JP2859315B2 - 頭部回転方向検出方法 - Google Patents
頭部回転方向検出方法Info
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- JP2859315B2 JP2859315B2 JP1221744A JP22174489A JP2859315B2 JP 2859315 B2 JP2859315 B2 JP 2859315B2 JP 1221744 A JP1221744 A JP 1221744A JP 22174489 A JP22174489 A JP 22174489A JP 2859315 B2 JP2859315 B2 JP 2859315B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は、人の頭部の画像情報を仮想格子を用いて部
分画像情報を抽出し、頭部の回転量を算出する頭部回転
方向検出方法に関する。
分画像情報を抽出し、頭部の回転量を算出する頭部回転
方向検出方法に関する。
（従来の技術） 知的符号化通信分野やマン・マシンインターフェース
を必要とする技術分野において、人の頭部の移動量の検
出，動作認識等の情報抽出は不可欠である。その場合、
従来は画像処理に依存する処理方法が中心的であった。
を必要とする技術分野において、人の頭部の移動量の検
出，動作認識等の情報抽出は不可欠である。その場合、
従来は画像処理に依存する処理方法が中心的であった。
第８図は従来方法による人の肩上像をカメラより取込
み画像処理による頭部の回転量を算出する動作フローを
示す。
み画像処理による頭部の回転量を算出する動作フローを
示す。
肩上像入力処理部１において、人２をカメラ３より取
込んだデータを画像処理部４へ入力し、ここで、肩上像
５と背景像６から差分画像７を生成する。そして、頭部
の輪郭線８と頭髪領域９と顔部領域10の境界線11を所定
の閾値処理により検出し、頭部の重心12と顔部の重心13
とを算出する。次にこれら２つの重心12及び13の情報を
もとに頭部の回転量を回転量算出処理部14で検出を行な
うシステムである。
込んだデータを画像処理部４へ入力し、ここで、肩上像
５と背景像６から差分画像７を生成する。そして、頭部
の輪郭線８と頭髪領域９と顔部領域10の境界線11を所定
の閾値処理により検出し、頭部の重心12と顔部の重心13
とを算出する。次にこれら２つの重心12及び13の情報を
もとに頭部の回転量を回転量算出処理部14で検出を行な
うシステムである。
このシステムにおいて、頭部の形状は複雑かつ非対称
であるので、冗長な情報の切落しが不可欠である。とこ
ろが、従来のシステムでは、冗長な情報を含んでいる頭
部画像情報のすべてを用いて回転量を算出しているの
で、検出効率が悪く、部分的な頭部情報を用いて処理を
行うことは不可能であった。
であるので、冗長な情報の切落しが不可欠である。とこ
ろが、従来のシステムでは、冗長な情報を含んでいる頭
部画像情報のすべてを用いて回転量を算出しているの
で、検出効率が悪く、部分的な頭部情報を用いて処理を
行うことは不可能であった。
（発明の目的） 本発明は上記従来方法の欠点を解決し、比較的に簡単
な方法により頭部の回転量を効率よく検出することを目
的とする。
な方法により頭部の回転量を効率よく検出することを目
的とする。
（発明の構成） （発明特徴と従来技術との差異） 本発明は上記目的を達成するため、カメラ入力した人
物画像について、頭頂と首を結ぶ直線の傾きを検出し、
この直線と平行な複数の格子を生成後、その複数格子の
任意の格子を選定し、選定された各格子内の部分領域に
含まれる頭髪領域と顔部領域の変化から頭部の回転方向
を検出することを最も主要な特徴とする。
物画像について、頭頂と首を結ぶ直線の傾きを検出し、
この直線と平行な複数の格子を生成後、その複数格子の
任意の格子を選定し、選定された各格子内の部分領域に
含まれる頭髪領域と顔部領域の変化から頭部の回転方向
を検出することを最も主要な特徴とする。
従来技術とはカメラより入力された頭部画像情報に仮
想的に種々の格子を張付けた情報処理により部分的な頭
部情報を用いて、効率よく行なえる点が異なる。
想的に種々の格子を張付けた情報処理により部分的な頭
部情報を用いて、効率よく行なえる点が異なる。
（実施例） 第１図は本発明方法を実施するための装置の基本構成
図を示す。図の矢印方向の各部15〜21の動作が順次繰返
される構成となっており、これは、頭部動作を行う空間
における頭部を入力する肩上像入力処理部15、頭部領域
抽出処理部16、頭部の傾き検出処理部17、格子状パター
ン張付け処理部18、小領域処理部19、移動量算出処理部
20及び反復処理部21から構成されている。
図を示す。図の矢印方向の各部15〜21の動作が順次繰返
される構成となっており、これは、頭部動作を行う空間
における頭部を入力する肩上像入力処理部15、頭部領域
抽出処理部16、頭部の傾き検出処理部17、格子状パター
ン張付け処理部18、小領域処理部19、移動量算出処理部
20及び反復処理部21から構成されている。
次に動作を第２図の画像処理過程を示す図を用いての
べる。まず、第１図の肩上像入力処理部15では、自由空
間内で人２の頭部の運動をカメラ３より入力し、頭部領
域抽出処理部16において、背景像６と肩上像５の差分画
像７を生成後、境界探索法により顎の輪郭線を肩上像よ
り検出し、頭部像22の輪郭線８を抽出処理する。頭部の
傾き検出処理部17では、頭部の頂点22Aと首の中点もし
くは顎の先端部23とを結ぶベクトル24と重力方向ベクト
ル24′のなす角度θから傾いた頭部像22−１の傾きを検
出処理する。格子状パターン張付け処理部18では、前段
の頭部の傾き検出処理部17で検出された頭部の傾き角度
θを用いて、角度に応じた格子状パターンを頭部像に張
付ける処理を行う。小領域処理部19では、格子状パター
ン間の部分的な頭部像を切出す処理を行う。移動量算出
処理部20では、前段の小領域処理部19で切出された部分
的な頭部像から、頭髪領域と顔部領域の各面積、格子状
領域と頭部との交点等の情報を元に頭部の回転量を算出
処理する。
べる。まず、第１図の肩上像入力処理部15では、自由空
間内で人２の頭部の運動をカメラ３より入力し、頭部領
域抽出処理部16において、背景像６と肩上像５の差分画
像７を生成後、境界探索法により顎の輪郭線を肩上像よ
り検出し、頭部像22の輪郭線８を抽出処理する。頭部の
傾き検出処理部17では、頭部の頂点22Aと首の中点もし
くは顎の先端部23とを結ぶベクトル24と重力方向ベクト
ル24′のなす角度θから傾いた頭部像22−１の傾きを検
出処理する。格子状パターン張付け処理部18では、前段
の頭部の傾き検出処理部17で検出された頭部の傾き角度
θを用いて、角度に応じた格子状パターンを頭部像に張
付ける処理を行う。小領域処理部19では、格子状パター
ン間の部分的な頭部像を切出す処理を行う。移動量算出
処理部20では、前段の小領域処理部19で切出された部分
的な頭部像から、頭髪領域と顔部領域の各面積、格子状
領域と頭部との交点等の情報を元に頭部の回転量を算出
処理する。
そして、反復処理部21により前記肩上像入力処理部15
へ処理を戻し、頭部回転量が得られるまで必要回数だけ
行なわれる。
へ処理を戻し、頭部回転量が得られるまで必要回数だけ
行なわれる。
第３図は第１図の頭部領域抽出処理部16の動作説明図
であり、背上像５と背景像６から得られた差分画像７に
より生成された画像25に対して、頭部（衣服の外側）と
衣服の顔部領域10を求める。
であり、背上像５と背景像６から得られた差分画像７に
より生成された画像25に対して、頭部（衣服の外側）と
衣服の顔部領域10を求める。
まず、画像25の上方より水平ラスタ走査26を行ない、
所定の閾値により背景内の頭部の輪郭線10Aを抽出す
る。次に境界探索法により衣服27上の顎の線28を探索す
る。その境界の探索開始点29及び探索終了点30の周辺の
領域は、背景領域31（S1）と衣服領域32（S2）と顔部領
域10（S3）から３つの特徴的な領域が存在する。
所定の閾値により背景内の頭部の輪郭線10Aを抽出す
る。次に境界探索法により衣服27上の顎の線28を探索す
る。その境界の探索開始点29及び探索終了点30の周辺の
領域は、背景領域31（S1）と衣服領域32（S2）と顔部領
域10（S3）から３つの特徴的な領域が存在する。
ここで、衣服27上の顔部領域10を求めることは、衣服
領域32（S2）と顔部領域10（S3）とを識別することであ
る。この３つの領域31,32,10の交点、つまり境界の探索
開始点29から探索終了点30まで、顔部領域10（S3）の画
素値に属する画素に出会うまで画像を走査方向33で走査
する。この場合、走査過程の画素が顔部領域10に属する
ものならば左（矢印）へ向いて１つ進む。もしも顔部領
域10に属さないならば右（矢印）を向いて１つ進む。こ
のようにして肩上像５より顔部領域10を切出す。
領域32（S2）と顔部領域10（S3）とを識別することであ
る。この３つの領域31,32,10の交点、つまり境界の探索
開始点29から探索終了点30まで、顔部領域10（S3）の画
素値に属する画素に出会うまで画像を走査方向33で走査
する。この場合、走査過程の画素が顔部領域10に属する
ものならば左（矢印）へ向いて１つ進む。もしも顔部領
域10に属さないならば右（矢印）を向いて１つ進む。こ
のようにして肩上像５より顔部領域10を切出す。
第４図は第１図の頭部の傾き検出処理部17及び格子状
パターン張付け処理部18の画像処理過程を示す図であ
る。
パターン張付け処理部18の画像処理過程を示す図であ
る。
第４図（１）の頭部領域が抽出された頭部画像34にお
いて、正面向きの頭部34A,ベクトル24から角度θ１だけ
右傾した頭部34B,ベクトル24から角度θ２（θ２＞
θ１）だけ更に右傾した頭部34Cの各頂点34a,34b,34cと
顎の先頭部23とを検出し、検出した角度θ1,θ２（重力
方向）に応じて、頭部画像に格子状パターンを張付け
る。
いて、正面向きの頭部34A,ベクトル24から角度θ１だけ
右傾した頭部34B,ベクトル24から角度θ２（θ２＞
θ１）だけ更に右傾した頭部34Cの各頂点34a,34b,34cと
顎の先頭部23とを検出し、検出した角度θ1,θ２（重力
方向）に応じて、頭部画像に格子状パターンを張付け
る。
第４図（２）及び（４）は（１）の右傾した頭部34B
（または34C）に太めの格子パターン35−1,細めの格子
パターン35−２を張付けた例、第４図（３）及び（５）
は（１）で図示していないが左傾した頭部34Dに太めの
格子パターン36−1,細めの格子パターン36−２を張付け
た例を夫々示す。
（または34C）に太めの格子パターン35−1,細めの格子
パターン35−２を張付けた例、第４図（３）及び（５）
は（１）で図示していないが左傾した頭部34Dに太めの
格子パターン36−1,細めの格子パターン36−２を張付け
た例を夫々示す。
第５図は第１図の小領域処理部19及び移動量算出処理
部20の画像処理過程を示す図である。前記格子状パター
ン張付け処理部18（第４図）で処理された第５図（１）
の格子パターン張付け画像37は頭部画像34の位置34A−
1,34B−１の位置に追従し、格子パターン35（または3
6）を移動させる。そして、格子の間から切出された第
５図（２）に示す頭部画像の部分画像38,39,40におい
て、最も特徴量を示す例えば正面領域の部分画像39を格
子領域から抽出する。
部20の画像処理過程を示す図である。前記格子状パター
ン張付け処理部18（第４図）で処理された第５図（１）
の格子パターン張付け画像37は頭部画像34の位置34A−
1,34B−１の位置に追従し、格子パターン35（または3
6）を移動させる。そして、格子の間から切出された第
５図（２）に示す頭部画像の部分画像38,39,40におい
て、最も特徴量を示す例えば正面領域の部分画像39を格
子領域から抽出する。
この抽出される諸特徴量としては、第５図（３）に示
すように部分画像39（頭髪領域）と格子パターン35（ま
たは36）の格子との交点41と、各交点間の距離n1,m1,
n2,m2の違いによる特徴量、格子断面のヒストグラム分
布Ｈから頭髪領域９の面積42（S4）、顔部領域10の面積
43（S5）等の情報が得られる。このようにして、格子パ
ターンの各格子から諸特徴量を比較することで頭部の回
転量が検出される。
すように部分画像39（頭髪領域）と格子パターン35（ま
たは36）の格子との交点41と、各交点間の距離n1,m1,
n2,m2の違いによる特徴量、格子断面のヒストグラム分
布Ｈから頭髪領域９の面積42（S4）、顔部領域10の面積
43（S5）等の情報が得られる。このようにして、格子パ
ターンの各格子から諸特徴量を比較することで頭部の回
転量が検出される。
第６図は代表的な頭部の回転量検出結果を示すグラフ
で、第６図（１）は各格子間の頭髪領域９と顔部領域10
の面積S4,S5の比の変化を示し、頭部の正面方向の検出
例Ｅと、頭部の右方向の検出例Ｆを示す。グラフの縦軸
は前記頭髪領域９の面積42（S4）と顔部領域10の面積43
（S5）の比を表し、横軸は切出された頭部の部分領域、
即ち格子番号を示す。その結果、正面方向の検出例Ｅは
格子内の２つの領域9,10の面積比（S4/S5）が、ほぼ対
称な分布をなし、また、右方向を向いた場合の検出例Ｆ
は右下りの分布を得た。また、第６図（２）は同時に検
出された特徴量の１つである格子と頭髪領域９の交点41
間の距離の変化を示し、頭部の正面方向の検出例ｅと、
頭部の右方向の検出例ｆを示す。グラフの縦軸は第６図
（３）に示す格子側面点間の距離n1,n1＋１の差P1を表
し、横軸は切出された頭部の部分領域、即ち格子番号を
示し、第６図（１）と（２）との横軸は対応する。その
結果、正面方向の検出例ｅはほぼ対称な分布を示し、右
方向を向いた場合の検出例ｆは右上りの分布を得た。な
おＧは１つの格子両面の交点間の距離が等しい場合であ
る。
で、第６図（１）は各格子間の頭髪領域９と顔部領域10
の面積S4,S5の比の変化を示し、頭部の正面方向の検出
例Ｅと、頭部の右方向の検出例Ｆを示す。グラフの縦軸
は前記頭髪領域９の面積42（S4）と顔部領域10の面積43
（S5）の比を表し、横軸は切出された頭部の部分領域、
即ち格子番号を示す。その結果、正面方向の検出例Ｅは
格子内の２つの領域9,10の面積比（S4/S5）が、ほぼ対
称な分布をなし、また、右方向を向いた場合の検出例Ｆ
は右下りの分布を得た。また、第６図（２）は同時に検
出された特徴量の１つである格子と頭髪領域９の交点41
間の距離の変化を示し、頭部の正面方向の検出例ｅと、
頭部の右方向の検出例ｆを示す。グラフの縦軸は第６図
（３）に示す格子側面点間の距離n1,n1＋１の差P1を表
し、横軸は切出された頭部の部分領域、即ち格子番号を
示し、第６図（１）と（２）との横軸は対応する。その
結果、正面方向の検出例ｅはほぼ対称な分布を示し、右
方向を向いた場合の検出例ｆは右上りの分布を得た。な
おＧは１つの格子両面の交点間の距離が等しい場合であ
る。
第７図は頭部の回転方向を上方向（１）と右方向
（２）へ行なった時の実測結果Ｋと本発明方法を用いた
検出結果Ｌのグラフを示し、両方向とも縦軸は頭部の回
転量（角度）、横軸は頭部の一方向の連続動作から抽出
された画像のフレーム数である。図から分るように実測
結果Ｋと検出結果Ｌの値はほぼ一致をみた。
（２）へ行なった時の実測結果Ｋと本発明方法を用いた
検出結果Ｌのグラフを示し、両方向とも縦軸は頭部の回
転量（角度）、横軸は頭部の一方向の連続動作から抽出
された画像のフレーム数である。図から分るように実測
結果Ｋと検出結果Ｌの値はほぼ一致をみた。
このように本発明は、画像処理を行う処理部へ頭部画
像を伝達し、頭部の傾きに応じた格子を頭部画像に張付
けることで情報処理量を大幅に減らした頭部情報から頭
部の回転量検出が確認できた。
像を伝達し、頭部の傾きに応じた格子を頭部画像に張付
けることで情報処理量を大幅に減らした頭部情報から頭
部の回転量検出が確認できた。
（発明の効果） 以上説明したように本発明は、比較的簡単な手段であ
る格子状パターンを頭部画像に張付けることで、頭部画
像の情報をすべて用いることなく、回転量を精度よく検
出でき、しかも従来装置にくらべて検出時間が格子の間
隔に応じて最高60％の効率が達成できる。
る格子状パターンを頭部画像に張付けることで、頭部画
像の情報をすべて用いることなく、回転量を精度よく検
出でき、しかも従来装置にくらべて検出時間が格子の間
隔に応じて最高60％の効率が達成できる。
第１図は本発明方法を実施するための装置の基本構成
図、第２図は第１図の画像処理過程を示す図、第３図は
第１図の頭部領域抽出処理部16の動作説明図、第４図は
第１図の頭部の傾き検出処理部17及び格子状パターン張
付け処理部18の画像処理過程を示す図、第５図は第１図
の小領域処理部19及び移動量算出処理部20の画像処理過
程を示す図、第６図は代表的な頭部の回転量検出結果を
示すグラフ、第７図は頭部の回転方向を上方向、右方向
へ行なった時の実測結果と本発明方法を用いた検出結果
のグラフ、第８図は従来方法による人の肩上像をカメラ
より取込み画像処理により頭部の回転量を算出する動作
フローを示す図である。 1,15……肩上像入力処理部、２……人、３……カメラ、
５……肩上像、６……背景像、７……差分画像、８……
頭部の輪郭線、９……頭髪領域、10……顔部領域、10A
……頭部の輪郭線、11……頭髪領域と顔部領域の境界
線、16……頭部領域抽出処理部、17……頭部の傾き検出
処理部、18……格子状パターン張付け処理部、19……小
領域処理部、20……移動量算出処理部、21……反復処理
部、22……頭部像、22A,32a〜34c……頂点、23……顎の
先端部、24……ベクトル、26……水平ラスタ走査、27…
…衣服、28……顎の線、29,30……頭部の境界探索開始
点，同終了点、31……背景領域、32……衣服領域、33…
…境界探索の走査方向、34……頭部画像、34A〜34C……
頭部、35,36,35−1,35−2,36−1,36−２……格子パター
ン、37……格子パターン張付け画像、38……左領域部分
画像、39……正面領域部分画像、40……右領域部分画
像、41……交点、42……頭髪領域の面積（S4）、43……
顔部領域の面積（S5）。
図、第２図は第１図の画像処理過程を示す図、第３図は
第１図の頭部領域抽出処理部16の動作説明図、第４図は
第１図の頭部の傾き検出処理部17及び格子状パターン張
付け処理部18の画像処理過程を示す図、第５図は第１図
の小領域処理部19及び移動量算出処理部20の画像処理過
程を示す図、第６図は代表的な頭部の回転量検出結果を
示すグラフ、第７図は頭部の回転方向を上方向、右方向
へ行なった時の実測結果と本発明方法を用いた検出結果
のグラフ、第８図は従来方法による人の肩上像をカメラ
より取込み画像処理により頭部の回転量を算出する動作
フローを示す図である。 1,15……肩上像入力処理部、２……人、３……カメラ、
５……肩上像、６……背景像、７……差分画像、８……
頭部の輪郭線、９……頭髪領域、10……顔部領域、10A
……頭部の輪郭線、11……頭髪領域と顔部領域の境界
線、16……頭部領域抽出処理部、17……頭部の傾き検出
処理部、18……格子状パターン張付け処理部、19……小
領域処理部、20……移動量算出処理部、21……反復処理
部、22……頭部像、22A,32a〜34c……頂点、23……顎の
先端部、24……ベクトル、26……水平ラスタ走査、27…
…衣服、28……顎の線、29,30……頭部の境界探索開始
点，同終了点、31……背景領域、32……衣服領域、33…
…境界探索の走査方向、34……頭部画像、34A〜34C……
頭部、35,36,35−1,35−2,36−1,36−２……格子パター
ン、37……格子パターン張付け画像、38……左領域部分
画像、39……正面領域部分画像、40……右領域部分画
像、41……交点、42……頭髪領域の面積（S4）、43……
顔部領域の面積（S5）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06T 7/20 ＪＯＩＳ
Claims (1)
- 【請求項１】カメラ入力した人物画像について、頭頂と
首を結ぶ直線の傾きを検出し、この直線と平行な複数の
格子を生成後、その複数格子の任意の格子を選定し、選
定された各格子内の部分領域に含まれる頭髪領域と顔部
領域の変化から頭部の回転方向を検出することを特徴と
する頭部回転方向検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221744A JP2859315B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 頭部回転方向検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221744A JP2859315B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 頭部回転方向検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0385685A JPH0385685A (ja) | 1991-04-10 |
| JP2859315B2 true JP2859315B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=16771546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1221744A Expired - Fee Related JP2859315B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 頭部回転方向検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2859315B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4595104B2 (ja) * | 1999-08-30 | 2010-12-08 | 勝義 川崎 | 運動障害の客観的重症度評価方法 |
| KR100464040B1 (ko) | 2002-12-16 | 2005-01-03 | 엘지전자 주식회사 | 얼굴 움직임을 이용한 이동 통신 단말기의 제어 방법 |
| JP2006338329A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Seiko Epson Corp | 顔向き検出方法、顔向き検出装置、顔向き検出プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 |
| JP4997306B2 (ja) * | 2010-03-12 | 2012-08-08 | オリンパス株式会社 | 被写体人物の顔の向き判定方法 |
| CN103379859B (zh) * | 2011-02-15 | 2015-09-09 | 株式会社日立医疗器械 | X射线图像诊断装置和图像显示方法 |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP1221744A patent/JP2859315B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 情報処理学会第４０回全国大会講演論文集，平成２年３月，Ｐ．３９２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0385685A (ja) | 1991-04-10 |
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