JP2017117244A - カメラの撮影画像に映る人物を検出する画像解析装置、プログラム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、複数のカメラからの視差に応じて、人物頭部のテンプレート画像のサイズを変更し、人物の検出精度を高める技術もある(例えば特許文献2参照)。
更に、複数のカメラを用いることなく、人物同士が重なる遮蔽領域について輝度変化から各人物頭部の位置を特定し、身長(例えば標準的な人物の身長)を仮定して足元位置を推定する技術がある(例えば特許文献3参照)。
更に、画像中の人物頭部の位置と、足元位置と、カメラパラメータとを用いて、その人物の身長を推定し、一時的に障害物に遮蔽された場合に、遮蔽されていない足元又は頭部から遮蔽領域を推定する技術もある(例えば特許文献4参照)。
更に、カメラパラメータを用いて、撮影範囲内の各位置に人物の3次元モデルを投影することによって、各位置に対応した人物の輪郭モデルを作成し、各輪郭モデルと撮影画像とをマッチングすることによって人物位置を検出する技術もある(例えば特許文献5参照)。尚、投影時に、障害物の3次元モデルを併用することによって、遮蔽を考慮した輪郭モデルを作成することもできる。
特許文献3に記載の技術によれば、異なる動き方の人物同士が重なる遮蔽領域にしか対応することができず、同じ動き方や、障害物による遮蔽に対しては、人物の足元位置を検出することができない。
特許文献4に記載の技術によれば、遮蔽の発生前に人物の全身が検出されていることが前提となっている。即ち、最初から人物が遮蔽されている場合、その人物の全身が撮影されない限り検出することができない。
特許文献5に記載の技術によれば、障害物の3次元モデルが事前に取得されている必要があり、撮影対象範囲における障害物の位置が未知の場合には適用できない。
カメラによって撮影可能な撮影対象範囲における足元位置と、当該足元位置の人物が撮影画像に映るであろう人物領域候補とを対応付けて記憶したものであり、1人の人物に対して遮蔽に基づく複数の異なる人物領域候補を対応付けた人物領域候補記憶手段と、
撮影画像から、前景領域を抽出する前景領域抽出手段と、
前景領域に類似する人物領域を、人物領域候補記憶手段の人物領域候補とマッチングさせて検出する人物領域検出手段と
を有し、検出された人物領域候補に対応する足元位置に人物が位置すると検出する
ことを特徴とする。
人物領域候補記憶手段は、1人の人物に対して、足元から又は頭部から遮蔽されることによって撮影画像に映るであろう異なる遮蔽状態を、異なる面積の複数の異なる人物領域候補を対応付けて記憶することも好ましい。
前景領域抽出手段は、撮影画像から、背景差分によって前景領域を抽出することも好ましい。
人物領域候補記憶手段は、異なる遮蔽状態の複数の人物領域候補それぞれに、当該足元位置で映るであろう可能性に応じた重み係数を付与し、
人物領域検出手段は、人物領域候補とマッチングさせる際に、重み係数に応じて、前景領域に類似する人物領域を検出する
ことも好ましい。
人物領域検出手段は、検出された人物領域が、複数の前景領域を包含する場合、複数の前景領域を統合した統合前景領域を生成し、当該統合前景領域に類似する人物領域を、人物領域候補記憶手段の人物領域候補と改めてマッチングさせて検出することも好ましい。
人物領域検出手段は、人物領域候補との類似度が閾値以下となった第1の前景領域についても、第1の前景領域と最も類似度の高い人物領域候補の全身領域が、他の第2の前景領域を包含する場合に、第1の前景領域と第2の前景領域とを統合した統合前景領域を生成し、当該統合前景領域に類似する人物領域を、人物領域候補記憶手段の人物領域候補と改めてマッチングさせて検出することも好ましい。
人物領域候補記憶手段の中で、足元位置毎に、人物領域検出手段によって検出された人物領域よりも遮蔽部分が広い(人物領域の面積が小さい)人物領域候補を除外するべく、人物領域候補を絞り込む人物領域候補除外手段を更に有することも好ましい。
人物領域候補除外手段は、
人物領域候補が除去された際に、その足元位置毎にタイマカウンタをリセットし、
当該タイマカウンタが所定時間でタイムアウトした際に、その足元位置における人物領域候補を全て元に復活させることも好ましい。
カメラは、広い画角を1フレームとして撮影するパノラマカメラであり、
撮影画像によれば、異なる足元位置に映る人物領域は、同1人物であっても、異なる輪郭画像として映ることも好ましい。
人物領域候補記憶手段は、撮影画像に映る人物領域の足元のピクセル座標から、当該カメラのカメラパラメータ及び/又はキャリブレーションパラメータによって変換した撮影対象範囲における絶対座標を足元位置として、人物領域候補に対応させて記憶することも好ましい。
人物領域検出手段は、前景領域A1と、比較すべき人物領域候補A2とを重畳し、その包含領域A1∪A2に対する重複領域A1∩A2の比を類似度とし、当該類似度が高い人物領域候補を当該人物領域として検出することも好ましい。
人物領域候補記憶手段は、人物領域候補毎に、撮影画像(ピクセル画像)における中心座標及び面積を対応付けて記憶しており、
人物領域検出手段は、前景領域の中心座標及び面積と、人物領域候補の中心座標及び面積とを比較して、類似する人物領域を検出する
ことも好ましい。
カメラによって撮影可能な撮影対象範囲における足元位置と、当該足元位置の人物が撮影画像に映るであろう人物領域候補とを対応付けて記憶したものであり、1人の人物に対して遮蔽に基づく複数の異なる人物領域候補を対応付けた人物領域候補記憶手段と、
撮影画像から、前景領域を抽出する前景領域抽出手段と、
前景領域に類似する人物領域を、人物領域候補記憶手段の人物領域候補とマッチングさせて検出する人物領域検出手段と
してコンピュータを機能させ、検出された人物領域候補に対応する足元位置に人物が位置すると検出する
ことを特徴とする。
装置は、カメラによって撮影可能な撮影対象範囲における足元位置と、当該足元位置の人物が撮影画像に映るであろう人物領域候補とを対応付けて記憶したものであり、1人の人物に対して遮蔽に基づく複数の異なる人物領域候補を対応付けた人物領域候補記憶部を有し、
装置は、
撮影画像から、前景領域を抽出する第1のステップと、
前景領域に類似する人物領域を、人物領域候補記憶手段の人物領域候補とマッチングさせて検出する第2のステップと
を実行し、検出された人物領域候補に対応する足元位置に人物が位置すると検出する
ことを特徴とする。
図3は、天井の全方位カメラからの撮影画像と、遮蔽された人物の位置との関係を表す説明図である。
図4は、天井の全方位カメラからの撮影画像と、人物の足元位置との関係を表す説明図である。
人物領域候補記憶部10は、カメラによって撮影可能な撮影対象範囲における「足元位置」と、当該足元位置の人物が撮影画像に映るであろう「人物領域候補」とを対応付けて記憶したものである。撮影対象範囲で人物が存在し得る全ての足元位置に、様々な遮蔽状態の人物モデルを投影した、異なる複数の人物領域候補を予め作成しておく。
前景領域抽出部11は、撮影画像から、例えば背景差分技術やフレーム差分技術等を用いて、前景領域を抽出する。
人物領域検出部12は、前景領域に類似する人物領域を、人物領域候補記憶部10の人物領域候補とマッチングさせて検出する。例えば前景領域と人物領域候補とを比較して、類似度が最も高い人物領域候補を検出するものであってもよい。そして、検出された人物領域候補における足元位置を、その人物の位置として検出する。
図7によれば、前景領域は、1人の人物の全身に対して一部遮蔽されている。このとき、その前景領域に対して、下半身30%遮蔽の人物領域候補が最も類似度が高いものであるとしてマッチングされている。そして、その人物領域候補の足元位置が検出される。
図8によれば、前景領域から抽出された人物領域候補毎に、撮影対象範囲に足元位置が対応付けられる。
他の実施形態として、人物領域検出部12は、人物領域候補とマッチングさせる際に、重み係数に応じて、前景領域に類似する人物領域を検出することも好ましい。人物領域候補記憶部10は、同一の足元位置に対応付けられた複数の異なる人物領域候補毎に、異なる重み係数を付与する。重み係数は、異なる遮蔽状態の複数の人物領域候補それぞれに、当該足元位置で映るであろう可能性に応じた割合を意味する。
例えば図5によれば、重み係数Wを以下のような大きさで設定する。
W1a > W1b > W1d > W1c > W1e
(全身) (上半身)(頭部) (下半身)(足元)
そして、人物領域検出部12は、前景領域を、重み係数が高い人物領域候補から順に、マッチングさせて検出する。そのために、前景領域が、全身の人物領域候補とマッチングしなくても、頭部のみが映る人物領域候補を、足元のみが映る人物領域候補よりも優先的に検出する。
同一の足元位置における複数の人物領域候補の重み係数は、室内環境に応じて、オペレータ自ら設定するものであってもよい。
他の実施形態として、人物領域検出部12は、前景領域と人物候補領域の重複度を用いて、人物領域を検出することも好ましい。人物領域検出部12は、前景領域A1と、比較すべき人物領域候補A2とを重畳し、その論理和領域の面積A1∪A2に対する論理積(重複)領域の面積A1∩A2の比を類似度とし、当該類似度が高い人物領域候補を当該人物領域として検出する。
類似度=(A1∩A2)/(A1∪A2)
類似度が最も高い人物領域候補を検出する。
このように、本発明によれば、前景領域に映る人物領域の一部が遮蔽状態であっても、その遮蔽状態に対応した人物領域候補を検出することができる。
他の実施形態として、人物領域検出部12は、前景領域の中心座標及び面積と、人物領域候補の中心座標及び面積とを比較して、類似する人物領域を検出することも好ましい。
公知の背景差分法を用いた場合、人物の服装や背景の色によっては、人物領域が単一の前景領域ではなく、複数の前景領域に分割されて映り込むことが起こりうる。その場合、人物領域検出部12は、複数の前景領域を統合した統合前景領域を生成し、その統合前景領域と人物領域候補とをマッチングして、人物領域を検出することが好ましい。
図10(b)は、図10(a)の撮影画像に対して抽出された2つの前景領域A及びBを表す。ここでは、前景領域A及びBを別々に、人物領域候補とマッチングするために、人物領域A及びBが検出されている。このような場合、過検出によって人物検出精度が劣化することとなる。
図10(c)は、図10(b)の前景領域A及びBを統合した統合前景領域Cと、人物領域候補とをマッチングすることによって、人物領域aが検出されている。このように、1人の人物が複数の前景領域で映り込んだ際に、前景領域を統合することによって正当な1つの人物領域を検出することができる。
(第1の実施形態)
人物領域検出部12は、検出された人物領域(マッチングされた人物領域候補における、遮蔽部分も含めた全身領域)が、複数の前景領域を包含する場合、それら複数の前景領域を統合した統合前景領域を生成する。そして、その統合前景領域と、人物領域候補記憶部10の人物領域候補と改めてマッチングして、人物領域を検出する。
包含率=a∩B/B
又は、人物領域aが前景領域Bの重心点を包含する場合に、人物領域aによる前景領域Bの包含率を算出し、閾値以上の場合に包含すると判定してもよい。
1人の人物が複数の前景領域として分割して映り込んだ結果、人物領域候補との類似度が低下し、人物領域として検出されず、検出率が劣化することも起こりうる。ここで、第2の実施形態によれば、検出結果に含まれる人物領域は、必ずしも単一の前景領域が特定の人物領域候補とマッチングされた結果として検出される必要はない。
具体的には、人物領域検出部12によれば、人物領域候補との類似度が閾値以下となった前景領域Dを検出していたとする。このとき、前景領域Dと最も類似度の高い人物領域候補の全身領域が、他の前景領域Eを包含する場合に、前景領域Dと前景領域Eとを統合した統合前景領域Fを試みる。統合前景領域Fと、人物領域候補記憶部10の人物領域候補とを改めてマッチングさせることで、人物領域aを検出してもよい。
統合前景領域Fと類似する人物領域候補が存在しない場合、具体的には、統合前景領域Fと最も類似する人物領域候補との間の類似度が所定閾値以下の場合については、統合前景領域F及び前景領域D、前景領域Eはいずれも、人物領域として検出しないようにする。
人物領域除外部13は、人物領域候補記憶部10の中で、足元位置毎に、人物領域検出部12によって検出された人物領域よりも遮蔽部分が広い(人物領域の面積が小さい)人物領域候補を除外するべく、人物領域候補を絞り込むものである。
しかし、人物の全身が映る足元位置には、遮蔽された複数の人物領域候補を用意しておく必要もない。また、障害物の位置によっては、実際には絶対に撮影画像に映らない人物領域候補を記憶しておく必要もない。更に、複数の遮蔽状態に基づく異なる人物領域候補の数が多くなるほど、異なる足元位置に存在するにも拘わらず、類似度が高い複数の人物領域候補が検出されることとなる。
即ち、検索対象となる人物領域候補の数が多いほど、計算リソースが必要となり、人物領域候補の検出精度を向上させることも難しい。
図11について人影が黒い部分は、全身の人物領域候補のみが記憶されており、それよりも面積が小さい人物領域候補は除外されている。
一方で、人影が破線で遮蔽された部分は、遮蔽状態の人物領域候補よりも面積が小さい人物領域候補のみが除外されている。即ち、全身の人物領域候補は記憶されている。
同様に、人物Cについて撮影画像に足元しか映っていない場合、上半身60%遮蔽の人物領域候補(足元位置X3)よりも面積が小さい人物領域候補は全て、人物領域候補から除外される。
図12に基づく人物領域候補の修正は、障害物が除去された場合について説明した。一方で、障害物が新たに設置された場合、その障害物によって遮蔽される人物領域候補をマッチングすることができない。即ち、障害物が無いとして全身の人物領域候補のみを記憶しているものの、その後、新たに障害物が撮影対象領域に設置される場合がある。
足元位置抽出部14は、オプション的なものであって、撮影画像に映る人物領域の足元のピクセル座標から、当該カメラのカメラパラメータ及び/又はキャリブレーションパラメータによって変換した、撮影対象範囲における絶対座標を、足元位置として抽出する。この場合、人物領域候補記憶部10は、足元位置をカメラパラメータによって特定することなく、単なるピクセル画像とすることができる。
10 人物領域候補記憶部
11 前景領域抽出部
12 人物領域検出部
13 人物領域除外部
14 足元位置抽出部
2 全方位カメラ
Claims (14)
- カメラによる撮影画像の中から人物を検出する画像解析装置であって
前記カメラによって撮影可能な撮影対象範囲における足元位置と、当該足元位置の人物が前記撮影画像に映るであろう人物領域候補とを対応付けて記憶したものであり、1人の人物に対して遮蔽に基づく複数の異なる人物領域候補を対応付けた人物領域候補記憶手段と、
前記撮影画像から、前景領域を抽出する前景領域抽出手段と、
前記前景領域に類似する人物領域を、前記人物領域候補記憶手段の前記人物領域候補とマッチングさせて検出する人物領域検出手段と
を有し、検出された人物領域候補に対応する足元位置に人物が位置すると検出する
ことを特徴とする画像解析装置。 - 前記人物領域候補記憶手段は、1人の人物に対して、足元から又は頭部から遮蔽されることによって前記撮影画像に映るであろう異なる遮蔽状態を、異なる面積の複数の異なる人物領域候補を対応付けて記憶する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像解析装置。 - 前記前景領域抽出手段は、前記撮影画像から、背景差分によって前記前景領域を抽出することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像解析装置。
- 人物領域候補記憶手段は、異なる遮蔽状態の複数の人物領域候補それぞれに、当該足元位置で映るであろう可能性に応じた重み係数を付与し、
前記人物領域検出手段は、前記人物領域候補とマッチングさせる際に、前記重み係数に応じて、前記前景領域に類似する人物領域を検出する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像解析装置。 - 前記人物領域検出手段は、検出された人物領域が、複数の前景領域を包含する場合、複数の前景領域を統合した統合前景領域を生成し、当該統合前景領域に類似する人物領域を、前記人物領域候補記憶手段の前記人物領域候補と改めてマッチングさせて検出する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像解析装置。 - 前記人物領域検出手段は、人物領域候補との類似度が閾値以下となった第1の前景領域についても、第1の前景領域と最も類似度の高い人物領域候補の全身領域が、他の第2の前景領域を包含する場合に、第1の前景領域と第2の前景領域とを統合した統合前景領域を生成し、当該統合前景領域に類似する人物領域を、前記人物領域候補記憶手段の前記人物領域候補と改めてマッチングさせて検出する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像解析装置。 - 前記人物領域候補記憶手段の中で、前記足元位置毎に、前記人物領域検出手段によって検出された人物領域よりも遮蔽部分が広い(人物領域の面積が小さい)人物領域候補を除外するべく、人物領域候補を絞り込む人物領域候補除外手段を更に有する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の画像解析装置。 - 前記人物領域候補除外手段は、
前記人物領域候補が除去された際に、その足元位置毎にタイマカウンタをリセットし、
当該タイマカウンタが所定時間でタイムアウトした際に、その足元位置における人物領域候補を全て元に復活させる
ことを特徴とする請求項7に記載の画像解析装置。 - 前記カメラは、広い画角を1フレームとして撮影するパノラマカメラであり、
前記撮影画像によれば、異なる足元位置に映る人物領域は、同1人物であっても、異なる輪郭画像として映る
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像解析装置。 - 前記人物領域候補記憶手段は、前記撮影画像に映る人物領域の足元のピクセル座標から、当該カメラのカメラパラメータ及び/又はキャリブレーションパラメータによって変換した撮影対象範囲における絶対座標を前記足元位置として、前記人物領域候補に対応させて記憶する
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の画像解析装置。 - 前記人物領域検出手段は、前景領域A1と、比較すべき人物領域候補A2とを重畳し、その包含領域A1∪A2に対する重複領域A1∩A2の比を類似度とし、当該類似度が高い人物領域候補を当該人物領域として検出する
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の画像解析装置。 - 前記人物領域候補記憶手段は、前記人物領域候補毎に、前記撮影画像(ピクセル画像)における中心座標及び面積を対応付けて記憶しており、
前記人物領域検出手段は、前記前景領域の中心座標及び面積と、前記人物領域候補の中心座標及び面積とを比較して、類似する前記人物領域を検出する
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の画像解析装置。 - カメラによる撮影画像の中から人物を検出する装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記カメラによって撮影可能な撮影対象範囲における足元位置と、当該足元位置の人物が前記撮影画像に映るであろう人物領域候補とを対応付けて記憶したものであり、1人の人物に対して遮蔽に基づく複数の異なる人物領域候補を対応付けた人物領域候補記憶手段と、
前記撮影画像から、前景領域を抽出する前景領域抽出手段と、
前記前景領域に類似する人物領域を、前記人物領域候補記憶手段の前記人物領域候補とマッチングさせて検出する人物領域検出手段と
してコンピュータを機能させ、検出された人物領域候補に対応する足元位置に人物が位置すると検出する
ことを特徴とする画像解析用のプログラム。 - カメラによる撮影画像の中から人物を検出する装置の画像解析方法であって、
前記装置は、前記カメラによって撮影可能な撮影対象範囲における足元位置と、当該足元位置の人物が前記撮影画像に映るであろう人物領域候補とを対応付けて記憶したものであり、1人の人物に対して遮蔽に基づく複数の異なる人物領域候補を対応付けた人物領域候補記憶部を有し、
前記装置は、
前記撮影画像から、前景領域を抽出する第1のステップと、
前記前景領域に類似する人物領域を、前記人物領域候補記憶手段の前記人物領域候補とマッチングさせて検出する第2のステップと
を実行し、検出された人物領域候補に対応する足元位置に人物が位置すると検出する
ことを特徴とする装置の画像解析方法。
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