JP5288440B2 - 人体検出装置及び人体検出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上述した従来の課題に着目してなされたもので、夜間等の低温環境下のみならず夏の昼間等の高温環境下においても人を検出することができると共に、テンプレートの作成コストを大幅に低減することが可能である人体検出装置及び人体検出方法を提供することを目的としている。
つまり、比率が互いに等しい複数種の人型テンプレートを作成することとし、この際、人型テンプレートには、エッジに基づいて作成した線画よりも太い線(例えば、エッジに基づいて作成した線画の線よりも約三倍の太さの線や、腕・足などの可動部分が動いた場合のシルエットに近い複数パターンの画像を重積した線(可動部分が太く表れる)など)を使用して、この線画の微細な凹凸を吸収し得るようにした。
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、熱画像を撮像する撮像手段(例えば遠赤外線カメラ)と、この撮像手段で撮像した熱画像中における撮像対象までの距離を測る距離測定手段と、前記熱画像中の温度差により抽出されるエッジから前記撮像対象の線画を作成する線画作成フィルタ、及び、所定の範囲内における最も遠方に合わせて作成されて、前記線画作成フィルタで作成され且つ前記距離測定手段により計測された撮像対象までの距離に基づいて縮小された該撮像対象の線画に対してマッチングを行う複数種の人型テンプレートを具備した信号処理部を備え、前記信号処理部の人型テンプレートを、前記線画作成フィルタで作成された前記撮像対象の線画に対して照らし合わせるテンプレートマッチングの段階で前記撮像対象の線画の微細な凹凸を吸収するべく該線画の線よりも太い線で作成し、前記信号処理部はノイズフィルタを有し、このノイズフィルタは、所定数の画素を並べて形成した探索枠を具備し、人体検出に必要か否かが不明な線に前記探索枠を重ね合わせてその外縁部の輝度値を探索する段階で、前記不明な線が該外縁部に位置する画素を横切らない場合に、前記不明な線を人体検出に不必要な線として除去し、前記信号処理部は、前記人型テンプレートの太い線と重なる前記撮像対象の線画の量を評価関数により算出し、この算出値が閾値を超えたときに前記撮像対象を人体として検出する構成としたことを特徴としており、この人体検出装置の構成を前述の従来の課題を解決するための手段としている。
また、本発明に係る人体検出装置において、例えば、距離測定手段としてレーザレンジファインダを用いて車両に搭載すると、この車両がコーナーを回ったり凹凸のある走行路を移動したりした場合には、車両にロール角(傾き)が発生するのに伴って、レーザレンジファインダのスキャンラインの一部が想定した人検出範囲から外れることが起こり得ることから、車両の姿勢を計測するジャイロスコープなどの姿勢計測手段を装備することが望ましい。
図1〜図5は、本発明に係る人体検出装置の一実施形態を示しており、この実施形態では、人体検出装置を移動ロボットに搭載した場合を例に挙げて説明する。
図1及び図2に示すように、移動ロボットRに搭載した人体検出装置1は、熱画像を撮像する撮像手段としての遠赤外線カメラ2と、この遠赤外線カメラ2で撮像した熱画像中における撮像対象T1,T2を含むエリア内に存在する物体までの距離を測る距離測定手段としてのレーザレンジファインダ3と、移動ロボットRの姿勢を計測するジャイロスコープ4と、遠赤外線カメラ2からの熱画像データ,レーザレンジファインダ3からの距離情報及びジャイロスコープ4からの姿勢信号を処理する信号処理部10を備えている。
この場合、人型テンプレート12は、所定の範囲内における最も遠方に合わせて動作パターンや姿勢パターンに対応して一枚ずつ作成してあって、この人型テンプレート12は、レーザレンジファインダ3によって得られた測距値差分プロファイル上で人存在領域候補として選定した領域A1,A2に対応する線画から、レーザレンジファインダ3の走査位相と遠赤外線カメラ2の画角の対応に基づいて切り出された線画S1,S2を、レーザレンジファインダ3により計測された撮像対象T1,T2までの距離L1,L2に基づいて縮小することで得られる該撮像対象T1,T2を含む線画s1,s2に対してのマッチングを行うようになっている。
このノイズフィルタ13は、図4(a)に示すように、所定数の画素Pを並べて形成した探索枠14を具備し、人体検出に必要か否かかが不明な線ULに探索枠14を重ね合わせてその外縁部の輝度値を探索する段階で、図4(b)に示すように、外縁部に位置する画素PEの輝度値がいずれもゼロの場合に(不明な線ULが外縁部に位置する画素PEを横切らない場合に)、不明な線ULを人体検出に不必要な線として除去し、一方、図4(c)に示すように、外縁部に位置する画素PEの輝度値がいずれかで認められる場合に(不明な線ULが外縁部に位置する画素PEを横切る場合に)、不明な線ULを人体検出に必要な線として残すようになっている。
まず、図5に示すように、ステップSt1において遠赤外線カメラ2により熱画像を撮像するのに続いて、ステップSt2において輝度の正規化を行った後、ステップSt3において遠赤外線カメラ2の感度が適正であればゲインを変更せずにステップSt5に進み、遠赤外線カメラ2の感度の調整が必要であれば、ステップSt4においてゲイン調整を行う。
一方、ステップSt7においてレーザレンジファインダ3により熱画像中における撮像対象T1,T2を含む範囲の距離計測し、ステップSt8においてレーザレンジファインダ3の走査位相に対する測定距離プロファイルの作成を行った後、ステップSt9において測定距離プロファイルにおけるエッジの抽出を行う。このエッジの抽出に際しては、ステップSt10において得たジャイロスコープ4からの姿勢計測結果を反映させる。
次いで、このステップSt13において熱画像をレーザレンジファインダ3の走査位相及び画角の対応に基づいて分割し、ステップSt14においてレーザレンジファインダ3により計測された各領域A1,A2の代表距離と人型テンプレート12の作成距離との比に基づいて領域A1,A2に位置する撮像対象T1,T2を含む線画S1,S2を縮小して、線画s1,s2を得る。
そして、図6に示すように、ステップSt16〜18において線画s1,s2のうちの線画s1に対して人型テンプレート12の選定及び人型テンプレート12との照合を行い、ステップSt19において評価関数により算出した値(線画s1が人型テンプレート12の太い線と重なる量)と閾値との比較を行い、評価関数による算出値が閾値を超えたときには、ステップSt20において撮像対象T1を人体として検出してその撮像対象T1の位置を算出する。
この間、ステップSt19において評価関数による算出値が閾値を超えないときには、ステップSt17に戻って別の人型テンプレート12を選定し、以降、評価関数による算出値が閾値を超えるまでステップSt17〜19の処理を繰り返し行う。
2 遠赤外線カメラ(撮像手段)
3 レーザレンジファインダ(距離測定手段)
10 信号処理部
11 線画作成フィルタ
12 人型テンプレート
13 ノイズフィルタ
14 探索枠
23 ステレオカメラ
PE 外縁部に位置する画素
S1,S2 線画
s1、s2 縮小した線画
T1,T2 撮像対象
UL 不明な線
T(ξ,η) テンプレート画像輝度値
I(x+ξ,y+η) テンプレートマッチング対象画像輝度値
x,y テンプレートマッチング対象画像座標
ξ,η テンプレート画像座標
Claims (3)
- 熱画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段で撮像した熱画像中における撮像対象までの距離を測る距離測定手段と、
前記熱画像中の温度差により抽出されるエッジから前記撮像対象の線画を作成する線画作成フィルタ、及び、所定の範囲内における最も遠方に合わせて作成されて、前記線画作成フィルタで作成され且つ前記距離測定手段により計測された撮像対象までの距離に基づいて縮小された該撮像対象の線画に対してマッチングを行う複数種の人型テンプレートを具備した信号処理部を備え、
前記信号処理部の人型テンプレートを、前記線画作成フィルタで作成された前記撮像対象の線画に対して照らし合わせるテンプレートマッチングの段階で前記撮像対象の線画の微細な凹凸を吸収するべく該線画の線よりも太い線で作成し、
前記信号処理部はノイズフィルタを有し、このノイズフィルタは、所定数の画素を並べて形成した探索枠を具備し、人体検出に必要か否かが不明な線に前記探索枠を重ね合わせてその外縁部の輝度値を探索する段階で、前記不明な線が該外縁部に位置する画素を横切らない場合に、前記不明な線を人体検出に不必要な線として除去し、
前記信号処理部は、前記人型テンプレートの太い線と重なる前記撮像対象の線画の量を評価関数により算出し、この算出値が閾値を超えたときに前記撮像対象を人体として検出する
ことを特徴とする人体検出装置。 - 前記信号処理部における人型テンプレートの線は、前記線画作成フィルタで作成された前記撮像対象の線画が人型を成す場合において、互いに近似する複数パターンの人型を成す線画と重なり合う太さとしてある請求項1に記載の人体検出装置。
- 請求項1又は2に記載の人体検出装置により人体の検出を行うに際して、
撮像手段により熱画像を撮像するのに続いて、距離測定手段によって前記熱画像中における撮像対象までの距離を計測した後、
信号処理部において、線画作成フィルタで前記撮像対象の線画を作成すると共に、人型テンプレートの大きさに合わせるべく撮像対象までの距離に基づいて前記線画を縮小し、
次いで、この縮小した撮像対象の線画から探索枠を具備したノイズフィルタにより人体検出に不必要な線を除去した後、前記線画と人型テンプレートとを照らし合わせるテンプレートマッチングを行い、前記人型テンプレートの太い線と重なる前記撮像対象の線画の量を評価関数により算出し、この算出値が閾値を超えたときに前記撮像対象を人体として検出する
ことを特徴とする人体検出装置による人体検出方法。
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