JP4650669B2 - 動体認識装置 - Google Patents
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Description
このような動画像の利用形態には、画像を単に監視したり記録するといった形態の他に、画像中に映されている人物等の動体を認識して追跡し、当該動体の動きを監視したり記録するといった形態がある。例えば、天井に設けたビデオカメラで、何らかの動きのある領域を検出して撮影し、撮影された動画像に映されている人物を追跡する。
例えば、前後左右の人の重なりに影響されずに正確に人数を計測できるように、複数のカメラで撮影した画像から人物を抽出して追跡し、所定の判定ラインを通過した人数を計数する技術が知られている(特許文献1参照。)。
画像中の肌色領域を検出することにより、人物の顔等の所要部分を認識する技術が知られており、当該技術を利用することによって、画像中の人物や人物の顔を検出することができる(特許文献2参照。)。
また、対象となる画像を予め定められた条件で幾何学的に変換する正規化処理を行っておくことで、比較する参照画像の数を少なくすることができるが、この正規化処理に関して、処理対象の画像を濃淡パターンに基づいて正規化後の画像とのずれを検出し、検出結果を用いて正規化処理を行う技術が知られている(非特許文献1参照。)。
また、顔画像から個人認証を行うために、顔を表すパターン情報を個人差を増大させるように規定の空間に写像して、この空間で予め用意されているテンプレートとの照合を行う技術が知られており、当該技術を利用することによって、2つの顔画像の同一性を判定することができる(非特許文献3参照。)。
また、顔の目、鼻、口等といった特徴的な部分の形状や配置に基づく個人認証を行うのではなく、顔の三次元的形状の個人差を用いて個人を識別する技術が知られており、当該技術を利用することによって、2つの顔画像の同一性を判定することができる(特許文献4参照。)。
したがって、特徴画像部分に基づいて同一性が保持された動体について、当該動体が移動した位置情報が時系列に記録され、動画像中に複数の動体が映されている場合でも各動体を識別した追跡情報を得ることができる。
また、本発明では、例えば、認識対象の動体を人物として、特徴画像部分は人物の顔部の画像部分とする。
また、本発明では、例えば、認識対象の動体を人物として、特徴画像部分は動画像中の肌色画像部分とする。
また、本発明では、人物を追跡対象の動体とする場合には、例えば、人物の顔画像部分、人物の目、鼻、口等といった部分的な画像部分等の人物に固有の身体的特徴を表す部分の画像部分を特徴画像部分とすればよい。更には、本発明では、例えば、或る程度閉鎖的な環境では人物の髪型や被服の色や形を表す画像部分をもって特徴画像部分とすることもでき、また、人物に取り付けたバーコード等の識別標識を表す画像部分をもって特徴画像部分とすることもできる。
また、本発明では、例えば、自動車を認識対象の動体とする場合にはナンバプレートを特徴画像部分とすることができ、物品を追跡対象の動体とする場合には物品に取り付けた識別標識を表す画像部分を特徴画像部分とすることができる。
したがって、同一な動体に係る位置情報は時系列に同じ動体識別子で記録され、例えば、撮影領域から外へ移動した動体が再び撮影領域に戻ってきて動画像中に再度現われた場合でも、当該動体の追跡情報は一貫して記録される。
なお、本発明に係る動体認識装置では、特徴画像部分が上記同一性がなく新規の場合には、識別子付与手段が検出された時系列位置情報を対応付ける動体識別子を新規に付与する。
これにより、多方向から撮影した特徴画像部分により動体の同一性を判定することができるため動体の追跡精度を高めることができ、更には、動体の時系列位置情報を三次元位置情報として記録することもできる。
図1には本発明に係る動体認識装置の構成の一例を示してあり、本例は図2に示すように1台のビデオカメラCで撮影された動画像を認識装置1に入力して処理するものである。
なお、図2には撮影領域に動体としての二人の人物P1、P2が存在する状態を示している。
なお、本例では、ビデオカメラCで撮影された動画像をリアルタイムに処理するようにしているが、動画像入力手段Cを動画像メモリとして、メモリに蓄積された動画像を後処理するようにしてもよい。
なお、動画像フレームから人物画像領域を特定する方法として、特許文献3や非特許文献1に記載される顔検出により人物領域を特定する方法や、特許文献2に記載される顔の特徴を表す肌色情報の検出により人物領域を特定する方法を用いることもできる。
このような位置情報の検出処理は、公知の種々な方法で実施することができるが、例えば、人物画像領域M1、M2や顔画像部分T1、T2のフレームF中における位置や大きさにより位置情報を検出することができる。なお、1台のカメラからの動画像を処理する本例では、図3に示すように、フレームF中での位置を(x、y)座標値で検出している。
このような顔画像の同一性を判定する処理は、公知の種々な方法で実施することができるが、例えば、特許文献4、非特許文献2、非特許文献3に記載される方法を用いて、顔を構成する面要素の特徴比較により対比する2つの顔画像が同一性を有するか否かを判定することができる。
なお、データベース6に記録される顔画像部分及びこれに対応して検出された位置情報は、初期的には、ID付与手段8によって新規の人物IDが付与されて、当該人物IDに対応付けてデータベース6に記録される。
例えば、人物ID:「1」で識別される人物は、動画像中の現在位置が(x1、y2)、その顔画像部分へのリンク情報が「Img01.bmp」、その移動履歴である位置情報履歴が当該データベース6へ記録した時間情報(t)を各位置情報に付加して(t0、x1(t0)、y1(t0)))、(t1、x1(t1)、y1(t1)))…といったように記録され、各人物毎の時系列な位置情報が記録されている。
なお、動体認識装置1にデータベース6の追跡情報を出力する手段を設けてもよく、例えば、追跡情報に基づいて、人物の移動軌跡を画面表示するようにしてもよい。
なお、後述する統合手段9も専用のハードウエア構成とする以外に、コンピュータで本発明に係るプログラムを実行することにより構成することができる。
本例ではカメラCから入力される動画像を1フレームずつ順次処理しており、カメラCから動画像フレームFが入力されると(ステップS1)、特徴画像抽出手段2が当該フレームFから全ての人物画像領域M1、M2を特定する(ステップS2)。また、これら特定された各人物画像領域M1、M2について、位置検出手段3が各々の位置情報を検出する。
そして、これら特定された各人物画像領域M1、M2について、人物画像領域毎にステップS3〜S12の処理を順次繰り返して行う。
この判定処理では、対象としている人物画像領域M1と当該動画像中の前のフレームFで特定された人物画像領域とに基づいて、両人物画像領域がフレーム中で所定の距離以内か(すなわち、近いか)を判定し、遠い場合にはフレーム間での連続性がないので、新たに(或いは再び)動画像フレーム中に映し出された人物の画像として新規と判定する。すなわち、或る人物の画像がフレーム間で連続性を有するか否かで同一人物であるか新規(或いは再現)人物であるかを判定して、同一人物を追跡している。
この判定の結果で同一性がある場合には、その人物IDで識別されるデータベース6のエントリーに上記検出した位置情報を記録する(ステップS11)。
そして、上記一連の処理(ステップS3〜S11)をフレームFから特定された次の人物画像領域M2について行う(ステップS12)。、また、上記一連の処理(ステップS1〜S12)を動画像中の各フレームに対して順次行って、データベース6に各人物(人物ID)毎の位置情報を時間情報を伴った時系列情報として蓄積記録し、ユーザから終了指示が入力されたところで処理動作を終了する(ステップS13)。
また、上記のような判断処理を行うことにより、フレームから一旦外に出た人物がフレーム中に再び映された場合にも、人物の同一性を保って当該人物の位置情報履歴をデータベース6に記録することができる。
また、上記のような判断処理を行うことにより、フレーム中に新規な人物が映された場合には、当該人物の追跡情報を追加して記録することができる。
また、本発明は、例えば図6及び図7に示すように、撮影角を変えて配置した複数台のカメラC1、C2・・で撮影領域を重ねて撮影し、得られた複数の動画像を処理するようにしてもよい。
このように複数の動画像を用いることにより、多方向から撮影した画像により動体の同一性を判定することができて動体の追跡精度を高めることができ、更には、動体の時系列位置情報を三次元位置情報として記録することもできる。
3:位置検出手段、 4:判定手段、
5:情報保持手段、 6:データベース、
7:探索手段、 8:ID付与手段、
9:統合手段、 C,C1、C2:カメラ、
F:フレーム、 M1、M2:人物画像領域、
P1、P2:人物、 T1、T2:顔画像部分、
Claims (3)
- カメラにより撮影された動画像に基づいて動体を認識追跡する動体認識装置において、
前記動画像における対象フレームとその前フレームとの間で動きのある画像部分を前記動体に対応する動体画像部分として特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された動体画像部分から前記動体を特定し得る特徴画像部分を抽出する抽出手段と、
前記対象フレーム中の動体画像部分又は特徴画像部分に基づいて、前記対象フレームにおける前記動体の位置情報を検出する位置検出手段と、
前記動体の特徴画像部分と当該動体についてフレーム毎に検出された位置情報とを対応付けて記録した追跡情報を記憶する記憶手段と、を有し、
前記記憶手段は、
前記特定手段により特定された前記対象フレーム中の動体画像部分と前記前フレーム中の動体画像部分との距離が所定値以下である場合であって、かつ、前記対象フレーム中の動体画像部分から抽出された特徴画像部分と前記前フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報が記録された追跡情報に係る特徴画像部分とが同一性を有すると判定された場合には、前記前フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報が記録された追跡情報に、前記対象フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報を記録し、
前記特定手段により特定された前記対象フレーム中の動体画像部分と前記前フレーム中の動体画像部分との距離が所定値以下でない場合、又は、前記判定において同一性を有しないと判定された場合には、前記対象フレーム中の動体画像部分から抽出された特徴画像部分と同一性を有する特徴画像部分に係る追跡情報を探索し、当該探索により見付かった追跡情報に、前記対象フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報を記録する、
ことを特徴とする動体認識装置。 - 請求項1に記載の動体認識装置において、
前記追跡情報は、動体を特定し得る識別子と当該動体の特徴画像部分と当該動体についてフレーム毎に検出された位置情報とを対応付けて記録しており、
前記記憶手段は、
前記特定手段により特定された前記対象フレーム中の動体画像部分と前記前フレーム中の動体画像部分との距離が所定値以下でない場合、又は、前記判定において同一性を有しないと判定された場合であって、前記対象フレーム中の動体画像部分から抽出された特徴画像部分と同一性を有する特徴画像部分に係る追跡情報を探索したものの該当する追跡情報が見付からなかった場合に、その動体を特定し得る識別子を新規に付与し、当該動体について新規に付与された識別子と前記対象フレーム中の動体画像部分から抽出された特徴画像部分と前記対象フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報とを対応付けて記録した追跡情報を新規に記憶する、
ことを特徴とする動体認識装置。 - コンピュータに、
カメラにより撮影された動画像に基づいて、対象フレームとその前フレームとの間で動きのある画像部分を前記動体に対応する動体画像部分として特定する特定機能と、
前記特定機能により特定された動体画像部分から前記動体を特定し得る特徴画像部分を抽出する抽出機能と、
前記対象フレーム中の動体画像部分又は特徴画像部分に基づいて、前記対象フレームにおける前記動体の位置情報を検出する位置検出機能と、
前記動体の特徴画像部分と当該動体についてフレーム毎に検出された位置情報とを対応付けて記録した追跡情報を記憶する記憶機能と、
を実現させるためのプログラムであり、
前記記憶機能は、
前記特定機能により特定された前記対象フレーム中の動体画像部分と前記前フレーム中の動体画像部分との距離が所定値以下である場合であって、かつ、前記対象フレーム中の動体画像部分から抽出された特徴画像部分と前記前フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報が記録された追跡情報に係る特徴画像部分とが同一性を有すると判定された場合には、前記前フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報が記録された追跡情報に、前記対象フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報を記録し、
前記特定機能により特定された前記対象フレーム中の動体画像部分と前記前フレーム中の動体画像部分との距離が所定値以下でない場合、又は、前記判定において同一性を有しないと判定された場合には、前記対象フレーム中の動体画像部分から抽出された特徴画像部分と同一性を有する特徴画像部分に係る追跡情報を探索し、当該探索により見付かった追跡情報に、前記対象フレーム中の動体画像部分に係る動体の位置情報を記録する、
ことを特徴とするプログラム。
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