JPH07110864A - 移動物体の判定方法 - Google Patents
移動物体の判定方法Info
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- JPH07110864A JPH07110864A JP5255480A JP25548093A JPH07110864A JP H07110864 A JPH07110864 A JP H07110864A JP 5255480 A JP5255480 A JP 5255480A JP 25548093 A JP25548093 A JP 25548093A JP H07110864 A JPH07110864 A JP H07110864A
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- moving
- dimensional
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 画像の中で移動する物体を検出する方法に関
し、背景が一様に並進するだけでなく回転や拡大又は縮
小をする場合にも、移動物体の抽出を可能とする。 【構成】 連続する少なくとも2つの2次元画像データ
により移動ベクトル場を計測し、該移動ベクトル場に対
して中心部が正で周辺部が負の値を有する2次元ラプラ
シアンフィルタを掛け、その出力値が閾値より大きい領
域を移動物体と判定する。
し、背景が一様に並進するだけでなく回転や拡大又は縮
小をする場合にも、移動物体の抽出を可能とする。 【構成】 連続する少なくとも2つの2次元画像データ
により移動ベクトル場を計測し、該移動ベクトル場に対
して中心部が正で周辺部が負の値を有する2次元ラプラ
シアンフィルタを掛け、その出力値が閾値より大きい領
域を移動物体と判定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は移動物体の判定方法に関
し、特に画像の中で移動する物体を検出する方法に関す
るものである。
し、特に画像の中で移動する物体を検出する方法に関す
るものである。
【0002】例えば、技術試験衛星ETS−VIIがタ
ーゲット衛星とランデブドッキングを行うためには、ビ
ューイングカメラで得られる画像からターゲット衛星を
発見し、画像から衛星を抽出して、その方位を知る必要
がある。
ーゲット衛星とランデブドッキングを行うためには、ビ
ューイングカメラで得られる画像からターゲット衛星を
発見し、画像から衛星を抽出して、その方位を知る必要
がある。
【0003】
【従来の技術】画像中の移動物体を求める方法として
は、従来より、差分画像による方法、連続差分画像
による方法、類似性検定を利用する差分画像による方
法などがある。また、移動物体の検出だけでなく、その
移動量と方向、即ち移動ベクトルを求める方法として、
可変テンプレート照合法、φ−s関数法、特徴照
合法、オプティカルフロー法等がある(いずれも昭晃
堂発行の尾上守夫編「画像処理ハンドブック」(pp.375
-380) 参照)。
は、従来より、差分画像による方法、連続差分画像
による方法、類似性検定を利用する差分画像による方
法などがある。また、移動物体の検出だけでなく、その
移動量と方向、即ち移動ベクトルを求める方法として、
可変テンプレート照合法、φ−s関数法、特徴照
合法、オプティカルフロー法等がある(いずれも昭晃
堂発行の尾上守夫編「画像処理ハンドブック」(pp.375
-380) 参照)。
【0004】これらの方法〜では、周囲、即ち背景
の動きが無い場合は、移動物体の抽出が可能である。ま
た、方法〜によれば、背景の動きが一様でどこの移
動ベクトルも同一方向となっている並進ベクトルだけの
場合、その移動ベクトルのヒストグラムを作成して、そ
の頻度が最も多い(面積が広い)ベクトルを背景の移動
ベクトルとし、それ以外の移動ベクトルを持つ部分を移
動物体とすることで抽出が可能である。
の動きが無い場合は、移動物体の抽出が可能である。ま
た、方法〜によれば、背景の動きが一様でどこの移
動ベクトルも同一方向となっている並進ベクトルだけの
場合、その移動ベクトルのヒストグラムを作成して、そ
の頻度が最も多い(面積が広い)ベクトルを背景の移動
ベクトルとし、それ以外の移動ベクトルを持つ部分を移
動物体とすることで抽出が可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地表や
雲があり衛星やカメラの運動により背景が一様な並進ベ
クトルでなく回転していたり、或いは拡大又は縮小して
いる場合には、これら従来の並進ベクトル検出方法では
移動物体としてのターゲット衛星をうまく抽出できな
い。
雲があり衛星やカメラの運動により背景が一様な並進ベ
クトルでなく回転していたり、或いは拡大又は縮小して
いる場合には、これら従来の並進ベクトル検出方法では
移動物体としてのターゲット衛星をうまく抽出できな
い。
【0006】従って本発明は、背景が一様に並進するだ
けでなく回転や拡大又は縮小をする場合にも、移動物体
の抽出を可能とする方法を提供することを目的とする。
けでなく回転や拡大又は縮小をする場合にも、移動物体
の抽出を可能とする方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】(1)本発明の原理:図1 周囲、即ち背景の動きが、上記のように一様な並進だけ
であれば、単純に処理出来るが、背景の動きは一様並進
だけとは限らない。回転している場合もあるし、拡大/
縮小している場合もある。また並進の場合でも、距離に
よってその移動量は異なる。それらを厳密に取り扱った
上で、物体を分離するのは難しい。
であれば、単純に処理出来るが、背景の動きは一様並進
だけとは限らない。回転している場合もあるし、拡大/
縮小している場合もある。また並進の場合でも、距離に
よってその移動量は異なる。それらを厳密に取り扱った
上で、物体を分離するのは難しい。
【0008】一方、ここでは、高精度の分析を行うので
はなく、むしろ広い領域を粗く見て、およその候補を抽
出することを考えている。そのように考えてみると、複
雑で多くのパラメータを扱う処理を避けて、簡単に実現
する必要がある。
はなく、むしろ広い領域を粗く見て、およその候補を抽
出することを考えている。そのように考えてみると、複
雑で多くのパラメータを扱う処理を避けて、簡単に実現
する必要がある。
【0009】検討の結果、次に述べるような周辺抑制法
を用いれば、単純に処理できる。まず、移動ベクトルを
計測する際に設けた局所領域(16×16画素程度)
を、改めて一つの単位と考える。そして、それに対し
て、正の部分が例えば3×3のラプラシアンフィルタを
かける。負の部分(抑制領域)の広さは、例えば9×9
程度になる。
を用いれば、単純に処理できる。まず、移動ベクトルを
計測する際に設けた局所領域(16×16画素程度)
を、改めて一つの単位と考える。そして、それに対し
て、正の部分が例えば3×3のラプラシアンフィルタを
かける。負の部分(抑制領域)の広さは、例えば9×9
程度になる。
【0010】このフィルタでは、中心部と周辺部の動き
が同じであれば、抑制がかかり信号は出力されない。逆
に、動きが異なれば信号が出力される。従って、周辺部
と動きが異なる領域を抽出するフィルタの働きをする事
が分かる。中心部の広さを3×3、5×5、……、と異
なるフィルタを数種類準備することによって、いろいろ
な大きさの領域を検知することが可能となる。
が同じであれば、抑制がかかり信号は出力されない。逆
に、動きが異なれば信号が出力される。従って、周辺部
と動きが異なる領域を抽出するフィルタの働きをする事
が分かる。中心部の広さを3×3、5×5、……、と異
なるフィルタを数種類準備することによって、いろいろ
な大きさの領域を検知することが可能となる。
【0011】このように、上記の目的を達成するための
本発明に係る移動物体の判定方法は、連続する少なくと
も2つの2次元画像データにより移動ベクトル場を計測
し、該移動ベクトル場に対して中心部が正で周辺部が負
の値を有する2次元ラプラシアンフィルタを掛け、その
出力値が閾値より大きい領域を移動物体と判定するもの
であり、これを図1の原理図により説明する。
本発明に係る移動物体の判定方法は、連続する少なくと
も2つの2次元画像データにより移動ベクトル場を計測
し、該移動ベクトル場に対して中心部が正で周辺部が負
の値を有する2次元ラプラシアンフィルタを掛け、その
出力値が閾値より大きい領域を移動物体と判定するもの
であり、これを図1の原理図により説明する。
【0012】ステップS1:動きのある少なくとも2つ
の画面(2次元画像データ)を時系列で連続して入力す
る。
の画面(2次元画像データ)を時系列で連続して入力す
る。
【0013】ステップS2:種々の手法により移動ベク
トル場を計測する。この移動ベクトル場は画面全体が5
12×512画素としたときの画面に対して移動ベクト
ルを求めるための要素が8×8であれば、64×64個
の移動ベクトルが得られる。
トル場を計測する。この移動ベクトル場は画面全体が5
12×512画素としたときの画面に対して移動ベクト
ルを求めるための要素が8×8であれば、64×64個
の移動ベクトルが得られる。
【0014】尚、移動ベクトル場としては、移動量と移
動方位を表す2次元ベクトル場や、それを適当に座標変
換した2次元ベクトル場でもよい。
動方位を表す2次元ベクトル場や、それを適当に座標変
換した2次元ベクトル場でもよい。
【0015】ステップS3:上記の移動ベクトル場の移
動ベクトルを要素とする2次元プレーンを生成する。
動ベクトルを要素とする2次元プレーンを生成する。
【0016】ステップS4:上記の2次元プレーンに対
して、図示のように中央部分が正で周辺部分が負の値を
有するラプラシアンフィルタLFを掛ける。この演算は
ベクトル演算で行う。したがって、その結果は移動量と
移動方位あるいはそれを適当に座標変換したベクトル値
になる。
して、図示のように中央部分が正で周辺部分が負の値を
有するラプラシアンフィルタLFを掛ける。この演算は
ベクトル演算で行う。したがって、その結果は移動量と
移動方位あるいはそれを適当に座標変換したベクトル値
になる。
【0017】ステップS5:ラプラシアンフィルタLF
を掛けた結果、周囲と異なる動きをしている部分のみ大
きなベクトルになる。そこで、この結果として得られる
ベクトルの大きさのみを2次元プレーンに格納し、この
2次元プレーンに対して更に閾値処理を行って値の大き
い部分のみを残し、他の部分を“0”とする。
を掛けた結果、周囲と異なる動きをしている部分のみ大
きなベクトルになる。そこで、この結果として得られる
ベクトルの大きさのみを2次元プレーンに格納し、この
2次元プレーンに対して更に閾値処理を行って値の大き
い部分のみを残し、他の部分を“0”とする。
【0018】ステップS6:ステップS5の結果残った
部分(値が大きい部分)について、移動物体の位置情報
及び必要に応じて移動ベクトルの大きさと方向を出力す
る。
部分(値が大きい部分)について、移動物体の位置情報
及び必要に応じて移動ベクトルの大きさと方向を出力す
る。
【0019】(2)ステップS4の変形例(その1):
図2 上記のステップS4の変形例として、上記の2次元プレ
ーンに複数の該ラプラシアンフィルタを順次掛けて別の
2次元プレーンに加えて行き、その出力ベクトルの大き
さが閾値より大きい領域を移動物体と判定することがで
き、これを図2により以下に説明する。
図2 上記のステップS4の変形例として、上記の2次元プレ
ーンに複数の該ラプラシアンフィルタを順次掛けて別の
2次元プレーンに加えて行き、その出力ベクトルの大き
さが閾値より大きい領域を移動物体と判定することがで
き、これを図2により以下に説明する。
【0020】ステップS41:ステップS3で生成した
2次元プレーンを2次元プレーン(1) として大きさ(1)
のラプラシアンフィルタを掛け、別の2次元プレーン
(2) に書き込む。
2次元プレーンを2次元プレーン(1) として大きさ(1)
のラプラシアンフィルタを掛け、別の2次元プレーン
(2) に書き込む。
【0021】ステップS42:2次元プレーン(1) に大
きさ(2) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレー
ン(2) に加える。
きさ(2) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレー
ン(2) に加える。
【0022】ステップS4n:ラプラシアンフィルタを
n個用意した場合、上記のようなステップを繰り返した
後、2次元プレーン(1) に大きさ(n) のラプラシアンフ
ィルタを掛け、2次元プレーン(2) に加える。
n個用意した場合、上記のようなステップを繰り返した
後、2次元プレーン(1) に大きさ(n) のラプラシアンフ
ィルタを掛け、2次元プレーン(2) に加える。
【0023】尚、ラプラシアンフィルタの大きさ(1) ,
(2) ,…は例えば「3×3」,「5×5」,「7×
7」,…である。また、ラプラシアンフィルタの演算お
よび2次元プレーンへの加算は、ベクトル演算で行う。
(2) ,…は例えば「3×3」,「5×5」,「7×
7」,…である。また、ラプラシアンフィルタの演算お
よび2次元プレーンへの加算は、ベクトル演算で行う。
【0024】これにより、種々の大きさの移動物体を検
出することができる。
出することができる。
【0025】(3)ステップS4の変形例(その2):
図3 上記のステップS4の変形例は順次処理であるが、上記
の2次元プレーンに複数の該ラプラシアンフィルタを並
列に掛けて別の2次元プレーンに同時に加えて行くもの
でもよく、これを図3により以下に説明する。
図3 上記のステップS4の変形例は順次処理であるが、上記
の2次元プレーンに複数の該ラプラシアンフィルタを並
列に掛けて別の2次元プレーンに同時に加えて行くもの
でもよく、これを図3により以下に説明する。
【0026】ステップS40:2次元プレーン(1) とは
別の2次元プレーン(2) を用意しておき且つクリアして
おく。
別の2次元プレーン(2) を用意しておき且つクリアして
おく。
【0027】ステップS41’:ステップS3で生成し
た2次元プレーンを2次元プレーン(1) として大きさ
(1) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレーン
(2) に加える。
た2次元プレーンを2次元プレーン(1) として大きさ
(1) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレーン
(2) に加える。
【0028】ステップS42’:2次元プレーン(1) に
大きさ(2) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレ
ーン(2) に加える。
大きさ(2) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレ
ーン(2) に加える。
【0029】ステップS4n’:ラプラシアンフィルタ
をn個用意した場合、2次元プレーン(1) に大きさ(n)
のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレーン(2) に
加える。
をn個用意した場合、2次元プレーン(1) に大きさ(n)
のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレーン(2) に
加える。
【0030】従って、2次元プレーン(2) には同時にラ
プラシアンフィルタを掛けた結果が同時に加えられるこ
ととなる。なお、ラプラシアンフィルタの演算および2
次元プレーン(2)への加算はベクトル演算で行う。
プラシアンフィルタを掛けた結果が同時に加えられるこ
ととなる。なお、ラプラシアンフィルタの演算および2
次元プレーン(2)への加算はベクトル演算で行う。
【0031】これによっても、種々の大きさの移動物体
を検出することができる。
を検出することができる。
【0032】(4)ステップS4の変形例(その3):
図4 上記の変形例の他、ステップS4〜S6の変形例とし
て、上記の2次元プレーンに複数の該ラプラシアンフィ
ルタを順次掛けると共に各ラプラシアンフィルタを掛け
た後、その出力値が閾値より大きい領域を移動物体と判
定することもでき、これを図4を用いて以下に説明す
る。
図4 上記の変形例の他、ステップS4〜S6の変形例とし
て、上記の2次元プレーンに複数の該ラプラシアンフィ
ルタを順次掛けると共に各ラプラシアンフィルタを掛け
た後、その出力値が閾値より大きい領域を移動物体と判
定することもでき、これを図4を用いて以下に説明す
る。
【0033】ステップS41”:ステップS3で生成し
た2次元プレーンを2次元プレーン(1) として大きさ
(1) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレーン
(2) に書き込む。
た2次元プレーンを2次元プレーン(1) として大きさ
(1) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレーン
(2) に書き込む。
【0034】ステップS5+S6:図1に示したステッ
プS5,S6を実行して移動物体の判別を行う。
プS5,S6を実行して移動物体の判別を行う。
【0035】ステップS42”:2次元プレーン(1) に
大きさ(2) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレ
ーン(2) に書き込む。
大きさ(2) のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレ
ーン(2) に書き込む。
【0036】ステップS5+S6:図1に示したステッ
プS5,S6を実行して移動物体の判別を行う。
プS5,S6を実行して移動物体の判別を行う。
【0037】ステップS4n”:ラプラシアンフィルタ
をn個用意した場合、2次元プレーン(1) に大きさ(n)
のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレーン(2) に
書き込む。
をn個用意した場合、2次元プレーン(1) に大きさ(n)
のラプラシアンフィルタを掛け、2次元プレーン(2) に
書き込む。
【0038】ステップS5+S6:図1に示したステッ
プS5,S6を実行して移動物体の判別を行う。
プS5,S6を実行して移動物体の判別を行う。
【0039】これにより、種々の大きさの移動物体を大
きさ毎に分けて検出することができる。
きさ毎に分けて検出することができる。
【0040】
【実施例】図5は図1に示した本発明に係る移動物体の
判定方法の一実施例を示したもので、この実施例では、
図1のステップS1及びS2として、まず2次元画像デ
ータを入力し(ステップS7)、更に2画面で移動ベク
トルを求める場合には、Δt秒後の2次元画像データを
入力し(ステップS8)、そして最新の2画面を使って
移動ベクトル場を計測している(ステップS9)。
判定方法の一実施例を示したもので、この実施例では、
図1のステップS1及びS2として、まず2次元画像デ
ータを入力し(ステップS7)、更に2画面で移動ベク
トルを求める場合には、Δt秒後の2次元画像データを
入力し(ステップS8)、そして最新の2画面を使って
移動ベクトル場を計測している(ステップS9)。
【0041】この場合に、n(n>2)の画面を使うの
であれば、ステップS8でΔtづつ離れた(n−1)画
面を入力すると共にステップS9の「2」を「n」とす
ればよい。
であれば、ステップS8でΔtづつ離れた(n−1)画
面を入力すると共にステップS9の「2」を「n」とす
ればよい。
【0042】その後は、図1と同様にステップS3〜S
6を実行する。
6を実行する。
【0043】次に図1のステップS2及び図5のステッ
プS9で示した移動ベクトル場の計測の実施例(特に領
域型方位分割ディレイ法)について以下に説明する。
尚、この移動ベクトル場の計測については既に特願平4-
249956号において開示されているが、ここに再録する。
プS9で示した移動ベクトル場の計測の実施例(特に領
域型方位分割ディレイ法)について以下に説明する。
尚、この移動ベクトル場の計測については既に特願平4-
249956号において開示されているが、ここに再録する。
【0044】移動ベクトル場の計測:図6〜図11 (a)移動ベクトルの移動方向と移動速度の計測 時間的に異なる作用画面の具体的な例として、画面内を
移動する物体を追尾するために、移動方向Φと速度Vを
計測する方法を以下に説明する。
移動する物体を追尾するために、移動方向Φと速度Vを
計測する方法を以下に説明する。
【0045】(a−1)輪郭接線の移動方向と速度の計
測:対象物の輪郭は直線(受容野に1本の輪郭線)で近
似され(接線)、その接線の移動方向と速度は以下の方
法で計測できる。現時刻の画像と、次の時刻の画像を
「極変換+一次元フィルタ処理」したデータat (ρ,
θ)とat+DELTA (ρ,θ)から、基本相関パラメータ
C(ρ,θ,τ)を次式: C(ρ,θ,τ)=at(ρ, θ)・at+DELTA(ρ+τ,θ) 式(1) より計算し、そのC(ρ,θ,τ)が極大となる点(ρ
P ,θP ,τP )を求めると、その要素パラメータから 接線の移動方向Φ=θP+90° 接線の移動速度V=(τP・Δρ)/DELTA 式(2) と求まり、そのデータから接線を追尾出来る。ここで、
Δρはρ方向の分解能である。
測:対象物の輪郭は直線(受容野に1本の輪郭線)で近
似され(接線)、その接線の移動方向と速度は以下の方
法で計測できる。現時刻の画像と、次の時刻の画像を
「極変換+一次元フィルタ処理」したデータat (ρ,
θ)とat+DELTA (ρ,θ)から、基本相関パラメータ
C(ρ,θ,τ)を次式: C(ρ,θ,τ)=at(ρ, θ)・at+DELTA(ρ+τ,θ) 式(1) より計算し、そのC(ρ,θ,τ)が極大となる点(ρ
P ,θP ,τP )を求めると、その要素パラメータから 接線の移動方向Φ=θP+90° 接線の移動速度V=(τP・Δρ)/DELTA 式(2) と求まり、そのデータから接線を追尾出来る。ここで、
Δρはρ方向の分解能である。
【0046】この方向と速度は、接線の方位と移動方向
V0 が直交していない場合には誤差を生じる。その理由
を図6で説明すると、式(2)により計測される接線L
の移動方向と速度は、それぞれ「接線の方位に直交する
方向」及び「その直交方向の速度V」であり、本当の方
向ベクトルV0 と一致しなくなるからである。この誤差
を修正した正しい移動方向と速度の計測法を後述する
が、対象物の追尾を行うにはこの方法で十分である。と
いうのは、短い時間間隔で追尾が行われるため、毎回の
上式の誤差は小さく問題とならないからである。
V0 が直交していない場合には誤差を生じる。その理由
を図6で説明すると、式(2)により計測される接線L
の移動方向と速度は、それぞれ「接線の方位に直交する
方向」及び「その直交方向の速度V」であり、本当の方
向ベクトルV0 と一致しなくなるからである。この誤差
を修正した正しい移動方向と速度の計測法を後述する
が、対象物の追尾を行うにはこの方法で十分である。と
いうのは、短い時間間隔で追尾が行われるため、毎回の
上式の誤差は小さく問題とならないからである。
【0047】図7は接線の移動方向と移動速度を計測す
るフロー図である。画像データを遅延し(ステップ4
9)、現時刻の1画面分の画像データと遅延により得ら
れた所定時間前の1画面分の画像データをそれぞれ受容
野像に分割し(ステップ50a,50a’)、各受容野
像IM,IM’に極変換処理を施し(ステップ51a,
51a’)、該極変換結果に一次元フィルタリング処理
を施して双対プレーンに写像し(ステップ52a,52
a’)、各双対プレーンに写像されたデータ間に式
(1)の相関処理を施し(ステップ53)、計算された
相関パラメータC(ρ,θ,τ)を相関パラメータ記憶
部に記憶し(ステップ72)、相関演算終了後、相関パ
ラメータ記憶部をスキャンしてC(ρ,θ,τ)が極大
となる(ρP ,θP ,τP )を検出し(ステップ7
3)、最後に式(2)により接線の移動方向Φと移動速
度Vを計算する(ステップ74)。
るフロー図である。画像データを遅延し(ステップ4
9)、現時刻の1画面分の画像データと遅延により得ら
れた所定時間前の1画面分の画像データをそれぞれ受容
野像に分割し(ステップ50a,50a’)、各受容野
像IM,IM’に極変換処理を施し(ステップ51a,
51a’)、該極変換結果に一次元フィルタリング処理
を施して双対プレーンに写像し(ステップ52a,52
a’)、各双対プレーンに写像されたデータ間に式
(1)の相関処理を施し(ステップ53)、計算された
相関パラメータC(ρ,θ,τ)を相関パラメータ記憶
部に記憶し(ステップ72)、相関演算終了後、相関パ
ラメータ記憶部をスキャンしてC(ρ,θ,τ)が極大
となる(ρP ,θP ,τP )を検出し(ステップ7
3)、最後に式(2)により接線の移動方向Φと移動速
度Vを計算する(ステップ74)。
【0048】(a−2)コーナの移動方向と速度の計
測:正確な移動方向と速度を計測するには、受容野に2
本以上の輪郭線が必要である。対象物は図8に示すよう
に一般的に2つの輪郭接線Li,Ljをから成るコーナ
CNを有しており、このコーナの相関処理によってより
正確な移動方向と速度を計測できる。
測:正確な移動方向と速度を計測するには、受容野に2
本以上の輪郭線が必要である。対象物は図8に示すよう
に一般的に2つの輪郭接線Li,Ljをから成るコーナ
CNを有しており、このコーナの相関処理によってより
正確な移動方向と速度を計測できる。
【0049】まず、(a−1)の場合と同じように式
(1)により相関処理を行う。即ち、現時刻の画像と次
の時刻の画像とを「極変換+一次元フィルタ処理」した
データat (ρ,θ)とat+DELTA (ρ,θ)を用いて
基本相関パラメータC(ρ,θ,τ)を式(1)より計
算し、そのC(ρ,θ,τ)が極大となる点(ρP ,θ
P ,τP )を求める。
(1)により相関処理を行う。即ち、現時刻の画像と次
の時刻の画像とを「極変換+一次元フィルタ処理」した
データat (ρ,θ)とat+DELTA (ρ,θ)を用いて
基本相関パラメータC(ρ,θ,τ)を式(1)より計
算し、そのC(ρ,θ,τ)が極大となる点(ρP ,θ
P ,τP )を求める。
【0050】ついで、極大値探索により抽出した2つの
接線Li,Ljに対応する点を(ρi,θi,τi )、
(ρj ,θJ ,τj )、…とすると、正確な移動方向Φ
と速度Vは次式: Φ=arctan[(τisinθj−τisinθ)/(τicosθj−τjcosθi)] 式(3) V=(Δρ・τi)/(sin(Φ−θi)・DELTA) 式(4) で計測される。ここで、DELTA は現時刻と次の時刻との
時間間隔である。
接線Li,Ljに対応する点を(ρi,θi,τi )、
(ρj ,θJ ,τj )、…とすると、正確な移動方向Φ
と速度Vは次式: Φ=arctan[(τisinθj−τisinθ)/(τicosθj−τjcosθi)] 式(3) V=(Δρ・τi)/(sin(Φ−θi)・DELTA) 式(4) で計測される。ここで、DELTA は現時刻と次の時刻との
時間間隔である。
【0051】この式(3)及び(4)は以下の如く導出
される。即ち、式(2)により計測される接線L(図6
参照)の移動方向と速度はそれぞれ「接線の方位に直交
する方向」及び「その直交方向の速度V」である。従っ
て、図6のΦ0 方向に移動した時、式(2)で計測され
る速度はV0cosξとなる。これより、 V0cosξ=(τP・Δρ)/DELTA 式(5) が成立する。
される。即ち、式(2)により計測される接線L(図6
参照)の移動方向と速度はそれぞれ「接線の方位に直交
する方向」及び「その直交方向の速度V」である。従っ
て、図6のΦ0 方向に移動した時、式(2)で計測され
る速度はV0cosξとなる。これより、 V0cosξ=(τP・Δρ)/DELTA 式(5) が成立する。
【0052】ところで、角度ξは図6において時計方向
を正とすると、次式: ξ=90°−(Φ0−θp) 式(6) (但し、θP は接線Lの方向)で与えられる。
を正とすると、次式: ξ=90°−(Φ0−θp) 式(6) (但し、θP は接線Lの方向)で与えられる。
【0053】式(5)に式(6)を代入すると、 V0cos[90°−(Φ0−θP)]=(τP・Δρ)/DELTA 式(7) となり、変形すると、 V0sin(Φ0−θP)=(τP・Δρ)/DELTA 式(7)’ となる。
【0054】ここで、τP =τi ,θP =θi とし、V
0 を求めると式(4)が導出される。尚、τP をτで、
θP をθで表現し、k=DELTA /Δρとして式(7)を
変形すると、次式: τ=k・V0・cos[90°−(Φ0−θ)] 式(8) となり、この関係式をθ−τ平面上に描画すると図8
(b)に示すように正弦波(正弦波状の発火パターン)
となる。換言すれば、図形の各辺Li,Ljはθ−τ平
面上において正弦波上の1点に濃縮される。
0 を求めると式(4)が導出される。尚、τP をτで、
θP をθで表現し、k=DELTA /Δρとして式(7)を
変形すると、次式: τ=k・V0・cos[90°−(Φ0−θ)] 式(8) となり、この関係式をθ−τ平面上に描画すると図8
(b)に示すように正弦波(正弦波状の発火パターン)
となる。換言すれば、図形の各辺Li,Ljはθ−τ平
面上において正弦波上の1点に濃縮される。
【0055】さて、式(8)を変形すると、 τ=k・V0・sin(Φ0−θ) 式(9) となる。
【0056】この式(9)において、(θ,τ)=(θi,
τi)、(θ,τ)=(θj,τj)とすると、次式: τi=k・V0・sin(Φ0−θi) 式(9)’ τj=k・V0・sin(Φ0−θj) 式(9)” となる。式(9)’及び(9)”より、 τi/τj=sin(Φ0−θi)/sin(Φ0−θj) が成立し、 tanΦ0=(τisinθj−τjsinθi)/(τicosθj−τjcos
θi) が導かれ、上記の式(3)が導出される。
τi)、(θ,τ)=(θj,τj)とすると、次式: τi=k・V0・sin(Φ0−θi) 式(9)’ τj=k・V0・sin(Φ0−θj) 式(9)” となる。式(9)’及び(9)”より、 τi/τj=sin(Φ0−θi)/sin(Φ0−θj) が成立し、 tanΦ0=(τisinθj−τjsinθi)/(τicosθj−τjcos
θi) が導かれ、上記の式(3)が導出される。
【0057】尚、コーナは2本の輪郭線からなるが、3
本以上の輪郭線から構成される特徴であれば、図8
(b)の正弦波をより正確に決定でき、従って(Φ0 ,
V0 )の計測精度を高めることが出来る。
本以上の輪郭線から構成される特徴であれば、図8
(b)の正弦波をより正確に決定でき、従って(Φ0 ,
V0 )の計測精度を高めることが出来る。
【0058】(a−3)多角形・曲線からの移動方向・
速度の計測=領域型方位分割ディレイ法:上記では、2
本の線(コーナ)からの移動方向・速度の計測を述べた
が、もっと多くの線や接線から構成される「多角形・曲
線」に着目すると、更に信頼性の良い「移動方向・速度
の計測」が可能となる。前述のρ方向に投影した次式で
与えられる相関パラメータCPRJ-ρ(θ,τ)は、 CPRJ-ρ(θ,τ)=ΣC(ρ,θ,τ) (ρ=1,
2,……) として重要な役割を果たす。
速度の計測=領域型方位分割ディレイ法:上記では、2
本の線(コーナ)からの移動方向・速度の計測を述べた
が、もっと多くの線や接線から構成される「多角形・曲
線」に着目すると、更に信頼性の良い「移動方向・速度
の計測」が可能となる。前述のρ方向に投影した次式で
与えられる相関パラメータCPRJ-ρ(θ,τ)は、 CPRJ-ρ(θ,τ)=ΣC(ρ,θ,τ) (ρ=1,
2,……) として重要な役割を果たす。
【0059】多角形からの移動方向・速度の計測:多
角形図形に対するこのパラメータの応答は、図9に示す
ように、多角形の各辺の応答が正弦波状に分布する。N
角形であれば、正弦波状にN個のピークが並ぶことにな
り、また速度の大きい多角形は大振幅の正弦波となる。
これから多角形全体の移動方向と速度を正確に計測出来
る。
角形図形に対するこのパラメータの応答は、図9に示す
ように、多角形の各辺の応答が正弦波状に分布する。N
角形であれば、正弦波状にN個のピークが並ぶことにな
り、また速度の大きい多角形は大振幅の正弦波となる。
これから多角形全体の移動方向と速度を正確に計測出来
る。
【0060】直線の方位と移動方向との角度を図6のよ
うにξとすると、相関パラメータC(ρ,θ,τ)がピ
ークとなるτP は、式(5)より、 τp=(V0・DELTA/Δρ)・cosξ であり、これをρ方向に投影したCPRJ-ρ(θ,τ)は
図9の正弦波(正弦波状の発火パターン)となる。その
最大点(θmax,τmax)を求めると、 移動方向Φ0=θmax−90° 式(10a) 真の移動速度V0=(τmax・Δρ)/DELTA 式(10b) を計算することが出来る。
うにξとすると、相関パラメータC(ρ,θ,τ)がピ
ークとなるτP は、式(5)より、 τp=(V0・DELTA/Δρ)・cosξ であり、これをρ方向に投影したCPRJ-ρ(θ,τ)は
図9の正弦波(正弦波状の発火パターン)となる。その
最大点(θmax,τmax)を求めると、 移動方向Φ0=θmax−90° 式(10a) 真の移動速度V0=(τmax・Δρ)/DELTA 式(10b) を計算することが出来る。
【0061】前述のコーナ法(図8(b))に比して、
基本原理は同じであるが、正弦波上に多くの点(N点)
が分布するため、そのピーク(最大振幅となる点)を正
確に計算出来るとの大きな特徴がある。
基本原理は同じであるが、正弦波上に多くの点(N点)
が分布するため、そのピーク(最大振幅となる点)を正
確に計算出来るとの大きな特徴がある。
【0062】この正弦波の抽出を極変換を用いて行うこ
とが出来る。即ち、円筒上極変換(Hough (ハフ)変
換)では点が正弦波に変換され、正弦波上の各点を更に
極変換すると(逆ハフ変換)、各点は1点で交差する直
線に変換される。従って、該点より正弦波を抽出でき
る。
とが出来る。即ち、円筒上極変換(Hough (ハフ)変
換)では点が正弦波に変換され、正弦波上の各点を更に
極変換すると(逆ハフ変換)、各点は1点で交差する直
線に変換される。従って、該点より正弦波を抽出でき
る。
【0063】具体的には、CPRJ-ρ(θ,τ)プレーン
の各点を、以下の関係、 τ=−Vy・cosθ+Vx・sinθ 式(11) を満たす直線に変換して、その交点CP(Vx,Vy)
を求める(図10参照)。Vx,Vy座標原点からこの
交点CPまでの方向及び距離が式(10a),(10
b)におけるθmax 、τmax となる。
の各点を、以下の関係、 τ=−Vy・cosθ+Vx・sinθ 式(11) を満たす直線に変換して、その交点CP(Vx,Vy)
を求める(図10参照)。Vx,Vy座標原点からこの
交点CPまでの方向及び距離が式(10a),(10
b)におけるθmax 、τmax となる。
【0064】尚、交点CP迄の方向及び距離が式(10
a),(10b)におけるθmax 、τmax となる理由は
以下のとおりである。式(11)は、真の速度V0 と方
向Φを用いて変形すると、τ=(√(Vx2+Vy2))
・sin(θ−Φ) =V0・(DELTA/Δρ)・sin(θ−Φ)
式(11)’ となる。但し、Φ=arctan(Vy/Vx)。
a),(10b)におけるθmax 、τmax となる理由は
以下のとおりである。式(11)は、真の速度V0 と方
向Φを用いて変形すると、τ=(√(Vx2+Vy2))
・sin(θ−Φ) =V0・(DELTA/Δρ)・sin(θ−Φ)
式(11)’ となる。但し、Φ=arctan(Vy/Vx)。
【0065】従って、CPRJ-ρ(θ,τ)プレーンの正
弦波のピークは、 τmax =V0・(DELTA/Δρ)、或いは、 =√(Vx2+Vy2) θmax =Φ−90° となる。
弦波のピークは、 τmax =V0・(DELTA/Δρ)、或いは、 =√(Vx2+Vy2) θmax =Φ−90° となる。
【0066】これより真の速度と方向が次式: 真の速度V0=(Δρ/DELTA)・√(Vx2+Vy2) 式(12a) 真の方向Φ0=arctan(Vy/Vx) 式(12b) で計算できる。尚、この方法は「逆ハフ変換」に相当し
ている。
ている。
【0067】図11は以上により移動方向と移動速度を
計測するフロー図である。現時刻と次の時刻の1画面分
の画像データをそれぞれ受容野像に分割し(ステップ5
0a,50a’)、各受容野像IM,IM’に極変換処
理を施し(テスップ51a,51a’)、該極変換結果
に一次元フィルタリング処理を施して双対プレーンに写
像し(ステップ52a,52a’)、各双対プレーンに
写像されたデータ間に式(1)の相関処理を施し(ステ
ップ53)、計算された相関パラメータC(ρ,θ,
τ)を相関パラメータ記憶部に記憶する(ステップ7
2)。
計測するフロー図である。現時刻と次の時刻の1画面分
の画像データをそれぞれ受容野像に分割し(ステップ5
0a,50a’)、各受容野像IM,IM’に極変換処
理を施し(テスップ51a,51a’)、該極変換結果
に一次元フィルタリング処理を施して双対プレーンに写
像し(ステップ52a,52a’)、各双対プレーンに
写像されたデータ間に式(1)の相関処理を施し(ステ
ップ53)、計算された相関パラメータC(ρ,θ,
τ)を相関パラメータ記憶部に記憶する(ステップ7
2)。
【0068】ついで、次式: CPRJ-ρ(θ,τ)=ΣC(ρ,θ,τ) (ρ=1,
2,……) により、ρ方向に投影した相関パラメータCPRJ-ρ
(θ,τ)を求め(ステップ75)、θ−τ平面の相関
パラメータ記憶部に記憶する(ステップ76)。つい
で、相関パラメータCPRJ-ρ(θ,τ)に式(11)に
より極変換処理を施し(ステップ77)、Vx,Vy平
面(速度平面)上におけるピーク点(交点)を求め(ス
テップ78)、座標原点からこの交点までの方向及び距
離を求めて式(12a),(12b)に基づいて真の速
度V0 、真の方向Φ0 を演算する(ステップ79)。
2,……) により、ρ方向に投影した相関パラメータCPRJ-ρ
(θ,τ)を求め(ステップ75)、θ−τ平面の相関
パラメータ記憶部に記憶する(ステップ76)。つい
で、相関パラメータCPRJ-ρ(θ,τ)に式(11)に
より極変換処理を施し(ステップ77)、Vx,Vy平
面(速度平面)上におけるピーク点(交点)を求め(ス
テップ78)、座標原点からこの交点までの方向及び距
離を求めて式(12a),(12b)に基づいて真の速
度V0 、真の方向Φ0 を演算する(ステップ79)。
【0069】曲線図形からの移動方向・速度の計測:
以上は多角形であったが、曲線図形でも同様に信頼形の
高い計測を行うことができる。「受容野法+極変換」で
は、曲線の接線を的確に抽出でき、そのデータから同様
にCPRJ-ρ(θ,τ)を計算すれば良い。
以上は多角形であったが、曲線図形でも同様に信頼形の
高い計測を行うことができる。「受容野法+極変換」で
は、曲線の接線を的確に抽出でき、そのデータから同様
にCPRJ-ρ(θ,τ)を計算すれば良い。
【0070】上記の領域型方位分割ディレイ法(a−
3)の概要を図示すると図12のようになる。
3)の概要を図示すると図12のようになる。
【0071】
【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る移動物体
の判定方法によれば、連続する少なくとも2つの2次元
画像データにより移動ベクトル場を計測し、該移動ベク
トル場に対して中心部が正で周辺部が負の値を有する2
次元ラプラシアンフィルタを掛け、その出力値が閾値よ
り大きい領域を移動物体と判定するように構成したの
で、背景が回転したり拡大/縮小する場合でも移動物体
を発見することが可能となる。
の判定方法によれば、連続する少なくとも2つの2次元
画像データにより移動ベクトル場を計測し、該移動ベク
トル場に対して中心部が正で周辺部が負の値を有する2
次元ラプラシアンフィルタを掛け、その出力値が閾値よ
り大きい領域を移動物体と判定するように構成したの
で、背景が回転したり拡大/縮小する場合でも移動物体
を発見することが可能となる。
【図1】本発明に係る移動物体の判定方法の原理を説明
するためのフローチャート図である。
するためのフローチャート図である。
【図2】図1に示した本発明に係る移動物体の判定方法
におけるステップS4の変形例(その1)を示したフロ
ーチャート図である。
におけるステップS4の変形例(その1)を示したフロ
ーチャート図である。
【図3】図1に示した本発明に係る移動物体の判定方法
におけるステップS4の変形例(その2)を示したフロ
ーチャート図である。
におけるステップS4の変形例(その2)を示したフロ
ーチャート図である。
【図4】図1に示した本発明に係る移動物体の判定方法
におけるステップS4〜S6の変形例を示したフローチ
ャート図である。
におけるステップS4〜S6の変形例を示したフローチ
ャート図である。
【図5】本発明に係る移動物体の判定方法の一実施例を
示したフローチャート図である。
示したフローチャート図である。
【図6】本発明に係る移動物体の判定方法に用いる移動
ベクトル場の計測における接線の移動方向と速度を説明
するための図である。
ベクトル場の計測における接線の移動方向と速度を説明
するための図である。
【図7】本発明に係る移動物体の判定方法に用いる移動
ベクトル場の計測における移動方向と移動速度を計測す
るフロー図(その1)である。
ベクトル場の計測における移動方向と移動速度を計測す
るフロー図(その1)である。
【図8】本発明に係る移動物体の判定方法に用いる移動
ベクトル場の計測におけるコーナの移動方向と速度を検
出する場合の説明図である。
ベクトル場の計測におけるコーナの移動方向と速度を検
出する場合の説明図である。
【図9】本発明に係る移動物体の判定方法に用いる移動
ベクトル場の計測における多角形に対する相関パラメー
タCPRJ−ρ(θ,τ)の応答説明図である。
ベクトル場の計測における多角形に対する相関パラメー
タCPRJ−ρ(θ,τ)の応答説明図である。
【図10】本発明に係る移動物体の判定方法に用いる移
動ベクトル場の計測における逆ハフ変換による正弦波の
抽出を説明するための図である。
動ベクトル場の計測における逆ハフ変換による正弦波の
抽出を説明するための図である。
【図11】本発明に係る移動物体の判定方法に用いる移
動ベクトル場の計測における移動方向と移動速度を計測
するフロー図(その2)である。
動ベクトル場の計測における移動方向と移動速度を計測
するフロー図(その2)である。
【図12】本発明に係る移動物体の判定方法に用いる移
動ベクトル場の計測における領域型方位分割ディレイ法
の概要を説明するための図である。
動ベクトル場の計測における領域型方位分割ディレイ法
の概要を説明するための図である。
LF ラプラシアンフィルタ 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 隆 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 岡本 修 東京都東大和市上北台2丁目880番地 (72)発明者 山口 功 東京都国立市北3丁目31番地 国立住宅 325 (72)発明者 五味 広美 東京都新宿区大久保2丁目33番27号
Claims (4)
- 【請求項1】 連続する少なくとも2つの2次元画像デ
ータにより移動ベクトル場を計測すると共に該移動ベク
トル場を要素とする2次元プレーンを生成し、該2次元
プレーンに対して中心部が正で周辺部が負の値を有する
2次元ラプラシアンフィルタを掛け、その出力値が閾値
より大きい領域を移動物体と判定する方法。 - 【請求項2】 該2次元プレーンに複数の該ラプラシア
ンフィルタを順次掛けて別の2次元プレーンに加えて行
き、その出力値が閾値より大きい領域を移動物体と判定
することを特徴とした請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 該2次元プレーンに複数の該ラプラシア
ンフィルタを並列に掛けて別の2次元プレーンに同時に
加えてゆくことを特徴とした請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 該2次元プレーンに複数の該ラプラシア
ンフィルタを順次掛けると共に各ラプラシアンフィルタ
を掛けた後、その出力値が閾値より大きい領域を移動物
体と判定することを特徴とした請求項1に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5255480A JPH07110864A (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 移動物体の判定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5255480A JPH07110864A (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 移動物体の判定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07110864A true JPH07110864A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17279352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5255480A Withdrawn JPH07110864A (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 移動物体の判定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07110864A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000285245A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Toshiba Corp | 移動体の衝突防止装置、衝突防止方法、および記録媒体 |
US6456730B1 (en) | 1998-06-19 | 2002-09-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Moving object detection apparatus and method |
-
1993
- 1993-10-13 JP JP5255480A patent/JPH07110864A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6456730B1 (en) | 1998-06-19 | 2002-09-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Moving object detection apparatus and method |
JP2000285245A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Toshiba Corp | 移動体の衝突防止装置、衝突防止方法、および記録媒体 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001226 |