JPS6119076B2 - - Google Patents
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- JPS6119076B2 JPS6119076B2 JP1970381A JP1970381A JPS6119076B2 JP S6119076 B2 JPS6119076 B2 JP S6119076B2 JP 1970381 A JP1970381 A JP 1970381A JP 1970381 A JP1970381 A JP 1970381A JP S6119076 B2 JPS6119076 B2 JP S6119076B2
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- correlation
- tracking
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- screen
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、テレビカメラや赤外線撮像装置か
ら供給される画像信号の相関処理により、上記撮
像装置の視野内にある所要の目標又は情景を自動
的に捜索、捕捉し追尾する装置に関するものであ
る。Detailed Description of the Invention The present invention automatically searches for, captures, and tracks a desired target or scene within the field of view of the imaging device by correlation processing of image signals supplied from a television camera or an infrared imaging device. This relates to a device for
従来、この種装置では、所要の目標又は情景の
捜索、捕捉は、操作員が撮像装置から供給される
画像をCRT上に表示し、このCRT画面上を注視
して目標の識別、判定を行なつていたため、操作
員の能力による個人差が大きくかつ、操作員の肉
体的疲労による交代要員の常備が必要であるなど
の欠点があつた。 Conventionally, with this type of device, in order to search and capture a desired target or scene, an operator displays images supplied from an imaging device on a CRT, and identifies and determines the target by watching the CRT screen. This system had drawbacks such as large individual differences depending on the ability of the operator and the need to have replacement personnel on hand due to physical fatigue of the operator.
また、操作員が撮像装置の視野内にある目標又
は情景のなかから所要の目標又は情景を捜索、捕
捉した後追尾モードの指令を出すまでに1秒程度
の時間遅れがあるため、高速移動目標を自動的に
追尾するモードへ切り替えるのがスムーズにいか
なかつた。 In addition, there is a time delay of about 1 second between when the operator issues a tracking mode command after searching and capturing a desired target or scene within the field of view of the imaging device. Switching to automatic tracking mode did not go smoothly.
この発明は、これらの欠点を除去するため、撮
像装置から供給される画像を走査線に平行及び垂
直方向に沿つてα個及びβ個に分割し、分割した
各領域内において、あらかじめ所要の目標又は情
景の画像信号を記憶した参照画面を2次元的に走
査して相関関数の最大値を求め、それらのα×β
個の相関係数の最大値のうち大きい順から処理時
間の短縮のためi個選ぶとともに各i個の領域を
走査線に平行及び垂直方向にAH倍及びAV倍し、
上記参照画面を2次元的に走査して相関係数の最
大値を上記のi個の領域で求めたうちで、最大の
相関係数を与える上記の分割された領域を1つ選
び、新たに入力されるj個の被相関画面に対し、
参照画面を上記分割された領域内で2次元的に走
査して相関係数の最大値を求め、これらのj個の
相関係数の最大値があらかじめ設定した閾値を越
える個数ncを計数し、その計数値ncがnt(nt
<j)より大きいものを所要の目標又は情景とし
て選定し、自動的に追尾モードに移行するように
したものである。以下図面について詳細に説明す
る。 In order to eliminate these drawbacks, the present invention divides the image supplied from the imaging device into α and β parts along the directions parallel and perpendicular to the scanning line, and in each divided area, a desired target is set in advance. Alternatively, two-dimensionally scan a reference screen that stores image signals of a scene, find the maximum value of the correlation function, and calculate their α×β
In order to shorten the processing time, i are selected from among the maximum values of the correlation coefficients in descending order of the processing time, and each i region is multiplied by A H and A V in the directions parallel and perpendicular to the scanning line.
The above reference screen is scanned two-dimensionally to find the maximum value of the correlation coefficient in the above i regions, and one of the above divided regions that gives the maximum correlation coefficient is selected and newly For j input correlated screens,
The reference screen is scanned two-dimensionally within the above divided area to find the maximum value of the correlation coefficients, and the number n c of which the maximum value of these j correlation coefficients exceeds a preset threshold is counted. , whose count value n c is n t (n t
<j) A larger target or scene is selected as the desired target or scene, and the tracking mode is automatically entered. The drawings will be explained in detail below.
第1図から第3図は、この発明による相関追尾
装置における目標又は情景の捜索、捕捉動作の説
明図である。 FIGS. 1 to 3 are explanatory diagrams of target or scene searching and capturing operations in the correlation tracking device according to the present invention.
第1図は、撮像装置から供給される画像を走査
線に平行及び垂直方向に沿つてα個及びβ個に分
割したときの領域の配列と、その領域内における
参照画面の走査法を説明する図である。第2図
は、上記走査法により求めた相関係数と、それら
の振幅の最大値のうち大きい順からi個の領域を
選び、各領域の走査線に平行及び垂直方向をAH
倍及びAV倍し、各領域毎に参照画面を2次元的
に走査して計算した相関係数を示す図である。第
3図は、上記i個の領域について計算した相関係
数のなかから、相関係数を最大とする領域を1個
選びこの領域において、新たに入力されるj個の
被相関画像について計算した相関係数を示す図で
ある。 Figure 1 explains the arrangement of regions when the image supplied from the imaging device is divided into α and β regions along the directions parallel and perpendicular to the scanning line, and the scanning method of the reference screen within the regions. It is a diagram. Figure 2 shows the correlation coefficients obtained by the above-mentioned scanning method and i regions selected from the largest amplitude values, and A H
FIG. 12 is a diagram showing correlation coefficients calculated by two-dimensionally scanning a reference screen for each region by multiplying by A V and A V times. Figure 3 shows that from among the correlation coefficients calculated for the above i regions, one region with the maximum correlation coefficient is selected, and the calculation is performed for j newly input correlated images in this region. It is a figure showing a correlation coefficient.
なお、以下では、説明の都合上、i=3、j=
5の場合について説明する。 Note that in the following, for convenience of explanation, i=3, j=
Case 5 will be explained.
第1図において、1は撮像装置から供給される
被相関画面、2は分割領域、3は参照画面であ
る。以下では、参照画面は、あらかじめ追尾目標
又は情景の画像信号を画像データベースに記憶し
ておいたなかから所要のものを選択し用いるもの
とする。 In FIG. 1, 1 is a correlated screen supplied from an imaging device, 2 is a divided area, and 3 is a reference screen. In the following description, it is assumed that a required reference screen is selected from image signals of tracking targets or scenes stored in an image database in advance.
なお、上記の被相関画面1の大きさをK画素×
L画素、参照画面3の大きさをM画素×N画素と
して説明する。 Note that the size of the above correlated screen 1 is K pixels x
An explanation will be given assuming that L pixels and the size of the reference screen 3 are M pixels×N pixels.
被相関画面1を走査線に平行及び垂直方向に沿
つてα個及びβ個に分割した領域2において、参
照画面3を走査線に平行方向に対しK/αBH画素間
隔で、また走査線に垂直方向に対しL/βBV画素間
隔で2次元的に粗く走査し、相関係数C(k,
l)を計算する。 In a region 2 in which the correlated screen 1 is divided into α and β parts along the direction parallel and perpendicular to the scanning line, the reference screen 3 is divided into α and β pixels in the direction parallel to the scanning line and at an interval of K/αB H pixels and along the scanning line. Two-dimensional coarse scanning is performed in the vertical direction at L/βB V pixel intervals, and the correlation coefficient C(k,
Calculate l).
この場合、被相関画面1の画像信号をQ(m+
k,n+l)、参照画面3の画像信号をP(m,
n)とすると、相関係数C(k,l)は第(1)式で
与えられる。 In this case, the image signal of the correlated screen 1 is Q(m+
k, n+l) and the image signal of reference screen 3 as P(m,
n), the correlation coefficient C(k,l) is given by equation (1).
ここで、(m,n)は参照画面3の左上端を座
標原点に、また(k・l)は各分割領域2の左上
端を座標原点にそれぞれ設定した直交座標系であ
り、k,lは第(2)式及び第(3)式の条件を満足する
値である。 Here, (m, n) is an orthogonal coordinate system in which the upper left end of the reference screen 3 is set as the coordinate origin, and (k, l) is the orthogonal coordinate system in which the upper left end of each divided area 2 is set as the coordinate origin, and k, l is a value that satisfies the conditions of equations (2) and (3).
1≦k≦(K/α−M+1) (2)
1≦l≦(K/β−N+1) (3)
この場合、第2図に示すようなα×β個の相関
係数の演算時間Tは、1回のP(m,n)とQ
(m+k,n+l)の積演算時間をtとすると第
(4)式となる。 1≦k≦(K/α−M+1) (2) 1≦l≦(K/β−N+1) (3) In this case, the calculation time T for α×β correlation coefficients as shown in Figure 2 is one time P(m,n) and Q
If the product calculation time of (m+k, n+l) is t, then the
Equation (4) is obtained.
いま一例として、K=L=256画素、M=N=
16画素、α=β=8、BH=BV=4、t=
70nsecの掛算器を用いる場合には、
T=(8)2・(16)2・(3)2・(70×10-9)
〓10.3msec
となり、30フレーム/secの標準テレビ走査方式
の1フレーム以内で処理できる。 As an example, K=L=256 pixels, M=N=
16 pixels, α=β=8, B H =B V =4, t=
When using a 70nsec multiplier, T = (8) 2・(16) 2・(3) 2・(70×10 -9 ) 〓10.3msec, which is 1 of the standard TV scanning system of 30 frames/sec. Can be processed within a frame.
次に、第2図に示すようなα×β個の相関係数
の振幅のうち、大きい順からi=3個のピーク
C1・C2及びC3を選ぶとともに、次に入力される
被相関画面において目標が上記分割領域外へ移動
し相関がとれなくなるのを防止するため、各分割
領域2の走査線に平行及び垂直方向をAH倍及び
AV倍して相関演算領域を広げ、各領域において
上記参照画面を2次元的に走査して相関係数C1
(k・l)、C2(k・l)、C3(k・l)を計算す
る。 Next, among the amplitudes of α×β correlation coefficients as shown in FIG.
In addition to selecting C 1 , C 2 , and C 3 , in order to prevent the target from moving outside the above-mentioned divided area and not being able to correlate in the next input correlated screen, Expand the correlation calculation area by multiplying it by A H and A V in the vertical direction, scan the reference screen two-dimensionally in each area, and calculate the correlation coefficient C 1
(k・l), C 2 (k・l), and C 3 (k・l).
この場合の相関係数の演算時間T′は、1回の
積演算時間をtとすると第(5)式となる。 In this case, the calculation time T' of the correlation coefficient is expressed by equation (5), where t is the time required for one product calculation.
T′=i・M・N・(AH・K/α−M+1)
・(AV・L/βN+1)・t (5)
いま一例としてK=L=256画素、M=N=16
画素、α=β=8、AH=AV=1.5、t=70nsec
の掛算器を用いる場合には
T′=3・(16)2・(33)2・(70×10-9)
〓58.5msec
となり、30フレーム/secの標準テレビ走査方式
の2フレーム以内で処理できる。 T'=i・M・N・(A H・K/α−M+1)・( AV・L/βN+1)・t (5) As an example, K=L=256 pixels, M=N=16
Pixel, α = β = 8, A H = A V = 1.5, t = 70 nsec
When using a multiplier of can.
上記の如く計算した相関係数C1(k,l)、C2
(k,l)、C3(k,l)のうちその振幅の最大
となる領域を1個選び、この領域(2)において第3
図に示すように連続して入力される5個の被相関
画像に対して上記参照画面(3)を2次元的に走査し
て相関係数C(1)(k,l)、C(2)(k,l)、C
(3)(k,l)、C(4)(k,l)、C(5)(k,
l)を計算する。 Correlation coefficients C 1 (k, l), C 2 calculated as above
(k, l), C 3 (k, l), select one region where the amplitude is maximum, and in this region (2),
As shown in the figure, the reference screen (3) is two-dimensionally scanned for five correlated images that are input continuously, and the correlation coefficients C (1) (k, l), C (2 ) (k, l), C
(3) (k, l), C (4) (k, l), C (5) (k,
Calculate l).
ここで、上記の相関係数の最大値をE1,E2,
E3,E4,E5、また、あらかじめ設定した閾値を
Etとする。このE1〜E5とEtとを比較し、Etを越
える個数ncを計数し、この計数値ncが閾値nt
を越えた場合を所要の目標と識別し、追尾モード
に移行する。このような処理を行なうのは、上述
の如く参照画像を画像データベースから選択しこ
れを継続的に用いている場合目標の並進・拡大・
縮小・回転などに伴つて相関係数の最大値が変化
し、誤動作するのを防止するためのものである。 Here, the maximum value of the above correlation coefficient is E 1 , E 2 ,
E 3 , E 4 , E 5 , and a preset threshold value is E t . These E 1 to E 5 are compared with E t , the number n c exceeding E t is counted, and this counted value n c is the threshold value n t
If the target exceeds the target, it is identified as the desired target and the system shifts to tracking mode. Such processing is performed when the reference image is selected from the image database and continuously used as described above, and the target image is translated, enlarged,
This is to prevent malfunctions due to changes in the maximum value of the correlation coefficient due to reduction, rotation, etc.
なお、nc<nt=3となる場合は、第1図に示
した捜索動作に戻り、上記の動作を繰り辺す。 Note that if n c < nt = 3, the search operation shown in FIG. 1 is returned to and the above operation is repeated.
ところで第3図に示した連続して入力されるj
=5個の被相関画像に対する相関係数の演算時間
T″は、1回の積演算時間をtとすると第(6)式と
なる。 By the way, the continuously input j shown in Figure 3
= Calculation time of correlation coefficient for 5 correlated images
T″ is expressed by Equation (6), where t is the time required for one product operation.
T″=j・M・N・(AH・K/α−M+1)
・(AV・L/β−N+1)・t (6)
いま一例としてK=L=256画素、M=N=16
画素、α=β=8、AH=AV=1.5、t=70nsec
の掛算器を用いる場合
T″=5・(16)2・(33)2・(70×10-9)
〓97.6msec
となり30フレーム/secの標準テレビ走査方式の
3フレーム以内で処理できる。 T″=j・M・N・(A H・K/α−M+1)・( AV・L/β−N+1)・t (6) As an example, K=L=256 pixels, M=N=16
Pixel, α = β = 8, A H = A V = 1.5, t = 70 nsec
When using a multiplier, T″=5・(16) 2・(33) 2・(70×10 -9 ) 〓97.6msec, which can be processed within 3 frames of the standard television scanning system of 30 frames/sec.
以上述べたこの発明による相関追尾装置におい
て、目標又は情景の捜索、捕捉に要する時間はK
=L=256画素、M=N=16画素、α=β=8、
AH=AV=1.5、BH=BV=4、i=3、j=
5、t=70nsecの場合高々6フレーム(〓
0.2sec)であり、肉眼の積分時間(〓0.3sec)以
内で自動的に追尾モードに移行することができ
る。 In the above-described correlation tracking device according to the present invention, the time required to search and capture a target or scene is K.
=L=256 pixels, M=N=16 pixels, α=β=8,
A H = A V = 1.5, B H = B V = 4, i=3, j=
5. When t=70nsec, at most 6 frames (〓
0.2sec), and can automatically shift to tracking mode within the integration time of the naked eye (0.3sec).
次に、追尾動作では、はじめに第3図に示した
領域内で同様に相関係数を計算しその振幅を最大
とする座標(k0,l0)を求めこれを追尾点とす
る。次に入力される被相関画面1に対し、第4図
aに示すように、一例として大きさ2ε画素×2
ε画素の矩形領域4に参照画面3の走査領域を限
定して相関係数C(k,l)を計算する。 Next, in the tracking operation, first, the correlation coefficient is similarly calculated within the area shown in FIG. 3, and the coordinates (k 0 , l 0 ) where the amplitude is maximized are determined, and these are determined as the tracking point. For the next input correlated screen 1, as shown in FIG.
The correlation coefficient C(k,l) is calculated by limiting the scanning area of the reference screen 3 to a rectangular area 4 of ε pixels.
同様にしてこの相関係数C(k,l)の振幅を
最大とする座標(k1,l1)を求め(ko,l0)との距
離Rを第(7)式より求める。 Similarly, the coordinates (k 1 , l 1 ) that maximize the amplitude of this correlation coefficient C(k, l) are found, and the distance R from (ko, l 0 ) is found from equation (7).
R=√|1−0|2+|1−0|2 (7)
ここで、上記Rとあらかじめ設定したεとの比
較を行ない、R≧εの場合には第4図bに示すよ
うに、大きさ2aR画素×2aR画素(a≧1)の矩
形領域4を、追尾点(k1,l1)を中心として設
け、この領域に参照画面3の走査領域を限定す
る。 R=√| 1 − 0 | 2 +| 1 − 0 | 2 (7) Here, the above R is compared with the preset ε, and if R≧ε, as shown in Figure 4b, , a rectangular area 4 having a size of 2aR pixels×2aR pixels (a≧1) is provided centered on the tracking point (k 1 , l 1 ), and the scanning area of the reference screen 3 is limited to this area.
上記の相関係数の演算時間Tcは、1回の積演
算時間をtとすると第(8)式となる。 The calculation time Tc of the above correlation coefficient is expressed by equation (8), where t is the time required for one product calculation.
〓Tc=M・N・(2aR)2・t :R≧εの場合
=M・N・(2ε)2・t R<εの場合 (8)
ところで、上記の距離Rの最大値は、通常の運
用条件では1秒間当り被相関画面の全幅以下であ
るから、一例として被相関画面の大きさをK=L
=256画素とすると30フレーム/secの標準テレビ
走査方式では、上記の最大のRはフレーム間
(33.3msec)において8.5画素となる。〓Tc=M・N・(2aR) 2・t: When R≧ε =M・N・(2ε) 2・t When R<ε (8) By the way, the maximum value of the above distance R is usually Under the operating conditions, the width of the correlated screen per second is less than the full width of the correlated screen, so as an example, the size of the correlated screen is K = L.
= 256 pixels, in the standard television scanning system of 30 frames/sec, the above maximum R is 8.5 pixels between frames (33.3 msec).
このとき、大きさM=N=16画素の参照画面を
a=2と設定して追尾する場合t=70nsecの掛
算器を用いると演算時間Tcは
Tc=(16)2・(2×2×8.5)2
・(70×10-9)〓20.7msec
となり33.3msecより小さくなるため、標準テレ
ビ走査方式の画像を実時間で相関追尾することが
できる。 At this time, when tracking is performed by setting a reference screen of size M=N=16 pixels as a=2, and using a multiplier with t=70 nsec, the calculation time Tc is Tc=(16) 2・(2×2× 8.5) 2・(70×10 -9 ) 〓 20.7 msec, which is smaller than 33.3 msec, so it is possible to perform correlation tracking of standard television scanning images in real time.
以上述べたこの発明による相関追尾装置では、
自動的に複雑背景中にある複数個の目標又は情景
を検出し、その中から最も相関の高いものを1個
選択し、それをj個のフレームにわたつて2重の
閾値処理を行ない捕捉しているため、安定かつ信
頼性の高いシステムを構成できる。 In the correlation tracking device according to the present invention described above,
It automatically detects multiple targets or scenes in a complex background, selects the one with the highest correlation among them, and captures it by performing double threshold processing over j frames. As a result, a stable and highly reliable system can be constructed.
第5図は、この発明の実施例の構成図である。 FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
第5図において、サーボ架台5に搭載した撮像
装置6から供給される画像信号をアナログ−デイ
ジタル変換回路7を通してデイジタル信号に変換
する。 In FIG. 5, an image signal supplied from an imaging device 6 mounted on a servo mount 5 is converted into a digital signal through an analog-digital conversion circuit 7.
この画像信号を用いて、はじめに、目標の捜索
を下記の通り行なう。すなわち、領域分割回路8
を用いて被相関画面の走査線に平行及び垂直方向
に沿つてα個及びβ個に分割し、分割したα×β
個の領域内の画像信号をバツフアメモリ9に記憶
する。このバツフアメモリ9の中から順次分割さ
れた領域内の画像信号を読み出すとともに、あら
かじめメモリ10aに捕捉、追尾したい目標又は
情景の画像信号を参照画面として記憶しておいた
ものを読み出し、両者を掛算及び加算器11に入
力し平行方向に対しK/αBH画素、垂直方向に対し
L/βBV画素間隔で粗く走査し相関係数を計算す
る。その後、最大値検出回路12に入力し、各領
域毎に相関係数の振幅の最大値を求め、領域選択
回路13を用いて、大きい順からi個の分割され
た領域を選択する。 Using this image signal, first, a search for the target is performed as follows. That is, the area dividing circuit 8
The correlated screen is divided into α and β pieces along the parallel and perpendicular directions to the scanning line using
The image signals within these areas are stored in the buffer memory 9. The image signals in the divided areas are sequentially read out from the buffer memory 9, and the image signals of the target or scene to be captured and tracked that have been previously stored in the memory 10a as a reference screen are read out, and both are multiplied and The data is input to an adder 11 and roughly scanned at intervals of K/αB H pixels in the parallel direction and L/βB V pixels in the vertical direction to calculate a correlation coefficient. Thereafter, it is input to the maximum value detection circuit 12 to find the maximum value of the amplitude of the correlation coefficient for each region, and the region selection circuit 13 is used to select i divided regions in descending order of magnitude.
次に、目標の捕捉を下記の通り行なう。すなわ
ち、上記の領域選択回路13からの検出信号を領
域設定回路14に入力し、検出されたi個の領域
の走査線に平行及び垂直方向をAH倍及びAV倍
し、各領域の面積を拡張した後、この領域にある
画像信号をバツフアメモリ9に記憶する。このバ
ツフアメモリ9の中から順次上記分割された領域
内の画像信号を読み出すとともに、上記のメモリ
10aに記憶してある参照画面の画像信号を読み
出し両者を掛算及び加算回路11に入力し相関係
数を計算する。 Next, target acquisition is performed as follows. That is, the detection signal from the area selection circuit 13 described above is input to the area setting circuit 14, and the scanning lines of the i detected areas are multiplied by A H and A V in the parallel and perpendicular directions, and the area of each area is determined. After expanding the area, the image signal in this area is stored in the buffer memory 9. The image signals in the divided areas are sequentially read out from the buffer memory 9, and the image signals of the reference screen stored in the memory 10a are read out and both are input to the multiplication and addition circuit 11 to calculate the correlation coefficient. calculate.
その後最大値検出回路12に入力し、各領域毎
に相関係数の振幅の最大値を求め、それらの最大
値の中から領域選択回路13を用いて最大の相関
係数を与える分割された領域を1個選ぶ。 After that, the input is input to the maximum value detection circuit 12, the maximum value of the amplitude of the correlation coefficient is determined for each region, and the region selection circuit 13 is used to select divided regions from among these maximum values to give the maximum correlation coefficient. Choose one.
この分割された領域において撮像装置6から連
続して供給されるj個の被相関画像に対し同様に
相関係数を計算し、最大値検出回路12で相関係
数の振幅の最大値E1,…,Ejを求める。 Correlation coefficients are similarly calculated for j correlated images continuously supplied from the imaging device 6 in this divided area, and the maximum value detection circuit 12 calculates the maximum value E 1 of the amplitude of the correlation coefficient, ..., find E j .
このようにして求めたj個の最大値E1,…,
Ejとあらかじめ設定した閾値Etとを比較回路1
5に入力し、このEtを越える個数ncを計数した
後、このncがあらかじめ設定した個数ntを越え
た場合にロツクオン信号を発生する。 The j maximum values E 1 obtained in this way,...
Comparison circuit 1 compares E j with a preset threshold E t
5, and after counting the number n c that exceeds this E t , a lock-on signal is generated if this n c exceeds a preset number n t .
なお、ncがntより小さい場合には、ロツクオ
フ信号を発生し上記の領域分割回路8にフイード
バツクして再び捜索動作を行なう。 If nc is smaller than nt , a lockoff signal is generated and fed back to the area dividing circuit 8 to perform the search operation again.
次に目標の追尾を下記の通り行なう。すなわ
ち、上記の比較回路15よりロツクオン信号が発
生すると、自動的に追尾ウインドウ設定回路16
が作動し、撮像装置6の視野内にある所要の目標
又は情景を含む領域に追尾ウインドウを設定す
る。この領域にある画像信号をスイツチ17によ
り選び出し、この画像信号と上記のあらかじめメ
モリ10aに記憶した参照画面の画像信号とのい
ずれかをスイツチ18により選びメモリ10bに
参照画面として記憶する。 Next, target tracking is performed as follows. That is, when the lock-on signal is generated from the comparison circuit 15, the tracking window setting circuit 16 is automatically activated.
is activated, and a tracking window is set in an area within the field of view of the imaging device 6 that includes a desired target or scene. An image signal in this area is selected by a switch 17, and either this image signal or the image signal of the reference screen previously stored in the memory 10a is selected by a switch 18 and stored in the memory 10b as a reference screen.
この場合、スイツチ17,18を用いてメモリ
10bに記憶するのは、目標又は情景が拡大・縮
小・回転などの変動を伴なつた場合に参照画面を
更新するためである。 In this case, the reason why the switches 17 and 18 are used to store the data in the memory 10b is to update the reference screen when the target or scene is accompanied by changes such as enlargement, reduction, rotation, etc.
次に、新たに撮像装置6から供給される画像信
号に対しスイツチ17を通してバツフアメモリ9
に入力した後、上記メモリ10b及びバツフアメ
モリ9から画像信号を読み出し掛算及び加算回路
11に入力して相関係数を計算する。 Next, the image signal newly supplied from the imaging device 6 is sent to the buffer memory 9 through the switch 17.
Then, the image signals are read out from the memory 10b and the buffer memory 9 and input to the multiplication and addition circuit 11 to calculate the correlation coefficient.
この場合、掛算及び加算回路11を後述の相関
演算制御回路21からの制御信号により演算領域
を制限する。 In this case, the calculation area of the multiplication and addition circuit 11 is limited by a control signal from a correlation calculation control circuit 21, which will be described later.
このようにして求めた2次元の相関係数を追尾
点検出回路19に入力し、最大値を与える座標を
検出する。この座標信号と1フレーム前の画像に
ついて求めた座標信号との距離Rを距離計算回路
20により求め相関演算時間制御回路21に入力
する。 The two-dimensional correlation coefficient obtained in this manner is input to the tracking point detection circuit 19, and the coordinates giving the maximum value are detected. The distance R between this coordinate signal and the coordinate signal obtained for the image one frame before is calculated by the distance calculation circuit 20 and inputted to the correlation calculation time control circuit 21.
すると相関演算制御回路21では、距離Rとあ
らかじめ設定した閾値εとの比較を行ないR≧ε
の場合には、大きさ2aR画素×2aR画素の矩形の
制御信号を、またR<εの場合には大きさ2ε画
素×2ε画素の矩形の制御信号を発生する。 Then, the correlation calculation control circuit 21 compares the distance R with a preset threshold value ε and determines that R≧ε
In this case, a rectangular control signal with a size of 2aR pixels×2aR pixels is generated, and when R<ε, a rectangular control signal with a size of 2ε pixels×2ε pixels is generated.
この場合、追尾点検出回路19より出力される
座標信号を上記追尾ウインドウ設定回路16にフ
イードバツクし画面上において追尾ウインドウの
位置を移動させることにより撮像装置6の視野内
にある所要の目標又は情景を電子ループで追尾す
ることができる。 In this case, the coordinate signal output from the tracking point detection circuit 19 is fed back to the tracking window setting circuit 16 to move the position of the tracking window on the screen, thereby detecting the desired target or scene within the field of view of the imaging device 6. It can be tracked using an electronic loop.
また、追尾制御信号発生回路22に上記座標信
号を入力し、サーボ架台5への誤差信号を出力し
撮像装置6の姿勢制御を行なうことにより、画面
上に所要の目標又は情景を静止させて追尾するこ
とができる。 In addition, by inputting the coordinate signal to the tracking control signal generation circuit 22 and outputting an error signal to the servo mount 5 to control the attitude of the imaging device 6, the desired target or scene is kept stationary on the screen and tracked. can do.
なお、以上は標準テレビ走査方式の撮像装置か
ら供給される画像信号について説明したが、この
発明はこれに限らず2次元情報を相関処理し追尾
する装置に使用してもよい。 Although the above description has been made regarding an image signal supplied from a standard television scanning type imaging device, the present invention is not limited to this, and may be applied to a device that performs correlation processing and tracking of two-dimensional information.
また、以上はハードウエアについて説明した
が、この発明はこれに限らずソフトウエアで実現
する場合に適用できることは言うまでもない。 Moreover, although the above description has been made regarding hardware, it goes without saying that the present invention is not limited to this and can be applied to cases where it is realized using software.
さらに、以上では、i=3、j=5の場合につ
いて説明したが、この発明はこれに限らず任意の
値に設定して使用してもよい。さらに以上では相
関演算の制御領域の形が矩形の場合について説明
したが、この発明はこれに限らず円形、楕円形、
扇形などの任意の形状のものに適用できることは
言うまでもない。 Furthermore, although the case where i=3 and j=5 has been described above, the present invention is not limited to this and may be used by setting to any value. Furthermore, although the above description has been made regarding the case where the shape of the control region for correlation calculation is rectangular, the present invention is not limited to this;
Needless to say, it can be applied to any shape such as a fan shape.
以上のように、この発明に係る相関追尾装置で
は、相関処理により、目標又は情景の捜索並びに
捕捉を自動的に行なうとともに追尾を実時間でで
きるため、特に人間の介在できない追尾システム
を構成する上で有効である。また、人間の介在で
きる追尾システムでは、操作員が追尾するか否か
の判定するための情報を提供することになるため
操作員の労力を軽減できる利点がある。 As described above, the correlation tracking device according to the present invention can automatically search for and capture a target or scene by correlation processing, and can also perform tracking in real time. is valid. In addition, a tracking system that allows human intervention has the advantage that the operator's labor can be reduced because the operator provides information for determining whether or not to perform tracking.
第1図、第2図、第3図は、この発明による相
関追尾装置における目標又は情景の捜索、捕捉動
作を説明するための図、第4図は追尾動作を説明
するための図、第5図は、この発明による相関追
尾装置の実施例の構成図である。
図中、1は被相関画面、2は分割領域、3は参
照画面、4は矩形の相関演算領域、5はサーボ架
台、6は撮像装置、7はアナログ−デイジタル変
換回路、8は領域分割回路、9はバツフアメモ
リ、10a,10bはメモリ、11は掛算及び加
算回路、12は最大値検出回路、13は領域選択
回路、14は領域設定回路、15は比較回路、1
6は追尾ウインドウ設定回路、17,18はスイ
ツチ、19は追尾点検出回路、20は距離計算回
路、21は相関演算制御回路、22は追尾制御信
号発生回路である。なお、図中、同一あるいは相
当部分には同一符号を付して示してある。
1, 2, and 3 are diagrams for explaining the operation of searching and capturing a target or scene in the correlation tracking device according to the present invention, FIG. 4 is a diagram for explaining the tracking operation, and FIG. 5 is a diagram for explaining the tracking operation. The figure is a configuration diagram of an embodiment of a correlation tracking device according to the present invention. In the figure, 1 is a correlated screen, 2 is a divided area, 3 is a reference screen, 4 is a rectangular correlation calculation area, 5 is a servo mount, 6 is an imaging device, 7 is an analog-digital conversion circuit, and 8 is an area dividing circuit , 9 is a buffer memory, 10a, 10b are memories, 11 is a multiplication and addition circuit, 12 is a maximum value detection circuit, 13 is an area selection circuit, 14 is an area setting circuit, 15 is a comparison circuit, 1
6 is a tracking window setting circuit, 17 and 18 are switches, 19 is a tracking point detection circuit, 20 is a distance calculation circuit, 21 is a correlation calculation control circuit, and 22 is a tracking control signal generation circuit. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
Claims (1)
−デイジタル変換した画面と、あらかじめ記憶し
た参照画面との相関関数を求め、その相関係数の
最大値及び最大値を与える座標を検出し、撮像装
置の視野内にある所要の目標又は情景を追尾する
相関追尾装置において、上記撮像装置から供給さ
れる画面を走査線に平行及び垂直方向に沿つてα
個及びβ個に分割し、この分割した各領域内で、
上記参照画面を2次元的に走査して相関係数の最
大値を求め、それらのα×β個の最大値のうち大
きい順番からi個選択する領域選択回路と、上記
i個の分割した領域を中心として、その走査線に
平行及び垂直方向にAH及びAV倍に拡張した領域
を設定する領域設定回路と、これらの領域内の画
面上で前記参照画面を2次元的に走査して相関係
数を求め、各領域毎に相関係数の最大値を検出す
る最大値検出回路と、それらの最大値のうち最も
大きい値をもつ上記分割された領域を1個選定
し、新たに入力されるj個の被相関画面に対し、
参照画面を上記の選定された領域内に限定して2
次元的に走査して相関係数の最大値を求め、これ
らのj個の相関係数の最大値があらかじめ設定し
た閾値を越える個数ncを計数し、この計数値nc
がnt(nt<j)より大きいものを所要の目標又
は情景と判定する比較回路と、上記のように判定
された目標又は情景を含む領域に追尾ウインドウ
を設定する追尾ウインドウ設定回路と、この追尾
ウインドウ内の画面と参照画面との相関係数を求
め、その最大相関値及びその最大値を与える座標
を追尾点として検出する追尾点検出回路と、この
追尾点検出回路より出力される座標信号に基づい
て前記撮像装置の姿勢を制御するサーボ架台に誤
差信号を出力する追尾制御信号発生回路とを備え
たことを特徴とする相関追尾装置。1. Find the correlation function between the analog-to-digital converted screen of the image signal supplied from the imaging device and the previously stored reference screen, detect the maximum value of the correlation coefficient and the coordinates that give the maximum value, and In a correlation tracking device that tracks a desired target or scene within the field of view, the screen supplied from the image pickup device is
and β, and within each divided area,
an area selection circuit that scans the reference screen two-dimensionally to find the maximum value of the correlation coefficient, and selects i pieces from among the α×β maximum values in descending order; and the i divided areas. an area setting circuit that sets an area that is expanded by A H and A V times in parallel and perpendicular directions to the scanning line, and two-dimensionally scans the reference screen on the screen within these areas; A maximum value detection circuit that calculates the correlation coefficient and detects the maximum value of the correlation coefficient for each region, selects one of the divided regions with the largest value among those maximum values, and newly inputs it. For j correlated screens,
Limit the reference screen to the selected area above 2
Scan dimensionally to find the maximum value of the correlation coefficients, count the number n c of which the maximum value of these j correlation coefficients exceeds a preset threshold, and calculate this counted value n c
a comparison circuit that determines that a target or scene is larger than n t (n t <j); a tracking window setting circuit that sets a tracking window in an area that includes the target or scene determined as described above; A tracking point detection circuit that calculates the correlation coefficient between the screen in this tracking window and the reference screen, and detects the maximum correlation value and the coordinates giving the maximum value as a tracking point, and the coordinates output from this tracking point detection circuit. A correlation tracking device comprising: a tracking control signal generation circuit that outputs an error signal to a servo mount that controls the attitude of the imaging device based on the signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1970381A JPS57134763A (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Correlation tracking device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1970381A JPS57134763A (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Correlation tracking device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57134763A JPS57134763A (en) | 1982-08-20 |
| JPS6119076B2 true JPS6119076B2 (en) | 1986-05-15 |
Family
ID=12006627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1970381A Granted JPS57134763A (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Correlation tracking device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57134763A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0586708B1 (en) * | 1992-03-06 | 2001-09-26 | Omron Corporation | Image processor and method therefor |
| US5392088A (en) * | 1992-09-04 | 1995-02-21 | Nikon Corporation | Target follow-up device and camera comprising the same |
-
1981
- 1981-02-13 JP JP1970381A patent/JPS57134763A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57134763A (en) | 1982-08-20 |
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