JP2005114588A - Tracking device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、追尾装置に関し、特に、移動体の位置を追跡する追尾装置に関する。 The present invention relates to a tracking device, and more particularly to a tracking device that tracks the position of a moving object.
被写体の3次元形状を示す距離画像を撮像する距離画像センサが知られている。その距離画像センサは、被写体の表面の互いに異なる複数の領域にレーザを間欠的に照射する投光部と、レーザの反射光を受光して投光部によりレーザが発射されてから反射光が受光されるまでの飛行時間を測定する受光部と、飛行時間に基づいて被写体の立体形状を示す距離画像を生成する距離画像生成部とを備えている。 A distance image sensor that captures a distance image showing a three-dimensional shape of a subject is known. The distance image sensor includes a light projecting unit that intermittently irradiates a plurality of different areas on the surface of the subject with a laser, and receives reflected light from the laser, and the reflected light is received after the laser is emitted by the light projecting unit. A light-receiving unit that measures the flight time until it is generated, and a distance image generation unit that generates a distance image indicating the three-dimensional shape of the subject based on the flight time.
移動体の位置を追尾する追尾システムが知られている。その追尾システムは、その距離画像センサが適用され、追尾対象を検知する動作と、その追尾対象を追尾する動作とを実行する。 A tracking system that tracks the position of a moving object is known. In the tracking system, the distance image sensor is applied, and an operation of detecting the tracking target and an operation of tracking the tracking target are executed.
図10は、追尾対象を検知する動作を示している。追尾システムは、追尾対象を検知する動作を繰り返して実行している。追尾システムは、まず、距離画像センサから距離画像を収集する(ステップS101)。追尾システムは、その距離画像と前回に撮影された距離画像とを比較して、変化のある領域を検出する(ステップS102)。追尾システムは、その距離画像と前回に撮影された距離画像との間で変化のある領域が検出されたときに(ステップS102;YES)、今回に撮影された距離画像のうちその変化のある領域の近傍の距離画像をテンプレートとして記録する(ステップS103)。 FIG. 10 shows an operation for detecting a tracking target. The tracking system repeatedly executes an operation for detecting a tracking target. The tracking system first collects a distance image from the distance image sensor (step S101). The tracking system compares the distance image with the distance image captured last time and detects a region having a change (step S102). When the tracking system detects a region with a change between the distance image and the distance image captured last time (step S102; YES), the tracking system has a region with the change among the distance images captured this time. Is recorded as a template (step S103).
図11は、その追尾対象を追尾する動作を示している。追尾システムは、追尾対象を検知する動作により変化のある領域が検出された後に、その追尾対象を追尾する動作を実行する。追尾システムは、まず、距離画像センサから距離画像を収集する(ステップS111)。追尾システムは、その距離画像からテンプレートと最も類似度が大きい領域の位置を検出する(ステップS112)。 FIG. 11 shows an operation for tracking the tracking target. The tracking system performs an operation of tracking the tracking target after an area having a change is detected by the operation of detecting the tracking target. The tracking system first collects a distance image from the distance image sensor (step S111). The tracking system detects the position of the region having the highest similarity with the template from the distance image (step S112).
このような追尾システムは、追尾が不必要である移動体を検出して追尾することがある。このような追尾システムは、テンプレートが背景を含んでいるときに、移動体が変形したとき、または、移動体が向きを変えたときに、検出された移動体がいない領域を検出することがある。追尾対象をより確実に検出してその追尾対象をより確実に追尾することができる追尾装置が望まれている。 Such a tracking system may detect and track a moving body that does not require tracking. Such a tracking system may detect an area where there is no detected moving object when the template includes a background, when the moving object is deformed, or when the moving object changes its direction. . There is a need for a tracking device that can more reliably detect a tracking target and track the tracking target more reliably.
特開平8−55294号公報には、道路を走行する自転車とバイク、あるいは自動車等の車両を確実に判別する車種判別装置が開示されている。その車種判別装置は、道路幅にまたがってガントリが設置されており、上記ガントリの適所、即ち路面の上方には、複数のループアンテナ及びレーザレーダが配設されている。また、レーザレーダからは一定間隔をおいて光パルスが路面に向けて照射されている。路面上を自動車、バイク、自転車等の車両がガントリの下方を通過すると、自動車やバイクから発生するスパークノイズ電波がループアンテナによって受信される。また、車両の通過により、上記レーザレーダにおける光パルスの戻り時間が変化するので、これにより車両の車高と車幅を検出し、さらに上記スパークノイズ電波の有無により、車両の車種が判別される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-55294 discloses a vehicle type discriminating apparatus that reliably discriminates a bicycle and a motorcycle traveling on a road or a vehicle such as an automobile. The vehicle type discriminating apparatus is provided with a gantry across the width of the road, and a plurality of loop antennas and laser radars are disposed at appropriate positions of the gantry, that is, above the road surface. In addition, light pulses are emitted from the laser radar toward the road surface at regular intervals. When a vehicle such as an automobile, motorcycle, or bicycle passes under the gantry on the road surface, a spark noise radio wave generated from the automobile or motorcycle is received by the loop antenna. Further, since the return time of the light pulse in the laser radar changes due to the passage of the vehicle, the vehicle height and width of the vehicle are detected by this, and the vehicle type of the vehicle is discriminated based on the presence or absence of the spark noise radio wave. .
特開平11−175883号公報には、道路上に設置した撮像装置によって交通量を計測する交通量計測装置に関し、時間遅れなくリアルタイムで交通量の計測およびそれに基づく信号機の制御を行う交通量計測装置および信号機制御装置が開示されている。その交通量計測装置は、道路上の同一方向を撮像する複数台の撮像装置を備えた撮像手段と、撮像手段から出力された画像信号を入力する画像入力手段と、画像信号から交差店に進入する車両の特徴を抽出する特徴抽出手段と、抽出した特徴の対応付けを行って3次元計測を行う3次元計測手段と、予め登録した車両モデルとの照合を行うモデルマッチング手段と、照合結果から車両の台数を判定する存在台数計測手段とを備えている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-175883 relates to a traffic volume measuring device that measures traffic volume with an imaging device installed on a road, and a traffic volume measuring device that measures traffic volume in real time and controls traffic lights based on the traffic time without delay. And a traffic light control device are disclosed. The traffic measuring device includes an image pickup means having a plurality of image pickup devices for picking up the same direction on the road, an image input means for inputting an image signal output from the image pickup means, and an image signal entering a crossing store. A feature extracting means for extracting the characteristics of the vehicle to be detected, a three-dimensional measuring means for performing three-dimensional measurement by associating the extracted features, a model matching means for matching a pre-registered vehicle model, and a matching result And a presence number measuring means for determining the number of vehicles.
本発明の課題は、追跡対象をより確実に検出する追尾装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、背景を追尾対象と誤認識することを防止する追尾装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、移動する追尾対象をより確実に追尾する追尾装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、追跡対象の識別に必要な記録装置の記憶容量が小さい追尾装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、追跡対象をより詳細に識別する追尾装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、視野が広い追尾装置を提供することにある。
The subject of this invention is providing the tracking apparatus which detects a tracking object more reliably.
Another object of the present invention is to provide a tracking device that prevents the background from being erroneously recognized as a tracking target.
Still another object of the present invention is to provide a tracking device that more reliably tracks a tracking target that moves.
Still another object of the present invention is to provide a tracking device having a small storage capacity of a recording device necessary for identifying a tracking target.
Still another object of the present invention is to provide a tracking device that identifies a tracking target in more detail.
Still another object of the present invention is to provide a tracking device having a wide field of view.
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problems will be described using the reference numerals used in the best modes and embodiments for carrying out the invention in parentheses. This reference numeral is added to clarify the correspondence between the description of the claims and the description of the best mode for carrying out the invention / example, and is described in the claims. It should not be used to interpret the technical scope of the invention.
本発明による追尾装置(1)は、距離画像センサ(2)の視野の3次元形状を示す距離画像を収集する距離画像収集部(14)と、距離画像のうちから距離画像カーネル(41、42)と相関が最も大きい距離画像部分を抽出する相関算出部(17)と、距離画像部分が示す被写体位置を算出する被写体位置算出部(18)とを備えている。距離画像カーネル(41、42)は、中央が手前に突出している物体の大まかな3次元形状を示している。追尾対象の移動体は、大抵、距離画像センサ(2)から見て、中央が手前に突出している3次元形状をしている。追尾装置(1)は、今回に撮影された距離画像と前回に撮影された距離画像とを比較して追尾対象を検出することより、追跡対象をより確実に検出することができる。 The tracking device (1) according to the present invention includes a distance image collection unit (14) that collects a distance image indicating the three-dimensional shape of the field of view of the distance image sensor (2), and a distance image kernel (41, 42) from among the distance images. ) And a distance calculation part (17) for extracting the distance image part having the largest correlation, and a subject position calculation part (18) for calculating the subject position indicated by the distance image part. The distance image kernel (41, 42) shows a rough three-dimensional shape of an object whose center projects forward. The tracking target moving body generally has a three-dimensional shape with the center protruding forward, as viewed from the distance image sensor (2). The tracking device (1) can detect the tracking target more reliably by detecting the tracking target by comparing the distance image captured this time with the distance image captured last time.
本発明による追尾装置(1)は、距離画像のうちから背景の3次元形状を示す背景距離画像と一致する部分を除いて差分距離画像を算出する差分算出部(16)を更に備えている。このとき、相関算出部(17)は、差分距離画像のうちから距離画像部分を抽出する。このとき、追尾装置(1)は、背景を追尾対象と誤認識することがなく、追跡対象をより確実に検出することができる。 The tracking device (1) according to the present invention further includes a difference calculation unit (16) that calculates a difference distance image by excluding a portion of the distance image that matches the background distance image indicating the three-dimensional shape of the background. At this time, the correlation calculation unit (17) extracts a distance image portion from the difference distance image. At this time, the tracking device (1) can more reliably detect the tracking target without erroneously recognizing the background as the tracking target.
本発明による追尾装置(1)は、被写体位置が距離画像の中央に配置されるように、旋回装置(3)を用いて距離画像センサ(2)が向いている方向を変更する旋回部(19)を更に備えている。このとき、追尾装置(1)は、移動する追尾対象をより確実に距離画像に撮像することができる。 The tracking device (1) according to the present invention uses a turning device (3) to change the direction in which the distance image sensor (2) is directed so that the subject position is located at the center of the distance image (19). ). At this time, the tracking device (1) can more reliably capture the moving tracking target in the distance image.
本発明による追尾装置(1)は、複数方向を複数背景距離画像に対応付ける背景データベース(11)と、方向を方向センサから収集する方向収集部(15)とを備えている。このとき、差分算出部(16)は、背景データベース(11)を参照して、複数背景距離画像のうちの方向に対応する背景画像を検索し、距離画像のうちから背景距離画像と一致する部分を除いて差分距離画像を算出する。このとき、追尾装置(1)は、距離画像センサ(2)が旋回したときにも、背景を追尾対象と誤認識することがなく、追跡対象をより確実に検出することができる。 The tracking device (1) according to the present invention includes a background database (11) that associates a plurality of directions with a plurality of background distance images, and a direction collection unit (15) that collects directions from direction sensors. At this time, the difference calculation unit (16) refers to the background database (11), searches for the background image corresponding to the direction among the plurality of background distance images, and matches the background distance image from the distance images. The difference distance image is calculated except for. At this time, the tracking device (1) can detect the tracking target more reliably without erroneously recognizing the background as the tracking target even when the distance image sensor (2) turns.
距離画像カーネル(41、42)は、複数であり、互いに異なる3次元形状を示すことが好ましい。距離画像カーネル(41、42)は、追尾対象の3次元形状を示すカーネルを含んでいることが好ましく、たとえば、人間の全身の3次元形状を示すカーネル、人間の頭部の3次元形状を示すカーネル、車両の3次元形状を示すカーネルを含んでいることが好ましい。 There are a plurality of distance image kernels (41, 42), and it is preferable to show different three-dimensional shapes. The distance image kernel (41, 42) preferably includes a kernel indicating the three-dimensional shape of the tracking target. For example, the kernel indicating the three-dimensional shape of the whole human body or the three-dimensional shape of the human head. It is preferable that the kernel and the kernel which shows the three-dimensional shape of a vehicle are included.
相関算出部(17)は、距離画像のうちの比較対象部分が示す位置に基づいて、その比較対象部分と距離画像カーネルとの大きさを一致させて、その比較対象部分と距離画像カーネルとの相関を算出する。このとき、追尾装置(1)は、追尾対象と極端に大きさが異なる物体をそれと誤認識することがなく、追跡対象をより確実に検出することができる。 The correlation calculation unit (17) matches the sizes of the comparison target portion and the distance image kernel based on the position indicated by the comparison target portion in the distance image, and calculates the comparison target portion and the distance image kernel. Calculate the correlation. At this time, the tracking device (1) can more reliably detect the tracking target without erroneously recognizing an object whose size is extremely different from the tracking target.
本発明による追尾装置(1)は、ベクトルの集合に対象を対応付ける法線ベクトルデータベース(12)と、距離画像部分が示す被写体の表面の法線ベクトルの集合を算出する法線ベクトル算出部(20)と、法線ベクトルデータベース(12)を参照して、対象から法線ベクトルの集合に対応する対応対象を検索する法線ベクトル識別部(21)とを更に備えている。識別対象の表面の法線ベクトルの集合は、一般的に、識別対象の距離画像より情報量が小さい。このような識別は、識別対象の距離画像を用いて識別するより、速く、かつ、必要な記録装置の記憶容量が小さい。このため、追尾装置(1)は、製造コストが小さく好ましい。 The tracking device (1) according to the present invention includes a normal vector database (12) for associating a target with a set of vectors, and a normal vector calculation unit (20) for calculating a set of normal vectors on the surface of the subject indicated by the distance image portion. ) And a normal vector identification unit (21) that searches the normal vector database (12) for a corresponding target corresponding to the set of normal vectors from the target. The set of normal vectors on the surface of the identification target generally has a smaller amount of information than the distance image of the identification target. Such identification is faster and requires less storage capacity of the recording device than identification using a distance image to be identified. For this reason, the tracking device (1) is preferable because of low manufacturing cost.
本発明による追尾装置(1)は、温度分布に対象を対応付ける温度分布データベース(13)と、距離画像部分が示す被写体の被写体温度分布を赤外カメラ(5)から収集する赤外画像収集部(22)と、温度分布データベース(13)を参照して、対象から被写体温度分布に対応する対応対象を検索する赤外画像識別部(23)とを更に備えている。3次元形状が概ね等しく、温度分布が異なる2つの対象(たとえば、自転車とバイクと)が存在する。このとき、追尾装置(1)は、このような2つの対象を識別することができ、好ましい。 The tracking device (1) according to the present invention includes a temperature distribution database (13) for associating a target with a temperature distribution, and an infrared image collection unit (5) that collects the subject temperature distribution of the subject indicated by the distance image portion from the infrared camera (5). 22) and an infrared image identification unit (23) for searching a corresponding target corresponding to the subject temperature distribution from the target with reference to the temperature distribution database (13). There are two objects (for example, a bicycle and a motorcycle) that have a substantially equal three-dimensional shape and different temperature distributions. At this time, the tracking device (1) can distinguish two such objects, which is preferable.
本発明による追尾装置(1)は、視野の3次元形状を示す距離画像を生成する距離画像センサ(2)と、距離画像に基づいて方向を算出する制御装置(6)と、距離画像センサ(2)の向きを方向に変更する旋回装置(3)とを備えている。このとき、追尾装置(1)は、距離画像センサ(2)の視野を拡大することができる。 A tracking device (1) according to the present invention includes a distance image sensor (2) that generates a distance image indicating a three-dimensional shape of a field of view, a control device (6) that calculates a direction based on the distance image, and a distance image sensor ( And a turning device (3) for changing the direction of 2) to a direction. At this time, the tracking device (1) can expand the field of view of the distance image sensor (2).
本発明による追尾装置は、追跡対象をより確実に検出することができる。 The tracking device according to the present invention can detect the tracking target more reliably.
図面を参照して、本発明による追尾装置の実施の形態を記載する。その追尾装置1は、図1に示されているように、距離画像センサ2と旋回措置3と方向センサ4と赤外カメラ5と制御装置6とを備えている。距離画像センサ2は、被写体の3次元形状を示す距離画像を撮像する。すなわち、距離画像センサ2は、被写体の表面の互いに異なる複数の領域にレーザを間欠的に照射し、レーザの反射光を受光して投光部によりレーザが発射されてから反射光が受光されるまでの飛行時間を測定し、その飛行時間に基づいて被写体の立体形状を示す距離画像を生成する。距離画像センサ2は、その距離画像を制御装置6に送信する。
An embodiment of a tracking device according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
旋回措置3は、制御装置6の指示により、距離画像センサ2が向いている方向を変更する。方向センサ4は、距離画像センサ2が向いている方向を測定し、その方向を制御装置6に送信する。赤外カメラ5は、制御装置6の指示により、被写体から放出される熱輻射を赤外線で撮影して被写体の温度分布を測定する。赤外カメラ5は、その温度分布を制御装置6に送信する。制御装置6は、パーソナルコンピュータに例示される情報処理装置であり、インストールされているコンピュータプログラムを実行して、距離画像センサ2と旋回措置3と方向センサ4と赤外カメラ5とを制御する。このような追尾装置1は、旋回することができない距離画像センサ2を用いることより、追跡対象を追跡する視野を拡大することができる点で好ましい。
The turning
図2は、制御装置6をより詳細に示している。制御装置6は、コンピュータプログラムである背景データベース11と法線ベクトルデータベース12と温度分布データベース13と距離画像収集部14と方向収集部15と差分算出部16と相関算出部17と被写体位置算出部18と旋回部19と法線ベクトル算出部20と法線ベクトル識別部21と赤外画像収集部22と赤外画像識別部23とを備えている。
FIG. 2 shows the
背景データベース11は、距離画像センサ2により撮像される背景の距離画像を記録している。法線ベクトルデータベース12は、識別対象の表面の法線ベクトルの集合を記録している。温度分布データベース13は、識別対象の温度分布を記録している。
The
距離画像収集部14は、距離画像センサ2により撮像された距離画像を収集する。方向収集部15は、距離画像センサ2が向いている方向を方向センサ4から収集する。差分算出部16は、距離画像収集部14により収集された距離画像のうちから背景データベース11に記録されている背景の距離画像と一致する部分を除いた差分距離画像を算出する。すなわち、その差分距離画像には、距離画像センサ2の視野に進入した被写体のみが撮像されている。
The distance
相関算出部17は、差分算出部16により作成された差分距離画像と距離画像カーネルとの相関を算出し、その相関が最も大きい距離画像部分をその差分距離画像から抽出する。すなわち、相関算出部17は、追尾対象の大まかな3次元形状を示す距離画像であり、中央が手前に突出している物体の3次元形状を示している複数の距離画像カーネルを予め記録している。相関算出部17は、まず、その差分距離画像の一部分に撮像された被写体までの距離を算出し、その距離に基づいて距離画像カーネルを拡大縮小してその一部分と距離画像カーネルとの大きさを一致させて、その一部分と距離画像カーネルとの相関を算出する。相関算出部17は、その差分距離画像の被写体が撮像されているすべての部分について、このようにして相関を算出し、そのすべての部分のうちから距離画像カーネルと相関が最も大きい距離画像部分を抽出する。なお、相関算出部17は、抽出された距離画像部分の相関が所定の閾値より小さいときに、その距離画像部分を出力しないようにすることもできる。
The
被写体位置算出部18は、相関算出部17により抽出された距離画像部分が示す被写体の位置を算出する。旋回部19は、被写体位置算出部18により算出された位置が距離画像の中央に配置されるように、旋回装置3を駆動させて距離画像センサ2が向いている方向を変更する。
The subject
法線ベクトル算出部20は、相関算出部17により距離画像部分が抽出されたときに、その距離画像部分が示す被写体の表面の法線ベクトルの集合を算出する。法線ベクトル識別部21は、法線ベクトルデータベース12を参照して、法線ベクトル算出部20により算出された法線ベクトルの集合に基づいて被写体を識別する。赤外画像収集部22は、相関算出部17により抽出された距離画像部分が抽出されたときに、その距離画像部分が示す被写体の温度分布を赤外カメラ5から収集する。赤外画像識別部23は、温度分布データベース13を参照して、赤外画像収集部22により収集された温度分布に基づいて被写体を識別する。
When the distance image portion is extracted by the
図3は、背景データベース11を示している。背景データベース11は、方向31に対応付けて背景32を記録している。方向31は、距離画像センサ2の向きを示している。背景32は、その向きを向いている距離画像センサ2により撮像される背景の距離画像を示している。このとき、差分算出部16は、背景データベース11を参照して、方向収集部15により収集された方向に対応する背景の距離画像を検索し、その背景の距離画像と一致する部分を距離画像から除いて差分距離画像を算出する。
FIG. 3 shows the
図4は、法線ベクトルデータベース12を示している。法線ベクトルデータベース12は、法線ベクトル群33に対象34を対応付けて記録している。対象34は、追尾装置1により識別される対象を示している。法線ベクトル群33は、その対象の表面の法線ベクトルの集合を示している。このとき、法線ベクトル識別部21は、法線ベクトルデータベース12を参照して、法線ベクトル算出部20により算出された法線ベクトルの集合に対応する対象を検索して被写体を識別する。
FIG. 4 shows the
図5は、温度分布データベース13を示している。温度分布データベース13は、温度分布35に対象36を対応付けて記録している。対象36は、追尾装置1により識別される対象を示している。温度分布35は、その対象の温度分布を示している。赤外画像識別部23は、温度分布データベース13を参照して、赤外画像収集部22により収集された温度分布に対応する対象を検索して被写体を識別する。
FIG. 5 shows the
図6は、相関算出部17により利用される距離画像カーネルの1例を示している。その距離画像カーネル41は、複数の画素から形成されている。その画素は、それぞれ、撮像される物体の手前に突出している程度を示している。すなわち、その画素の値は、大きいほど距離画像センサ2に近いことを示している。すなわち、距離画像カーネル41は、中央に近いほど手前に突出している量が大きい3次元形状(たとえば、円錐)を示している。図7は、相関算出部17により利用される距離画像カーネルの他の例を示している。距離画像カーネル41は、四角い物体を示している。追尾装置1の追尾対象は、大抵、距離画像センサ2から見て、中央が手前に突出している3次元形状をしている。追尾装置1は、このような距離画像カーネルを利用することにより、追跡対象をより確実に検出することができる。
FIG. 6 shows an example of a distance image kernel used by the
なお、距離画像カーネルは、縦に長い突起または横に長い突起を示すことも有用である。距離画像カーネルは、さらに、物体の大きさを設定することも有用である。このとき、相関算出部17は、たとえば、長さが人の身長程度の縦に長い突起を示す距離画像カーネルを用いることにより、距離画像センサ2の視野に侵入する人の距離画像を抽出することができる。相関算出部17は、たとえば、直径が人の頭部程度の球を示す距離画像カーネルを用いることにより、距離画像センサ2の視野に侵入する人の頭部の距離画像を抽出することができる。相関算出部17は、たとえば、自動車の形状を示す距離画像カーネルを用いることにより、距離画像センサ2の視野に侵入する自動車の距離画像を抽出することができる。
It is also useful for the distance image kernel to show a long protrusion or a long protrusion. The range image kernel is also useful to set the size of the object. At this time, the
追尾装置1は、追尾対象を追尾する動作とその追尾対象を識別する動作とを実行する。図8は、追尾対象を追尾する動作を示している。距離画像センサ2は、常時に距離画像を撮像している。追尾装置1は、まず、距離画像センサ2により撮像された距離画像を収集し(ステップS1)、距離画像センサ2が向いている方向を方向センサ4から収集する(ステップS2)。追尾装置1は、背景データベース11を参照して、収集された方向に対応する背景の距離画像を検索し、その背景の距離画像と一致する部分を距離画像から除いて差分距離画像を算出する(ステップS3)。すなわち、その差分距離画像には、距離画像センサ2の視野に進入した被写体のみが撮像され、さらに、距離画像センサ2が旋回したときにも被写体のみが撮像されている。
The
追尾装置1は、その差分距離画像に背景以外の被写体が映っていたときに(ステップS4、YES)、その差分距離画像の一部分に撮像された被写体までの距離を算出し、その距離に基づいて距離画像カーネルを拡大縮小してその一部分と距離画像カーネルとの大きさを一致させて(ステップS5)、その一部分と距離画像カーネルとの相関を算出する(ステップS6)。追尾装置1は、その差分距離画像の被写体が撮像されているすべての部分について、このようにして相関を算出し、そのすべての部分のうちから距離画像カーネルと相関が最も大きい距離画像部分を抽出する(ステップS7)。
When the subject other than the background appears in the difference distance image (step S4, YES), the
このとき、追尾装置1は、識別対象の距離画像を用いて識別するより、追尾対象を速く検出することができる。このため、追尾装置1は、高速で移動する追跡対象をより確実に検出することができる。
At this time, the
追尾装置1は、抽出された距離画像部分が示す被写体の位置を算出し、その位置が距離画像の中央に配置されるように、旋回装置3を駆動させて距離画像センサ2が向いている方向を変更する(ステップS8)。なお、追尾装置1は、抽出された距離画像部分の相関が所定の閾値より小さいときに、距離画像センサ2が向いている方向を変更しないようにすることもできる。
The
図9は、その追尾対象を識別する動作を示している。この動作は、追尾装置1が背景以外の被写体を検出したときに、実行される。追尾装置1は、まず、距離画像センサ2により撮像された距離画像からその被写体が撮像されている距離画像部分を抽出する(ステップS11)。追尾装置1は、抽出された距離画像部分が示す被写体の表面の法線ベクトルの集合を算出する(ステップS12)。追尾装置1は、法線ベクトルデータベース12を参照して、その法線ベクトルの集合に対応する対象を検索して被写体を識別する(ステップS13)。
FIG. 9 shows an operation for identifying the tracking target. This operation is executed when the
識別対象の表面の法線ベクトルの集合は、一般的に、識別対象の距離画像より情報量が小さい。このような識別は、識別対象の距離画像を用いて識別するより、速く、かつ、必要な記録装置の記憶容量が小さく好ましい。 The set of normal vectors on the surface of the identification target generally has a smaller amount of information than the distance image of the identification target. Such identification is preferable, faster than the identification using the distance image to be identified, and requires a smaller storage capacity of the recording apparatus.
追尾装置1は、その距離画像部分が示す被写体の温度分布を赤外カメラ5から収集する(ステップS14)。追尾装置1は、温度分布データベース13を参照して、その温度分布に対応する対象を検索して被写体を識別する(ステップS15)。追尾装置1は、法線ベクトルにより識別された対象のうちの温度分布により識別された対象と一致している対象を最終的な識別結果として出力する。3次元形状が概ね等しく、温度分布が異なる2つの追尾対象(たとえば、自転車とバイクと)が存在する。このとき、追尾装置1は、このような2つの対象を識別することができ、好ましい。
The
1 :追尾装置
2 :距離画像センサ
3 :旋回装置
4 :方向センサ
5 :赤外カメラ
6 :制御装置
11:背景データベース
12:法線ベクトルデータベース
13:温度分布データベース
14:距離画像収集部
15:方向収集部
16:差分算出部
17:相関算出部
18:被写体位置算出部
19:旋回部
20:法線ベクトル算出部
21:法線ベクトル識別部
22:赤外画像収集部
23:赤外画像識別部
31:方向
32:背景
33:法線ベクトル群
34:対象
35:温度分布
36:対象
41:距離画像カーネル
42:距離画像カーネル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Tracking apparatus 2: Distance image sensor 3: Turning apparatus 4: Direction sensor 5: Infrared camera 6: Control apparatus 11: Background database 12: Normal vector database 13: Temperature distribution database 14: Distance image collection part 15: Direction Collection unit 16: Difference calculation unit 17: Correlation calculation unit 18: Subject position calculation unit 19: Swivel unit 20: Normal vector calculation unit 21: Normal vector identification unit 22: Infrared image collection unit 23: Infrared image identification unit 31: Direction 32: Background 33: Normal vector group 34: Object 35: Temperature distribution 36: Object 41: Distance image kernel 42: Distance image kernel
Claims (9)
前記距離画像のうちから距離画像カーネルと相関が最も大きい距離画像部分を抽出する相関算出部と、
前記距離画像部分が示す被写体位置を算出する被写体位置算出部とを具備し、
前記距離画像カーネルは、中央が手前に突出している物体の3次元形状を示す
追尾装置。 A distance image collection unit for collecting a distance image indicating a three-dimensional shape of the field of view of the distance image sensor;
A correlation calculation unit that extracts a distance image portion having the largest correlation with the distance image kernel from the distance image;
A subject position calculation unit that calculates a subject position indicated by the distance image portion,
The distance image kernel is a tracking device that shows a three-dimensional shape of an object whose center projects forward.
前記距離画像のうちから背景の3次元形状を示す背景距離画像と一致する部分を除いて差分距離画像を算出する差分算出部を更に具備し、
前記相関算出部は、前記差分距離画像のうちから前記距離画像部分を抽出する
追尾装置。 In claim 1,
A difference calculating unit that calculates a difference distance image by excluding a portion that matches a background distance image indicating a three-dimensional background shape from the distance image;
The correlation calculation unit extracts the distance image portion from the difference distance image.
前記被写体位置が前記距離画像の中央に配置されるように、前記距離画像センサが向いている方向を変更する旋回部
を更に具備する追尾装置。 In either claim 1 or claim 2,
A tracking device further comprising: a turning unit that changes a direction in which the distance image sensor faces such that the subject position is arranged at the center of the distance image.
複数方向を複数背景距離画像に対応付ける背景データベースと、
前記方向を方向センサから収集する方向収集部とを具備し、
前記差分算出部は、前記背景データベースを参照して、前記複数背景距離画像のうちの前記方向に対応する前記背景画像を検索し、前記距離画像のうちから前記背景距離画像と一致する部分を除いて前記差分距離画像を算出する
追尾装置。 In claim 3,
A background database that maps multiple directions to multiple background distance images;
A direction collection unit for collecting the direction from a direction sensor;
The difference calculating unit refers to the background database, searches for the background image corresponding to the direction among the plurality of background distance images, and removes a portion that matches the background distance image from the distance images. And a tracking device for calculating the difference distance image.
前記距離画像カーネルは、複数であり、互いに異なる3次元形状を示す
追尾装置。 In any one of Claims 1-4,
A tracking device that includes a plurality of distance image kernels and exhibits different three-dimensional shapes.
前記相関算出部は、前記距離画像のうちの比較対象部分が示す位置に基づいて、前記比較対象部分と前記距離画像カーネルとの大きさを一致させて、前記比較対象部分と前記距離画像カーネルとの相関を算出する
追尾装置。 In any one of Claims 1-5,
The correlation calculation unit matches the size of the comparison target part and the distance image kernel based on the position indicated by the comparison target part of the distance image, and compares the comparison target part and the distance image kernel. Tracking device that calculates the correlation of
ベクトルの集合に対象を対応付ける法線ベクトルデータベースと、
前記距離画像部分が示す被写体の表面の法線ベクトルの集合を算出する法線ベクトル算出部と、
前記法線ベクトルデータベースを参照して、前記対象から前記法線ベクトルの集合に対応する対応対象を検索する法線ベクトル識別部
とを更に具備する追尾装置。 In any one of Claims 1-6,
A normal vector database that maps objects to a set of vectors;
A normal vector calculation unit that calculates a set of normal vectors of the surface of the subject indicated by the distance image portion;
A tracking device further comprising: a normal vector identification unit that searches the corresponding vector corresponding to the set of normal vectors from the target with reference to the normal vector database.
温度分布に対象を対応付ける温度分布データベースと、
前記距離画像部分が示す被写体の被写体温度分布を赤外カメラから収集する赤外画像収集部と、
前記温度分布データベースを参照して、前記対象から前記被写体温度分布に対応する対応対象を検索する赤外画像識別部
とを更に具備する追尾装置。 In any one of Claims 1-7,
A temperature distribution database that associates a target with a temperature distribution;
An infrared image collection unit that collects a subject temperature distribution of the subject indicated by the distance image portion from an infrared camera;
A tracking device further comprising: an infrared image identification unit that searches the target for a corresponding target corresponding to the subject temperature distribution with reference to the temperature distribution database.
前記距離画像センサの向きを変更する旋回装置
とを具備する追尾装置。 A distance image sensor for generating a distance image indicating a three-dimensional shape of the field of view;
A tracking device comprising: a turning device that changes a direction of the distance image sensor.
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|---|---|---|---|
| JP2003350077A JP2005114588A (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Tracking device |
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|---|---|
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