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JP3649277B2 - Speed measurement system and speed measurement method by image recognition - Google Patents
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JP3649277B2 - Speed measurement system and speed measurement method by image recognition - Google Patents

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JP3649277B2 JP2000388704A JP2000388704A JP3649277B2 JP 3649277 B2 JP3649277 B2 JP 3649277B2 JP 2000388704 A JP2000388704 A JP 2000388704A JP 2000388704 A JP2000388704 A JP 2000388704A JP 3649277 B2 JP3649277 B2 JP 3649277B2
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  • Image Analysis (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像認識による速度測定システム及び速度測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
移動速度の判定には様々な方法が用いられている。移動体自体に信号を発信し2点間の信号間隔により処理を行うものや、複数の測定地点間の移動時間から求める方法などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述の方法は、速度検出のために専用の装置を設置しなければならず、その装置は他の目的に使用されることはない。
【0004】
本発明の目的は、1点から連続して撮影される映像を利用して、連続する画像に写る移動体の移動距離から移動速度を算出する画像認識による速度測定システム及び速度測定方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
人間は映像を見て移動体の速度を判断することができる。判断には多くの要素があり、対象によっても異なるが、2つ以上の静止画を比較し、その移動距離により判断を行う。本発明は、移動体を連続撮影しているカメラ映像を切り出し、静止画として扱い、連続する静止画中の移動距離を比較することにより、移動体の移動速度の認識、通知する構成を提供するものである。
【0006】
初期背景データ取得手段は、記憶装置中の背景イメージデータから検知対象領域を読み込む。(なお、本手段は初期化同時の検出精度向上を目的としたものであり、次の映像取得手段により獲得された最初の画像を元に初期背景データとすることでも対応可能である。)
映像取得手段は、映像撮影装置で撮影された映像の1フレームを映像入力装置を経由して静止画イメージデータとして取得し、記憶する。記憶された1フレームの静止画イメージデータと初期背景データ取得手段で記憶された初期背景データに基づき、背景推定手段において各ピクセル上でカルマンフィルタを用いて背景データを推定し、前景データのみの切り出しを行う。
【0007】
ラベリング手段では、前景データ中で同じグレイ値を持つビット同士を連結分類、ラベル付けし、特徴量抽出手段において記憶装置の個別環境データに記録された特徴量条件に合致する速度検知対象物を認識する。
【0008】
背景更新手段では、映像取得手段で取得した映像を次の背景画像とする。
【0009】
特徴量抽出手段で検知対象物を認識した場合には、検知記録手段にて検知したことを記録し、さらにその物体の重心位置を測定、記録する。
【0010】
再び、映像取得手段から背景更新手段の手順を繰り返す。
【0011】
次の映像にも速度検知定の対象物の特性や特徴量から同一の物体と判断される物体が撮影された場合、速度算出手段ではその重心位置を比較し、移動距離を撮影時間差で割ることにより物体の移動速度を算出する。
【0012】
従って、本発明の構成により検知対象種類を問わない速度測定が可能である。
【0013】
また、本発明の構成により既存の監視カメラ、モニターとの組み合わせでの速度測定が可能である。
【0014】
また、本発明の構成により他の画像認識機能との共存が可能である。
【0015】
また、ソフトウェアで画像認識を実現することにより、環境に応じたカスタマイズが容易にり、個別環境データでしきい値を設定可能な為、環境の変更に伴う機能の修正が容易である。
【0016】
また、ソフトウェアで画像認識を実現することにより、多様な検出結果通知手段が実現可能であり、様々な支援機能への対応、追加が容易である。
【0017】
また、カルマンフィルタによる背景推定を行うことで、雑音の消去、計算量の減少が達成できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(発明の第1の実施の形態)
図1を参照すると、本実施の形態は、カメラ等の映像撮影装置1と、画像入力ボード、ネットワークインタフェースボード等の映像入力装置2と、電子計算機等のデータ処理装置3、記憶装置4を含む。
【0019】
映像撮影装置1は映像入力装置2へ向け、常時撮影結果を送信している。
【0020】
データ処理装置3は、初期背景データ取得手段31、映像取得手段32、背景推定手段33、ラベリング手段34、特徴量抽出手段35、背景更新手段36、検知記録手段37、速度算出手段38からなり、背景イメージデータと取得した静止画イメージデータからカルマンフィルタを用いて、背景データを推定し、前景部分の切り出しを行う。切り出したイメージ部分を更に検知対象領域に絞り、検知対象物を認識する。それらの処理を繰り返し行い、連続する静止画に同一の検知対象物が撮影されている場合、その重心位置を比較し、移動距離を撮影時間差で割ることにより物体の移動速度を算出する。
【0021】
初期背景データ取得手段31は、記憶装置4に格納され、検知対象物が撮影されていない背景イメージデータ41の取得を行い、背景推定の初期値とする。
【0022】
映像取得手段32は、映像入力装置2に対して最新の1フレーム分の静止画イメージデータを取得する命令を発行、入手を行う。
【0023】
背景推定手段33は、映像取得手段32により取得された静止画イメージデータをすべてのピクセルについてカルマンフィルタを用いて、初期背景データ取得手段31により取得した背景イメージデータ41を適応させ、背景を推定し、背景以外の前景部分のみを切り出す。
【0024】
ラベリング手段34は、前景部分について互いに連結するグレイ値画素の塊に対して同じラベルをつけ輪郭を取り、図形として認識、区別後、ラベル付けを行う。
【0025】
特徴量抽出手段35は、ラベル付けされた領域それぞれについて、あらかじめ個別環境データ42に定めた速度検知対象物の形状として特徴的な要素条件(面積、真円度、楕円の長軸短軸比、長さ、幅等)を組み合わせた抽出条件を満足する物体を検知対象物として認識する。
【0026】
背景更新手段36は、映像取得手段32で取得した静止画イメージデータを次の処理の背景イメージデータとする更新を行う。
【0027】
特徴量抽出手段35の処理の結果、検知対象物となる図形を認識した場合、検知記録手段37にてその重心位置を求めておく。
【0028】
再び映像取得手段32から検知記録手段38までの処理を繰り返し、連続した静止画に速度測定の対象物の特性や特徴量から同一の物体と判断される物体が撮影された場合、速度算出手段38ではその重心位置を比較し、移動距離を撮影時間差で割ることにより物体の移動速度を算出する。
【0029】
次に、図1及び図2を参照して本実施の形態の動作について詳細に説明する。
【0030】
映像撮影装置1で撮影された映像がリアルタイムに映像入力装置3に常時送信される。
【0031】
データ処理装置3では、初期稼動時に初期背景データ取得手段31にて、記憶装置4に格納された背景イメージデータ41および個別環境データ42を読み込む(ステップA1)。読み込まれた背景イメージデータは、各ビットごとのグレイ値を対象とした初期映像状態のデータセットとして"Background"に格納される。
【0032】
映像取得手段32は、映像入力装置2に映像の1フレームデータを取得する命令を発行し、"Image[n](n = 1)"に格納する(ステップA2)。カメラ映像がNTSCで撮影されている白黒8bit映像の場合、本データは640×480の大きさ、グレイ値0〜255の範囲でグレイ値の濃淡が分布する映像となる。
【0033】
背景推定手段33は、映像取得手段32により取得された静止画イメージデータ"Image[1]"に対し、各ビット毎のグレイ値を推移映像状態のデータセットとし、初期背景データ取得手段31によってセットされた各ビット毎のグレイ値を対象とする初期映像状態のデータセット"Background"との間でカルマンフィルタを用いた背景の推定算出を行う。一般に予測値は、予測各要素のr階の常微分方程式により算出が可能であるが、カルマンフィルタは観測に基づいた予測、平滑化のために用いられるアルゴリズムであり、r階の常微分方程式により求められる推定値、期待値をr個の一階の常微分方程式によりおきかえることで算出を行うものである。背景として推定されなかった部分は、背景を下位のレイヤーとし、その上のレイヤーに人間や車両等の物体が撮影されているものと概念的に考え、その部分についてを背景以外=前景"Foreground"として認識する(ステップA3)。
【0034】
切り出された前景"Foreground"を対象に、ラベリング手段34は、同じグレイ値を持つビットを検知し、連結させることにより、画像中に存在するオブジェクトを判断、分類し、それぞれにラベルをつけ、配列として"labeled[n]"に格納する。本手段により、同じグレイ値が連結しているものが連結成分とみなし、その連結成分で囲まれた図形を同一の物体であると認識、物体ごとにID番号を振る(ステップA4)。
【0035】
特徴量抽出手段35は、ラベリングされた画像"labeled[1]"に対して速度検知対象物の形状として特徴的な要素である面積、真円度、長さ、幅、楕円の長軸短軸比をしきい値として設定し、それらの条件を組み合わせ、満足する図形がある場合、速度検知対象物を認識したと判断し(ステップA5)、"selected[1]"に格納する。
【0036】
背景更新手段36は、映像取得手段32で取得した静止画イメージデータ"Image[1]"を次の処理の背景データとする為、"Background"に格納する。
【0037】
特徴量抽出手段35の結果、検知対象物となる図形を認識した場合、検知記録手段37にてその重心位置座標を求めておく。
【0038】
再び映像取得手段32から検知記録手段37までを繰り返し、連続したフレーム"Image[2]"に速度測定の対象物の特性や特徴量から同一の物体と判断される物体が撮影された場合、速度算出手段38ではその重心位置を比較し、座標位置から求めた移動距離を撮影時間差で割ることにより物体の移動速度を算出する。
【0039】
(発明の第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について図3を参照して詳細に説明する。
【0040】
図3を参照すると、本実施の形態はデータ処理装置3に初期背景データ取得手段31、背景推定手段34、背景更新手段36がなく、初期背景データ取得手段31の替わりに背景イメージデータ取得手段39が、背景推定手段33の替わりに画像差検出手段310を備える。
【0041】
事前に背景のみ写っているフレームデータをあらかじめ用意し、背景イメージデータ42として、"Basic Image"に記憶しておく。
【0042】
発明の第1の実施の形態においては、必ずしも背景イメージデータは背景のみである必要がない、代替手段として映像取得手段32において取得した映像も使用可能であったが、本代替案についてはそれらの特徴を適用することができず、必ず背景のみのデータが必要となる。映像取得手段32で、映像撮影装置1で取得した1フレーム分を映像入力装置2を経由してイメージデータとして取得し、"Image[n](n = 1)"に記憶する。
【0043】
画像差検出手段39が、映像取得手段32で取得した1フレーム分の静止画イメージデータ("Image[1]")と背景イメーシ゛データ取得手段310により取得した背景イメージデータ"Basic Image"を比較し、差異のある部分を"Difference[1]"に格納する。例えば、背景が道路のみ撮影されている映像であり、取得した1フレームの映像に車両が写っている場合、背景と1フレームの同じ部分である道路は背景として認識され、本来道路があるべきところに写っている異物(車両)を背景以外(道路以外)のものとして捕らえ、車両のみを前景として切り出す。
【0044】
ラベリング手段34は、"Difference[1]"から、互いに連結するグレイ値画素の塊に対して同じラベルをつけ図形を分類、"Labeled[1]"に格納する。赤い車両と白い車両の2台が写っている場合は、赤い色に近いグレイ値画素の塊が1つの図形となり、白い色に近いグレイ値画素の塊が1つの図形となり、それぞれ認識された物体の1番目、2番目という管理が行われる。
【0045】
特徴量抽出手段35は、"Labeled[1]"に含まれるそれぞれの図形に対して、面積や楕円の長軸短軸比、真円度等、あらかじめ個別環境データ42に定めた検知対象となる物体に特徴的な条件に合致するか否かで、検知対象物が映像中に存在するかの判断を行う。例えば、撮影される車両が1つイメージの大きさの中では一定の面積の中に収まることになり、同程度の面積を含む場合は、面積ごとの縦横比などにより車両であるか、それ以外のものであるかを認識するということである。
【0046】
認識した結果を元に検知記録手段38、速度算出手段39を起動する処理は、本発明の第1の実施の形態と同様である。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明には以下の効果がある。
【0048】
第一の効果は、本発明の構成により検知対象種類を問わない速度測定が可能であるということである。
【0049】
第二の効果は、本発明の構成により既存の監視カメラ、モニターとの組み合わせでの速度測定が可能であるということである。
【0050】
第三の効果は、本発明の構成により他の画像認識機能との共存が可能であるということである。
【0051】
第四の効果は、ソフトウェアで画像認識を実現することにより、環境に応じたカスタマイズが容易にり、個別環境データでしきい値を設定可能な為、環境の変更に伴う機能の修正が容易であるという点である。
【0052】
第五の効果は、ソフトウェアで画像認識を実現することにより、多様な検出結果通知手段が実現可能であり、様々な支援機能への対応、追加が容易であるという点である。
【0053】
第六の効果は、カルマンフィルタによる背景推定を行うことで、雑音の消去、計算量の減少が達成できるという点である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の動作を示すフローチャート図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 映像撮影装置
2 映像入力装置
3 データ処理装置
4 記憶装置
31 初期背景データ取得手段
32 映像取得手段
33 背景推定手段
34 ラベリング手段
35 特徴量抽出手段
36 背景更新手段
37 検知記録手段
38 速度算出手段
39 背景イメージデータ取得手段
41 背景イメージデータ
42 個別環境データ
310 画像差検出手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a speed measurement system and a speed measurement method based on image recognition.
[0002]
[Prior art]
Various methods are used to determine the moving speed. There are a method in which a signal is transmitted to the mobile body itself and processing is performed according to a signal interval between two points, and a method in which the signal is obtained from the movement time between a plurality of measurement points.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above method, a dedicated device must be installed for speed detection, and the device cannot be used for other purposes.
[0004]
An object of the present invention is to provide a speed measurement system and a speed measurement method based on image recognition that calculate a moving speed from a moving distance of a moving body that is captured in continuous images using video continuously captured from one point. There is.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Humans can judge the speed of a moving object by watching an image. There are many factors in the determination, and depending on the object, two or more still images are compared, and the determination is made based on the moving distance. The present invention provides a configuration for recognizing and notifying the moving speed of a moving object by cutting out a camera image continuously shooting the moving object, treating it as a still image, and comparing the moving distance in the continuous still image. Is.
[0006]
The initial background data acquisition means reads the detection target area from the background image data in the storage device. (This means is intended to improve detection accuracy at the same time as initialization, and can also be handled by using initial background data based on the first image acquired by the next video acquisition means.)
The video acquisition means acquires and stores one frame of the video shot by the video shooting device as still image data via the video input device. Based on the stored still image data of one frame and the initial background data stored in the initial background data acquisition means, the background estimation means estimates the background data using a Kalman filter on each pixel and cuts out only the foreground data. Do.
[0007]
The labeling means concatenately classifies and labels bits having the same gray value in the foreground data, and the feature quantity extraction means recognizes the speed detection object that matches the feature quantity condition recorded in the individual environment data of the storage device. To do.
[0008]
The background update means uses the video acquired by the video acquisition means as the next background image.
[0009]
When the feature amount extraction unit recognizes the detection target, it records the detection by the detection recording unit, and further measures and records the position of the center of gravity of the object.
[0010]
Again, the procedure from the image acquisition means to the background update means is repeated.
[0011]
In the next video, if an object that is judged to be the same object from the characteristics and features of the speed detection target is shot, the speed calculation means compares the center of gravity and divides the moving distance by the shooting time difference. To calculate the moving speed of the object.
[0012]
Therefore, speed measurement is possible regardless of the type of detection object by the configuration of the present invention.
[0013]
Further, the configuration of the present invention enables speed measurement in combination with existing surveillance cameras and monitors.
[0014]
Further, the configuration of the present invention enables coexistence with other image recognition functions.
[0015]
In addition, by realizing image recognition with software, customization according to the environment is facilitated, and thresholds can be set with individual environment data, so that it is easy to correct functions accompanying changes in the environment.
[0016]
In addition, by realizing image recognition with software, various detection result notification means can be realized, and it is easy to cope with and add various support functions.
[0017]
In addition, by performing background estimation using the Kalman filter, noise can be eliminated and the amount of calculation can be reduced.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment of the invention)
Referring to FIG. 1, the present embodiment includes a video photographing device 1 such as a camera, a video input device 2 such as an image input board and a network interface board, a data processing device 3 such as an electronic computer, and a storage device 4. .
[0019]
The video shooting device 1 always sends a shooting result to the video input device 2.
[0020]
The data processing device 3 includes an initial background data acquisition unit 31, a video acquisition unit 32, a background estimation unit 33, a labeling unit 34, a feature amount extraction unit 35, a background update unit 36, a detection recording unit 37, and a speed calculation unit 38. The background data is estimated from the background image data and the acquired still image data using a Kalman filter, and the foreground portion is cut out. The extracted image portion is further narrowed down to the detection target area, and the detection target is recognized. These processes are repeated, and when the same object to be detected is photographed in continuous still images, the positions of the centers of gravity are compared, and the moving speed of the object is calculated by dividing the moving distance by the photographing time difference.
[0021]
The initial background data acquisition means 31 acquires the background image data 41 stored in the storage device 4 and in which the detection target is not photographed, and sets it as an initial value for background estimation.
[0022]
The video acquisition means 32 issues and obtains a command for acquiring the latest one frame of still image data to the video input device 2.
[0023]
The background estimation means 33 adapts the background image data 41 acquired by the initial background data acquisition means 31 using the Kalman filter for all the pixels of the still image image data acquired by the video acquisition means 32, estimates the background, Cut out only the foreground part other than the background.
[0024]
The labeling means 34 gives the same label to the gray value pixel clusters connected to each other for the foreground portion, outlines it, recognizes it as a figure, and performs labeling after discrimination.
[0025]
The feature amount extraction unit 35 is configured to provide elemental conditions (area, roundness, ellipse major axis / minor axis ratio, characteristic of the shape of the velocity detection object previously defined in the individual environment data 42 for each labeled region. An object that satisfies an extraction condition combining length, width, etc.) is recognized as a detection target.
[0026]
The background update unit 36 updates the still image data acquired by the video acquisition unit 32 as background image data for the next process.
[0027]
As a result of the processing of the feature quantity extraction means 35, when a figure that is a detection target is recognized, the detection recording means 37 obtains the position of the center of gravity.
[0028]
When the processing from the image acquisition means 32 to the detection recording means 38 is repeated again, and when an object that is determined to be the same object from the characteristics and feature quantities of the object of speed measurement is photographed on a continuous still image, the speed calculation means 38 is obtained. Then, the center of gravity position is compared, and the moving speed of the object is calculated by dividing the moving distance by the photographing time difference.
[0029]
Next, the operation of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
[0030]
The video imaged by the video imaging device 1 is constantly transmitted to the video input device 3 in real time.
[0031]
In the data processing device 3, the initial background data acquisition means 31 reads the background image data 41 and the individual environment data 42 stored in the storage device 4 during the initial operation (step A1). The read background image data is stored in “Background” as a data set of an initial video state for the gray value for each bit.
[0032]
The video acquisition means 32 issues a command to acquire one frame data of video to the video input device 2 and stores it in “Image [n] (n = 1)” (step A2). When the camera video is a black and white 8-bit video shot with NTSC, this data is a video with a gray value distribution of 640 × 480 and gray values ranging from 0 to 255.
[0033]
The background estimation means 33 uses the gray value for each bit as a transition video state data set for the still image data “Image [1]” acquired by the video acquisition means 32, and is set by the initial background data acquisition means 31. The background is estimated and calculated using the Kalman filter with the data set “Background” of the initial video state for the gray value for each bit. In general, the predicted value can be calculated by an ordinary differential equation of the r-th order of each predicted element, but the Kalman filter is an algorithm used for prediction and smoothing based on observation, and is obtained by an ordinary differential equation of the r-th order. The estimated value and the expected value obtained are replaced by r first-order ordinary differential equations. The part that was not estimated as the background is conceptually considered that the background is the lower layer, and objects such as humans and vehicles are photographed on the layer above it, and that part other than the background = foreground "Foreground" (Step A3).
[0034]
For the foreground “Foreground” that has been cut out, the labeling means 34 detects and joins bits having the same gray value, thereby judging and classifying the objects present in the image, labeling each, and arranging them. As "labeled [n]". By this means, those connected with the same gray value are regarded as connected components, the figures surrounded by the connected components are recognized as the same object, and an ID number is assigned to each object (step A4).
[0035]
The feature quantity extraction means 35 is an area, roundness, length, width, ellipse major axis and minor axis which are characteristic elements as the shape of the speed detection object with respect to the labeled image “labeled [1]”. When the ratio is set as a threshold value and these conditions are combined and there is a satisfactory figure, it is determined that the speed detection object has been recognized (step A5) and stored in “selected [1]”.
[0036]
The background update unit 36 stores the still image data “Image [1]” acquired by the video acquisition unit 32 in “Background” to be background data for the next process.
[0037]
As a result of the feature amount extraction means 35, when a figure to be detected is recognized, the detection recording means 37 obtains the center-of-gravity position coordinates.
[0038]
When the image acquisition means 32 to the detection recording means 37 are repeated again, and an object that is determined to be the same object from the characteristics and feature quantities of the object of speed measurement is captured in successive frames “Image [2]”, the speed The calculating means 38 compares the center of gravity position and calculates the moving speed of the object by dividing the moving distance obtained from the coordinate position by the photographing time difference.
[0039]
(Second Embodiment of the Invention)
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0040]
Referring to FIG. 3, in this embodiment, the data processing device 3 does not have the initial background data acquisition unit 31, the background estimation unit 34, and the background update unit 36, and instead of the initial background data acquisition unit 31, the background image data acquisition unit 39. However, instead of the background estimation means 33, an image difference detection means 310 is provided.
[0041]
Frame data showing only the background in advance is prepared in advance, and is stored in “Basic Image” as background image data 42.
[0042]
In the first embodiment of the invention, the background image data does not necessarily need to be only the background, and the video acquired by the video acquisition means 32 can be used as an alternative means. Features cannot be applied, and only background data is required. The image acquisition means 32 acquires one frame acquired by the image capturing device 1 as image data via the image input device 2 and stores it in “Image [n] (n = 1)”.
[0043]
The image difference detection means 39 compares the still image data (“Image [1]”) for one frame acquired by the video acquisition means 32 with the background image data “Basic Image” acquired by the background image data acquisition means 310. , Store the difference part in "Difference [1]". For example, if the background is an image of only a road, and the vehicle is shown in the acquired 1-frame image, the road that is the same part of the background and 1 frame is recognized as the background, and where the road should originally exist The foreign object (vehicle) shown in the image is captured as something other than the background (other than the road), and only the vehicle is cut out as the foreground.
[0044]
The labeling means 34 assigns the same label to gray blocks of gray value pixels connected to each other from “Difference [1]”, classifies the figures, and stores them in “Labeled [1]”. When two cars, a red vehicle and a white vehicle, are shown, the gray pixel block near red color becomes a single figure, and the gray pixel block near white color becomes a single figure. The first and second management is performed.
[0045]
The feature quantity extraction unit 35 is a detection target predetermined in the individual environment data 42 for each figure included in “Labeled [1]”, such as the area, the major axis / minor axis ratio of the ellipse, and the roundness. It is determined whether or not the detection target exists in the video depending on whether or not the characteristic condition of the object is met. For example, if the vehicle to be photographed fits within a certain area within the size of the image, and if it includes the same area, it is a vehicle depending on the aspect ratio of each area, etc. It is to recognize whether it is a thing.
[0046]
The processing for starting the detection recording means 38 and the speed calculation means 39 based on the recognized result is the same as in the first embodiment of the present invention.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
[0048]
The first effect is that speed measurement is possible regardless of the type of detection object by the configuration of the present invention.
[0049]
The second effect is that the speed can be measured in combination with an existing surveillance camera and monitor by the configuration of the present invention.
[0050]
The third effect is that the configuration of the present invention can coexist with other image recognition functions.
[0051]
The fourth effect is that by realizing image recognition with software, customization according to the environment is easy, and thresholds can be set with individual environment data, so it is easy to modify functions accompanying changes in the environment. It is a point.
[0052]
The fifth effect is that various recognition result notifying means can be realized by realizing image recognition by software, and it is easy to cope with and add various support functions.
[0053]
The sixth effect is that noise can be eliminated and the amount of calculation can be reduced by performing background estimation using the Kalman filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Video imaging device 2 Video input device 3 Data processing device 4 Storage device 31 Initial background data acquisition means 32 Video acquisition means 33 Background estimation means 34 Labeling means 35 Feature amount extraction means 36 Background update means 37 Detection recording means 38 Speed calculation means 39 Background image data acquisition means 41 Background image data 42 Individual environment data 310 Image difference detection means

Claims (5)

像入力装置と、データ処理装置と、記憶装置とから構成され、
前記記憶装置は、背景イメージデータと映像ごとに特徴的な個別環境データとを記憶し、
前記データ処理装置は、前記背景イメージデータと前記映像入力装置から取得した静止画イメージデータからカルマンフィルタを用いて、背景データを推定し、前景部分の切り出しを行い、切り出したイメージ部分を前記個別環境データに基づき更に検知対象領域に絞り、検知対象物を認識し、前記取得した静止画イメージデータを次の処理の背景イメージデータとする更新を行い、それらの処理を繰り返し行い、連続する静止画に同一の検知対象物が撮影されている場合、その重心位置を比較し、移動距離を撮影時間差で割ることにより物体の移動速度を算出する、画像認識による速度測定システム。
Is composed of a Film image input device, a data processing device, a storage device,
Said storage device stores a characteristic individual environment data for each image movies and background image data,
The data processing device uses a Kalman filter to estimate background data from the background image data and the still image data acquired from the video input device , cuts out the foreground portion, and uses the cut-out image portion as the individual environment data. Based on the above, it further narrows down the detection target area, recognizes the detection target, updates the acquired still image data as background image data for the next processing, repeats the processing, and is the same as the continuous still image A speed measurement system based on image recognition that calculates the moving speed of an object by comparing the position of the center of gravity and dividing the moving distance by the difference in shooting time.
前記データ処理装置は、初期背景データ取得手段と、映像取得手段と、背景推定手段と、ラベリング手段と、特徴量抽出手段と、背景更新手段と、検知記録手段と、速度算出手段とから構成され、
前記初期背景データ取得手段は、前記記憶装置に格納され、検知対象物が撮影されていない背景イメージデータの取得を行い、背景推定の初期値とし、
前記映像取得手段は、前記映像入力装置に対して最新の1フレーム分の静止画イメージデータを取得する命令を発行、入手を行い、
前記背景推定手段は、前記映像取得手段により取得された静止画イメージデータをすべてのピクセルについてカルマンフィルタを用いて、前記初期背景データ取得手段により取得した背景イメージデータを適応させ、背景を推定し、背景以外の前景部分のみを切り出し、
前記ラベリング手段は、前景部分について互いに連結するグレイ値画素の塊に対して同じラベルをつけ輪郭を取り、図形として認識、区別後、ラベル付けを行い、
前記特徴量抽出手段は、ラベル付けされた領域それぞれについて、あらかじめ個別環境データに定めた速度検知対象物の形状として特徴的な要素条件である面積、真円度、楕円の長軸短軸比、長さ、幅を組み合わせた抽出条件を満足する物体を検知対象物として認識し、
前記背景更新手段は、前記映像取得手段で取得した静止画イメージデータを次の処理の背景イメージデータとする更新を行い、
前記特徴量抽出手段により、検知対象物となる図形を認識した場合、前記検知記録手段にてその重心位置を求めておき、
再び前記映像取得手段から前記検知記録手段までの処理を繰り返し、連続した静止画に速度測定の対象物の特性や特徴量から同一の物体と判断される物体が撮影された場合、前記速度算出手段でその重心位置を比較し、移動距離を撮影時間差で割ることにより物体の移動速度を算出する、請求項1に記載の画像認識による速度測定システム。
The data processing device includes initial background data acquisition means, video acquisition means, background estimation means, labeling means, feature amount extraction means, background update means, detection recording means, and speed calculation means. ,
The initial background data acquisition means acquires background image data that is stored in the storage device and the detection object is not photographed, and sets the initial value of background estimation,
The video acquisition means issues and obtains an instruction to acquire the latest one frame of still image data for the video input device,
The background estimation means adapts the background image data acquired by the initial background data acquisition means using the Kalman filter for all the pixels of the still image image data acquired by the video acquisition means, estimates the background, Cut out only the foreground part other than
The labeling means attaches the same label to the gray value pixel clusters connected to each other for the foreground part, takes an outline, recognizes it as a figure, performs labeling after discrimination,
The feature amount extraction means, for each labeled region, area, roundness, ellipse major axis minor axis ratio, which are characteristic element conditions as the shape of the speed detection target object previously defined in the individual environment data, Recognize an object that satisfies the extraction conditions combining length and width as a detection target,
The background update means updates the still image data acquired by the video acquisition means as background image data for the next processing,
When the feature amount extraction unit recognizes a figure that is a detection target, the detection recording unit obtains the center of gravity position,
When the processing from the video acquisition unit to the detection recording unit is repeated again, and when an object that is determined to be the same object from the characteristics and feature quantities of the target object for speed measurement is photographed on a continuous still image, the speed calculation unit The speed measurement system by image recognition according to claim 1, wherein the center of gravity position is compared, and the moving speed of the object is calculated by dividing the moving distance by the photographing time difference.
憶装置により、背景イメージデータと映像ごとに特徴的な個別環境データとを記憶するステップと、
データ処理装置により、前記背景イメージデータと映像入力装置から取得した静止画イメージデータからカルマンフィルタを用いて、背景データを推定し、前景部分の切り出しを行い、切り出したイメージ部分を前記個別環境データに基づき更に検知対象領域に絞り、検知対象物を認識し、前記取得した静止画イメージデータを次の処理の背景イメージデータとする更新を行い、それらの処理を繰り返し行い、連続する静止画に同一の検知対象物が撮影されている場合、その重心位置を比較し、移動距離を撮影時間差で割ることにより物体の移動速度を算出するステップとを有する、画像認識による速度測定方法。
The storage peripherals, and storing the characteristic individual environment data for each image movies and background image data,
By using a Kalman filter from the background image data and the still image data acquired from the video input device , the data processing device estimates the background data, cuts out the foreground portion, and extracts the cut-out image portion based on the individual environment data. Furthermore, it narrows down to the detection target area, recognizes the detection target, updates the acquired still image data to the background image data of the next process, repeats these processes, and detects the same in consecutive still images A method of measuring a speed by image recognition, comprising: calculating a moving speed of an object by comparing the position of the center of gravity when the object is shot and dividing a moving distance by a shooting time difference.
憶装置により、背景イメージデータと映像ごとに特徴的な個別環境データとを記憶するステップと、
初期背景データ取得手段により、記憶装置に格納され、検知対象物が撮影されていない背景イメージデータの取得を行い、背景推定の初期値とするステップと、
映像取得手段により、映像入力装置に対して最新の1フレーム分の静止画イメージデータを取得する命令を発行、入手を行うステップと、
背景推定手段により、前記映像取得手段により取得された静止画イメージデータをすべてのピクセルについてカルマンフィルタを用いて、前記初期背景データ取得手段により取得した背景イメージデータを適応させ、背景を推定し、背景以外の前景部分のみを切り出すステップと、
ラベリング手段により、前景部分について互いに連結するグレイ値画素の塊に対して同じラベルをつけ輪郭を取り、図形として認識、区別後、ラベル付けを行うステップと、
特徴量抽出手段により、ラベル付けされた領域それぞれについて、あらかじめ個別環境データに定めた速度検知対象物の形状として特徴的な要素条件である面積、真円度、楕円の長軸短軸比、長さ、幅を組み合わせた抽出条件を満足する物体を検知対象物として認識するステップと、
背景更新手段により、前記映像取得手段で取得した静止画イメージデータを次の処理の背景イメージデータとする更新を行うステップと、
特徴量抽出手段により、検知対象物となる図形を認識した場合、検知記録手段にてその重心位置を求めておくステップと、
再び前記映像取得手段から前記検知記録手段までの処理を繰り返し、連続した静止画に速度検知の対象物の特性や特徴量から同一の物体と判断される物体が撮影された場合、速度算出手段でその重心位置を比較し、移動距離を撮影時間差で割ることにより物体の移動速度を算出するステップとを有する、画像認識による速度測定方法。
The storage peripherals, and storing the characteristic individual environment data for each image movies and background image data,
The step of acquiring the background image data stored in the storage device by the initial background data acquisition means and the detection target is not photographed and setting the initial value of the background estimation;
Issuing and obtaining a command for obtaining the latest one frame of still image data from the video input device to the video input device; and
The background estimation means applies the background image data acquired by the initial background data acquisition means to the background image data acquired by the initial background data acquisition means for all pixels using the Kalman filter for the still image image data acquired by the video acquisition means, and other than the background Cutting out only the foreground part of
The labeling means, the foreground portion of the gray value pixel block connected to each other, the same label is attached and contoured, recognized as a figure, distinguished, and labeling;
For each area labeled by the feature quantity extraction means, the area, roundness, ellipse major axis minor axis ratio, length, which are characteristic element conditions as the shape of the speed detection object defined in the individual environment data in advance Well, a step of recognizing an object that satisfies the extraction condition combined with the width as a detection target;
Updating the background image data acquired by the video acquisition means as background image data for the next processing by the background update means;
When the feature quantity extraction means recognizes a figure that is a detection object, a step of obtaining the center of gravity position by the detection recording means;
When the processing from the video acquisition unit to the detection recording unit is repeated again, and when an object that is determined to be the same object from the characteristics and feature quantities of the target of speed detection is photographed on a continuous still image, the speed calculation unit And a step of calculating the moving speed of the object by comparing the position of the center of gravity and dividing the moving distance by the difference in photographing time.
コンピュータ又はマイクロプロセッサを請求項1または請求項2に記載の画像認識による速度測定システムとして機能させるためのプログラム。A program for causing a computer or a microprocessor to function as a speed measurement system by image recognition according to claim 1 or 2.
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