JPH1125276A - 移動物体検出装置 - Google Patents
移動物体検出装置Info
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- JPH1125276A JPH1125276A JP9174374A JP17437497A JPH1125276A JP H1125276 A JPH1125276 A JP H1125276A JP 9174374 A JP9174374 A JP 9174374A JP 17437497 A JP17437497 A JP 17437497A JP H1125276 A JPH1125276 A JP H1125276A
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Abstract
正確な移動ベクトルを検出可能とする。 【解決手段】移動物体2を連続的に撮像するTVカメラ
1と、TVカメラ1により得られた画像をデジタル画像
に変換するA/D変換器3と、このA/D変換器3によ
り変換されたデジタル画像を記憶するK個の画像記憶器
11〜13と、このK個の画像記憶器11〜13に記憶
された時刻t−kΔt(k=1,2,…,K)の画像と
TVカメラ1により入力される時刻tの画像を用いて移
動物体2の移動ベクトルをそれぞれ検出するK個の移動
ベクトル検出器21〜23と、K個の移動ベクトル検出
器21〜23の出力である移動ベクトルのうち、残差の
最も小さい移動ベクトルを選択する移動ベクトル選択器
31から構成される。
Description
入者や侵入物の監視システムに適用される移動物体検出
装置に関する。
の移動物体の監視システムにおいて、移動物体を撮像し
て画像処理により検出する移動物体検出装置が広く用い
られている。
成を示す図である。図6に示すように、まず、時刻t−
Δtにおいて、TVカメラ1により移動物体2を含む画
像を撮像する。この撮像して得られる移動物体2を含む
画像信号I(t−Δt)はA/D変換器3に出力され、
量子化されて画像記憶器4に出力される。従って、画像
記憶器4は図7(a)に示す量子化された画像I(t−
Δt,i,j)を記憶している。ここで、i,jは1≦
i≦M,1≦j≦Nであり、M×Nは画像サイズであ
る。
Δtだけ遅れた時刻tにおいて、再び移動物体2をTV
カメラ1が撮像する。この撮像された画像信号I(t)
はA/D変換器3に出力され、量子化されて図7(b)
に示す画像I(t,i,j)となって移動ベクトル検出
器5に出力される。また、画像記憶器4は記憶していた
画像I(t−Δt,i,j)を移動ベクトル検出器5に
出力する。
時刻tで得られた2枚の画像I(t−Δt,i,j),
I(t,i,j)を用いて以下の方法により移動物体2
の移動ベクトル(u,v)を検出する。
間微分画像をIx (i,j)、j方向の空間微分画像を
Iy (i,j)、2枚の画像I(t−Δt,i,j)及
びI(t,i,j)の時間微分画像をIt (i,j)と
する。また、図8(a)に示すように画像サイズM×N
に対してある領域W×Hを設定する。この領域をウィン
ドウSと呼ぶ。
円で図示している。設定されたウィンドウSは1つだけ
でも良いが、移動物体2は画像上のどの位置に存在する
か不明なため、ウィンドウSで画像の全領域がカバーで
きるように端から端まで移動させる。すなわち、図3
(b)に示すようにSp (p=1,2,…,P)として
各々の位置でウィンドウSp に含まれる画像データに対
する移動ベクトル(up,vp )を求める。この移動ベ
クトル(up ,vp )の導出は次の方程式を解くことに
より得られる。
ウSp の中に含まれる全ての画素についての和をとるこ
とを意味する。ウィンドウSp 内に移動物体が含まれな
い場合は(1)式の右辺が0に近い値になり移動ベクト
ル(up ,vp )≒(0,0)となる。一方、図8
(a)のようにウィンドウSp 内に移動物体が含まれる
場合はサンプリング時間Δtの間に進むi方向、j方向
の距離として(up ,vp )(画素/Δt)が求められ
る。
(uP ,vP )を重ね合わせることにより、時刻t及び
時刻t−Δtの移動ベクトル(u,v)が求まる。この
移動ベクトルの検出動作はTVカメラ1のサンプリング
時間Δt毎になされ、これにより移動物体2の移動量と
移動方向が分かるので、移動物体2の検出が可能とな
る。
出装置では、連続する2枚の画像に対して空間的な明る
さ変化(空間微分画像Ix (i,j),Iy (i,
j))と時間的な明るさ変化(時間微分画像It (i,
j))とを用いて移動ベクトル(u,v)を決定するこ
とができる。この移動ベクトルの推定精度は次式(2)
によって与えられる残差Ep の大きさに依存する。
(u,v)の値に含まれる誤差は小さく、Ep が大きい
場合には大きな誤差が含まれる。
グ時間Δtの間に移動物体2が移動する量が小さい場
合、すなわち移動物体2の速度が非常に小さい場合に
は、画像ノイズの影響により推定される移動ベクトル
(up ,vp )の値に含まれる誤差が大きくなり、正確
な移動ベクトルが求められない問題点があった。
時間Δtを数倍大きくすると、移動量が大きくなること
で移動ベクトルを正しく求めることも可能である。しか
しながら、逆に移動量が大きい移動物体2に対しては図
8(c)に示すように設定したウィンドウSに対して移
動物体2が範囲外となってしまうので、(2)式の残差
Ep が大きくなり、(1)式で求まる移動ベクトルの誤
差が非常に大きくなる。
たもので、その目的とするところは、移動物体の移動ベ
クトルの大きさにかかわらず正確な移動ベクトルを検出
することのできる移動物体検出装置を提供することにあ
る。
置は、移動物体をサンプリング時間Δt毎に連続的に撮
像する撮像手段と、この撮像手段により得られた画像を
デジタル画像に変換するA/D変換手段と、このA/D
変換手段により変換されたデジタル画像を記憶するK個
の画像記憶手段と、このK個の画像記憶手段に記憶され
た時刻t−kΔt(k=1,2,…,K)の画像と前記
撮像手段により入力される時刻tの画像とに基づいて移
動物体の移動ベクトルをそれぞれ検出するK個の移動ベ
クトル検出手段と、前記K個の移動ベクトル検出手段で
検出されたK個の移動ベクトルの正確さに基づいて1つ
の移動ベクトルを選択する移動ベクトル選択手段とを具
備してなることを特徴とする。
動ベクトル検出器は、K個の画像記憶手段に記憶された
時刻t−kΔt(k=1,2,…,K)の画像と前記撮
像手段により入力されるサンプリング時間kΔtだけ離
れた時刻tの2枚の画像に基づいて移動ベクトル及び残
差を検出するものであり、移動ベクトル選択手段は、こ
の検出された残差の最も小さい2枚の画像から得られる
移動ベクトルを選択するものである。
の一実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係る移動物体検出装置の全体構成を示すブロック図で
ある。この移動物体検出装置は、TVカメラ1,A/D
変換器2,第1画像記憶器11,第2画像記憶器12〜
第K画像記憶器13,第1移動ベクトル検出器21,第
2移動ベクトル検出器22〜第k移動ベクトル検出器2
3,移動ベクトル選択器31から構成される。
サンプリング時間Δt毎に撮像するもので、撮像された
画像はA/D変換器3に出力される。A/D変換器3
は、撮像されたアナログの画像信号を量子化して第1画
像記憶器11に転送する。ここで、第1画像記憶器11
にはサンプリング時間Δt毎に量子化された画像信号が
入力されるが、新しい画像信号が入力されると同時に、
入力された新しい画像信号よりΔt前の既に記憶されて
いる画像信号は第2画像記憶器12に転送される。同様
に、第2画像記憶器12も新しい画像信号が入力される
と同時に、既に記憶されている画像信号は図示しない第
3画像記憶器に転送され、第K−1画像記憶器に既に記
憶されている画像信号は第K画像記憶器13へ転送され
る。従って、時刻tにおいて第k画像記憶器(k=1,
2,…,K)には時刻t−kΔtの時撮像された画像I
(t−kΔt)が記憶されていることになる。
憶されている画像列とA/D変換器3から転送された時
刻tにおける画像の例を図2に示す。図2(a)は時刻
tにおける画像I(t)を、図2(b)は時刻t−Δt
における画像I(t−Δt)を、図2(c)は時刻t−
2Δtにおける画像I(t−2Δt)を、図2(d)は
時刻t−KΔtにおける画像I(t−KΔt)を示す。
図2(b)〜(d)に示す時刻t以前の画像はそれぞれ
第1画像記憶器11,第2画像記憶器12,第K画像記
憶器13から転送されたものであり、これら画像中の移
動物体2は簡単のため実線の円で示し、比較のため時刻
tにおける移動物体2を点線の円で示している。
記憶されている画像信号を各画像記憶器11〜13に対
応する第1〜Kベクトル検出器21〜23に出力する。
一方、TVカメラ1で撮像され、A/D変換器3でデジ
タル化された時刻tにおける画像信号は第1〜Kベクト
ル検出器21〜23に転送される。すなわち、I(t)
とI(t−Δt)は第1移動ベクトル検出器21へ、I
(t)とI(t−2Δt)は第2移動ベクトル検出器2
2へ、I(t)とI(t−KΔt)は第K移動ベクトル
検出器23へそれぞれ転送される。
23を第k移動ベクトル検出器(k=1,2,…,K)
で代表し、その動作について以下説明する。第k移動ベ
クトル検出器は2つの画像I(t)とI(t−kΔt)
に対してウィンドウSp を設定する。このウィンドウS
p の設定例を図3に示す。ウィンドウSp は図3(a)
に示すようにある特定の位置でサイズW×Hの大きさに
設定するものでも良いし、図3(b)のように画像全体
に対してサイズW×Hのウィンドウを順次走査し、その
各々のウィンドウSをS1 ,S2 ,…,SP としてP個
のウィンドウを設定するものでも良い。また、これら複
数のウィンドウSp を互いにオーバーラップさせて走査
しても良い。
ドウを設定する場合で以下説明する。また、P個のウィ
ンドウのうちの1つのウィンドウSp に着目する。第k
移動ベクトル検出器は第k画像記憶器に記憶された時刻
t−kΔtの画像とA/D変換器3から入力される時刻
tの画像に対して、ウィンドウSp の画像I(t,i,
j)のi方向の空間微分画像Ix (i,j)、j方向の
空間微分画像Iy (i,j)、2枚の画像I(t−Δ
t,i,j)及びI(t,i,j)の時間微分画像It
(i,j)を求め、これら求められた微分画像に基づい
て(1)式に示す演算を施す。そして、この演算結果に
基づいて移動物体2の移動ベクトル(upk,vpk)を抽
出する。ここで、i,jは1≦i≦M,1≦j≦Nであ
り、M×Nは画像サイズである。また、第k移動ベクト
ル検出器は(1)式に示す演算を行うと同時に(2)式
で与えられる残差Epkを演算する。
は、画像の明るさに変化がなかったり、直線上のエッジ
のみ存在する場合がある。このような画像に対しては、
(1)式左辺の2×2の行列(以下この行列をAと称す
る)の行列式|A|が0に近い値になり、移動ベクトル
が正しく求められない。
する。この固有値λ1 ,λ2 はi方向及びj方向にどれ
くらい明るさが変化しているかの尺度を示し、λ1 ≦λ
2 とすると、このλ1 の値が大きいほど、そのウィンド
ウSの画像の明るさの変化が大きいことを表している。
そこで、λ1 の値があるしきい値λthより大きい場合の
み(1)式により移動ベクトルを計算し、λthより小さ
い場合はそのウィンドウ内には移動物体2はないとして
移動ベクトルとして0の値を移動ベクトル検出器は出力
する。この場合、K個の移動ベクトル検出器は全て0の
値を出力するので移動ベクトル選択器10は移動ベクト
ルとして自動的に0を選択する。
クトル検出器のウィンドウSp について1つの移動ベク
トル(upk,vpk)が求められる。同様に、画像I
(t)が第1,第2,…,第K移動ベクトル検出器へ送
られると、第1〜第K移動ベクトル検出器について移動
ベクトル(up1,vp1)〜(upK,vpK)及び残差Ep1
〜EpKが求められ、それぞれ移動ベクトル選択器10に
送られる。
差Ep1〜EpKの値を比較する。そして、最も小さい残差
となるk=k0 における移動ベクトル(upk0 ,v
pk0 )を最適な移動ベクトルとして選択する。そして、
この移動ベクトル(upk0 ,vpk0 )を(u’p ,v’
p )として記憶する。ここで、K個の残差Epk(k=
1,2,…,K)の最小値Epkがあるしきい値Thより
大きい場合、ウィンドウSpに対して求まった全ての移
動ベクトルは正確でないと判断し、移動ベクトルは選択
しない。
ベクトルの算出・選択過程であり、この一連の処理は全
てのウィンドウS1 〜SP に対して行われる。すなわ
ち、各ウィンドウSp (p=1,2,…,P)毎に異な
る時刻における画像に基づいて移動ベクトル(u’1 ,
v’1 )〜(u’P ,v’P )が求められることとな
る。これら移動ベクトルの選択過程を図4を用いて簡略
化して説明する。
動物体41,三角形の移動物体42及び移動ベクトルを
示したものである。図4(a)は時刻t−KΔtにおけ
る画像I(t−KΔt)を、図4(b)は時刻t−Δt
における画像I(t−Δt)を、図4(c)は時刻tに
おける画像I(t)を示す。図4(c)の時刻tにおい
て、物体1及び物体2がウィンドウS1 及びウィンドウ
S2 内にそれぞれ含まれており、これらウィンドウS
1 、S2 における移動ベクトルを算出及び選択する過程
を以下に示す。
KΔtにおいてはウィンドウS1 内には移動物体41が
位置し、S2 内には移動物体42は位置せずS2 外に位
置している。この場合、時刻tにおける移動物体41,
42の位置に対して移動物体41は移動ベクトルを算出
するに適当な移動距離を有し、これら2枚の画像より、
移動ベクトルVK (t)を算出する。すなわち、図4
(d)に示すようにVK(t)=(u1K,v1K)とな
り、この移動ベクトルに対応する残差E1Kが最小値とな
る場合、その移動ベクトルが(u’1 ,v’1 )とな
る。但し、実際の移動速度は(u1 ,v1 )でなく、
(u1 /K,v1 /K)(画素/Δt)である。
ず、時刻tにおける位置に対して大きく離れているた
め、残差E2Kは大きくなり、正確な移動ベクトルの算出
は困難であるため、算出される移動ベクトル(u2K,v
2K)は移動ベクトル選択器10において選択されない。
との画像比較を示す。実線で示すように、ウィンドウS
1 ,S2 内にはそれぞれ移動物体41,42が位置して
いるが、点線で示す時刻tにおける移動物体41,42
の位置に対して移動物体42についてはほとんど位置が
変化しておらず、両画像の移動物体42の変化量に対し
て画像ノイズの影響により推定される誤差が大きいため
移動ベクトルの算出は困難である。従って、移動ベクト
ル選択器31において移動ベクトル(u1t,v1t)は選
択されない。
ける位置に対して適当な移動距離があるため、これら2
枚の画像により移動ベクトルV1 (t)の算出が可能で
ある。従って、図4(e)に示すようにV1 (t)=
(u21,v21)となり、この移動ベクトルに対応する残
差E21が最小値となる場合、その移動ベクトルが(u’
2 ,v’2 )となる。
VK (t)のうち、各ウィンドウ毎に残差EpKの最も小
さい最適な移動ベクトルが選択される。そして、この選
択された各ウィンドウについての移動ベクトルを重ね合
わせたVa (t)が最終的に選択される移動ベクトル選
択器10の出力となる。すなわち、 図4(f)に示す
ようにVa (t)は(u’1 ,v’1 )〜(u’P ,
v’P )を重ね合わせたものである。このVa (t)を
求めるまでのデータ処理がサンプリング時間Δt毎に得
られる画像I(t),I(t+Δt),I(t+2Δ
t),…に対して時刻Δt毎に実行される。従って、結
果としてVa (t)がサンプリング時間Δt毎に得られ
る。この一連の処理におけるデータの流れを図5に示
す。
動ベクトル検出器出力、第2移動ベクトル検出器出力、
…、第K移動ベクトル検出器出力、移動ベクトル選択器
出力についてのデータを示し、横方向が時間軸となって
いる。また、矢印はデータの流れを示し、例えば時刻t
における第1移動ベクトル検出器出力V1 (t)は時刻
tにおける撮像画像I(t)及び時刻t−Δtにおける
撮像画像I(t−Δt)に基づいて求められる。
時間Δtの間でほとんど画像の変化がなく、移動ベクト
ルの正しい推定が困難な程移動物体2の移動量が小さい
場合であっても、第1〜第K画像記憶器11〜13に記
憶されている時刻tに対してΔt毎に遡った画像とA/
D変換器3の出力である現在の画像から第1〜第K移動
ベクトル検出器21〜23で移動ベクトル及び残差Eを
算出し、移動ベクトル選択器31で移動ベクトルの推定
に最適な画像を残差Epkの値により選択して移動ベクト
ルを求めることができるので、2枚の画像信号に含まれ
る誤差に埋もれることなく正確な移動ベクトル、すなわ
ち移動物体2の移動量及び移動方向の検出が可能とな
る。
にΔt毎に遡った画像と現在の画像から移動ベクトルの
推定に最適な画像を選択することができるので、正確な
移動ベクトルの検出が可能である。
装置が侵入者や侵入物の監視システムに適用される場合
を示したが、各種セキュリティ用侵入監視システムや、
交差点における車両監視システム等においても適用可能
であることは勿論である。
ジタル画像を記憶するK個の画像記憶手段と、このK個
の画像記憶手段に記憶された時刻t−kΔt(k=1,
2,…,K)の画像とサンプリング時間kΔtだけ離れ
た時刻tの2枚の画像に基づいて移動物体の移動ベクト
ルを検出するK個の移動ベクトル検出手段と、K個の移
動ベクトル検出手段で検出されたK個の移動ベクトルの
正確さに基づいて移動ベクトルを選択する移動ベクトル
選択手段とを具備してなるため、移動速度が小さく、サ
ンプリング時間Δtの間でほとんど画像の変化がなく、
移動ベクトルの正しい推定が困難な場合においても、時
刻tに対してΔt毎に遡った画像と現在の画像とから移
動ベクトルの推定に最適な画像を選択して移動ベクトル
を求めることができるので、移動ベクトルに含まれる誤
差に埋もれることなく正確に移動ベクトルを抽出するこ
とができる。
様に最適な画像を選択して移動ベクトルを求めることが
できるので、最も正確に求められた移動ベクトルを抽出
することができるので、正しく移動物体を検出すること
ができる。
全体構成を示すブロック図。
図。
択過程を示す図。
各構成機器で連続的に処理されるデータの流れを示す
図。
ック図。
が求められる例と求められない例を示す図。
Claims (1)
- 【請求項1】 移動物体をサンプリング時間Δt毎に連
続的に撮像する撮像手段と、この撮像手段により得られ
た画像をデジタル画像に変換するA/D変換手段と、こ
のA/D変換手段により変換されたデジタル画像を記憶
するK個の画像記憶手段と、このK個の画像記憶手段に
記憶された時刻t−kΔt(k=1,2,…,K)の画
像と前記撮像手段により入力される時刻tの画像とに基
づいて移動物体の移動ベクトルをそれぞれ検出するK個
の移動ベクトル検出手段と、前記K個の移動ベクトル検
出手段で検出されたK個の移動ベクトルの正確さに基づ
いて1つの移動ベクトルを選択する移動ベクトル選択手
段とを具備してなることを特徴とする移動物体検出装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17437497A JP3615909B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 移動物体検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17437497A JP3615909B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 移動物体検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1125276A true JPH1125276A (ja) | 1999-01-29 |
JP3615909B2 JP3615909B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=15977505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17437497A Expired - Fee Related JP3615909B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 移動物体検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3615909B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004046647A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Univ Waseda | 動画像データに基づく移動物体追跡方法及び装置 |
US8279809B2 (en) | 2005-01-18 | 2012-10-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Transmission power control for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals |
US8325838B2 (en) | 2004-10-29 | 2012-12-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Communication method and radio transmitter |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP17437497A patent/JP3615909B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US8488688B2 (en) | 2004-10-29 | 2013-07-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Communication method and radio transmitter |
US11147067B2 (en) | 2004-10-29 | 2021-10-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Communication radio transmitter |
US8279809B2 (en) | 2005-01-18 | 2012-10-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Transmission power control for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals |
US8351414B2 (en) | 2005-01-18 | 2013-01-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Allocating subcarrier channels based on a terminal's bandwidth capacity |
US8355391B2 (en) | 2005-01-18 | 2013-01-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wireless communication apparatus, mobile terminal and wireless communication method |
US9295067B2 (en) | 2005-01-18 | 2016-03-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wireless communication apparatus, mobile terminal and wireless communication method |
US10375697B2 (en) | 2005-01-18 | 2019-08-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wireless communication apparatus, mobile terminal and wireless communication method |
US11277843B2 (en) | 2005-01-18 | 2022-03-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wireless communication apparatus, mobile terminal and wireless communication method |
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