CN102007767A - 成像位置确定方法和成像位置确定设备 - Google Patents

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佐藤正章
宫西克也
竹中慎治
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Abstract

本发明提供成像位置确定方法和成像位置确定设备，其中，即使使用不具有输出与照相机的成像位置或运动相关的信息的功能的普通照相机，也能够确定序列成像操作中的成像位置。确定照相机(10)是否静止在用于序列成像操作的多个成像位置中的任何位置。如果确定照相机(10)是静止时，将由照相机(10)在当前成像位置拾取的图像与先前存储的背景参照图像进行比较，以从在两图像之间的相关计算值确定当前成像位置。因此，即使当不具有输出与照相机(10)的成像位置或运动相关的信息的功能的普通照相机被使用时，也能够确定序列成像操作中的成像位置。

Description

成像位置确定方法和成像位置确定设备
技术领域
本发明涉及成像位置确定方法和成像位置确定设备，适合在入侵者检测***中使用，该入侵者检测***包括用于执行序列成像操作同时巡回多个预定的成像位置的照相机。
背景技术
包括照相机的传统的入侵者检测***基于与从照相机输出的照相机的运动位置和运动时序相关的信息而切换与序列操作相对应的图像传感器的通道。图像传感器是用于检测运动的对象的传感器(在下文中被称为运动对象)。
图5是示意性地示出传统的入侵者检测***的结构的框图。在图5中，照相机200包括：成像单元101，该成像单元101具有诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)或者CCD(电荷耦合器件)这样的成像装置；和驱动单元102，该驱动单元102用于执行成像单元101的缩放调整，并且用于更改成像单元101的方向以用于摇摄/倾斜。
在照相机200中，多个成像位置能够被设置，并且照相机的方向被顺次地更改为被设置的多个成像位置。在图5中，5个成像位置A到E被设置，并且照相机的方向被顺次地从成像位置A更改成成像位置E。在将成像位置更改成成像位置E之后，从成像位置A开始顺次地再次重复类似的操作。换言之，照相机执行巡回操作。此巡回操作对应于序列成像操作。在序列成像操作期间，从驱动单元102输出运动(静止)信号和成像位置信号以将其输入到信息选择单元110。信息选择单元110基于从驱动单元102提供的成像位置信号和运动(静止)信号而切换图像传感器的通道。例如，当照相机200是处于成像位置C时，信息选择单元110将图像传感器的通道切换到与成像位置C相对应的通道。
照相机200的成像单元101输出视频信号。视频信号被输入到差分生成单元120。差分生成单元120用作图像传感器，并且根据背景相减方法执行处理。具体地，基于从照相机200的成像单元101输出的视频信号，生成与照相机200的序列成像操作相对应的与背景参照图像的差分。背景相减方法是用于通过从当前帧图像减去先前创建的背景图像而检测运动主体的区域的方法。例如，当照相机200的成像位置是位置“C”时，通过从先前的巡回中获得的图像(即，背景参照图像)获得在成像位置C中获得的图像的差分而检测运动主体的区域。这时使用的背景参照图像存在于被分配给与成像位置C相关的信息的通道。
另一方面，在传统的入侵者检测***包括多个照相机的情况下，各个照相机被提供有各个帧的帧代码，使得基于巡回帧代码的数目能够识别照相机的数目(例如，参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2003-009080
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在传统的入侵者检测***中，除非照相机具有输出与照相机的成像位置和运动相关的信息的功能，否则不能够确定序列成像操作中的成像位置。此外，与照相机的成像位置和运动相关的信息根据照相机的制造商而不同。换言之，***的结构存在限制。
考虑此情况提出本发明，并且其目的是提供一种成像位置确定方法和成像位置确定设备，其中，即使在使用不具有输出与照相机的成像位置和运动相关的信息的功能的普通照相机或者通过不同的制造商制造的照相机时，也能够确定序列成像操作中的成像位置。
用于解决问题的手段
根据本发明的成像位置确定方法包括：成像步骤，通过由成像装置在预定的多个成像位置拾取图像而获取图像；和成像位置确定步骤，将由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较，并且通过使用在比较的图像之间获得的相关计算值而确定当前成像位置。
根据此方法，将由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较，从而通过利用在比较的图像之间的相关计算值确定当前成像位置。因此，即使当不具有输出与照相机的成像位置和运动相关的信息的功能的普通照相机被使用时，也能够确定成像位置。
在该方法中，成像装置通过执行序列成像操作同时巡回多个成像位置而拾取图像。
根据此方法，由于成像装置通过执行序列成像操作同时巡回多个成像位置而拾取图像，所以，即使当不具有输出与照相机的成像位置和运动相关的信息的功能的普通照相机被用作成像装置时，也能够确定序列成像位置中的成像位置。
该方法进一步包括静止确定步骤，确定成像装置是否正静止于多个成像位置中的任何位置，并且当在静止确定步骤中成像装置被确定为正处于静止时，将由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较。
根据此方法，确定成像装置是否正静止于多个成像位置中的任何位置，并且当确定成像装置正处于静止时，将由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较。因此，即使当不具有输出与照相机的成像位置和运动相关的信息的功能的普通照相机被用作成像装置时，也能够确定成像位置。
该方法进一步包括运动对象检测步骤，通过使用与在成像位置确定步骤中确定的当前成像位置相对应的背景图像检测运动对象。
根据此方法，由于通过使用与当前位置相对应的背景图像检测运动对象，所以，例如，在入侵者检测***中能够检测到入侵者。
在该方法中，当在成像位置确定步骤中将由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较时，被包括在比较的图像中的噪声被减小。
根据此方法，当将由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较时，被包括在比较的图像中的噪声被减小，并且因此，能够高度精确地获得相关计算值。
在该方法中，当在所述成像位置确定步骤中将由所述成像装置在所述成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较时，被包括在比较的图像中的特征点的匹配被执行，以便于校正比较的图像的像素之间的移位。
根据此方法，当将由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较时，通过执行被包括在图像中的特征点的相互匹配而校正比较的图像的像素之间的移位，并且因此，能够高度精确地获得相关计算值。
在该方法中，在成像位置确定步骤中使用的先前存储的图像被逐次更新为最新的图像。
根据此方法，由于先前存储的图像始终被更新，所以能够始终高度精确地获得相关计算值。
在该方法中，当在成像位置确定步骤中相关计算值小于规定值时，既不执行先前存储的图像的更新也不使用背景图像执行运动对象的检测。
根据此方法，当由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像和先前存储的图像之间的相关计算值小于规定值时，既不执行先前存储的图像的更新也不使用背景图像执行运动对象的检测，并且因此，能够防止误检测。
根据本发明的成像位置确定设备包括：成像装置，用于通过在预定的多个成像位置拾取图像而获取图像；和成像位置确定装置，用于将由成像装置拾取的图像与先前存储的图像进行比较并且通过使用在比较的图像之间获得的相关计算值而确定当前成像位置。
根据此设备，将由成像装置在成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较，从而通过利用在比较的图像之间的相关计算值确定当前成像位置。因此，即使当不具有输出与照相机的成像位置和运动相关的信息的功能的普通照相机被使用时，也能够确定成像位置。
本发明的优点
根据本发明，即使在使用不具有输出与照相机的成像位置和运动相关的信息的功能的普通照相机时，也能够确定序列成像操作的成像位置。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的入侵者检测***的结构的框图。
图2是在图1的入侵者检测***的主要处理中的函数(主函数)的流程图。
图3是图2的序列处理函数的流程图。
图4是在图1的入侵者检测***中通过绘制相对于背景参照图像的相关计算值而获得的图。
图5是示意性地示出传统的入侵者检测***的结构的框图。
具体实施方式
现在，将会参考附图详细地描述用于实践本发明的优选实施例。
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的入侵者检测***的结构的框图。在图1中，实施例的入侵者检测***包括照相机10、静止确定单元13、成像位置确定单元14、信息选择单元15以及差分生成单元16。照相机10包括：成像单元11，该成像单元11具有诸如CMOS或者CCD这样的成像器件；和驱动单元12，该驱动单元12用于执行成像单元11的缩放调整并且更改成像单元11的方向以用于摇摄/倾斜。
照相机10的成像单元11与(在图5中示出的)上述照相机200的成像单元101相类似，但是与照相机200的成像单元102不同，不具有输出移动(静止)信号和成像位置信号的功能。换言之，照相机10不是特殊的照相机而是普通的照相机。从照相机10的成像单元11提供的视频信号被输入到差分生成单元16和静止确定单元13。静止确定单元13确定照相机10是否正静止在多个成像位置A、B、C等等的任意位置中。在这样的情况下，通过核对图像的像素信息来进行对静止的确定。
当静止确定单元13确定照相机10正处于静止时，成像位置确定单元14将当前成像位置中的通过照相机10拾取的图像与先前存储的图像(即，背景参照图像)进行比较，从而基于在被比较的图像之间获得的相关计算值而确定当前成像位置。其后，成像位置确定单元14将被确定的当前成像位置转换为成像位置信号并且将该成像位置信号输入到信息选择单元15和差分生成单元16。成像位置确定单元14具有用于噪声减小的低通滤波器(未示出)，从而当静止确定单元13确定照相机10正处于静止时在拾取图像和背景参照图像的比较中减小图像的高频分量。而且，当静止确定单元13确定照相机10正处于静止时在拾取图像和背景参照图像的比较中，成像位置确定单元14执行相互比较的图像的特征点(诸如边缘部分)的匹配，从而校正被包括在图像中的像素之间的移位。此外，成像位置确定单元14逐次地将各个被存储的图像，即，各个背景参照图像，更新为最新的图像。通过此噪声减小处理、像素移位校正处理以及存储图像更新处理，能够高度精确地获得相关计算值。注意的是，在校正像素的移位时可以相互比较规定的区域。
信息选择单元15基于与通过成像位置确定单元14确定的照相机10的当前成像位置相对应的成像位置信号而切换图像传感器的通道。例如，当照相机10处于成像位置C时，信息选择单元15将图像传感器的通道切换到与成像位置C相对应的通道。差分生成单元16对应于图像传感器，该图像传感器根据背景相减方法检测运动对象。具体地，在通过成像位置确定单元14确定的当前成像位置中获得的拾取图像和与此成像位置相对应的背景参照图像之间的差分被生成，从而检测运动对象的区域。例如，当照相机10的成像位置是“C”时，在成像位置中获得的图像和与此成像位置相对应的背景参照图像之间的差分被生成，从而检测运动对象的区域。背景参照图像是在先前的巡回中获得的图像。当通过成像位置确定单元14获得的相关计算值小于规定值(即，阈值)时，差分生成单元16既不执行背景参照图像的更新也不执行通过使用背景参照图像的运动对象的检测。
注意的是，照相机10、静止检测单元13以及成像位置检测单元14一起形成成像位置确定设备100。
接下来，将会描述本实施例的入侵者检测***的操作。图2是用于执行本实施例的入侵者检测***的主要处理的函数(主要函数)的流程图。在图2中，从成像单元11输出的视频信号被捕获(步骤S10)，并且用于计算图像的运动方向的向量计算被执行(步骤S11)。随后，确定图像的运动方向是否是可靠的，并且当可靠性高时，可靠性标记被生成(步骤S12)。具体地，当多个宏块的运动方向相互不一致时可靠性被确定为低，并且当运动方向相互一致时可靠性被确定为高，并且当可靠性被确定为高时，可靠性标记被生成。
在执行用于生成可靠性标记的处理之后，序列处理函数被调用，并且背景通道被确定(步骤S13)。具体地，确定当前图像对应于哪一个成像位置。稍后将会详细地描述序列处理函数。在执行用于确定背景通道的处理之后，背景参照图像和各种信息(诸如“模板”、“运动向量”、“运动方向”以及“阈值”)被读取，从而通过获得帧之间的差分和背景中的差分而检测运动对象的区域(步骤S14)。然后，通过检测运动对象的区域，运动对象被追踪并且通告(步骤S15)。
图3是上述的序列处理函数的流程图。在图3中，与被用于确定照相机的静止的标记相对应的静止确定标记被生成(步骤S20)，基于被生成的静止确定标记确定照相机是否正处于静止(步骤S21)，并且当照相机10正在运动时，此处理被终止。当照相机10正处于静止时，确定环绕照相机10的成像位置的运动是否是第一巡回(步骤S22)。当环绕照相机10的成像位置的运动是第一巡回时，背景通道被更新(步骤S23)，并且继续地，背景参照图像被生成以被存储(步骤S24)。在此处理之后，处理被终止。
在环绕照相机10的成像位置的运动的第一巡回之后，确定运动是第二巡回或者在其之后(步骤S22)，并且在各个被存储的背景参照图像和通过照相机10拾取的图像(即，当前图像)之间的相关计算值(诸如SAD(绝对差分和)计算值)被计算(步骤S25)。然后，通过使用与各个背景参照图像相对应的相关计算值，与最小相关计算值相对应的成像位置被检索(步骤S26)。能够确定具有最小的相关计算值的背景参照图像是与当前图像相同的图像。顺便提及，当背景参照图像和当前图像完全地相互一致时，相关计算值是0(在使用SAD计算值时)。
这时，图4是通过绘制相对于各个背景参照图像获得的相关计算值而获得的图。横坐标显示巡回的数目并且纵坐标显示相关计算值(诸如SAD计算值)。相关计算值在图的向上方向中较大并且在向下方向中较小。成像位置10是10个位置，该10个位置通过从位置1到位置10顺次地更改照相机10的成像位置而被巡回。由于在第一巡回中获取背景参照图像，所以从第二巡回获得与当前图像的相关。在此图中，由于相关计算值在具有数目15的巡回中是最小值(即，相关是最大值)，所以当前图像与在位置5中获得的图像一致，并且因此，发现照相机10正静止于第五成像位置中。
再次参考图3，当具有最小相关计算值的成像位置被检索到时，背景通道被设置(步骤S27)。例如，当照相机10是处于成像位置C时，背景通道被切换到与成像位置C相对应的图像传感器的通道。在设置背景通道之后，背景参照图像被调用以被学习(步骤S28)。具体地，当相关计算值不是0时，在图像之间存在细微的差异，并且因此，该差异被校正。在学习背景参照图像之后，此处理被终止。
这样，根据本实施例的入侵者检测***，确定照相机10是否正静止于用于执行序列成像操作的多个成像位置中的任何位置中，并且当确定照相机10正处于静止时，将当前成像位置中的通过照相机10拾取的图像与先前存储的背景参照图像进行比较，从而通过使用在被比较的图像之间获得的相关计算值来确定当前成像位置，并且因此，即使当不具有输出与照相机10的成像位置和运动相关的信息的功能的普通照相机被使用时，序列成像操作中的成像位置也能够被确定。此外，通过使用与当前位置相对应的背景图像来检测运动对象，并且因此，例如，在入侵者检测***的应用中能够检测到入侵者。
此外，当将在确定照相机10正处于静止时的成像位置中通过照相机10拾取的图像与先前存储的背景参照图像进行比较时，这些图像的高频率分量被减小，并且因此，能够高度精确地获得相关计算值。
另外，当将在确定照相机10的静止时的成像位置中通过照相机10拾取的图像与先前存储的背景参照图像进行比较时，包括在这些图像中的特征点的匹配被执行以便于校正图像的像素之间的移位，并且因此，能够高度精确地获得相关计算值。
此外，由于始终更新先前存储的背景参照图像，所以能够始终高度精确地获得相关计算值。
此外，当于在确定照相机10的静止时的成像位置中通过照相机10拾取的图像和先前存储的背景参照图像之间获得的相关计算值小于规定值时，既不执行背景参照图像的更新也不通过使用背景参照图像执行运动对象的检测，并且因此，能够防止误检测。
此外，在本实施例的入侵者检测***中，由于通过从由照相机拾取的图像巡回而能够进行确定，所以在没有使用帧代码的情况下能够识别照相机的数目。
注意的是，可以附加地提供下述功能中的任何一个：
(1)相对于各个成像位置创建表格，使得基于统计执行操作；
(2)执行特殊的显示，例如，使得在其中根据与过去通告相关的统计信息在过去已经发布过通告的成像位置中获得的图像在其周围可以被显示有红色的边界；以及
(3)在将本发明应用于照相机主体时，根据与过去通告相关的统计信息改变在各个成像位置的停留时间(静止成像时间)。
尽管通过参考具体的实施例已经详细地描述本发明，但是，理所当然的是，在不脱离本发明的精神或者范围的情况下可以进行变化和修改。
本申请基于并且要求2008年4月17日提交的日本专利申请(No.2008-107772)的优先权，其内容在此通过引用整体并入。
工业实用性
本发明提供优点使得不具有输出与照相机的成像位置和运动相关的信息的功能的普通照相机能够被用于确定序列成像操作中的成像位置，并且可应用于入侵者检测***等等。
附图标记的描述
10照相机
11成像单元
12驱动单元
13静止确定单元
14成像位置确定单元
15信息选择单元
16差分生成单元
100成像位置确定设备

Claims (9)

1.一种成像位置确定方法，包括：
成像步骤，通过由成像装置在预定的多个成像位置拾取图像而获取图像；和
成像位置确定步骤，将由所述成像装置在所述成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较，并且通过使用在比较的图像之间获得的相关计算值而确定当前成像位置。
2.根据权利要求1所述的成像位置确定方法，其中所述成像装置通过执行序列成像操作同时巡回所述多个成像位置而拾取所述图像。
3.根据权利要求1或者2所述的成像位置确定方法，进一步包括：静止确定步骤，确定所述成像装置是否正静止于所述多个成像位置中的任何位置，
其中当在所述静止确定步骤中所述成像装置被确定为正处于静止时，将由所述成像装置在所述成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的成像位置确定方法，进一步包括：运动对象检测步骤，通过使用与在所述成像位置确定步骤中确定的当前成像位置相对应的背景图像检测运动对象。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的成像位置确定方法，其中当在所述成像位置确定步骤中将由所述成像装置在所述成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较时，被包括在比较的图像中的噪声被减小。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的成像位置确定方法，其中当在所述成像位置确定步骤中将由所述成像装置在所述成像位置中的任何位置拾取的图像与先前存储的图像进行比较时，被包括在比较的图像中的特征点的匹配被执行，以便于校正比较的图像的像素之间的移位。
7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的成像位置确定方法，其中在所述成像位置确定步骤中使用的所述先前存储的图像被逐次更新为最新的图像。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的成像位置确定方法，其中当在所述成像位置确定步骤中所述相关计算值小于规定值时，既不执行所述先前存储的图像的更新也不使用背景图像执行运动对象的检测。
9.一种成像位置确定设备，包括：
成像装置，所述成像装置用于通过在预定的多个成像位置拾取图像而获取图像；和
成像位置确定装置，所述成像位置确定装置用于将由所述成像装置拾取的图像与先前存储的图像进行比较，并且通过使用在比较的图像之间获得的相关计算值而确定当前成像位置。
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