、所定の出力が出力手段237から送出される。
【0034】本発明者等の各種実験によると、画像から複数の周波数成分を抽出した際の各周波数に現れるエッジ量の比率は、(1)蛍光灯のフリッカー、太陽光の日周変動、影、光、カメラの自動露光制御などにより、画像の輝度値が変化するにも拘わらず、前記エッジ量の比率はほとんど変化しない、(2)侵入者等の移動体により、画像の輝度値が変化するとともに、前記エッジ量の比率も変化する、ことが見出された。
【0035】たとえば、図7(a)〜(d)は、ある1つの領域の4つの周波数A〜D成分のエッジ強度が画像が明るいときと暗いときとでどのように変化したかの一実験例を示す図であり、点線は明るいときのエッジ強度、実線は暗いときのエッジ強度を示す。表1は、その実験結果を纏めたものであって、照明が明るい時、暗い時におけるエッジ量及びエッジ量の比率を4つの周波数成分A〜Dについて求めた結果を示している。この表に基づき、明るい時と暗い時におけるエッジ量比率の差を算出すると、周波数Aにおいては1.1%、周波数Bは0.7%、周波数Cは0.9%、周波数Dは0.8%となっている。この結果から、背景画像のみのエッジ量比率の差分は、最も変化している周波数でも1%強程度と極めて少ない値となっていることがわかる。
【表1】

以下、このエッジ量比率変化を利用し、侵入者等と蛍光灯のフリッカーとを識別して検知する方法を図4、図5のプログラムフロー図を用いて説明する。
【0036】プログラムをスタートさせ、先ず、ステップS11で領域分割手段231により画像を8×8のブロックに分割する領域アドレスを設定する。次いで、ステップS12で抽出手段232に時刻t−1における基準(背景)画像が取込まれ、ステップS13で前記領域アドレスにしたがって分割されたブロック毎(以下、単に「ブロック毎」という。)に輝度ヒストグラムを4つに分割し、分布B1〜B4の画素数が算出され、背景データとして記憶される。その際、ヒストグラムが図6に示すような分布をしている場合、4つの分布B1〜B4における分布画素数がほぼ同じになるように輝度閾値T、T、Tが決められ、T、T、Tが記憶される。なお、分布B1〜B4の分布画素数は、照明状態によって変化するので、照明が変化した時、又はタイマーで定期的に計算をし直して、分布B1〜B4における分布画素数が等しくなるよう輝度閾値T、T、Tが変更される。
【0037】ステップS14において時刻tにおける判定対象の画像が抽出手段232に取込まれ、ステップS15で、ブロック毎に輝度閾値T、T、Tにて区分された分布画素数B1、B2、B3、B4が算出され、ステップS16で、各ブロックのヒストグラム変化画素数Hが以下の計算式により前回データ(時刻:t−1)と比較して求められる。
H=(abs(B1−B1t-1)+abs(B2−B2t-1)+abs(B3−B3t-1)+abs(B4−B4t-1))/2なお、absは絶対値を示す記号である。また、今回のデータと前回のデータとの比較だけでなく、今回と前々回、今回と前前々回との比較を行って、最も大きな変化をヒストグラム変化Hとしても良い。比較回数が多いほどゆっくりとした移動物体の検知が可能となる。ステップS17において、この値Hが全画面においてヒストグラム変化が所定値、例えば30%以上の画素で発生したとき、照明異常と判定される。
【0038】照明異常と判定された場合は、フローの最初に戻りステップS12の基準画像の取込みから始め、各ブロックのヒストグラム変化を算出して、この異常照明の変化に対応される。
【0039】異常照明でないと判断された場合は、ステップS18において、所定の判定休止期間、例えば6回判定を休止する。この判定休止期間6回は、本来異常照明が検出された場合には、以下に説明するように、前前々回のデータ(時刻:t−3)を使用しているために、3回の判定休止で済むが、照明変化が落ち着くまでの余裕を持たせこの回数休止する。
【0040】ステップS19で、ブロック毎に各周波数におけるエッジ量が算出されるが、ブロック毎に8種類の周波数成分を選定し、うち4種類を使用する。このように選定した理由はハード的な制限からであり、4種類に限定されるものではない。
【0041】本実施形態では、4種類のカットオフ周波数A、B、C、Dが、例えば周波数の高い順に8種類のうちから1つ置きに4種類A、B、C、Dが選定されている。時刻t、t−1、t−2、t−3で各周波数A〜Dにおけるエッジ量Ea、Eb、Ec、Edが算出され、その結果は表2のとおりとなる。
【表2】

ステップS20で、各周波数A〜Dのエッジ量比a、b、c、dが算出される。その算出方法は、例えば周波数Aについて示せば、そのエッジ量比率は以下の計算式により各時刻t、t−1、t−2、t−3でのエッジ比率が求められる。
【0042】a=Ea/(Ea+Eb+Ec+Ed)また、他の周波数B、C、Dにおけるエッジ量の比率b、c、dも同様にして算出される。その結果は、表3のとおりとなる。
【表3】

ステップS21では、ブロック毎に周波数Aのエッジ量Eaの増減率Eが以下の計算式で算出される。
E=abs(Ea-Eat-1)/Max(Ea,Eat-1
なお、Maxはそれに続く括弧内の数値のうち最も大きい数値を示す。また、このエッジ量の増減率は、周波数Aでなくともよい。ここでもヒストグラム変化算出と同じ様に、上式の今回と前回、今回と前々回、今回と前前々回を比較し、最も変化の大きいものをエッジ増減率Eとしても良い。
【0043】ステップS22で、ブロック毎にエッジ周波数比率の最大変化値Fが算出される。この算出は、実際はゆっくり移動する物体を検出するため、下記の算出式により、前前々回(時刻:t−3)、前々回(時刻:t−2)、前回(時刻:t−1)の3回に分けて最大変化値Fが求められる。
【0044】前回との比較:F1=Max(abs(at-at-1),abs(bt-bt-1),abs(ct-ct-1),abs(dt-dt-1))前々回との比較:F2=Max(abs(at-at-2),abs(bt-bt-2),abs(ct-ct-2),abs(dt-dt-2))前前々回との比較:F3=Max(abs(at-at-3),abs(bt-bt-3),abs(ct-ct-3),abs(dt-dt-3))そして、最終的には3回分の値F1〜F3から最大値が求められる。
F= Max(F1,F2,F3)
【0045】ステップS23では、ステップS22で算出されたブロック毎のFと所定の閾値との比較がなされ、ブロック毎の検知状態が判定される。この判定は、図5のサブプログラムフローに基づいて行われる。すなわち、この判定は全てのブロック64個(8×8ブロック)について、個別に識別番号k=1〜64を付与して次のようにして行われる。
【0046】先ずステップS231で、ブロックkのステップS22で算出されたエッジ周波数比率の最大変化値Fがエッジ周波数比率変化抑制閾値F(第一の閾値)より大きいか否かが判定される。
【0047】F≦Fの場合は、ヒストグラム分布変動やエッジ量増減が大きくても、照明変化によって変動したものと判断し、そしてステップS233を介して、全部のブロックについてこの判定が終了していなければ(k<64)ステップS231へ戻って次のブロックの判定を継続し、全部のブロックについての判定が終了している場合(k≧64のとき)には次のステップS24へ進む。
【0048】なお、ここではエッジ周波数比率変化抑制閾値Fは一定値として処理を行ったが、エッジ周波数比率変化は背景エッジ量により明るさの変化の影響度合いがわずかに異なり、背景エッジ量が非常に少ない時と多い時は照明環境が変動しても各周波数のエッジ量の比率にあまり変化はないが、ほどほどに背景エッジ量があると照明変動の影響を受けやすいので、前記エッジ周波数比率変化抑制閾値Fは背景エッジ量によって変えても良い。
【0049】また、F>Fの場合は、ステップS232において、ステップS16で算出されたヒストグラム変化画素数Hとその所定の閾値Hthとの大小、ステップS21で算出されたエッジ量の増減率Eとその所定の閾値Ethとの大小、及び、ステップS22で算出されたエッジ周波数比率の最大変化値Fとその所定の閾値Fth(第2の閾値)との大小が判定され、Fth≧F>Fのとき、H>Hth又はE>Ethである場合には、ブロックkの画像は何らかの異常状態にあると判定し、検知ブロック数をインクリメント(+1)してステップS233へ進み、H≦Hth及びE≦Ethである場合には、ヒストグラム変化もエッジ量変化も認められなく、しかもエッジ周波数比率変化も中途半端な範囲であるので、ノイズ等何らかの他の要因によるものと判断してそのままステップS233へ進み、F>Fthの場合には、H及びEの値の如何に拘わらず、ブロックkの画像は何らかの異常状態にあると判定し、検知ブロック数をインクリメント(+1)してステップS233へ進み、全てのブロックについて判断が終了していなければ(k<64)再度ステップS231に戻って次のブロックの判断を継続し、全てのブロックについての判断が終了した場合(k≧64の場合)には次のステップS24へ進む。
【0050】なお、Hthはブロック毎の輝度のヒストグラム変化画素数の閾値、Ethはブロック毎の各周波数におけるエッジ量の増減率の閾値であり、それぞれ実験的に誤判定が少なくなるように選択・設定され、また、Fthは、ブロック毎のエッジ周波数比率変化の第二の閾値であって、エッジ周波数比率変化抑制閾値Fよりも大きい範囲で実験的に誤判定が少なくなるように選択・設定される。また、本発明では述べなかったが各ブロック毎に違う感度を設定することも可能である。
【0051】次いで、ステップS24で、前記検知ブロック数が所定の閾値と比較され、この閾値を越える検知ブロック数があると、ステップS25において、コントローラ2へ異常が通報され、モニタ3にその旨を表示するとともにスピーカ4で警報音を発するようになされる。
【0052】また、ステップS26において、ステップS15で算出されたブロック毎のヒストグラム分布画素数B1〜B4、ステップS21で算出されたブロック毎のエッジ量増減率Ea、及び、ステップS20で算出されたエッジ量の比率a、b、c、dについて、時刻tのデータを前回のデータとし、前回のデータを前々回のデータとし、前々回データを前前々回データとして記憶する。
【0053】そして、ステップ27において、予め定めたヒストグラム輝度閾値更新時間を経過したか否かを判断し、この時間を超えていた場合には、ステップS12に戻って新たに取込んだ画像を基に輝度閾値T、T、Tを更新して基準画像データとして取り込み、また、前記時間を超えていない場合には、ステップS14で再度判定すべき画像を取り込んで、上記と同様の判定を繰り返す。
【0054】この更新は、朝日あるいは夕焼け時に、徐々に明るくなるあるいは徐々に暗くなるような状態の際に、この明暗の変化によりB1、B2、B3、B4の画素数が変わってしまう可能性があるので、これらの画素数がほぼ同じになるように輝度閾値T、T、Tを一定間隔で変えて背景データの入れ換えを行うものである。
【0055】なお、上記の具体例では、各ブロックの異常を判定するためのパラメータとして、エッジ周波数比率の最大変化値Fを使用したが、これは判定精度を向上させるためであり、ブロック毎の各周波数エッジ量の比率a、b、c及びdをそのまま判定に使用することもできる。
【0056】また、上記の具体例では、各ブロックの異常を判定するためのパラメータとして、エッジ周波数比率の最大変化値Fのみでなく、輝度ヒストグラム変化画素数H及びエッジ量の増減率Eをも使用したが、これは侵入者検知に際し、少なくとも侵入者があった場合にそれを見逃すことがないようにするためであり、単にエッジ周波数比率の最大変化値Fとエッジ周波数比率変化の第2の閾値Fthとの大小に基づいてブロック毎の異常を検知することもできる。
【0057】さらに、上記の具体例では、画像を8×8=64個のブロックに分割して各ブロックの異常を判定し、その異常と判定された検知ブロックの数から画像全体の異常について判定する例について記載したが、画像全体を1つのブロックとして異常を検知することもでき、その場合は画素数k=1として処理してエッジ周波数比率変化Fが上記第2の閾値Fthを越えているか否かを判定すればよい。
【0058】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
【0059】第1及び第2の発明によれば、基準画像のエッジ量比率から判定画像のエッジ量比率が変化したことを検出することにより、照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるようになる。
【0060】また、第3の発明によれば、少なくとも領域毎に照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるので、画像の中の移動している部分を判定する精度が向上する。
【0061】また、第4及び第5の発明によれば、蛍光灯のフリッカー、太陽光、影などの環境変動があっても基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率はほとんど変化しないことから、環境変化による画像変化と移動体による画像変化とを誤って判定することがなくなる。
【0062】また、第6の発明によれば、基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率がほとんど変化していない場合には環境変動によるものと判定することで移動体の誤った検出を防止することができるとともに、基準画像のエッジ量比率と判定画像のエッジ量比率との差から精度良く移動体を検出することが可能となる。
【0063】さらに、第7の発明によれば、輝度のヒストグラム変化及びエッジ増減率からも移動体の存在を判定しえるので、移動体が存在しているにも拘わらず存在していないとする重大な誤判定が少なくなり、第8の発明によれば、判定結果の精度が向上するために、より照明の影響を受けずに移動体の判定ができるようになり、第9の発明によれば、少なくとも領域毎に照明の影響を受けずに判定画像が基準画像から変化していることが判定できるので、より照明の影響を受けずに移動体の判定ができるようになる。




 

 


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