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JP4560434B2 - Change region extraction method and program of the method - Google Patents
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Description

本発明は、監視カメラ、画像符号化のステップ等において画像内の変化を検知する際に、元々の画像内のパターンに従って変化有無を判定する変化領域抽出方法および変化領域抽出プログラムを提供するものであり、特に、画像内で検知したいパターンの移動量を予め規定した上で、2枚の画像間において、画像の各点を変化有、変化無および変化有無判定不可能の3種類に判別し、信頼性の高い領域抽出を得るものである。   The present invention provides a change area extraction method and a change area extraction program for determining whether or not there is a change according to a pattern in an original image when detecting a change in the image in a monitoring camera, an image encoding step, or the like. In particular, after preliminarily defining the amount of movement of the pattern to be detected in the image, each point of the image between the two images is determined as three types: change, no change, and no change determination. A highly reliable region extraction is obtained.

従来の2枚の画像間の変化の有無を判断する方法では、画像間の類似度を計算し、予め設定する閾値を用いた閾値処理によって変化したかを判断する(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   In the conventional method for determining whether or not there is a change between two images, the similarity between the images is calculated, and it is determined whether or not a change has been made by threshold processing using a preset threshold (for example, Patent Document 1, Patent). Reference 2).

多くの場合、2枚の画像の画素値の2乗和を閾値処理し、大きい場合は変化ありと判断する。また、類似度計算に相関値を利用する場合は、2枚共に画像に特徴が存在しない点では、別のパラメータを設定して変化がなかったと判断するなど、画像毎に閾値を設定し、変化した領域のみを判断する2値化処理が行われる。
特開平5−94536号公報 特開平11−120349号公報
In many cases, the sum of squares of pixel values of two images is subjected to threshold processing, and if it is large, it is determined that there is a change. Also, when using correlation values for similarity calculation, set a threshold for each image, such as determining that there is no change by setting another parameter in that there is no feature in the image on both images. A binarization process for determining only the region that has been performed is performed.
JP-A-5-94536 JP-A-11-120349

そもそも、2枚の画像を比較することを考えると、画像の特性によっては変化有無を判定できない場合が原理的に存在する。つまり、閾値処理して変化の有無を判断すること自体に限界がある。画像の特徴とは独立にパラメータ設定を行うと、正確な変化抽出は不可能である。画像毎にユーザーが設定・調整すれば、ある程度の改善が見込まれる場合もあるが、原理的に見落としのリスク、過抽出などの問題も残る。   In the first place, considering the comparison of two images, there is a case in which it is impossible to determine whether there is a change or not depending on the characteristics of the image. That is, there is a limit in judging whether or not there is a change by performing threshold processing. If parameters are set independently of image features, accurate change extraction is impossible. If the user makes settings and adjustments for each image, some improvement may be expected, but in principle there are still risks such as oversight and over-extraction.

本発明の目的は、上記の課題を解決した変化領域抽出方法およびこの方法のプログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a change region extraction method and a program for the method that solve the above-described problems.

本発明は、撮影された画像の局所的な特徴を積極的に利用して、対象の移動の有無を判断する。この際、画像の局所的な特徴量を利用して定量的に決定した閾値を利用して処理を行う。特に原理的に移動の判断が不可能な領域も特定し、変化あり、変化なし、判定不能という第3のカテゴリを設けることで、結果の信頼性を向上させる。   In the present invention, the presence or absence of movement of an object is determined by actively using local features of a captured image. At this time, the processing is performed using a threshold value quantitatively determined using the local feature amount of the image. In particular, the region in which movement cannot be determined in principle is identified, and the third category of change, no change, and determination is not provided, thereby improving the reliability of the result.

これにより、2枚の画像を比較して変化の有無を判断する際、変化した、変化していないという2種類の判断ではなく、変化有無判定不能も加えた3種類の判断が可能となり、確度の高い変化領域抽出を実現する。   As a result, when two images are compared to determine whether or not there is a change, it is possible to make three types of determinations that include the determination that there is no change or not, instead of two types of determination that the change has not occurred. Realization of high change area extraction.

また、これまでは特定不能と判断されることがなかったため、精度の高い移動領域推定は実現不可能であった。しかし、本発明の結果を利用すれば別の画像処理を利用することによって、特定不能の領域と変化あり、変化なしの領域の位置関係を解析し、特定不能な領域と判断された領域について、変化有無を判断することも可能とする。   In addition, it has not been determined that identification is impossible until now, and thus it is impossible to estimate a moving area with high accuracy. However, if the result of the present invention is used, by using another image processing, there is a change with the unidentifiable region, the positional relationship between the regions without change is analyzed, and the region determined to be an unidentifiable region, It is also possible to determine whether there is a change.

さらに、ユーザー等が画像に応じて閾値となるパラメータを設定するのではなく、変化を検知したい画像上の移動量のみを予め与えることができるようにする。これによって、その他のパラメータは一切不要となる使いやすい変化領域抽出を実現する。   Further, the user or the like does not set a parameter serving as a threshold according to the image, but can only give a movement amount on the image whose change is desired to be detected in advance. This realizes easy-to-use change area extraction in which no other parameters are required.

以上のことから、本発明は、以下の方法、およびプログラムを特徴とする。   As described above, the present invention is characterized by the following method and program.

(1)2枚の同じサイズの画像を比較して、変化した領域と変化しない領域を抽出する変化領域抽出方法であって、
予め画像上での動きとして検知すべき見かけの規定移動量が予め設定され、1枚目の画像に撮影された物体が上記規定移動量を移動した場合の移動類似度を、各点における最大値(最良値)と最小値(最悪値)のペアの値として得る移動類似度マップ作成ステップと、
上記2枚の画像の対応する各点の類似度を、上記移動類似度の計算と同じ処理方法で求める画像類似度マップ計算ステップと、
画像の各点において、上記画像類似度マップ計算ステップにて得られた画像類似度が、上記移動類似度マップ作成ステップにて得られた最大値と最小値を閾値として該閾値のどの範囲にあるかにより、類似しているか、または類似していないか、または特定不能かの3つのカテゴリに分類する移動有無判定ステップと、
を有することを特徴とする変化領域抽出方法。
(1) A changed region extraction method for comparing two images of the same size and extracting a changed region and a non-changed region,
The apparent prescribed movement amount to be detected as the movement on the image in advance is preset, and the movement similarity when the object photographed in the first image moves the prescribed movement amount is the maximum value at each point. A moving similarity map creation step obtained as a pair value of (best value) and minimum value (worst value);
An image similarity map calculation step for obtaining the similarity of each corresponding point of the two images by the same processing method as the calculation of the movement similarity;
At each point of the image, the image similarity obtained in the image similarity map calculation step is in any range of the threshold with the maximum value and the minimum value obtained in the moving similarity map creation step as threshold values. The movement presence / absence determination step for classifying into three categories, which are similar, unsimilar, or unspecified,
A change area extraction method characterized by comprising:

(2)上記(1)において、上記移動類似度マップ作成ステップは、画像の各点を含む小領域を設定し、小領域の中心点を中心に上記規定移動量だけずらしながら移動類似度を求めることを特徴とする変化領域抽出方法。   (2) In the above (1), the movement similarity map creating step sets a small area including each point of the image, and obtains the movement similarity while shifting the predetermined movement amount around the center point of the small area. The change area extraction method characterized by this.

(3)上記(1)において、上記類似度は、
画像の高周波成分をカットした後に画像のグラジエントを計算し、この後に画像間の相関値を演算するステップと、
各点において画像の高周波成分をカットした後の2回微分(Hessian:2×2行列)を計算して得られる2つの固有値と固有ベクトルを計算して類似度マップを求めるステップと、
を有して求めることを特徴とする変化領域抽出方法。
(3) In (1) above, the similarity is
Calculating the gradient of the image after cutting off the high frequency components of the image, and then calculating the correlation value between the images;
Obtaining a similarity map by calculating two eigenvalues and eigenvectors obtained by calculating a second derivative (Hessian: 2 × 2 matrix) after cutting high-frequency components of the image at each point;
And a change area extraction method characterized by comprising:

(4)上記(3)において、類似度計算における高周波成分のカットパラメータを上記規定移動量に応じて変更することを特徴とする変化領域抽出方法。   (4) The change region extraction method according to (3), wherein the cut parameter of the high frequency component in the similarity calculation is changed according to the specified movement amount.

(5)上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の変化領域抽出方法を、コンピュータに実行させるための変化領域抽出プログラム。 (5) A change area extraction program for causing a computer to execute the change area extraction method according to any one of (1) to (4) above .

以上のとおり、本発明によれば、予め判定したい移動量を定めておくことによって、2枚の画像を比較する際にパターンの移動が規定移動量より大きいか、小さいか、または画像の特徴によっては判定不能という3種類に、画像の各点を分類する。このため、ユーザー等が与える解釈が難しいパラメータの設定がないため、自動的に、かつ確度の高い変化抽出ができる。   As described above, according to the present invention, by determining a movement amount to be determined in advance, when comparing two images, the movement of the pattern is larger or smaller than the prescribed movement amount, or depending on the characteristics of the image. Classifies each point of the image into three types that cannot be determined. For this reason, since there is no parameter setting that is difficult to interpret given by a user or the like, change extraction can be performed automatically and with high accuracy.

また、変化を判定不能な領域では、矛盾のない範囲で近傍の変化有無判定済みの結果を採用することで、確度の高い領域分割ができる。   In an area where change cannot be determined, it is possible to divide the area with high accuracy by adopting the result of having determined whether there is a change in the vicinity within a consistent range.

図1を用いて、請求項1等に相当する変化領域抽出方法の手順を説明する。同図において、1、2は変化領域抽出対象とする画像である。3は規定移動量設定部、4は画像1の移動類似度マップ、5は画像1と画像2から計算される画像類似度マップ、6は3値画像記憶部であり、これらが設定および記憶する情報はコンピュータの記憶装置(メモリ、ハードディスクなど)に領域確保される。   The procedure of the change area extraction method corresponding to claim 1 and the like will be described with reference to FIG. In the figure, reference numerals 1 and 2 denote images to be subjected to change area extraction. Reference numeral 3 is a prescribed movement amount setting unit, 4 is a movement similarity map of image 1, 5 is an image similarity map calculated from images 1 and 2, and 6 is a ternary image storage unit, which is set and stored. Information is reserved in a computer storage device (memory, hard disk, etc.).

S1は移動類似度マップ作成ステップ、S2は画像類似度マップ計算ステップ、S3は移動有無判定ステップであり、これらはプログラムで記載されたソフトウェア構成でコンピュータに搭載され、それらの順次実行を可能にしておく。   S1 is a movement similarity map creation step, S2 is an image similarity map calculation step, and S3 is a movement presence / absence determination step. These are mounted on a computer with a software configuration described in a program, and can be executed sequentially. deep.

画像1および画像2は、予め与えられる分解能(画素数)が同じ画像である。設定部3で設定される規定移動量は、画素を単位とした長さであり、抽出したい物体の移動量として事前に準備する。これは、ユーザーや設定者が与えても良いし、プログラムとして固定しても構わない。例えば、2ドット以上の移動がある場合に「移動あり」と判断するなど、予め検知したい移動量として規定しておく。   Image 1 and image 2 are images having the same resolution (number of pixels) given in advance. The specified movement amount set by the setting unit 3 is a length in units of pixels, and is prepared in advance as a movement amount of an object to be extracted. This may be given by a user or a setter, or may be fixed as a program. For example, the movement amount to be detected is defined in advance, for example, when there is a movement of 2 dots or more, it is determined that “movement is present”.

移動類似度マップ作成ステップS1は、画像1の各点のパターンが規定移動量の範囲の近傍の点に移動した場合に、画像の類似度がどう変化するかをマップデータとして得る。この結果は、各点における最大値、最小値の2つのペアの値として、移動類似度マップ4に蓄積される。   The movement similarity map creation step S1 obtains, as map data, how the similarity of the image changes when the pattern of each point of the image 1 moves to a point in the vicinity of the range of the specified movement amount. This result is accumulated in the movement similarity map 4 as values of two pairs of a maximum value and a minimum value at each point.

画像類似度計算マップS2は、画像1と画像2の2枚の画像を利用して同位置の各点での類似度を計算する。ここでの類似度計算方法は、移動類似度マップ作成ステップS1と一致する処理方法とする。その結果は、画像類似度マップ5に蓄積される。   The image similarity calculation map S2 calculates the similarity at each point at the same position by using two images of the image 1 and the image 2. Here, the similarity calculation method is a processing method that coincides with the movement similarity map creation step S1. The result is accumulated in the image similarity map 5.

移動有無判定ステップS3は、移動類似度マップ4と画像類似度マップ5を比較して、各点が変化したか、変化していないか、または変化の判定不能かを判断する。類似度が高い場合には変化なし、類似度が低い場合は変化ありと判断する。このときの判定基準に移動類似度マップ4の蓄積される最大値、最小値の2つのペアの値が利用される。   In the movement presence / absence determination step S3, the movement similarity map 4 and the image similarity map 5 are compared to determine whether each point has changed, has not changed, or whether the change cannot be determined. It is determined that there is no change when the similarity is high, and there is a change when the similarity is low. As the determination criterion at this time, the values of two pairs of the maximum value and the minimum value accumulated in the movement similarity map 4 are used.

3値画像記憶部6は、移動有無判定ステップS3で判定された結果として、画像の各点が3つのカテゴリに分類されたものを格納する。1つは移動量が規定量以下、つまり変化がなかったと判定された点である。次が移動量が規定の移動量以上と判定された点である。その他は、移動有無を判定不能な領域である。   The ternary image storage unit 6 stores the image in which each point of the image is classified into three categories as a result of determination in the movement presence / absence determination step S3. One is that it is determined that the movement amount is equal to or less than the predetermined amount, that is, there is no change. The next point is that the movement amount is determined to be equal to or greater than the prescribed movement amount. Others are areas where it is impossible to determine whether or not there is movement.

以上のステップのうち、移動類似度マップ作成ステップS1の具体的な実現方法を詳しく説明する。なお、移動類似度マップ作成ステップS1は、類似度の計算方法に依存するため、常に画像類似度マップ計算ステップS2における類似度計算方法と同一のものとする。   Of the above steps, a specific method for realizing the movement similarity map creation step S1 will be described in detail. Since the movement similarity map creation step S1 depends on the similarity calculation method, it is always the same as the similarity calculation method in the image similarity map calculation step S2.

移動類似度マップ作成ステップS1では、撮影された物体が移動したと判定しようとする移動量範囲が設定される設定部3の規定移動量を利用する。以下、この値をdで表す。ここでの規定移動量dは、実際のシーン内の移動量ではなく、画像内の画素を単位とした長さである。この値は整数である必要はないが、正の値とする。またゼロは、画像のノイズの影響があるため基本的には指定しないこととする。   In the movement similarity map creation step S1, the specified movement amount of the setting unit 3 in which the movement amount range to be determined that the photographed object has moved is used. Hereinafter, this value is represented by d. The prescribed movement amount d here is not the movement amount in the actual scene but the length in units of pixels in the image. This value need not be an integer, but is a positive value. Zero is basically not specified because of the influence of image noise.

移動類似度マップ4の作成方法の第1の例を説明する。この方法は請求項2等に相当する。   A first example of a method for creating the movement similarity map 4 will be described. This method corresponds to claim 2 and the like.

まず、画像をg(x,y)と表現する。このうち、画像上の1点(x,y)を選ぶ。この点を中心に小領域を設定する。小領域の大きさは規定しないが、類似度を計算可能な3×3以上であることが条件である。この小領域の中心点(x,y)を中心に、該小領域を規定移動量dに一致する量を移動させて、相関値を計算する。当然、元の画像に一致する位置(中心点)では類似度は最大(例えば相関値では1、差分2乗和等ではゼロ)となっている。規定移動量d分だけ移動させると中心位置がずれ、画像は一致しないので、普通、類似度は低下(相関値では1以下の値、差分2乗和ではゼロ以上の値)になる。   First, an image is expressed as g (x, y). Among these, one point (x, y) on the image is selected. A small area is set around this point. Although the size of the small area is not specified, it is a condition that the similarity is 3 × 3 or more that can be calculated. A correlation value is calculated by moving the small region by an amount corresponding to the prescribed movement amount d around the center point (x, y) of the small region. Naturally, the degree of similarity is maximum (for example, 1 for the correlation value and zero for the sum of squared differences) at the position (center point) that matches the original image. When moved by the specified amount of movement d, the center position is shifted and the images do not match. Therefore, the similarity usually decreases (a value of 1 or less for the correlation value and a value of 0 or more for the sum of squared differences).

このようにして、規定移動量d(すなわち中心点を中心とした等距離の位置)に限定して、全ての点において類似度を計算する。そして、類似度の最良値M(x,y)と最悪値m(x,y)を計算する。このように、各点毎に最良値、最悪値の2つの値を計算したものを、移動類似度マップとする。したがって、移動類似度マップ4には、各点毎に2つの値を持って格納される。これを、例えばT(x,y)=(m(x,y),M(x,y))と表現する。   In this way, the degree of similarity is calculated at all points, limited to the prescribed movement amount d (that is, the equidistant position with the center point as the center). Then, the best value M (x, y) and the worst value m (x, y) of the similarity are calculated. As described above, the movement similarity map is obtained by calculating the two values of the best value and the worst value for each point. Therefore, the movement similarity map 4 stores two values for each point. This is expressed as, for example, T (x, y) = (m (x, y), M (x, y)).

図2は、中心点を中心に類似度を計算した場合の結果の例を3種類示したものであり、明るい点ほど類似度が高いことを示す。小領域の特徴によって、類似度低下の様子は異なることが反映された例である。Aは、多少のずれに対しても大きく類似度が低下する例である。これは一般に特徴点と言われる点で見られる。Bは、ずれによる類似度の低下が少ない例である。これは、中心点の特徴が顕著でない場合などにみられる。Cは、ずれの方向によって類似度低下の程度が大きく異なる例である。これは、例えば中心点が縦長の特徴を持っている場合に起きる。このため横方向の移動では類似度低下が大きく、上下方向では類似度低下は少ない。   FIG. 2 shows three types of results when the similarity is calculated around the center point, and the brighter the higher the similarity. This is an example in which the degree of similarity is different depending on the characteristics of the small area. A is an example in which the degree of similarity greatly decreases even with a slight shift. This is generally seen as a feature point. B is an example in which the decrease in similarity due to deviation is small. This is seen when the feature of the center point is not remarkable. C is an example in which the degree of similarity decrease greatly differs depending on the direction of deviation. This occurs, for example, when the center point has a vertically long feature. For this reason, the decrease in similarity is large in the movement in the horizontal direction, and the decrease in similarity is small in the vertical direction.

これらの例の場合、Aでは最良値M(x,y)と最悪値m(x,y)はいずれも小さい値、Bではいずれも大きな値、そしてCでは最良値M(x,y)と最悪値m(x,y)の差が大きくなる(類似するほど類似度が高い、とした場合)。   In these examples, the best value M (x, y) and the worst value m (x, y) are both small for A, large for B, and the best value M (x, y) for C. The difference between the worst values m (x, y) increases (when the similarity is higher as the similarity is higher).

なお、以上の議論に実際の画像に重畳されるノイズの議論を加えても良い。具体的には、小領域をずらして類似度を計算する際に、画像に予め想定ノイズを加えておき、同様の計算をする方法が考えられる。また、ノイズが類似度へ与える量を想定して、予め最悪値m(x,y)を予め定める数値分小さく、また最良値M(x,y)を予め定める数値(前記と同じである必要はない)分大きく規定することも可能である。   Note that a discussion of noise superimposed on an actual image may be added to the above discussion. Specifically, when calculating the similarity by shifting a small area, a method of adding the assumed noise to the image in advance and performing the same calculation can be considered. Also, assuming the amount of noise given to the degree of similarity, the worst value m (x, y) is reduced in advance by a predetermined numerical value, and the best value M (x, y) is determined in advance (the same as described above). It is also possible to specify a larger size.

次に、移動類似度マップの作成方法の第2の例を述べる。この方法は、請求項3等に相当するものである。この請求項3等では、類似度計算方法を固定する。その方法は、画像に対して前処理として平滑化とグラジエント計算を行い、その後、画像間の相関値演算をするものである。ここで、平滑化の度合いは1つのパラメータで決定できる。例えばσをパラメータとするガウス関数による畳み込み処理が利用できる。以下、類似度計算方法を説明する。   Next, a second example of a method for creating a movement similarity map will be described. This method corresponds to claim 3 and the like. In claim 3 and the like, the similarity calculation method is fixed. In this method, smoothing and gradient calculation are performed as preprocessing on images, and then correlation values between images are calculated. Here, the degree of smoothing can be determined by one parameter. For example, a convolution process using a Gaussian function with σ as a parameter can be used. Hereinafter, the similarity calculation method will be described.

2枚の画像をg1(x,y)、g2(x,y)で示す。この場合、σをパラメータとするガウス関数▽Gσによる畳み込み処理とグラジエント計算の結果は、▽Gσ*g1(x,y)となる。▽Gσ*g1(x,y)と▽Gσ*g2(x,y)の小領域内での相関値が以下の式に従って計算され、この相関値が画像間の類似度となる。 Two images are denoted by g 1 (x, y) and g 2 (x, y). In this case, the result of the convolution processing and the gradient calculation by the Gaussian function ▽ Gσ using σ as a parameter is ▽ Gσ * g 1 (x, y). Correlation values within a small region of GGσ * g 1 (x, y) and ▽ Gσ * g 2 (x, y) are calculated according to the following formula, and this correlation value becomes the similarity between images.

次に、移動類似度マップの計算のため、Hessian画像の高周波成分をカットした後の2回微分(Hessian:2×2行列)の同じ領域での積分値を以下の式で計算する。   Next, in order to calculate the movement similarity map, an integral value in the same region of the second derivative (Hessian: 2 × 2 matrix) after cutting the high frequency component of the Hessian image is calculated by the following formula.

このHessian(H)は元々が対称行列であるので、2つの固有値(λ1、λ2)が計算できる(λ1=λ2の可能もあるが、2つの直交する固有ベクトルは存在するので、2つの固有ベクトルと記す)。実際は、下記の式で計算できる。 Since this Hessian (H) is originally a symmetric matrix, two eigenvalues (λ 1 , λ 2 ) can be calculated (λ 1 = λ 2 , but there are two orthogonal eigenvectors, so 2 Two eigenvectors). Actually, it can be calculated by the following formula.

ここで、trHはHのトレース(行列の対角和)、detHは行列式である。   Here, trH is a trace of H (diagonal sum of matrices), and detH is a determinant.

次に、i=1,2について、以下の計算をする。   Next, for i = 1, 2, the following calculation is performed.

この2つの値のうち、大きい方を類似度の最良値M(x,y)、小さい方が最悪値m(x,y)として、移動類似度マップTとする。ここでdは、上記のとおり規定移動量である。   Of these two values, the larger one is the best value M (x, y) of the similarity, and the smaller one is the worst value m (x, y). Here, d is the prescribed movement amount as described above.

さらに、上記例と同様に、実際の画像に重畳されるノイズを想定しても良い。但しこの場合は小領域を実際に動かして類似度を計算することは行わないため、ノイズ量を想定した式を用いる。具体的には、N1およびN2をノイズ量を示す固定値とし、下記の式で表現される値のうち大きい方を最良値M(x,y)、小さい方を最悪値m(x,y)とする。 Furthermore, as in the above example, noise superimposed on an actual image may be assumed. However, in this case, since the similarity is not calculated by actually moving the small area, an expression that assumes the amount of noise is used. Specifically, N 1 and N 2 are fixed values indicating the amount of noise, and the larger one of the values expressed by the following equations is the best value M (x, y), and the smaller one is the worst value m (x, y).

以上は、処理を小領域内で行うとしたが、実際には領域の大きさは自由である。さらに例えば、領域を大きくして中心部分の重みを増して計算を行う方法が考えられる。また、|▽Gσ*g1(x,y)|≠0であれば、小領域を1点と考えて処理することも可能である。 In the above, it is assumed that the processing is performed in a small area, but the size of the area is actually free. Furthermore, for example, a method of performing calculation by enlarging the region and increasing the weight of the central portion can be considered. If | で あ れ ば Gσ * g 1 (x, y) | ≠ 0, the small area can be considered as one point and processed.

ここで、σの大きさはdとは独立に、自由に設定可能である。しかし、σが固定された状態でdだけを大きく設定し、例えば最悪値m(x,y)が−1より小さくなると意味がなくなる(相関値は常に−1より大きいため)。その場合は、画像の平滑化が進むにつれ、λiがσに依存して小さくなることを利用して、σを大きくする方法が考えられる。例えば、σを規定移動量dと同じ値やdの2倍など、定数倍の値を選ぶ方法、またはdの2乗などにすることが考えられる(請求項4等に相当する)。これらにおける結果と効果は、決め方により変わるが、その方法は規定しない。 Here, the magnitude of σ can be freely set independently of d. However, it is meaningless if only d is set large with σ fixed, and the worst value m (x, y) becomes smaller than −1 (because the correlation value is always larger than −1). In that case, a method of increasing σ by using the fact that λ i becomes smaller depending on σ as the smoothing of the image proceeds. For example, it is conceivable to set σ to the same value as the prescribed movement amount d or a value of a constant multiple such as twice d, or the square of d (corresponding to claim 4). The results and effects in these will vary depending on how they are determined, but the method is not specified.

なお、σが大きい場合は、予め画像を一定値で縮小し、σ、d、それぞれを同じ比率で縮小しても同じ効果が得られる。例えば、画像を1/σに縮小、d、σを1/σとすることができる。   When σ is large, the same effect can be obtained by reducing the image in advance by a constant value and reducing σ and d by the same ratio. For example, the image can be reduced to 1 / σ, and d and σ can be set to 1 / σ.

次に、画像類似度マップ計算ステップS2では、移動類似度マップ作成ステップS1で利用した類似度計算方法と同じ方法を用いて、画像1、2(g1(x,y)、g2(x,y))の類似度を計算する。この値を画像類似度マップR(x,y)と記すことにする。 Next, in the image similarity map calculation step S2, the same method as the similarity calculation method used in the movement similarity map creation step S1 is used, and the images 1, 2 (g 1 (x, y), g 2 (x , Y)). This value is denoted as an image similarity map R (x, y).

移動有無判定ステップS3では、移動類似度マップTと画像類似度マップRに従って、移動有無または判定不能を判断する。具体的には、例えば、相関値のように類似度の値R(x,y)は類似するほど大きな値を示すとする。C(x,y)を3値画像とすると、以下の式で定義できる。なお、C(x,y)=1,0,−1の数値には意味はなく、単に分類するための値である。   In the movement presence / absence determination step S3, the presence / absence of movement or inability to determine is determined according to the movement similarity map T and the image similarity map R. Specifically, for example, it is assumed that the similarity value R (x, y), such as a correlation value, shows a larger value as it is similar. If C (x, y) is a ternary image, it can be defined by the following equation. Note that the numerical value of C (x, y) = 1, 0, −1 has no meaning and is merely a value for classification.

この例ではC(x,y)=1なら動きがd以下、−1なら動きが検知された、0なら判定不能という意味に解釈する。この結果が3値画像記憶部6に記憶される。最良値M(x,y)と最悪値m(x,y)の大きさは、その点の特徴に依存する。   In this example, if C (x, y) = 1, the motion is d or less, if −1, the motion is detected, and if 0, the interpretation is impossible. This result is stored in the ternary image storage unit 6. The magnitudes of the best value M (x, y) and the worst value m (x, y) depend on the feature of the point.

例えば、画像のパターンが小さな点「・」のような場合、どの方向に変化しても類似度は大きく低下する。一方、パターンのエッジ部分では、エッジの垂直方向では類似度低下が大きく、エッジの方向では類似度低下は少ない。特徴的でない点は、どの方向に移動しても類似度低下は少ない。移動類似度マップは、このような特徴を予め計算しておくことになる。最良値M(x,y)−最悪値m(x,y)が小さな点では判定不能となる確率は低く、最良値M(x,y)が大きな点では確率が高くなる。   For example, when the image pattern is a small point “•”, the similarity is greatly reduced regardless of the direction. On the other hand, in the edge portion of the pattern, the similarity decrease is large in the vertical direction of the edge, and the similarity decrease is small in the edge direction. The non-characteristic point has little decrease in similarity regardless of the direction of movement. In the movement similarity map, such features are calculated in advance. The probability that the determination is impossible at a point where the best value M (x, y) -worst value m (x, y) is small is low, and the probability is high at a point where the best value M (x, y) is large.

なお、本発明では、画像1、2の2枚を処理する場合で説明した。これらの画像は時間が近いが異なる時系列画像(動画後の2フレーム)でも良い。また、規定移動量dを非常に小さくしたい場合には、規定移動量dを大きくし、同時にその比率分だけ時間間隔を広げて、同様の処理を行っても良い。画像1を過去の背景画像、画像2を現在の画像のように時間的に離れた画像であっても良い。また、新たに第3の画像を用意して、画像2と第3の画像において同様の処理を行って、確度を高めることも可能である。   In the present invention, the case where two images 1 and 2 are processed has been described. These images may be time-series images (two frames after the moving image) that are close in time but different. Further, when it is desired to make the specified movement amount d very small, the same processing may be performed by increasing the specified movement amount d and at the same time extending the time interval by the ratio. The image 1 may be an image separated in time, such as a past background image and the image 2 a current image. It is also possible to prepare a new third image and perform the same processing on the image 2 and the third image to increase the accuracy.

結果として得られる3値画像は、変化の有無を単なる閾値処理により判定しているのではないため、変化領域とこれに連続する判定不能領域を集めて変化領域とすることも、用途に応じて可能である。   Since the resulting ternary image does not determine the presence or absence of a change by simple threshold processing, it is also possible to collect a change area and a non-determinable area that follows this as a change area. Is possible.

なお、本発明は、図1に示した方法の一部又は全部の処理機能をプログラムとして構成してコンピュータで実行可能にすることができる。   In the present invention, some or all of the processing functions of the method shown in FIG. 1 can be configured as a program and executed by a computer.

本発明の実施形態を示す変化領域抽出方法の手順図。The procedure figure of the change area | region extraction method which shows embodiment of this invention. 実施形態における、中心点を中心に類似度を計算した場合の類似度マップの例。The example of the similarity map at the time of calculating a similarity degree centering on the center point in embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 画像
2 画像
3 規定移動量設定部
4 移動類似度マップ
5 画像類似度マップ
6 3値画像記憶部
S1 移動類似度マップ作成ステップ
S2 画像類似度マップ計算ステップ
S3 移動有無判定ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image 2 Image 3 Specified movement amount setting part 4 Movement similarity map 5 Image similarity map 6 Three-value image memory | storage part S1 Movement similarity map creation step S2 Image similarity map calculation step S3 Movement presence determination step

Claims (5)

2枚の同じサイズの画像を比較して、変化した領域と変化しない領域を抽出する変化領域抽出方法であって、
予め画像上での動きとして検知すべき見かけの規定移動量が予め設定され、1枚目の画像に撮影された物体が上記規定移動量を移動した場合の移動類似度を、各点における最大値(最良値)と最小値(最悪値)のペアの値として得る移動類似度マップ作成ステップと、
上記2枚の画像の対応する各点の類似度を、上記移動類似度の計算と同じ処理方法で求める画像類似度マップ計算ステップと、
画像の各点において、上記画像類似度マップ計算ステップにて得られた画像類似度が、上記移動類似度マップ作成ステップにて得られた最大値と最小値を閾値として該閾値のどの範囲にあるかにより、類似しているか、または類似していないか、または特定不能かの3つのカテゴリに分類する移動有無判定ステップと、
を有することを特徴とする変化領域抽出方法。
A change region extraction method for comparing two images of the same size and extracting a changed region and a non-changed region,
The apparent prescribed movement amount to be detected as the movement on the image in advance is preset, and the movement similarity when the object photographed in the first image moves the prescribed movement amount is the maximum value at each point. A moving similarity map creation step obtained as a pair value of (best value) and minimum value (worst value);
An image similarity map calculation step for obtaining the similarity of each corresponding point of the two images by the same processing method as the calculation of the movement similarity;
At each point of the image, the image similarity obtained in the image similarity map calculation step is in any range of the threshold with the maximum value and the minimum value obtained in the moving similarity map creation step as threshold values. The movement presence / absence determination step for classifying into three categories, which are similar, unsimilar, or unspecified,
A change area extraction method characterized by comprising:
請求項1において、上記移動類似度マップ作成ステップは、画像の各点を含む小領域を設定し、小領域の中心点を中心に上記規定移動量だけずらしながら移動類似度を求めることを特徴とする変化領域抽出方法。   2. The movement similarity map creating step according to claim 1, wherein the movement similarity map creating step sets a small area including each point of the image, and obtains the movement similarity degree while shifting the specified movement amount around the center point of the small area. Change area extraction method. 請求項1において、上記類似度は、
画像の高周波成分をカットした後に画像のグラジエントを計算し、この後に画像間の相関値を演算するステップと、
各点において画像の高周波成分をカットした後の2回微分(Hessian:2×2行列)を計算して得られる2つの固有値と固有ベクトルを計算して類似度マップを求めるステップと、
を有して求めることを特徴とする変化領域抽出方法。
In claim 1, the similarity is:
Calculating the gradient of the image after cutting off the high frequency components of the image, and then calculating the correlation value between the images;
Obtaining a similarity map by calculating two eigenvalues and eigenvectors obtained by calculating a second derivative (Hessian: 2 × 2 matrix) after cutting high-frequency components of the image at each point;
And a change area extraction method characterized by comprising:
請求項3において、類似度計算における高周波成分のカットパラメータを上記規定移動量に応じて変更することを特徴とする変化領域抽出方法。   4. The change area extraction method according to claim 3, wherein the cut parameter of the high frequency component in the similarity calculation is changed according to the specified movement amount. 前記請求項1〜4のいずれか1項に記載の変化領域抽出方法を、コンピュータに実行させるための変化領域抽出プログラム。 The change area extraction program for making a computer perform the change area extraction method of any one of the said Claims 1-4.
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