JP2017228082A - 追跡装置、追跡方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】距離分布生成部(203)は、基準画像における各領域の距離を示す距離情報を生成する。被写体尤度分布生成部(204)は、基準画像において追跡対象の被写体として指定された位置に関する情報と距離情報とに基づいて、基準画像における被写体としての確からしさを示す尤度分布を生成する。特徴抽出部(202)は、尤度分布に基づいて基準画像から被写体に対応する画像領域を推定し、画像領域から被写体の追跡に用いる特徴量を算出する。
【選択図】図2
Description
本実施形態の追跡装置は、一例として、被写体等を撮影した動画や静止画のデータを磁気テープや固体メモリ、光ディスクや磁気ディスクなどの各種記録メディアに記録可能なデジタルスチルカメラやビデオカメラなどに適用可能である。その他、例えば、カメラ機能を備えたスマートフォンやタブレット端末などの各種携帯端末、工業用カメラ、車載カメラ、医療用カメラなどの各種撮像装置、動画等を表示可能な表示装置等にも、本実施形態の追跡装置は適用可能である。
<撮像装置の概略構成>
図1を参照して、本実施形態の追跡装置の一適用例としての撮像装置100の概略構成について説明する。
詳細は後述するが、本実施形態の撮像装置100は、時系列的に逐次供給される画像から特定の被写体等の画像領域(被写体領域)を抽出して、その被写体領域を目的として追跡する被写体追跡機能を備えている。また、本実施形態の撮像装置100は、特定の被写体領域を追跡する際には、後述する視差画像を用いて撮像装置100から被写体等までの距離を推定し、その推定した距離の情報を基に、特定の被写体領域を推定する。
以下、本実施形態における被写体追跡部161の構成と動作について説明する。図2は、被写体追跡部161の概略構成を示す図である。
図2に示す被写体追跡部161は、照合部201、特徴抽出部202、距離分布生成部203、被写体尤度分布生成部204を有している。以下の説明では、記載の簡略化のため、被写体尤度分布生成部204を尤度分布生成部204と表記する。特徴抽出部202と照合部201は、本実施形態における推定手段の一例である。RAM154から逐次読み出されて供給される、A+B像の入力画像データは照合部201と特徴抽出部202に送られ、A像及びB像の視差画像データは距離分布生成部203に送られる。
図3は、本実施形態の撮像装置100における被写体追跡処理の流れを示すフローチャートである。図3のフローチャートの処理は、撮像装置100において撮影が開始されたときにスタートする。なお、図3のフローチャートの各処理は、本実施形態に係るプログラムを例えばCPU等が実行することにより実現されてもよい。以下の説明では、図3の各処理のステップS301〜ステップS305を、S301〜S305と略記し、このことは他のフローチャートの説明の際にも同様とする。
S302では、被写体追跡部161の距離分布生成部203は、A像及びB像の視差画像を基に、A+B像の入力画像の各画素について、撮像装置100から被写体等まで距離を算出し、その距離情報から距離分布を生成する。なお、所定領域が入力画像を例えば複数に分割した小ブロックの領域である場合には、距離分布生成部203は、それら各小ブロックの距離情報から距離分布を生成する。S302の後、被写体追跡部161の処理は、尤度分布生成部204にて行われるS303の処理に進む。
S305では、被写体追跡部161の照合部201は、RAM154から読み出されて逐次入力されるA+B像の各入力画像から、特定の被写体領域を推定してその被写体領域を表すデータを逐次出力する。S305の後、被写体追跡部161の処理は、S302〜S304以降の処理に進む。なお、S305〜S304の処理は、RAM154から読み出されてA+B像の各入力画像が逐次入力される毎に行われる。
以下、被写体追跡部161の照合部201にて行われる処理の詳細について説明する。
照合部201は、特徴抽出部202により抽出される特徴量を用いて、RAM154より逐次供給されるA+B像の各入力画像から、追跡対象の被写体領域を推定して、その被写体領域を抽出する。このときの被写体領域の推定は、A+B像の入力画像内の部分領域の特徴量を照合することにより行われる。ここで、特徴量の照合の方式は、多種多様に存在するが、本実施形態では、一例として、画素パターンの類似度に基づくテンプレートマッチングによる照合方式を用いる例を挙げて説明する。
以下、被写体追跡部161の特徴抽出部202にて行われる特徴抽出処理の詳細について説明する。
特徴抽出部202は、ユーザにより指定又は照合部201で照合された被写体領域の位置(被写体追跡位置)と、尤度分布生成部204からの被写体尤度分布とに基づいて、A+B像の入力画像の中で特定の被写体の画像領域(被写体領域)を推定する。そして、特徴抽出部202は、その被写体追跡位置の座標周辺の画像領域の特徴量を、特定の被写体領域の特徴量として抽出する。
以下、被写体追跡部161の距離分布生成部203にて行われる距離分布生成処理の詳細について説明する。
距離分布生成部203は、前述したA像とB像の視差画像により、撮像装置100から被写体等までの距離を、A+B像の入力画像の各画素に対応させて算出する。具体的には、距離分布生成部203は、視差画像を用いた相関演算処理を施すことにより像ズレ量を検出して画素毎の距離を算出する。視差画像から像ズレ量を検出する方法は、例えば特開2008−15754号公報などに開示されており、この公報記載の技術では画像を小領域に分割した小ブロックごとに相関演算を行って像ズレ量を検出する。そして、距離分布生成部203は、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることにより、撮像素子141の撮像面における画素毎の偏差(デフォーカス量)を算出する。本実施形態では、算出したデフォーカス量を、A+B像の入力画像の各画素において被写体等までの推定距離とし、距離分布生成部203は、それら各推定距離を各画素に対応させて配したものを、距離分布として生成する。
以下、被写体追跡部161の尤度分布生成部204にて行われる被写体尤度分布生成処理の詳細について説明する。
尤度分布生成部204は、距離分布生成部203から受け取った距離分布及び信頼度分布の情報と、照合部201からの被写体領域の情報とに基づいて、特定の被写体領域である確からしさを表す被写体尤度分を生成する。被写体尤度分布について図5(a)〜図5(c)を参照して説明する。
以下、図6及び図7(a)と図7(b)を参照して、尤度分布生成部204における被写体尤度分布生成処理の流れについて説明する。図6は、前述した図3のS303の被写体尤度分布生成処理の詳細な流れを示すフローチャートである。なお、図6のフローチャートの各処理は、本実施形態に係るプログラムを例えばCPU等が実行することにより実現されてもよい。図7(a)と図7(b)は、図6のS601における被写体尤度分布のクラスの説明に用いる図である。
上述したようにして尤度分布生成部204で生成された被写体尤度分布の情報は、特徴抽出部202に送られ、特徴抽出部202において被写体領域の推定に利用される。具体的には、特徴抽出部202は、前述したように、色情報のヒストグラムに基づく被写体領域の確からしさの確率に、距離情報に基づく被写体領域に確からしさの確率(つまり被写体尤度分布で示される確率)を乗算する。これにより、特定の被写体領域である確率を表す被写体マップが生成されることになる。
図8は、撮影の際に前述したような被写体追跡の処理を実行する本実施形態の撮像装置100の処理の全体の流れを示すフローチャートである。
図8のフローチャートのS801において、CPU151は、撮像装置100の状態を判別する。具体的には、CPU151は、S801において、撮像装置100の操作スイッチ156の撮影スイッチがオンの状態であれば(YESと判定)、S802に処理を進める。一方、CPU151は、S801において、撮影スイッチがオフの状態であれば(NOと判定)、図8のフローチャートの処理を終了する。
上述した実施形態では、撮像装置100が被写体追跡機能を備えている例を挙げたが、本実施形態の被写体追跡処理を実行する機器は撮像装置に限定されない。例えば、外部機器から供給、或いは記録媒体等から読み出された画像データから、表示画像を生成して画面表示する表示装置が、被写体追跡機能を備えていてもよい。なお、この場合、表示装置に入力される画像データは、前述したA+B像の画像データ、A像及びB像を含む視差画像データとなる。この例において、表示装置に搭載されているマイクロコントローラ等の制御部は、被写体追跡処理により抽出した被写体領域の情報(画像中の被写体領域の位置、大きさ等)に基づいて、画像を表示する際の表示条件を制御する。具体的には、画像中の被写体領域の位置に枠画像等のような被写体を示す画像を重畳表示等する。
Claims (9)
- 逐次入力される画像から目的とする被写体を追跡する追跡装置であって、
基準画像における各領域の距離を示す距離情報を取得する取得手段と、
前記基準画像において追跡対象の被写体として指定された位置に関する情報と、前記距離情報とに基づいて、前記基準画像における前記被写体としての確からしさを示す尤度分布を生成する生成手段と、
前記尤度分布に基づいて前記基準画像から前記被写体に対応する画像領域を推定し、前記画像領域から被写体の追跡に用いる特徴量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする追跡装置。 - 前記取得手段は、前記基準画像に対応した画像であって視差が異なる視差画像から、前記各領域のデフォーカス量を算出し、前記各領域のデフォーカス量から前記距離情報を求めることを特徴とする請求項1に記載の追跡装置。
- 前記取得手段は、前記基準画像に対応した画像であって視差が異なる視差画像から、前記各領域の距離情報の信頼性を表す情報を生成し、
前記生成手段は、前記追跡対象の被写体として指定された位置に関する情報と前記距離情報を基に前記確からしさが高い領域として連結される対象として、前記距離情報の信頼性が低い領域を含めることを特徴とする請求項1又は2に記載の追跡装置。 - 前記生成手段は、前記尤度分布を表す状態として、前記確からしさが高い状態と、前記確からしさが低い状態と、前記確からしさの判断が不能な状態との、少なくとも三つの状態を用い、前記基準画像の前記各領域を前記三つの状態の何れかに分類して前記尤度分布を生成することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の追跡装置。
- 前記生成手段は、前記距離情報が生成されない領域については、前記距離情報が生成されている最近傍の領域の前記尤度分布の前記確からしさが低ければ、確からしさが低い領域とし、前記最近傍の領域の前記尤度分布の前記確からしさが低くなければ、確からしさが不能な領域とすることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の追跡装置。
- 撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像が前記基準画像として入力される請求項1乃至5の何れか1項に記載の追跡装置と、
前記撮像手段が撮像する際の撮像条件を、前記被写体に対応する画像領域の情報に応じて制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 画像を表示する表示手段と、
請求項1乃至5の何れか1項に記載の追跡装置と、
前記表示手段が表示する表示条件を、前記被写体に対応する画像領域の情報に応じて制御する制御手段と、
を有することを特徴とする表示装置。 - 逐次入力される入力画像から追跡対象の画像領域を追跡する追跡装置の追跡方法であって、
基準画像における各領域の距離を示す距離情報を取得するステップと、
前記基準画像において追跡対象の被写体として指定された位置に関する情報と、前記距離情報とに基づいて、前記基準画像における前記被写体としての確からしさを示す尤度分布を生成するステップと、
前記尤度分布に基づいて前記基準画像から前記被写体に対応する画像領域を推定し、前記画像領域から被写体の追跡に用いる特徴量を算出するステップと、
を有することを特徴とする追跡方法。 - コンピュータを、請求項1乃至5の何れか1項に記載の追跡装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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