JPS58123462A - 速度パターン算出方法 - Google Patents
速度パターン算出方法Info
- Publication number
- JPS58123462A JPS58123462A JP57005729A JP572982A JPS58123462A JP S58123462 A JPS58123462 A JP S58123462A JP 57005729 A JP57005729 A JP 57005729A JP 572982 A JP572982 A JP 572982A JP S58123462 A JPS58123462 A JP S58123462A
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- JP
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- dimensional
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、速度パターン算出方法に関するものである
。従来からも、連続して撮像された複数枚の画像(連続
画像)を用いて、時々刻々変化する対象物の動きを計測
する方法がいくつか提案されてはいる。代表的なものに
は、原画像情報に信号処理を施す相関法や差分法、また
、複数枚の各画像をある程度処理゛してたとえば線画な
どの形態情報を抽出し、個々の画像間の形態情報則士の
比較を行なうもの、などがわる。
。従来からも、連続して撮像された複数枚の画像(連続
画像)を用いて、時々刻々変化する対象物の動きを計測
する方法がいくつか提案されてはいる。代表的なものに
は、原画像情報に信号処理を施す相関法や差分法、また
、複数枚の各画像をある程度処理゛してたとえば線画な
どの形態情報を抽出し、個々の画像間の形態情報則士の
比較を行なうもの、などがわる。
さらには、画像の明度の時間的変化によるオプティック
・フローを計算するものがある。しかし、形態情報を用
いる方法はその抽出に時間がかかるし、曲面などを含む
複雑な対象では困難な場合も多い。差分法は連続2枚の
画像の同一座標に位置する画素間の差をとり、その差画
像が零でないことにより動きを検出するものである。こ
の方法は簡単であシ高遠に実行できるが、動きのパター
ンを求めるためには差画像、さらには2枚の原画像中の
形態情報の解析が必要になってくる。また、相関法は連
続2枚の部分画像同士を相関値を評価関数として比較す
るものであるが、評価関数を極大とする類似点の探索が
必要となり高速実行に向かないという欠点を持っている
。オプティック・フローを用いる方法も、フローの決定
には繰シ返し演算が必要であシ、高速化が難しい。
・フローを計算するものがある。しかし、形態情報を用
いる方法はその抽出に時間がかかるし、曲面などを含む
複雑な対象では困難な場合も多い。差分法は連続2枚の
画像の同一座標に位置する画素間の差をとり、その差画
像が零でないことにより動きを検出するものである。こ
の方法は簡単であシ高遠に実行できるが、動きのパター
ンを求めるためには差画像、さらには2枚の原画像中の
形態情報の解析が必要になってくる。また、相関法は連
続2枚の部分画像同士を相関値を評価関数として比較す
るものであるが、評価関数を極大とする類似点の探索が
必要となり高速実行に向かないという欠点を持っている
。オプティック・フローを用いる方法も、フローの決定
には繰シ返し演算が必要であシ、高速化が難しい。
本発明は、以上に鑑てなされたもので、形態情報の比較
や類似点の探索、繰如返し演算によらずに、直接、原連
続画像に局所的並列的に演算を施して画像上の各点の速
度を計算し速度パターンを求めるものである。本方法は
専用の並列高速演算器として装置化することができ、汎
用の動きの計測器として極めて応用範囲の広い効果を有
する。
や類似点の探索、繰如返し演算によらずに、直接、原連
続画像に局所的並列的に演算を施して画像上の各点の速
度を計算し速度パターンを求めるものである。本方法は
専用の並列高速演算器として装置化することができ、汎
用の動きの計測器として極めて応用範囲の広い効果を有
する。
以下、発明の詳細について述べる。
N枚の連続画像を時間順に並べ、各画像の横方向を2座
標、縦方向をV座標、奥行方向をt座標とする5次元空
間を考える(第1図)。連続misを時間方向の密度が
十分大となるように短い時間間隔で採取すれば、この空
間は連続空間と考えることができる。この空間中の1点
P(” r ’II r t )の明度をI (x、y
、t) とすれば点Pにおける明度勾配は、 arad I = (”/ax 、 aI/ay 、
aVat ) (1)となる。いま、微小位置変
位をΔV=(Δ2.ΔV、Δt)とすれば、明度変化Δ
工は次のように1次近似できる。
標、縦方向をV座標、奥行方向をt座標とする5次元空
間を考える(第1図)。連続misを時間方向の密度が
十分大となるように短い時間間隔で採取すれば、この空
間は連続空間と考えることができる。この空間中の1点
P(” r ’II r t )の明度をI (x、y
、t) とすれば点Pにおける明度勾配は、 arad I = (”/ax 、 aI/ay 、
aVat ) (1)となる。いま、微小位置変
位をΔV=(Δ2.ΔV、Δt)とすれば、明度変化Δ
工は次のように1次近似できる。
II = arad I −X’
(2)grad II、バ停をそれぞれ、5次元ベ
クトルgradI、源のZ−y平面への射影ベクトルと
すれば、明度を保存するような単位時間の微小変位(I
2゜Δy、1)は(2)式において、ΔI=0.Δt=
1 とおくことによシ、 grad l札6* = −(ax/at )
(3)を満たす。源*はわれわれが画像上で意識
する動き(速度)である。ある時間tにおいて同一画像
中の2つの近傍点PL、P!で速度Xl*が等しいとす
れば、 が成立し、計9は次のように求まる。
(2)grad II、バ停をそれぞれ、5次元ベ
クトルgradI、源のZ−y平面への射影ベクトルと
すれば、明度を保存するような単位時間の微小変位(I
2゜Δy、1)は(2)式において、ΔI=0.Δt=
1 とおくことによシ、 grad l札6* = −(ax/at )
(3)を満たす。源*はわれわれが画像上で意識
する動き(速度)である。ある時間tにおいて同一画像
中の2つの近傍点PL、P!で速度Xl*が等しいとす
れば、 が成立し、計9は次のように求まる。
沢*= (x/T、 Y/T) (
s)ただし、 (X、 Y、 T) Ei7?’cLd1.Xi7?”
Gd1. (6)’l’ = det (gra
d 工、 、 grad II ) ’< 0 (
7)とする。
s)ただし、 (X、 Y、 T) Ei7?’cLd1.Xi7?”
Gd1. (6)’l’ = det (gra
d 工、 、 grad II ) ’< 0 (
7)とする。
この原理をディジタル1iir像に適用する。時間’O
+ ’I r・・・*’N−1で得られた画偉群をムt
II m・・・。
+ ’I r・・・*’N−1で得られた画偉群をムt
II m・・・。
lN−1とする。時間−における明度勾配画像grad
工4はC4−1,ta 、 jA+I K オケル5
枚Om像Ia−t 、 Ia 、 Ia+t に対
し、5次元画像に対する最適エツジ検出演算子を用いて
求める。即ち、IA中の点Pに対して、その点を中心と
する5×3×3点の小立方体の27個の明度値と次の行
列Mを用いる。
工4はC4−1,ta 、 jA+I K オケル5
枚Om像Ia−t 、 Ia 、 Ia+t に対
し、5次元画像に対する最適エツジ検出演算子を用いて
求める。即ち、IA中の点Pに対して、その点を中心と
する5×3×3点の小立方体の27個の明度値と次の行
列Mを用いる。
時間微分画像(a′IAt)aはMと工4+! の重
畳積分と、MとI4 i の重畳積分との差で求めら
れる。(aVBye ) a 、 (”/ay )
a の各微分画像は(”/at ) aの計算を空間
内で回転して行なうことにより得られる(第2図)。
畳積分と、MとI4 i の重畳積分との差で求めら
れる。(aVBye ) a 、 (”/ay )
a の各微分画像は(”/at ) aの計算を空間
内で回転して行なうことにより得られる(第2図)。
(6)式の2つの明度勾配ベクトル間のベクトル積(X
、Y、T)は明度勾配画像から次のようにして求める。
、Y、T)は明度勾配画像から次のようにして求める。
まず第5図示のように、In上の点Pを中心とした同一
画面上の対象点の組(Q%。
画面上の対象点の組(Q%。
Rm)(m=’o〜5)に着目する。明度勾配画像gr
ad 工4 から、Qm、flm における明度勾配
が知れるので、両者のベクトル積(Xm + Ym +
Tm )が計算される。惧=0〜3の中で最大の絶対
値を持つ(Xm 、 Ym r Tm )を点PKおけ
るベクトル積(X、Y、T)とする。点Pにおける速度
源*は(5)式によシ求める。このとき、Tooの条件
は次のように解釈する。
ad 工4 から、Qm、flm における明度勾配
が知れるので、両者のベクトル積(Xm + Ym +
Tm )が計算される。惧=0〜3の中で最大の絶対
値を持つ(Xm 、 Ym r Tm )を点PKおけ
るベクトル積(X、Y、T)とする。点Pにおける速度
源*は(5)式によシ求める。このとき、Tooの条件
は次のように解釈する。
ITI≧conet、 (9)こ
こで、θを2つの2次元ベクトルgrad il と
grad IF (!: f) ナス角Wと−rtta
’、Tm l grad 1.” 1* l grad
It l e sing である。すなわち、Tの
大きさは両2次元ベクトルの大きさと、両者のなす角度
に依存して決まる。速度〃を求めるときにはθの大きい
方がよシ確実な値を得るととができる。そこで、次の条
件を加える。
こで、θを2つの2次元ベクトルgrad il と
grad IF (!: f) ナス角Wと−rtta
’、Tm l grad 1.” 1* l grad
It l e sing である。すなわち、Tの
大きさは両2次元ベクトルの大きさと、両者のなす角度
に依存して決まる。速度〃を求めるときにはθの大きい
方がよシ確実な値を得るととができる。そこで、次の条
件を加える。
題≧出at、 (至)ただし、E
=Ig?’4dLI”1ffadI*I C11
const、 、 conat、は適幽に選ばれ九閾値
である。
=Ig?’4dLI”1ffadI*I C11
const、 、 conat、は適幽に選ばれ九閾値
である。
このようにして時間を轟における画像I1上のすぺての
点のうち、(9)式(ト)式の条件を満足するものにつ
き、(5)式によって速度片*を求めることができる。
点のうち、(9)式(ト)式の条件を満足するものにつ
き、(5)式によって速度片*を求めることができる。
すなわち、時間らにおける速度パターンを求めることが
できる。
できる。
以上の説明で、時間t4における明度勾配を求めるとき
に、’A l t ’A HeA+*における5枚の画
像を用い九が、5枚以上、たとえば、’A−1p” I
+ ”A + ’轟+1+’轟+! の5枚の画像を
用いてもよい。また、(8)式で示される行列Mを用い
たが、(1)式の5次元画像の明度勾配をよい近似で計
算しうるもの、たとえば、(8)式のMを簡略化した次
のM′を用いてもよい。
に、’A l t ’A HeA+*における5枚の画
像を用い九が、5枚以上、たとえば、’A−1p” I
+ ”A + ’轟+1+’轟+! の5枚の画像を
用いてもよい。また、(8)式で示される行列Mを用い
たが、(1)式の5次元画像の明度勾配をよい近似で計
算しうるもの、たとえば、(8)式のMを簡略化した次
のM′を用いてもよい。
以上のような本発明方法を満たす速度パターン針#1器
の構成例を第4図に示す、。
の構成例を第4図に示す、。
画像記憶lは十分短い時間間隔で撮影され九5枚のNx
N画素から成るディジタル画像を格納するものであり、
その記憶セルのアドレスをp <i+irh> (
i−1〜N、j−1〜N、C=1〜5) とする。レジ
スタコは5X5X5画素分の容量を持ち、その各セルを
Q (j、vx、&)(1= 1〜5.m= 1〜5.
k −1〜5) とする。
N画素から成るディジタル画像を格納するものであり、
その記憶セルのアドレスをp <i+irh> (
i−1〜N、j−1〜N、C=1〜5) とする。レジ
スタコは5X5X5画素分の容量を持ち、その各セルを
Q (j、vx、&)(1= 1〜5.m= 1〜5.
k −1〜5) とする。
画像記憶lの座標値P (s、j、z)の点を中心とす
る5X5X5の直方体内の画素をレジスターに転送する
。すなわち、次のように格納する。
る5X5X5の直方体内の画素をレジスターに転送する
。すなわち、次のように格納する。
Q(1,m、k)+−p(i−2+l、j−2+fFL
、&) QJレジスタ511〜335は各々5X5X
5画素分の容量を持つ。その各セルをRat (l′p
m’ 、 #) (11=1〜5.t−1〜5 +
(8+’)”q(24) + ”=1〜s、j’=1〜
5.に−1〜5)とする。レジスターの内容を8つのレ
ジスタに次のように転送する。
、&) QJレジスタ511〜335は各々5X5X
5画素分の容量を持つ。その各セルをRat (l′p
m’ 、 #) (11=1〜5.t−1〜5 +
(8+’)”q(24) + ”=1〜s、j’=1〜
5.に−1〜5)とする。レジスターの内容を8つのレ
ジスタに次のように転送する。
R,gt(J’、m’、す+−Q (J’+(Jl−j
)、m、’+u−1)、&) (145次元次元
機算器411〜455は各々レジスタ511〜553の
内容につき、第2図に示したように(8)式のMを用い
て一明率勾配ベクトルを計算する。ベクトル積演算器5
1〜54は各々、5次元機分演算器411 、455
: 412 、452 : 413 、451 : 4
23゜421の各出力間のベクトル積を計算する。この
とき、ベクトル積(Xyn t Ym + Tm )に
加えて(ロ)式に対応した値Emも求めておく。
)、m、’+u−1)、&) (145次元次元
機算器411〜455は各々レジスタ511〜553の
内容につき、第2図に示したように(8)式のMを用い
て一明率勾配ベクトルを計算する。ベクトル積演算器5
1〜54は各々、5次元機分演算器411 、455
: 412 、452 : 413 、451 : 4
23゜421の各出力間のベクトル積を計算する。この
とき、ベクトル積(Xyn t Ym + Tm )に
加えて(ロ)式に対応した値Emも求めておく。
ベクトル積選択部tはベクトル積演算器51〜54の出
力のうち、最大の絶対値を持つ(x” r’1m 、
Tm ) 、 Emを選択し出力する。条件判定部7は
ベクトル積選択部乙の出力が(9)、(イ)式の条件を
共に満たしているかどうかを判定する。速度算出部は(
5)式によシ速度を計算する。
力のうち、最大の絶対値を持つ(x” r’1m 、
Tm ) 、 Emを選択し出力する。条件判定部7は
ベクトル積選択部乙の出力が(9)、(イ)式の条件を
共に満たしているかどうかを判定する。速度算出部は(
5)式によシ速度を計算する。
画像記憶lから、順次画素を読み出せば、各点毎の速度
を計算することができる。
を計算することができる。
以上詳細に説明したように、この発明は、連続ijig
Iを時間順にならべて構成した3次元画像上で、5次元
明度勾配やベクトル積などの数学的操作を局所的並列的
に行なって速度パターンを求めるものであるので、形態
情報の利用や探索によることなく、画像の全面の速度パ
ターンを一様に算出できるばかシでなく、専用処理装置
による高速化も可能になるなど、極めて有利な技術的効
果を有するものである。
Iを時間順にならべて構成した3次元画像上で、5次元
明度勾配やベクトル積などの数学的操作を局所的並列的
に行なって速度パターンを求めるものであるので、形態
情報の利用や探索によることなく、画像の全面の速度パ
ターンを一様に算出できるばかシでなく、専用処理装置
による高速化も可能になるなど、極めて有利な技術的効
果を有するものである。
第1図は時間的に連続して撮像されたN枚の画像を時間
順にならべて構成した5次元中間の説明図、第2図は5
次元明度勾配をディジタル画像から求める計算を示す説
明図、第3図はベクトル積を計算する対象点の組の説明
図、第4図は速度パターン計測器の一例の概略構成図で
ある。 図中、lは画像記憶、411〜435は5次元機分演算
器、51〜54はベクトル積演算器、tはベクトル積選
択部、7は条件判定部、lは速度算出部、である。 指定代理人 工業技術院 第3図 QoOOP @ R。 Q1Q2 Q:3
順にならべて構成した5次元中間の説明図、第2図は5
次元明度勾配をディジタル画像から求める計算を示す説
明図、第3図はベクトル積を計算する対象点の組の説明
図、第4図は速度パターン計測器の一例の概略構成図で
ある。 図中、lは画像記憶、411〜435は5次元機分演算
器、51〜54はベクトル積演算器、tはベクトル積選
択部、7は条件判定部、lは速度算出部、である。 指定代理人 工業技術院 第3図 QoOOP @ R。 Q1Q2 Q:3
Claims (1)
- 時間的に連続して撮像された複数枚の画像を時間順にな
らべて構成した6次元画像上で5次元間度勾配ベクトル
を計算し、同一速度で動いているとみられる近傍2点の
5次元間度勾配ベクトル間でベクトル積を計算すること
により、速度を評価することを特徴とする速度パターン
算出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57005729A JPS58123462A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 速度パターン算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57005729A JPS58123462A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 速度パターン算出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58123462A true JPS58123462A (ja) | 1983-07-22 |
JPS6161632B2 JPS6161632B2 (ja) | 1986-12-26 |
Family
ID=11619204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57005729A Granted JPS58123462A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 速度パターン算出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58123462A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6345593U (ja) * | 1986-09-10 | 1988-03-28 | ||
WO2020171102A1 (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
-
1982
- 1982-01-18 JP JP57005729A patent/JPS58123462A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6161632B2 (ja) | 1986-12-26 |
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