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JP5953166B2 - Image processing apparatus and program - Google Patents
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Description

本発明は、尾を備えた動物を撮像した画像を処理する画像処理装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and program for processing an image obtained by imaging an animal with a tail.

マウスやラット等の動物を用いて、空間に配された対象物体の認識行動を分析するといったことが従来から広く行われている。このような行動の分析では、ビデオカメラで撮影した空間内で、ラット等が対象物体に触れたか否かを、観察者が目視で判断し、触れた/触れないといった記録を行っているのが現状である。   Analysis of recognition behavior of a target object placed in a space using animals such as mice and rats has been widely performed. In the analysis of such behavior, the observer visually determines whether or not the rat or the like touches the target object in the space photographed by the video camera, and records that it is touched / not touched. Currently.

小出剛,「マウス実験の基礎知識」、日本、オーム社、2009年3月Takeshi Koide, “Basic knowledge of mouse experiments”, Ohmsha, Japan, March 2009

しかしながら、上記従来の方法では、撮影された時間にわたって観察者が目視をすることになるので、結果が得られるまでの時間がかかる。また観察者ごとに対象物体に触れたか否かということの評価基準が異なる場合があって、その結果の比較にも問題がある場合がある。   However, in the conventional method described above, since the observer looks at the time taken, it takes time until the result is obtained. In addition, there are cases where the evaluation criteria for whether or not the object is touched is different for each observer, and there is also a problem in comparing the results.

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、比較的迅速に、一定の評価基準で動物の行動分析を行うことができる画像処理装置及びプログラムを提供することを、その目的の一つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image processing apparatus and a program that can perform behavior analysis of an animal with a certain evaluation criterion relatively quickly. .

上記従来例の問題点を解決するための発明は、画像処理装置であって、尾と本体とを備えた対象動物と、対象物体と、が撮像されている一連の画像情報を受け入れる受入手段と、前記画像情報から対象物体を識別し、当該識別した対象物体の輪郭線周囲に注目範囲を設定する設定手段と、前記画像情報から対象動物の本体を認識し、当該画像情報において認識された本体近傍で背景とは色の異なる点を見いだして前記認識した本体と当該見いだした点とを結ぶ線を尾の存在範囲として認識する認識手段と、前記認識した本体の重心と、本体の輪郭線上で前記重心から最も離れた位置を前記対象動物の頭部として仮に決定する仮決定手段と、前記認識した本体重心から前記認識した尾の存在範囲である線分へのベクトルを、前記仮決定手段が仮決定した頭部の認識位置の修正処理に供する修正処理手段と、前記修正処理後の頭部の認識位置を出力する手段と、を含むこととしたものである。   An invention for solving the problems of the conventional example is an image processing apparatus, and a receiving means for receiving a series of image information in which a target animal having a tail and a main body and a target object are imaged. A setting unit that identifies a target object from the image information, sets a range of interest around a contour line of the identified target object, and recognizes the main body of the target animal from the image information, and the main body recognized in the image information Recognizing means for recognizing a line connecting the recognized main body and the detected point as a tail existence range by finding a point having a color different from the background in the vicinity, the center of gravity of the recognized main body, and the contour line of the main body Temporarily determining means for tentatively determining the position farthest from the center of gravity as the head of the target animal, and the temporary determining means, a vector from the recognized body centroid to a line segment that is the recognized tail existence range. Provisional And correction processing means for subjecting the modification process of the recognized position of the boss was head, and means for outputting the recognized position of the head after the correction processing, in which it was decided to include a.

ここで前記出力された頭部の認識位置が、前記注目範囲に含まれる場合に予め定めたマーカーを出力するマーカー出力手段をさらに含んでもよい。   Here, it may further include marker output means for outputting a predetermined marker when the output recognition position of the head is included in the attention range.

また本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータを、尾と本体とを備えた対象動物と、対象物体と、が撮像されている一連の画像情報を受け入れる受入手段と、前記画像情報から対象物体を識別し、当該識別した対象物体の輪郭線周囲に注目範囲を設定する設定手段と、前記画像情報から対象動物の本体を認識し、当該画像情報において認識された本体近傍で背景とは色の異なる点を見いだして前記認識した本体と当該見いだした点とを結ぶ線を尾の存在範囲として認識する認識手段と、前記認識した本体の重心と、本体の輪郭線上で前記重心から最も離れた位置を前記対象動物の頭部として仮に決定する仮決定手段と、前記認識した本体重心から前記認識した尾の存在範囲である線分へのベクトルを、前記仮決定手段が仮決定した頭部の認識位置の修正処理に供する修正処理手段と、前記修正処理後の頭部の認識位置を出力する手段と、として機能させることとしたものである。   A program according to an aspect of the present invention includes a computer, a target animal including a tail and a main body, a receiving unit that receives a series of image information in which a target object is imaged, and the target object from the image information. And setting means for setting an attention range around the outline of the identified target object, and recognizing the main body of the target animal from the image information, and the background is colored in the vicinity of the main body recognized in the image information. Recognizing means for recognizing a line connecting the recognized main body and the detected point as a tail existence range by finding a different point, the center of gravity of the recognized main body, and the position farthest from the center of gravity on the contour line of the main body Tentatively determining means for tentatively determining the head of the target animal, and the head from which the temporary determining means has temporarily determined a vector from the recognized main body centroid to a line segment that is the recognized tail existence range. And correction processing means for subjecting the modification process of the recognized position of the means for outputting the recognized position of the head after the correction processing, in which a function as an.

本発明によると、比較的簡便な画像処理により、対象となる動物の頭部の認識位置を出力するので、比較的迅速に、またこの認識位置の情報を用いて、一定の評価基準で動物の行動分析を行うことができる。   According to the present invention, the recognition position of the head of the target animal is output by relatively simple image processing. Therefore, the recognition position of the animal can be compared with a certain evaluation criterion relatively quickly and using the information on the recognition position. Behavioral analysis can be performed.

本実施の形態に係る画像処理装置の例を表す構成ブロック図である。It is a block diagram showing an example of an image processing apparatus according to the present embodiment. 本実施の形態に係る画像処理装置が処理の対象とする画像情報の一例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing an example of the image information made into the object of the process by the image processing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る画像処理装置の例を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the example of the image processing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る画像処理装置による処理の例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the process by the image processing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る画像処理装置による頭部の方向を識別する処理の例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the process which identifies the direction of the head by the image processing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る画像処理装置により出力される情報の例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the information output by the image processing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る画像処理装置により出力される情報の別の例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing another example of the information output by the image processing apparatus which concerns on this Embodiment.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る画像処理装置1は、図1に例示するように、カメラ2に接続され、制御部11、記憶部12、操作部13、表示部14及びインタフェース部15を含んで構成される。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As illustrated in FIG. 1, the image processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is connected to a camera 2 and includes a control unit 11, a storage unit 12, an operation unit 13, a display unit 14, and an interface unit 15. Composed.

ここで制御部11は、CPUなどのプログラム制御デバイスであり、記憶部12に格納されたプログラムに従って動作する。本実施の形態では、この制御部11は、カメラ2で撮影された一連の画像情報(動画像)を受け入れて、記憶部12に格納する。そしてこの記憶部12に格納した画像情報を処理の対象とする。制御部11は、記憶部12からこの画像情報を受けて次の処理を行う。なお、この画像情報には、尾と本体とを備えた対象動物と、対象物体と、が撮像されている。   Here, the control unit 11 is a program control device such as a CPU, and operates according to a program stored in the storage unit 12. In the present embodiment, the control unit 11 accepts a series of image information (moving images) captured by the camera 2 and stores it in the storage unit 12. The image information stored in the storage unit 12 is a processing target. The control unit 11 receives this image information from the storage unit 12 and performs the next process. In this image information, a target animal having a tail and a main body and a target object are imaged.

制御部11は、画像情報から対象物体を識別し、当該識別した対象物体の輪郭線周囲に注目範囲を設定する。また制御部11は、画像情報から対象動物の本体を認識し、当該画像情報において認識された本体近傍で背景とは色の異なる点を見いだして認識した本体と当該見いだした点とを結ぶ線を尾の存在範囲として認識する。さらに制御部11は、認識した本体の重心と、本体の輪郭線上で前記重心から最も離れた位置を対象動物の頭部として仮に決定しておき、認識した本体重心から認識した尾の存在範囲である線分へのベクトルを用いて、仮決定手段が仮決定した頭部の認識位置の修正処理を実行する。そして制御部11は、この修正処理後の頭部の認識位置を出力する。この制御部11による詳しい処理の内容は後に述べる。   The control unit 11 identifies the target object from the image information, and sets an attention range around the contour line of the identified target object. Further, the control unit 11 recognizes the main body of the target animal from the image information, finds a point having a color different from the background near the main body recognized in the image information, and connects a line connecting the recognized main body and the found point. Recognize as the existence range of the tail. Further, the control unit 11 preliminarily determines the recognized center of gravity of the main body and the position farthest from the center of gravity on the outline of the main body as the head of the target animal, and the tail existence range recognized from the recognized main body center of gravity. Using the vector to a certain line segment, the correction processing of the recognition position of the head temporarily determined by the temporary determination means is executed. And the control part 11 outputs the recognition position of the head after this correction process. Details of the processing by the control unit 11 will be described later.

記憶部12は、制御部11によって実行されるプログラムを保持する。このプログラムは、例えばDVD−ROMなどのコンピュータ可読な記憶媒体に格納されて提供され、この記憶部12に複写されたものであってもよい。またこの記憶部12は制御部11のワークメモリとしても動作する。本実施の形態では、この記憶部12は制御部11の処理の対象となる画像情報を蓄積する。   The storage unit 12 holds a program executed by the control unit 11. The program may be provided by being stored in a computer-readable storage medium such as a DVD-ROM and copied to the storage unit 12. The storage unit 12 also operates as a work memory for the control unit 11. In the present embodiment, the storage unit 12 stores image information to be processed by the control unit 11.

操作部13は、例えばポインティングデバイスであるマウスやキーボード等であり、利用者の操作を受け入れて、当該操作の内容を表す情報を、制御部11に出力する。表示部14は、ディスプレイ等であり、制御部11から入力される指示に従って情報を表示出力する。インタフェース部15は、例えばUSB(Universal Serial Bus)等のインタフェースであり、カメラ2等の外部の装置から入力される情報を制御部11に出力する。   The operation unit 13 is, for example, a mouse or a keyboard that is a pointing device. The operation unit 13 accepts a user operation and outputs information representing the content of the operation to the control unit 11. The display unit 14 is a display or the like, and displays and outputs information according to an instruction input from the control unit 11. The interface unit 15 is an interface such as a USB (Universal Serial Bus), for example, and outputs information input from an external device such as the camera 2 to the control unit 11.

カメラ2は、尾と本体とを備えた対象動物が移動可能な平面に対象物体を配した箱体を、平面視する方向から予め定めたタイミングごと(例えば1/45秒ごと)に撮像する。そしてカメラ2は、当該撮像して得られた画像情報を、画像処理装置1に出力している。このカメラ2が撮像して得る画像情報は、例えば図2に例示するようなものとなる。図2では、マウス(尾のある対象動物)と、対象物体α,βとを、箱体内に配した状態を表している。マウスは尾部Tと、本体部B(尾以外の部分)とを有する。撮影される背景となる平面の床部分(対象動物が移動する面)は、マウスの色とは異なる色(背景色)のシートや砂等を配しておく。   The camera 2 captures an image of a box with the target object arranged on a plane on which the target animal including the tail and the main body can move at predetermined timings (for example, every 1/45 seconds) from the direction of planar view. The camera 2 outputs image information obtained by the imaging to the image processing apparatus 1. Image information obtained by imaging by the camera 2 is, for example, as illustrated in FIG. FIG. 2 shows a state in which a mouse (a target animal with a tail) and target objects α and β are arranged in a box. The mouse has a tail portion T and a main body portion B (a portion other than the tail). A plane floor portion (surface on which the target animal moves) as a background to be photographed is provided with a sheet (sand color) of a color (background color) different from the color of the mouse.

ここで制御部11による処理の内容について説明する。本実施の形態の制御部11は、記憶部12に格納されたプログラムを実行することにより、図3に例示するように、機能的に受入部21と、設定部22と、認識部23と、仮決定部24と、修正処理部25と、出力部26とを含んで構成されるものとなる。   Here, the content of the process by the control part 11 is demonstrated. As illustrated in FIG. 3, the control unit 11 according to the present embodiment executes a program stored in the storage unit 12 to functionally receive the reception unit 21, the setting unit 22, the recognition unit 23, The provisional determination unit 24, the correction processing unit 25, and the output unit 26 are included.

受入部21は、カメラ2にて撮像された一連の画像情報を受け入れる。設定部22は、受入部21が受け入れた画像情報の一つを表示部14に表示させ、利用者から対象物体の位置の入力を受け入れる。ここでは利用者は対象物体の位置として、各対象物体が撮影されている範囲にある画素の少なくとも一部を、それぞれ対象物体ごとに指定するものとする。設定部22は、指定された画素の画素値を得る。設定部22は、この得た画素値の表す色から予め定めた範囲にある近似色(予め定めた色空間の座標上で、上記指定された画素の画素値が表す色を中心に、予め定められたユークリッド距離内にあるものなどとして定めればよい)を定める。そして設定部22は、利用者により指定された画素を始点にして隣接する画素から近似色の画素を選択し、以下、選択した画素に対して互いに隣接する上記近似色の画素を選択する処理を繰り返して選択された画素群(近似色の連続範囲、以下ここで選択された画素群を画素塊と呼ぶ)を、対象物体が撮像されている範囲の画素塊として選択する。   The receiving unit 21 receives a series of image information captured by the camera 2. The setting unit 22 displays one of the image information received by the receiving unit 21 on the display unit 14 and receives an input of the position of the target object from the user. Here, it is assumed that the user designates at least a part of the pixels in the range where each target object is photographed as the position of the target object for each target object. The setting unit 22 obtains the pixel value of the designated pixel. The setting unit 22 predetermines an approximate color within a predetermined range from the color represented by the obtained pixel value (centering on the color represented by the pixel value of the designated pixel on the coordinates of the predetermined color space). It may be determined that it is within a specified Euclidean distance). Then, the setting unit 22 selects an approximate color pixel from adjacent pixels starting from the pixel designated by the user, and then performs a process of selecting the approximate color pixel adjacent to the selected pixel. A pixel group selected repeatedly (a continuous range of approximate colors, hereinafter referred to as a pixel block) is selected as a pixel block in a range where the target object is imaged.

本実施の形態のある具体的な例では、この設定部22は、グラブ・カット(GrabCut)を用いて、受入部21が受け入れた画像情報のうちから指定された画素を含む前景(対象物体が撮像されている範囲の画素)を選択する処理を行う。なおグラブ・カット等の処理については広く知られたものであるので、ここでの詳しい処理の説明を省略する。設定部22は、こうして対象物体が撮像されている範囲の画素塊が選択されると、当該画素塊の周縁部の画素群を注目範囲の画素群として設定する。具体的には、画素塊に属する画素であって、画素塊に属していない画素に隣接している画素群を注目範囲の画素群として設定することとしてもよい。またはこの画素塊に属していない画素に隣接している画素と、この画素塊に属していない画素に隣接している画素を中心として、予め定めた距離(画素間の距離は、画素の座標間のユークリッド距離で定めればよい)以内にある画素とからなる画素群を注目範囲の画素群として設定することとしてもよい。カメラ2の位置と対象物体との位置とが固定されていれば、注目範囲の画素群は、どの画像情報においても同じであるので、一つの画像情報において注目範囲の画素群を定めれば、他の画像情報においても同じ(対応する座標にある)画素群が注目範囲の画素群となる。   In a specific example of the present embodiment, the setting unit 22 uses a grab cut (GrabCut) to include a foreground (a target object is a target object) including pixels designated from image information received by the receiving unit 21. A process of selecting a pixel in the range being imaged is performed. Since processing such as grabbing and cutting is widely known, detailed description thereof will be omitted here. When the pixel block in the range in which the target object is imaged is selected in this way, the setting unit 22 sets the pixel group at the peripheral portion of the pixel block as the pixel group in the target range. Specifically, a pixel group that belongs to the pixel block and is adjacent to a pixel that does not belong to the pixel block may be set as the pixel group in the target range. Alternatively, a pixel that is adjacent to a pixel that does not belong to the pixel block and a pixel that is adjacent to a pixel that does not belong to the pixel block, and a predetermined distance (the distance between the pixels is between the pixel coordinates). It is also possible to set a pixel group consisting of pixels within a certain range as a pixel group in the target range. If the position of the camera 2 and the position of the target object are fixed, the pixel group of the attention range is the same in any image information. Therefore, if the pixel group of the attention range is defined in one image information, In the other image information, the same pixel group (in the corresponding coordinates) becomes the pixel group in the target range.

認識部23は、受入部21が受け入れた画像情報の各々を順番に処理対象として選択する。そして選択した処理対象の画僧情報から対象動物の本体を認識する。この認識方法には種々の方法があるが、例えば一連の画像情報から動いている物体の画素を識別する、CAMShift(Continuous Adaptive Mean Shift)法等を利用して対象動物の本体部分を認識すればよい。具体的に認識部23は、一連の画像情報についてCAMShift法を適用し、各画像情報において対象動物の本体部分が含まれる領域を特定しておく。認識部23は、処理対象として選択した画像情報のうち、当該対象動物の本体部分が含まれる領域として特定された領域内の画素値のヒストグラムを生成し、このヒストグラム中で最も多い画素値を見いだす(最瀕画素値)。認識部23は、この最瀕画素値の表す色から予め定めた範囲にある近似色(予め定めた色空間の座標上で、上記最瀕画素値が表す色を中心に、予め定められたユークリッド距離内にあるものなどとして定めればよい)を定め、CAMShiftで見いだした領域の内部で、最瀕画素値となっている画素を始点にして隣接する画素から近似色の画素を選択し、以下、選択した画素に対して互いに隣接する上記近似色の画素を選択する処理を繰り返して選択された画素群(近似色の連続範囲、以下ここで選択された画素群を画素塊と呼ぶ)を、対象動物の本体を表す画素とする。   The recognition unit 23 sequentially selects each piece of image information received by the receiving unit 21 as a processing target. Then, the main body of the target animal is recognized from the selected image information of the processing target. There are various recognition methods. For example, if the body part of the target animal is recognized by using a CAMShift (Continuous Adaptive Mean Shift) method or the like that identifies pixels of a moving object from a series of image information. Good. Specifically, the recognizing unit 23 applies the CAMShift method to a series of image information, and specifies a region in which the main body portion of the target animal is included in each image information. The recognition unit 23 generates a histogram of pixel values in an area specified as an area including the main body portion of the target animal from the image information selected as the processing target, and finds the largest pixel value in the histogram. (Most pixel value). The recognizing unit 23 uses a predetermined Euclidean color centered on the color represented by the most recent pixel value on the coordinates of the predetermined color space in a predetermined range from the color represented by the most pixel value. Within the area found by CAMShift, select the pixel of the approximate color from the neighboring pixels starting from the pixel with the lowest pixel value within the area found by CAMShift. , A pixel group selected by repeating the process of selecting pixels of the approximate color adjacent to the selected pixel (continuous range of approximate colors; hereinafter, the pixel group selected here is referred to as a pixel block), A pixel representing the body of the target animal is used.

また、この認識部23は、尾の方向を決定する処理を行う。この処理では認識部23は、図4に例示するように、処理対象とした画像情報のうちから対象動物の本体を表す画素として選択された画素群の重心位置Wを求める(S1)。そしてこの重心位置を中心として複数の半径r1,r2,…rnの仮想円を生成する(S2)。認識部23は、生成した各仮想円上で先の最瀕画素値の近似色となっている画素を選択し(P1,P2…)、処理S2で選択した各画素(Pi)と、処理S1で求めた重心位置とを結ぶ仮想の線分を生成する。認識部23は、処理S1で求めた重心位置を中心とした予め定めた角度範囲のうちで、生成した線分が最も多く存在する角度範囲Qを求める(S3)。   The recognizing unit 23 performs processing for determining the direction of the tail. In this process, as shown in FIG. 4, the recognizing unit 23 obtains the barycentric position W of the pixel group selected as the pixel representing the main body of the target animal from the image information to be processed (S1). Then, an imaginary circle having a plurality of radii r1, r2,... Rn is generated around the center of gravity (S2). The recognizing unit 23 selects a pixel that is an approximate color of the previous lowest pixel value on each generated virtual circle (P1, P2,...), And each pixel (Pi) selected in the process S2 and the process S1. A virtual line segment that connects the center of gravity obtained in step 1 is generated. The recognizing unit 23 obtains an angle range Q in which the generated line segment is most present among the predetermined angle ranges centered on the position of the center of gravity obtained in the process S1 (S3).

仮決定部24は、認識部23が処理対象とした画像情報において、認識部23が選択した対象動物の本体を表す画素のうち、図4の処理S1で求めた重心位置からi番目に遠い位置にある画素R1,R2…を頭部の位置の候補としてN個選択して、これらのうちに対象動物の頭部があるものとして仮に決定し(図5)、この対象動物の頭部と仮に決定した画素の位置(N個)を重心位置から遠い順に記憶部12に格納する。   The provisional determination unit 24 is a position i-th farthest from the center of gravity obtained in the process S1 of FIG. 4 among the pixels representing the main body of the target animal selected by the recognition unit 23 in the image information processed by the recognition unit 23. .. Are selected as candidates for the position of the head, and it is temporarily determined that there is a head of the target animal (FIG. 5). The determined pixel positions (N) are stored in the storage unit 12 in order of increasing distance from the barycentric position.

修正処理部25は、図5に例示したように、認識部23が処理対象とした画像情報において、認識部23が図4の処理S5で求めた角度範囲の方向を尾の方向(DT)として、この尾の方向に対して同じく図4の処理S1で求めた重心Wを挟んで反対側の角度範囲を頭の方向(DH)として、頭の方向(DH)を求める。そして修正処理部25はi=1から順に、重心Wからこの求めた頭の方向(DH)に、仮決定部24が記憶部12に格納したi番目の画素の位置(対象動物の頭部の位置)があるか否かを調べる。修正処理部25は、ここで求めた頭の方向(DH)に、仮決定部24が記憶部12に格納したi番目の画素の位置(頭部の位置)があるならば、当該仮決定部24が記憶部12に格納した当該i番目の画素の位置が対象動物の頭部の位置であるとして、当該画素の位置を表す情報(画像情報の座標情報でよい)を出力する。
この処理により、尾の方向を決定するにあたり、テンプレートマッチング法を利用する場合のように、尾の曲がり方や角度に対応した膨大な計算を行う必要がなくなり、実時間で尾の方向を決定する処理を実行できるようになる。
As illustrated in FIG. 5, the correction processing unit 25 uses the direction of the angle range obtained by the recognition unit 23 in step S <b> 5 of FIG. 4 as the tail direction (DT) in the image information processed by the recognition unit 23. Similarly, the head direction (DH) is obtained with the angle range on the opposite side of the center of gravity W obtained in step S1 of FIG. 4 as the head direction (DH). Then, the correction processing unit 25 sequentially starts from i = 1 in the direction of the head (DH) from the center of gravity W to the position of the i-th pixel stored in the storage unit 12 (the head of the target animal). Check if there is a position). If the correction processing unit 25 has the position (head position) of the i-th pixel stored in the storage unit 12 by the temporary determination unit 24 in the head direction (DH) obtained here, the temporary determination unit 25 24, assuming that the position of the i-th pixel stored in the storage unit 12 is the position of the head of the target animal, information indicating the position of the pixel (coordinate information of image information may be output) is output.
With this process, the tail direction is determined in real time without the need for enormous calculations corresponding to the way of bending and the angle of the tail as in the case of using the template matching method in determining the direction of the tail. The process can be executed.

また修正処理部25は、求めた頭の方向(DH)に、仮決定部24が記憶部12に格納したi番目の画素の位置(頭部の位置)がなければ、iを1だけインクリメントして、求めた頭の方向(DH)に、仮決定部24が記憶部12に格納したインクリメント後のi番目の画素の位置(頭部の位置)があるか否かを判断する処理から繰り返す。   Further, the correction processing unit 25 increments i by 1 if there is no position (head position) of the i-th pixel stored in the storage unit 12 by the temporary determination unit 24 in the calculated head direction (DH). Thus, the process is repeated from the determination of whether or not the calculated i-th pixel position (head position) is stored in the storage unit 12 by the temporary determination unit 24 in the head direction (DH).

出力部26は、修正処理部25が出力する情報で表される画素の位置に、対象動物の頭部があることを表すマーク(例えば赤色の丸印)を表示する。また、この出力部26は、修正処理部25が出力する情報で表される画素の位置が、設定部22によって設定された注目範囲の画素群に含まれる場合、つまり修正処理部25により出力された情報で特定される頭部の位置が、注目範囲に含まれる場合には、予め定めたマーカーを出力する。このマーカーは、例えば画像情報に重ね合わせて、画像情報の所定位置(例えば左上隅など)に表示される、赤色の四角形の図形などとしておけばよい。   The output unit 26 displays a mark (for example, a red circle) indicating that the head of the target animal is present at the position of the pixel represented by the information output from the correction processing unit 25. The output unit 26 outputs the pixel position represented by the information output from the correction processing unit 25 in the pixel group in the range of interest set by the setting unit 22, that is, output from the correction processing unit 25. When the position of the head specified by the information is included in the attention range, a predetermined marker is output. For example, the marker may be placed as a red square figure or the like displayed on a predetermined position (for example, the upper left corner) of the image information so as to be superimposed on the image information.

また、本実施の形態のここまでの説明では修正処理部25は、認識部23が処理対象とした画像情報について仮に決定された頭部の位置の情報と、この処理対象とした同じ画像情報から得られた尾の位置に基づいて推定される頭部の方向とが一致するか否かを調べていたが、本実施の形態はこれに限られない。   Further, in the description so far of the present embodiment, the correction processing unit 25 is based on the information on the position of the head temporarily determined for the image information to be processed by the recognition unit 23 and the same image information that has been processed. It has been investigated whether or not the head direction estimated based on the obtained tail position matches, but the present embodiment is not limited to this.

例えば、一連の画像情報のうち、認識部23がj番目に処理対象とした画像情報Pjについて仮に決定された頭部の位置の情報と比較する頭部の方向を得るにあたり、この一つ前であるj−1番目に処理対象とされた画像情報Pj-1に基づいて推定された頭部の方向、j番目に処理対象とした画像情報Pj画像情報Pjに基づいて推定された頭部の方向、及びこの一つ後であるj+1番目に処理対象とされた画像情報Pj+1に基づいて推定された頭部の方向を平均演算してもよい(重心からの角度の値の算術平均を演算すればよい)。この場合、修正処理部25は、認識部23がj番目に処理対象とした画像情報Pjについて仮に決定された頭部の位置の候補のうち、この演算された平均の頭部の方向にある画素であって、かつ重心から最も遠い画素を対象動物の頭部の位置であるとして、当該画素の位置を表す情報を出力する。   For example, in order to obtain the head direction to be compared with the information of the head position temporarily determined for the image information Pj that is recognized as the j-th processing target by the recognition unit 23 in the series of image information, The head direction estimated based on the image information Pj-1 that is the j-1th processing target, the head direction estimated based on the jth image information Pj image information Pj that is the processing target , And the head direction estimated based on the image information Pj + 1 that is the first processing target after j + 1 may be averaged (the arithmetic average of the angle values from the center of gravity may be calculated). do it). In this case, the correction processing unit 25 is a pixel in the direction of the calculated average head among the head position candidates tentatively determined for the image information Pj that is recognized as the j-th processing target by the recognition unit 23. Then, assuming that the pixel farthest from the center of gravity is the position of the head of the target animal, information indicating the position of the pixel is output.

このように前後の画像情報も考慮に入れることとしても構わない。またここでは前後一つずつの画像情報を用いる例としたが、処理対象とした画像情報の前後それぞれいくつの画像情報から推定された頭部の方向を平均演算するかは、実験的に定めることもできる。   Thus, the image information before and after may be taken into consideration. In this example, one piece of image information is used before and after, but the number of pieces of image information estimated before and after the image information to be processed is determined experimentally. You can also.

本実施の形態の画像処理装置1は以上の構成を備えており、次のように動作する。本実施の形態では、一連の画像情報を受け入れた画像処理装置1は、この一連の画像情報のうちから、利用者の指示操作により入力された点を用いたセグメンテーション等により、対象物体が撮像されている範囲を見つけ出す。   The image processing apparatus 1 according to the present embodiment has the above configuration and operates as follows. In the present embodiment, the image processing apparatus 1 that has received a series of image information images a target object by segmentation using points input by a user's instruction operation from the series of image information. Find out the range that is.

またこの画像処理装置1は、一連の画像情報に基づき、各画像情報において対象動物の本体が存在する範囲を特定する。画像処理装置1は、各画像情報で本体が存在する範囲に含まれる最瀕の画素値と、それに近似する色の画素値となっている範囲(連続した画素塊の部分)を見つけ出して、当該範囲を対象動物の本体が撮像されている範囲として認識する。   Further, the image processing apparatus 1 specifies a range where the main body of the target animal exists in each image information based on a series of image information. The image processing apparatus 1 finds out the range of pixel values that are the pixel values of colors that approximate the pixel value that is included in the range in which the main body exists in each image information (continuous pixel block portion), and The range is recognized as the range where the main body of the target animal is imaged.

画像処理装置1は、この本体が撮像されている範囲の重心を求め、またこの重心から最も遠い画素を頭部が撮像されている画素の候補として仮に決定する。画像処理装置1はさらに、対象動物の本体の周辺で、対象動物の本体を中心として、この対象動物の本体に含まれる画素に近似する色の画素が最も多く見いだされる方向を尾の方向として特定し、この尾の方向に対し、重心をはさんで反対側を頭部の方向と認識する。   The image processing apparatus 1 calculates the center of gravity of the range in which the main body is imaged, and tentatively determines a pixel farthest from the center of gravity as a pixel candidate whose head is imaged. The image processing apparatus 1 further specifies, as the tail direction, around the main body of the target animal, the center of the main body of the target animal, and the direction in which most pixels of a color similar to the pixels included in the main body of the target animal are found. Then, with respect to the direction of the tail, the opposite side across the center of gravity is recognized as the direction of the head.

画像処理装置1は認識した頭部の方向に、先に仮に決定した頭部が撮像されている画素の候補が含まれるか否かを調べ、含まれなければ、他の頭部の候補を仮に決定し、当該仮に決定した頭部が撮像されている画素の候補が、認識した頭部の方向に含まれるか否かの判断を行うといった処理を続ける。   The image processing apparatus 1 checks whether or not the candidate of the pixel in which the head that has been previously determined is captured is included in the direction of the recognized head. The determination is made, and the process of determining whether or not the candidate pixel for which the temporarily determined head is imaged is included in the recognized head direction is continued.

画像処理装置1は、認識した頭部の方向に、仮に決定した頭部が撮像されている画素の候補が含まれる場合、この仮に決定した画素の候補の位置に頭部が撮像されていると判断する。画像処理装置1は、頭部が撮像されていると判断した位置が、先に見つけ出した対象物体の周縁部にある場合に、マーカーMを表示して、マウスが対象物体に興味をしめして、対象物体に頭部を向けている(図6(a))ことを報知する。なお、マウスは壁面に拠りかかる性質があるので、対象物体にも寄り掛かってしまうことがある(図6(b))。この場合、対象動物の頭部は、対象物体の周縁部にはないので、マーカーは表示されない。   The image processing apparatus 1, when the recognized head direction is included in the recognized head direction, and the head is imaged at the position of the temporarily determined pixel candidate. to decide. The image processing apparatus 1 displays the marker M when the position where it is determined that the head has been imaged is at the peripheral edge of the target object found earlier, and the mouse is interested in the target object. It is informed that the head is directed to the target object (FIG. 6A). In addition, since the mouse has the property of depending on the wall surface, the mouse may lean on the target object (FIG. 6B). In this case, the marker is not displayed because the head of the target animal is not located at the periphery of the target object.

また本実施の形態の別の態様では、各画像情報から検出した対象動物の重心の位置をプロットし、対象動物の重心の移動軌跡を表す画像を生成して出力してもよい(図7(a))。また、この移動軌跡上で、マーカーを表示したときの軌跡の範囲と、そうでない範囲とを区別可能に(例えば色を変えるなど)した画像を生成して出力してもよい(図7(b))。   In another aspect of the present embodiment, the position of the center of gravity of the target animal detected from each image information may be plotted, and an image representing the movement locus of the center of gravity of the target animal may be generated and output (FIG. 7 ( a)). In addition, on the movement locus, an image in which the range of the locus when the marker is displayed and the range where the marker is not distinguishable (for example, by changing the color) may be generated and output (FIG. 7B). )).

本実施の形態によると、尾の方向を決定する処理等の処理負荷を低くでき、一定の精度で、かつ、比較的迅速な処理が可能となる。例えば、実時間での解析や、動物行動への介入が可能となる。また人為的な判断を要しないので、一定の評価基準で動物の行動分析を行うことができる。   According to the present embodiment, it is possible to reduce a processing load such as processing for determining the direction of the tail, and it is possible to perform a relatively quick process with a certain accuracy. For example, analysis in real time and intervention in animal behavior are possible. In addition, since no artificial judgment is required, it is possible to analyze the behavior of animals based on certain evaluation criteria.

1 画像処理装置、2 カメラ、11 制御部、12 記憶部、13 操作部、14 表示部、15 インタフェース部、21 受入部、22 設定部、23 認識部、24 仮決定部、25 修正処理部、26 出力部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing apparatus, 2 Cameras, 11 Control part, 12 Storage part, 13 Operation part, 14 Display part, 15 Interface part, 21 Reception part, 22 Setting part, 23 Recognition part, 24 Temporary determination part, 25 Correction process part, 26 Output unit.

Claims (3)

尾と本体とを備えた対象動物と、対象物体と、が撮像されている一連の画像情報を受け入れる受入手段と、
前記画像情報から対象物体を識別し、当該識別した対象物体の輪郭線周囲に注目範囲を設定する設定手段と、
前記画像情報から対象動物の本体を認識し、当該画像情報において認識された本体近傍で背景とは色の異なる点を見いだして前記認識した本体と当該見いだした点とを結ぶ線を尾の存在範囲として認識する認識手段と、
前記認識した本体の重心と、本体の輪郭線上で前記重心から最も離れた位置を前記対象動物の頭部として仮に決定する仮決定手段と、
前記認識した本体重心から前記認識した尾の存在範囲である線分へのベクトルを、前記仮決定手段が仮決定した頭部の認識位置の修正処理に供する修正処理手段と、
前記修正処理後の頭部の認識位置を出力する手段と、
を含む画像処理装置。
A receiving means for receiving a series of image information in which a target animal having a tail and a main body and a target object are imaged;
Setting means for identifying a target object from the image information and setting a range of interest around the contour line of the identified target object;
The main body of the target animal is recognized from the image information, a point having a color different from the background is found in the vicinity of the main body recognized in the image information, and a line connecting the recognized main body and the found point is defined as a tail existence range. Recognition means to recognize as
Tentatively determining means for temporarily determining the position of the recognized body as the head of the target animal, and the position farthest from the center of gravity on the contour line of the body,
Correction processing means for providing a vector from the recognized center of gravity of the body to a line segment that is the recognized existence range of the tail for correction processing of the recognition position of the head temporarily determined by the temporary determination means;
Means for outputting the recognition position of the head after the correction processing;
An image processing apparatus.
請求項1記載の画像処理装置であって、
前記出力された頭部の認識位置が、前記注目範囲に含まれる場合に予め定めたマーカーを出力するマーカー出力手段をさらに含む画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1,
An image processing apparatus further comprising marker output means for outputting a predetermined marker when the output recognition position of the head is included in the attention range.
コンピュータを、
尾と本体とを備えた対象動物と、対象物体と、が撮像されている一連の画像情報を受け入れる受入手段と、
前記画像情報から対象物体を識別し、当該識別した対象物体の輪郭線周囲に注目範囲を設定する設定手段と、
前記画像情報から対象動物の本体を認識し、当該画像情報において認識された本体近傍で背景とは色の異なる点を見いだして前記認識した本体と当該見いだした点とを結ぶ線を尾の存在範囲として認識する認識手段と、
前記認識した本体の重心と、本体の輪郭線上で前記重心から最も離れた位置を前記対象動物の頭部として仮に決定する仮決定手段と、
前記認識した本体重心から前記認識した尾の存在範囲である線分へのベクトルを、前記仮決定手段が仮決定した頭部の認識位置の修正処理に供する修正処理手段と、
前記修正処理後の頭部の認識位置を出力する手段と、
として機能させるプログラム。
Computer
A receiving means for receiving a series of image information in which a target animal having a tail and a main body and a target object are imaged;
Setting means for identifying a target object from the image information and setting a range of interest around the contour line of the identified target object;
The main body of the target animal is recognized from the image information, a point having a color different from the background is found in the vicinity of the main body recognized in the image information, and a line connecting the recognized main body and the found point is defined as a tail existence range. Recognition means to recognize as
Tentatively determining means for temporarily determining the position of the recognized body as the head of the target animal, and the position farthest from the center of gravity on the contour line of the body,
Correction processing means for providing a vector from the recognized center of gravity of the body to a line segment that is the recognized existence range of the tail for correction processing of the recognition position of the head temporarily determined by the temporary determination means;
Means for outputting the recognition position of the head after the correction processing;
Program to function as.
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