JP2014074957A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮影された映像から物体認識、追尾処理を使った通過検知において、追尾の継続が困難なシーンにおいても、精度の良い通過検知を行うことができるようにする。
【解決手段】処理対象の映像を構成する画像から物体を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された物体を追尾する追尾手段と、前記追尾手段が追尾している追尾物体の状態を判定する判定手段とを有し、前記判定手段は、前記追尾物体が所定の位置を通過したと判定した際に、前記検出手段による物体検出結果と前記追尾物体とが対応状態にある場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力し、対応状態にない場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで保留する。
【選択図】図1

Description

本発明は画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に、監視カメラの映像を用いて、物体の通過を精度よく検知するために用いて好適な技術に関する。
従来、監視カメラの映像を使用して画面内の特定箇所を通過した物体を検知する場合、映像から検出した物体を検出し、検出した物体を画面内において追尾し、特定箇所の通過を判定することで検知を行っていた。追尾処理は、前段の動体検出結果と前フレームまでの追尾結果を用い、追尾トラックを算出している。通過判定では、追尾トラックの軌跡と通過検知線とが交差するときに通過検知を判定している。
追尾処理が出力する追尾トラックは、前フレームまでの情報から現フレームにおける物体の位置が予測され、予測位置と物体検出結果との対応付けがされた結果である。しかし、予測位置と対応づけられる物体検出結果は、必ずしも存在するとは限らない。例えば、物体が背景と同色の位置にあるとき、物体検出処理では物体を検出できないことがある。
このとき追尾トラックは、物体検出結果と対応付けがないまま、所定期間は予測された方向、速度で移動を継続する。このような対応付けのない追尾トラックが、通過検知線と交差する場合があり、通過判定処理ではこれを通過と判定する。しかし、実際の物体が通過していないときは、この通過の判定は誤検知であり、検知精度を悪くしてしまう原因となっている。このような通過の誤検知、誤検出を低減し、検知精度を高めるため、例えば特許文献1では、道路を撮影した映像から、車両を追跡し、所定の距離以上追跡できた車両のみ、通過と判定している。
特開平9−97335号公報
しかしながら、特許文献1に記載の車両認識装置では、道路を走行している車両を対象としているため、特定の場所、特定の画角、特定の物体に限定された条件下では有効な方法であるが、この条件以外で検知精度を高められるとは限らない問題点があった。
本発明は前述の問題点に鑑み、撮影された映像から物体認識、追尾処理を使った通過検知において、追尾の継続が困難なシーンにおいても、精度の良い通過検知を行うことができるようにすることを目的とする。
本発明の画像処理装置は、処理対象の映像を構成する画像から物体を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された物体を追尾する追尾手段と、前記追尾手段が追尾している追尾物体の状態を判定する判定手段とを有し、前記判定手段は、前記追尾物体が所定の位置を通過したと判定した際に、前記検出手段による物体検出結果と前記追尾物体とが対応状態にある場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力し、対応状態にない場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで保留することを特徴とする。
本発明によれば、追尾の継続が困難なシーンにおいても、精度の良い通過検知を行うことが可能となり、精度の高い通過検知を実現することができる。
第1の実施形態を示し、画像処理装置の構成例を示したブロック図である。 未対応トラックの通過を説明する図である。 通過検知を判定する動作手順を説明するフローチャートである。 未対応トラック通過リストの一例を示す図である。 未対応トラック通過リストの検証フローチャートである。 未対応トラックが通過検知を発生後、物体と対応した図である。
以下、添付の図面を参照して、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の一実施形態である画像処理装置のシステム構成を示したブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の画像処理装置は、システム制御部100、画像取得部101、物体検出部102、物体追尾部103、状態判定部104、パラメータ設定部105、判定結果通知部106、検知結果保存部107を備えている。
システム制御部100は、図示しない不揮発性メモリ(ROM)、ワークメモリとして機能する揮発性メモリ(RAM)及び(CPU)よりなるコンピュータシステムにより構成される。
画像取得部101は、処理対象の映像を構成する画像を時系列順に外部から取得する。画像取得部101が画像を取得する外部の装置はカメラに限定されるものではなく、サーバや外部メモリなどに保存されたものでもよい。
物体検出部102は、画像取得部101で取得した画像から背景差分法などにより物体を検出する。検出方法は、背景差分法に限定されるものでなく、動きベクトルなどを用いた処理であってもよい。また、しばらく検出対象が静止した場合でも物体を検出する処理であればよい。検出する物体は、単に動体であってもよいし、人体を検出するもの、顔を検出するものであっても構わない。ここでは、動体を検出する場合について以下に説明をする。物体検出部102は、検出結果として、画面上の位置と外接矩形と物体サイズを保持する物体検出結果を出力する。
物体追尾部103では、前フレームで検出された物体と現フレームで検出された物体とを対応付けることで追尾処理を行う。新規に検出された物体は、新規に固有の追尾IDが付与され、前フレームと対応づけられた物体は、前フレームで付与された追尾IDが付与された追尾トラックを出力する。追尾トラックは画面内位置、大きさ、速度、物体との対応付け状態などの情報が保持されている。
物体追尾部103は、前フレームにおける追尾トラックの位置や大きさと速度から現フレームにおける追尾トラック位置を予測し、予測した画面上の位置付近に存在する物体検出結果との対応付けをしている。予測した位置に物体検出結果が存在しない場合、追尾トラックの内部情報として、物体との対応付けがない状態であることを示しておく。ここでは、物体との対応付けのない追尾トラックを、特に未対応トラックと呼ぶことにする。
状態判定部104は、物体追尾部103が追尾する物体が、通過検知線を通過したか否かを判定する。通過の判定は、検知線を構成する線分と、前フレームから現フレームの間で、物体の軌跡とが交差したか否かにより行い、通過の判定結果を通過検知結果として出力する。
パラメータ設定部105では、通過を判定する通過検知線、および侵入を判定する領域を、状態判定部104に設定するインタフェース部である。本実施形態においては、通過を判定する通過検知線を設定した例を、以下に説明する。
判定結果通知部106は、状態判定部104が出力した通過検知結果を通知する。通知する方法は、アラート音を出力する方法や、監視画面上にアラートを表示させる方法などがあるが、本実施形態ではどのような方法であっても構わない。
検知結果保存部107は、状態判定部104で判定された結果、ここでは通過検知結果を、例えば外部記憶装置や、内部の記憶装置に記録する処理を行なう。通過検知結果の記録は、検知アラートが発生した時間、通過などの検知種類、他通過した物体の情報などが記録される。
図2は、システムが動作する一例を説明するための図であり、人物が左から右に移動する画像において、物体検出結果、物体追尾結果、そして通過検知線を示したものである。
図2において、201aはフレームNにおける人物、201bはフレームN+1における人物、201cはフレームN+2における人物を表している。
また、202aはフレームNにおける物体検出結果、202bはフレームN+1における物体検出結果、202cはフレームN+2における物体検出結果を、それぞれハッチがかかった四角いブロックで示している。ここでは、物体検出結果を四角いブロックとしているが、例えば物体検出が人体検出や、顔検出である場合など、必ずしも検出結果がブロックでなくてもかまわない。ここでは一例として、物体検出結果としてブロックが出力されているものとする。
203aはフレームNにおいて物体追尾部103において追尾処理した結果のトラックである。物体追尾部103は、前フレームにおける追尾トラックの画面位置、速度情報から現フレームにおける追尾トラック位置を推定し、前段の物体検出部102の検出結果との対応付けを行う。
物体追尾部103において行なわれる、前段の物体検出部102の検出結果との対応付けは、追尾トラック推定位置、現フレームにおける物体検出結果の位置・大きさなどから所定のアルゴリズムにより行う。追尾トラック203aにおいては、物体検出結果202aと対応付けがなされている。図2においては、物体検出結果との対応付けがされた状態の追尾トラックを、実線の矩形で示している。
203bは、フレームN+1において物体追尾処理した結果の追尾トラックである。先の説明のように物体追尾部103は、物体検出結果との対応付けを行うが、現フレームにおいて物体検出部102が出力した物体検出結果202bは所定の条件より小さいため、追尾トラック203bは対応付けがされない状態である。動体検出結果との対応付けがされない状態の追尾トラックを、ここでは特に未対応トラックと呼ぶことにする。図2において、未対応トラックは、破線の矩形で示している。
203cは、フレームN+2において物体追尾処理した結果の追尾トラックを示している。該追尾トラック203cは、物体検出結果202cとの対応がとれないため、未対応トラックであり、破線の矩形で示している。
204aは、フレームNからフレームN+1にかけてのトラックの軌跡を表し、204bはフレームN+1からフレームN+2にかけてのトラックの軌跡を表したものである。
205はパラメータ設定部105により、状態判定部104に設定された、トラックの軌跡の通過を判定するための通過検知線である。
トラックの軌跡線204aと204b、そして通過検知線205のみに着目すると、トラックの軌跡線204bと通過検知線205は交差しているので、状態判定部104では、図2の状況においては、通過検知を出力する。しかし、実際には人物は通過検知線205を通過していないため、状態判定部104の出力は誤検知となってしまう。
そこで、本実施形態においては、物体追尾部103が出力するトラックの内部状態を参照することで、前述のような誤検知を低減させている。その動作フローを図3に示す。図3に示す処理は、図示しない不揮発性メモリ(ROM)に記録されたプログラムを、ワークメモリとして機能する揮発性メモリ(RAM)に展開してシステム制御部100(CPU)が実行することで実現する。
通過検知判定処理が開始されると、S301において、状態判定部104は、前段の物体追尾部103が出力した前フレームの追尾トラックと現フレームの追尾トラックから、追尾トラックの軌跡を算出する。
次に、S302において、状態判定部104は、パラメータ設定部105により設定された通過検知線205と、S301において算出された追尾トラックの軌跡とが交差したか否かを判定する。例えば、図2における追尾トラックの軌跡線204aと、通過検知線205の関係の場合、S302において交差していないと判定するので、通過検知判定処理は終了となる。
一方、図2における追尾トラックの軌跡線204bと通過検知線205との関係の場合には、S302において交差していると判定するので、S303へ進む。
S303においては、状態判定部104は、現フレームにおける追尾トラックが動体と対応しているか、追尾トラック情報を参照して判定する。追尾トラックには、物体追尾部103で処理された情報が存在し、該情報には物体検出結果と対応付けされているか否かの状態が記載されている。
ここで、追尾トラック203cは、前述したように未対応トラックであり、動体検出結果と対応付けされていない。したがって、システム制御部100は、S303からS305へ処理を進め、このケースにおいては、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで保留する。そして、通過アラートを発生させない。
次に、動作はS306へ進み、図4に示す未対応トラック通過リストへ、追尾トラック203cのトラックIDを登録する。トラックIDは、追尾トラック情報として内部に保持されており、ここでは追尾トラック203cのトラックIDを5と示している。リストには、通過検知線205を通過してからの経過時間が記載され、トラックID登録時にはこれを1と設定し、通過検知判定は終了する。
一方、S303において状態判定部104が、追尾トラックの動体検出結果が物体検出結果と対応づけされた状態と判定した場合、S304へ進み通過アラートを発生するとともに、判定結果通知部106へ通知する。判定結果通知部106は、通過の監視映像のモニタへ通過があったことを表示、または警告音を発生するなど、ユーザへ通過が発生したことを知らせる。
以上が、本実施形態の画像処理装置における通過検知判定をする動作フローである。
次に、未対応トラック通過リストの扱いを図5により説明する。
図5は、未対応トラック通過リストに、追尾トラックが登録されている場合、処理フレームごとに通過検知を判定する第2の通過検知判定の動作手順を説明するフローチャートである。状態判定部104は、図3における通過検知判定とともに、図5における通過検知判定2の処理を実行する。この処理は、図示しない不揮発性メモリ(ROM)に記録されたプログラムを、ワークメモリとして機能する揮発性メモリ(RAM)に展開してシステム制御部100(CPU)が実行することで実現する。
S501では、状態判定部104は、未対応トラック通過リストにあるトラック情報を取得する。取得したトラックが、現フレームにおいて存在するか否かをS502において判定する。物体追尾部103はその内部処理により、未対応トラックの状態が所定期間以上経過すると、追尾していた物体が消失したと考え、追尾トラックを削除する。この場合、S502において追尾トラックは存在しないと判定され、処理はS508へ進み、未対応トラック通過リストから該トラック情報を削除する。
S502において、追尾トラックが存在していると判定されると、次にS503へ進み状態判定部104は、該追尾トラックの情報から動体検出結果との対応状態を参照して、対応の有無を判定する。動体検出結果との対応がない場合S504へ進み、該トラックの通過時からの経過時間を所定量増加する。
次に、S505において、通過時からの経過時間と、あらかじめ設定された消去時間とを比較する。消去時間は、未対応トラック通過リストに、トラックが存在する時間を定めたものである。経過時間が消去時間以上となった時点で処理はS508へ進み、未対応トラック通過リストから該トラック情報を削除する。また、経過時間が消去時間に満たない場合、処理はS509へ進む。
次に、S503において行なわれた判定の結果、追尾トラックが動体検出結果と対応された場合について説明する。説明の前提として、この場合における物体検出部102の結果と、追尾トラックの関係について、図6を用いて説明する。
図6は、人物が左から右に移動する画像において、物体検出結果、物体追尾結果、そして通過検知線を示したものである。
図6において、601a、601b、601c、601dは、フレームN、N+1,N+2,N+3における人物を表している。
また、602a、602b、602c、602dは、フレームN、N+1,N+2,N+3における物体検出結果を、ハッチがかかった四角いブロックで示している。
603a、603b、603c、603dは、フレームN、N+1,N+2,N+3において物体追尾部103の処理結果であるトラックを示している。トラックは、前段の物体検出結果との対応付けがされている603a、603dは実線の矩形で示されている。また、物体検出結果との対応付けがされていない603b、603cは破線の矩形で示されている。
604aは、フレームNからフレームN+1にかけてのトラックの軌跡を表し、604bはフレームN+1からフレームN+2へかけてのトラック軌跡、604cはフレームN+2からN+3へかけてのトラック軌跡を表している。
605はパラメータ設定部105により状態判定部104に設定された、通過を判定するための通過検知線である。
フレームN+2において、状態判定部104は、図3における通過検知判定により、未対応トラックが通過検知線605を通過したと判定し、未対応トラック通過リストへ、追尾トラック603cを登録する。ここで、追尾トラック603cのIDを8とする。
次の処理フレームとなるフレームN+3において、状態判定部104は、未対応トラック通過リストにトラックが登録されていることから、図5における通過検知判定2による判定を実行する。状態判定部104はS503の処理まで進み、現フレームN+3において、トラックID8が動体と対応されたか、追尾トラック603dの情報を参照する。
追尾トラック603dは、先に説明したように、動体との対応付けがされていることから処理はS503からS506へ進む。追尾トラック603dは、前フレームまでに動体との対応がないときに通過検知線605を通過したが、動体との対応が再びとれたことにより、現フレームにおいて通過アラートの発生をする。
次に、処理はS507へ進み、状態判定部104は、検知結果保存部107へ、トラックID8が通過検知線605を通過したことと、通過フレーム時刻を通知する。通過フレーム時刻は、現フレームから、未対応トラック通過リストに記録されている経過時間の差から計算される。検知結果保存部107は、通過フレーム時刻へさかのぼり、トラックID8が通過検知線605を通過した検知状態結果を保存する。
次に、処理はS508へ進み、未対応トラック通過リストから、先ほどのトラックID8を削除する。
S509においては、状態判定部104は、未対応トラックリストに未検証のトラックが無い、すなわち、リストにあるトラックを全て検証済か否かを判定する。未検証のトラックがあれば、処理S501へ戻り、未対応トラックリストにあるトラックすべてが検証されると、通過検知判定2は終了となる。
以上のように、本発明の第1の実施形態によれば、追尾物体が動体検出結果と対応付けを参照することにより、通過検知の誤検知を低減することが可能であり、より精度の高い通過検知を実現することができる。
<その他の実施形態>
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記録媒体(記憶媒体)等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器(例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、撮像装置、webアプリケーション等)から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
また、本発明の目的は、以下のようにすることによって達成されることはいうまでもない。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード(コンピュータプログラム)を記録した記録媒体(または記憶媒体)を、システムあるいは装置に供給する。係る記憶媒体は言うまでもなく、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
100 システム制御部
101 画像取得部
102 物体検出部
103 物体追尾部
104 状態判定部
105 パラメータ設定部
106 判定結果通知部
107 検知結果保存部

Claims (14)

  1. 処理対象の映像を構成する画像から物体を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出された物体を追尾する追尾手段と、
    前記追尾手段が追尾している追尾物体の状態を判定する判定手段とを有し、
    前記判定手段は、前記追尾物体が所定の位置を通過したと判定した際に、前記検出手段による物体検出結果と前記追尾物体とが対応状態にある場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力し、対応状態にない場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで保留することを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記判定手段は、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで保留する場合には、前記所定の位置を通過したと判定した追尾物体を未対応トラック通過リストに登録することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記検出手段による物体検出結果は、前記映像を表示する画面上の位置と、外接矩形と、物体サイズとを含む情報を保持することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
  4. 処理対象の映像を構成する画像から物体を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出された物体を追尾する追尾手段と、
    前記追尾手段が追尾している追尾物体の状態を判定する判定手段と、
    前記判定手段による状態の検知結果を保存する保存手段とを有し、
    前記判定手段は、前記追尾物体が所定の位置を通過したと判定した際に、前記検出手段による物体検出結果と前記追尾物体とが対応状態にない場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで前記保存手段に保存し、その後、前記保存された状態にある追尾物体が、前記検出手段による物体検出結果と対応状態となったとき、追尾物体の通過が発生したことを出力し、
    前記保存手段は、追尾物体の通過が判定された時刻にさかのぼり、検知状態結果を保存することを特徴とする画像処理装置。
  5. 前記検出手段が検出する物体は、動体であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の画像処理装置。
  6. 前記検出手段が検出する物体は、人体であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の画像処理装置。
  7. 前記検出手段が検出する物体は、顔であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の画像処理装置。
  8. 処理対象の映像を構成する画像から物体を検出する検出工程と、
    前記検出工程において検出された物体を追尾する追尾工程と、
    前記追尾工程が追尾している追尾物体の状態を判定する判定工程とを有し、
    前記判定工程は、前記追尾物体が所定の位置を通過したと判定した際に、前記検出工程による物体検出結果と前記追尾物体との対応状態にある場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力し、対応状態にない場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで保留することを特徴とする画像処理方法。
  9. 前記検出工程による物体検出結果は、前記映像を表示する画面上の位置と、外接矩形と、物体サイズとを含む情報を保持することを特徴とする請求項8に記載の画像処理方法。
  10. 前記判定工程は、前記保留された状態にある追尾物体が、その後、前記検出工程による物体検出結果と対応状態となったとき、追尾物体の通過が発生したことを出力することを特徴とする請求項8または9に記載の画像処理方法。
  11. 処理対象の映像を構成する画像から物体を検出する検出工程と、
    前記検出工程において検出された物体を追尾する追尾工程と、
    前記追尾工程が追尾している追尾物体の状態を判定する判定工程と、
    前記判定工程による状態の検知結果を保存する保存工程とを有し、
    前記判定工程は、前記追尾物体が所定の位置を通過したと判定した際に、前記検出工程による物体検出結果と前記追尾物体とが対応状態にない場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで前記保存工程に保存し、その後、前記保存された状態にある追尾物体が、前記検出工程による物体検出結果と対応状態となったとき、追尾物体の通過が発生したことを出力し、
    前記保存工程は、追尾物体の通過が判定された時刻にさかのぼり、検知状態結果を保存することを特徴とする画像処理方法。
  12. 処理対象の映像を構成する画像から物体を検出する検出手順と、
    前記検出手順において検出された物体を追尾する追尾手順と、
    前記追尾手順が追尾している追尾物体の状態を判定する判定手順とをコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記判定手順においては、前記追尾物体が所定の位置を通過したと判定した際に、前記検出手順による物体検出結果と前記追尾物体とが対応状態にある場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力し、対応状態にない場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで保留するようにコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
  13. 処理対象の映像を構成する画像から物体を検出する検出手順と、
    前記検出手順において検出された物体を追尾する追尾手順と、
    前記追尾手順が追尾している追尾物体の状態を判定する判定手順と、
    前記判定手順による状態の検知結果を保存する保存手順とをコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記判定手順においては、前記追尾物体が所定の位置を通過したと判定した際に、前記検出手順による物体検出結果と前記追尾物体とが対応状態にない場合には、追尾物体の通過が発生したことを出力しないで前記保存手順に保存し、その後、前記保存された状態にある追尾物体が、前記検出手順による物体検出結果と対応状態となったとき、追尾物体の通過が発生したことを出力し、
    前記保存手順は、追尾物体の通過が判定された時刻にさかのぼり、検知状態結果を保存するようにコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
  14. 請求項12または13に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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