JPH0546732A

JPH0546732A - 人数検出装置

Info

Publication number: JPH0546732A
Application number: JP3225095A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ko; 博高
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-10
Filing date: 1991-08-10
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】テレビカメラの映像信号を処理して人数を検
出する際、対象人物と背景となる床とのコントラストが
低い場合や照明状態等による明るさの変化がある場合で
もその影響を少なくし、テレビカメラの設置場所や設置
環境に影響されずに人数を高精度に検出する。【構成】テレビカメラで検出対象人物を撮像する装置
において、人がいない状態の背景画像を自動的に更新す
る演算手段と、対象人物の数を検出する演算手段とを設
けて、テレビカメラが写す無人視野内の明るさの濃度階
調の平均値より、人数検出時に画像信号を二値化するし
きい値レベルを変更する手段と、テレビカメラの天井ま
での取付け高さおよびカメラレンズの焦点距離の長さに
よって、人物画像の形状を補正する手段と、検出対象人
物の数を補正する手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、百貨店内やエレベ−タ
乗場、地下街等のある特定場所の人数や通行者数を、テ
レビカメラの映像信号を処理して検出する人数検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】テレビカメラの映像信号をディジタル信
号に変換し、得られたディジタル画像信号から検出対象
画像を演算処理する手法は広く使用されている。例えば
図５は、従来の人数検出装置のブッロク図である。図５
において、１はテレビカメラ等で成り、検出対象人物を
撮像して画像信号を出力する画像入力部、２は画像入力
部１の画像信号を入力してノイズ成分を除去し、二値化
等の処理をして二値化画像信号を出力する前処理部、３
は前処理部２の画像信号を入力して検出対象人物画像を
抽出する対象抽出部、４は対象抽出部３の対象人物画像
と、予め入力して内部に記憶されている基準面積画像と
を比較する面積比較部、５は基準面積画像より大きい画
像を計数する計数部である。

【０００３】次に動作について説明する。画像入力部１
が百貨店内やエレベ−タ乗場等のある特定場所を撮像し
て画像信号を出力すると、前処理部２がこの画像信号を
取り込んでマスキング等でノイズ成分を除去し、次いで
二値化処理を行って二値化画像信号を出力する。対象抽
出部３は二値化画像信号から検出対象人物画像を抽出す
る。面積比較部４には予め入力された基準面積画像が記
憶されており、この基準面積画像と対象抽出部３の検出
対象人物画像とを比較し、基準面積画像より大きい部分
の人物画像を得る。計数部５はこれらの画像を計数して
人数信号を出力する。

【０００４】このようにして画像入力部の画像信号をデ
ィジタル処理することによって、検出対象人物の数を検
出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】以上述べたような従
来の人数検出装置では、基準面積の背景画像を人がいな
いことを確認し、手動で予め入力せねばならず、カメラ
の視野内に物を置くと言ったように設置環境が変わる
と、その都度新しく基準の背景画像を入力する必要があ
った。更に単純な二値化画像信号を基に面積判定を行っ
ているので、人物と背景とのコントラストの低い場合、
例えば頭髪の色と背景となる床が同系色等のような場合
には、検出対象人物の画像面積（画素数）が小さくなっ
たり、画像入力部の設置場所の明るさの変化等により、
二値化処理を行う場合のしきい値レベルの設定が難しか
った。また、天井に設けたテレビカメラで検出対象人物
を撮像するとき、テレビカメラの取付高さとカメラレン
ズの焦点距離によって、検出対象人物の面積画像は、テ
レビカメラの中心部では小さく周辺部で大きくなり検出
精度が低下した。結局、従来の人数検出装置はテレビカ
メラの設置場所や設置環境によって検出精度が大きく影
響された。

【０００６】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、人のいない状態の背景画像が自動的に更
新でき、床の色や照明状態等による明るさの変化に対し
ても影響を少なくするようにして、設置場所や設置環境
に影響されずに高精度に人の数を検出することのできる
人数検出装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ための人数検出装置は、人がいない状態の背景画像を自
動的に更新する演算手段と、対象人物の数を検出する演
算手段とを設けて、テレビカメラが写す無人視野内の明
るさの濃度階調の平均値より、人数検出時に画像信号を
二値化するしきい値レベルを変更する手段と、テレビカ
メラの天井までの取付高さおよびカメラレンズの焦点距
離の長さによって、人物画像の形状を補正する手段と、
検出対象人物の数を補正する手段とで構成したものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明による人数検出装置は、人数検出をす
る場合の基準となる背景画像の更新を自動的に行うよう
にしているので、床に物を置いたりするなど背景が変化
しても人為的に設定を変える必要はない。また、照明状
態などに起因する明るさの変化があっても、人がいない
状態における背景の明るさの濃度階調の平均値をもと
に、人数検出時の画像信号を二値化するしきい値レベル
を変えるようにし、更にテレビカメラの取付高さや、カ
メラレンズの焦点距離の長さにより、人物画像の形状を
補正するなどしているので、テレビカメラの設置場所や
設置環境に影響されずに、検出対象人物の数を高精度に
検出することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４に基づ
いて説明する。図１はこの発明の人数検出装置の構成を
示すブロック図である。

【００１０】１は図５と同一のテレビカメラ等でなる画
像入力部、６は画像入力部１の画像信号より、人数検出
時に基準となる無人状態での背景画像を演算する背景画
像演算部で、人がいない状態のとき、背景画像を周期的
に更新する。７は濃度階調演算部で、無人状態での背景
画像信号の濃度階調の平均値を求め、この値の大きさよ
り人数検出時の画像信号の二値化レベルを変化させ、照
明状態等に起因する明るさの影響を少なくする。例えば
照度が高く明るい場合には、人の影が出やすいので二値
化レベルを上げるようにしている。８は形状補正部であ
る。検出画像の周辺部ではその中央部よりも人の画像が
長く写る。このため周辺部の画像を圧縮して一人分の画
像の大きさがほぼ均等になるように画像を形状補正す
る。ここで形状補正レベルの値を小さくすると、形状補
正の度合は大きくなり周辺部はより縮小される。反対に
このレベル値を大きくすると、周辺部はあまり縮小され
ない。この形状補正レベルを、テレビカメラの天井への
取付高さと、使用するカメラレンズの焦点距離の長さと
によって変えるようにしている。

【００１１】９及び１０は人数検出部である。９の人数
検出部Ａは、人数検出したい画像を一画面だけ取り込
み、１１の画像記憶部に予め保存してある人がいない状
態の画像（背景画像）との差分を行い（これを固定差分
と呼ぶ）、人だけの画像を作る。この固定差分画像を、
７の濃度階調演算部で得られた濃度階調の平均値をもと
に定めた、二値化レベルをしきい値として画素毎に二値
化して二値画像にする。この二値画像より人数を検出す
るには、まず演算処理の高速化を図るため、画像の画素
数を減らし、その減らした画像に所定の大きさの人のパ
タ−ンを重ねて、重なった部分の画像面積を計算し、こ
の面積を、重ねたパタ−ンの中心位置にある画素の相関
値とし、これを画像全体にわたって求める、一種のパタ
−ンマッチング処理を行う。すると相関値ピ−クは、画
像面積について人のパタ−ンが最もよくあてはまる位置
であるから、その位置に人がいることになる。そこで、
検出した相関値ピ−ク一つに対して一人としてカウント
する。

【００１２】次に１０の人数検出部Ｂは、所定時間間隔
（例えば０．１秒）で連続して二画像を取り込み、それ
らの画像を差分し（これを移動差分と呼ぶ）、この移動
差分を使って、以後は９の人数検出部の処理と同様に、
二値化、画素数縮小を行ったった後、パタ−ンマッチン
グ手法により相関値のピ−クを検出し、その数をカウン
トする。この人数検出部Ｂでの移動差分処理の特徴は、
検出対象人物と背景となる床とのコントラストが低い環
境であっても、その影響が少なく高精度の検出が可能で
あるという点である。ただ、この移動差分画像は原理的
に人の動きによって得られるので、完全に静止している
人物は検出できない。１２は人数補正部であり、９なる
人数検出部Ａと１０なる人数検出部Ｂの演算結果を比較
し、それらの数値の大きい方を選択し、人数として出力
する。また、例えば人の動きのある設置環境では、人数
検出部Ｂの演算結果を選択するようにする。

【００１３】ところで、６の背景画像演算部は、人がい
ない状態の背景画像を正しく捉える必要があるが、この
ときの背景画像更新手順を図２のフロ−チャ−トをもと
に説明する。まず、連続で二画像を取り込む（手順
ａ）。この取り込みの時間間隔は、商用周波数が５０Hz
と６０Hzであることを考慮すると、電源周波数の違いに
よる照明の照度変化を無くすには、ｎ／２０秒（ｎは１
以上の整数）間隔で取り込む必要がある（特に蛍光灯照
明の場合）。従って例えば、０．１秒間隔で取り込むよ
うにする。次いで、取り込んだ二つの画像間の差の絶対
値、即ち移動差分を求め（手順ｂ）、その差分画像を雑
音を除去できるしきい値で二値化して（手順ｃ）、画像
の時間的な変化部分、この場合は人の移動した部分だけ
を切り出す。そして、処理時間を短縮するため、画素数
の縮小により複数個の画素を一つにまとめ（手順ｄ）、
その後相関値計算を行う（手順ｅ）。これはまず、人
の大きさに近い適当なパタ−ンを用意し、このパタ−ン
を画像上で画素単位に走査してパタ−ンと画像との相関
値を求める。即ち、パタ−ン内の各値（０または１）
と、それと重なった位置にある画像の画素値（０または
１）をかけて、その値をパタ−ン全体にわたって加えた
値を、そのパタ−ンの中心にある画素の相関値とする。
すると、パタ−ンと人の画像形状がよく一致した位置で
相関値が高くなるので、この相関値のピ−ク数をカウン
トする。なお、ピ−クが近距離で複数個検出される場合
は一つにまとめてカウントする。このピ−ク数が人数に
対応するので人がいるかいないかを手順ｆで判定し、人
が０人であれば、これを繰り返し行い、検出人数が連続
でｍ回とも０人となった場合（手順ｇ）、人がいない状
態と見なして、元の二画像のうちの一画像を背景画像と
して保存する（手順ｈ）。ここで、手順ｇを行うのは、
照明条件が悪い場合や人の動きが殆どない場合には移動
差分で人の画像を検出しにくいので、検出回数を増やす
ことにより、人のいる画像を背景画像として保存するこ
とがないようにするためである。

【００１４】この図２の背景画像更新手順において、テ
レビカメラを取付けた最初の背景画像は、初期値として
人がいない状態の画像を記憶させておく必要がある。

【００１５】次に、図１の形状補正部８の演算法につい
て図３をもとに説明する。形状補正としては、カメラ真
下を中心として半径ｒを変換して、半径ｒ´とする。そ
の変換式を、次のように考える。

【００１６】

【数１】

【００１７】ここで、ｋを補正係数とする。この補正係
数ｋを考えるに当たっては、検出画像の周辺部での長さ
と、中央部での長さが等しくなるように定める。即ち、
図３においてＨはカメラの天井取付け高さ（ｍ）、Ｈ₀
は床から人の頭迄の高さ（ｍ）、（例えば１．５ｍ）、
Ｆはカメラレンズの焦点距離（ｍｍ）、Ｔはカメラ素子
の横方向寸法（ｍｍ）（例えば２／３インチのカメラで
は８．８ｍｍとなる）、Ｍ₀、Ｍ₁はそれぞれカメラ視
野中心部およびカメラ視野端に立っている人である。

【００１８】図３より明らかなように、カメラの有効視
野Ｌ₁は

【００１９】

【数２】

【００２０】ここでＬは単位が（ｍ）でも画素数で表し
てもよい。今、人の頭の大きさｍを人のパタ−ンの一辺
とすると、この値はＬの大きさに依存する。ここで、Ｌ
₁＝Ａ≡Ｌ₁₀のときｍ＝ａ≡ｍ₀とすれば（但し、Ａ、ａ
は既知数）、任意のＬ₁においてｍは次のようになる。

【００２１】

【数３】

【００２２】従って、ｒ₀は次のように表せる。

【００２３】

【数４】

【００２４】また、

【００２５】

【数５】

【００２６】

【数６】

【００２７】となるから、変換後のｒ₀´、ｒ₁´、ｒ₂
´は上述の数１をもとに次のように記述できる。

【００２８】

【数７】

【００２９】

【数８】

【００３０】

【数９】

【００３１】また、形状補正後には次式を満足させる必
要がある。

【００３２】

【数１０】

【００３３】従って、数７〜数１０よりｋを求めればよ
い。即ち、補正係数ｋはカメラの天井取付け高さＨと、
使用するカメラレンズの焦点距離の長さによって決定で
きる。

【００３４】次に、図１の９なる人数検出部Ａおよび１
０なる人数検出部Ｂの処理手順を、それぞれ図４（ａ）
および（ｂ）のフロ−チャ−トをもとに説明する。

【００３５】図４（ａ）において、まず人数検出したい
画像を一画面だけ取り込み（手順ｉ）、この画像と保存
してある人がいない状態の背景画像との差分を行う（手
順ｊ）。この固定差分の特徴は、移動差分の場合と違
い、人の動きがない場合でも、背景とのコントラストが
あれば人の画像が得られることである。次に、差分画像
を一定の濃度レベル（これを二値化レベルと呼ぶ）をし
きい値として二値化する（手順ｌ）。このときの二値化
レベルは、テレビカメラ等から出るノイズをカットでき
るレベル以上で、図１の濃度階調演算部７で得られた濃
度階調の平均値をもとに定める。手順ｐでは人数検出の
演算速度を高速にするため、画像の画素数を減らし、そ
の減らした画像に所定の大きさの人のパタ−ンを重ねて
相関値を求める（手順ｑ）。この時の人のパタ−ンは人
の画像とほぼ同じ大きさでなるべく小さいもの（例えば
３×３画素のパタ−ン）を使う方が、演算速度が高速化
でき精度も高くなる。次に相関値のピ−クを検出し、そ
のピ−クの数を計数し人数とする（手順ｓ）。このと
き、相関値のピ−クはお互いの距離が人の大きさを考慮
し所定以上離れているものだけを検出し誤計数を避け
る。

【００３６】また、図４（ｂ）は図１の１０なる人数検
出部Ｂの処理手順を示すフロ−チャ−トであり、最初に
連続して二画像を取り込み（手順ｔ）、連続する二つの
画像間の差の絶対値を求める（手順ｕ）。次に、この差
分画像を背景雑音を除去できるしきい値で二値化して
（手順ｖ）、画像の時間的な変化部分、この場合は人の
移動した部分だけを切り出す。その後は図４（ａ）の手
順ｐ、ｑ、ｓと同様な処理、即ち画素数縮小（手順
ｗ）、相関値計算（手順ｘ）、相関値のピ−ク計数（手
順ｙ）を行う。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば検出
対象人物と背景となる床とのコントラストが低い場合や
照明状態等による明るさの変化がある場合でもその影響
が少なく、テレビカメラの設置場所や設置環境に影響さ
れずに高精度かつ短時間に人数が検出できるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる人数検出装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】背景画像の更新処理を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図３】形状補正の説明図である。

【図４】人数検出の処理動作を説明するフロ−チャ−ト
である。

【図５】従来の人数検出装置の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１画像入力部２前処理部３対象抽出部４面積比較部５計数部６背景画像演算部７濃度階調演算部８形状補正部９人数検出部Ａ１０人数検出部Ｂ１１画像記憶部１２人数補正部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テレビカメラの映像信号をディジタル信
号に変換し、得られたディジタル画像信号の二値化レベ
ルをしきい値として人物画像を演算し、人の数を検出す
る人数検出装置において、人がいない状態の背景画像を
更新する演算手段と、人の数を検出する演算手段とを設
け、前記テレビカメラが写す無人視野内の明るさの濃度
階調の平均値より、人数検出時の画像信号の二値化レベ
ルを変更する手段と、前記テレビカメラの取付高さおよ
びテレビカメラのレンズの焦点距離の長さによって、前
記人物画像の形状を補正する手段と、検出対象人物の数
を補正する手段とを備えたことを特徴とする人数検出装
置。
【請求項２】人がいない状態の背景画像を更新する演
算手段が、連続する二つの画像間の差分を取る移動差分
であることを特徴とする請求項１の人数検出装置。
【請求項３】人の数を検出する演算手段が、検出した
い画像と、予め保存してある人がいない画像との差分を
取る固定差分であることを特徴とする請求項１の人数検
出装置。
【請求項４】人の数を検出する演算手段が、連続する
二つの画像間の差分を取る移動差分であることを特徴と
する請求項１の人数検出装置。
【請求項５】人数を補正する手段が前記固定差分によ
る演算結果と、前記移動差分による演算結果とを比較
し、大きいほうの演算結果を選択することを特徴とする
請求項１の人数検出装置。
【請求項６】人数を補正する手段が、テレビカメラの設
置場所、あるいは設置環境によって前記固定差分による
演算手段か、もしくは前記移動差分による演算手段かの
どちらかの手段を選択できるようにしたことを特徴とす
る請求項１の人数検出装置。