DE3688178T2

DE3688178T2 - Verfahren zur Bildextraktion eines sich bewegenden Objekts.

Info

Publication number: DE3688178T2
Application number: DE86116419T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Kawabata; Yasuo Morooka; Shinya Tanifuji
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2006-11-27
Also published as: US4783833A; JPH0766446B2; EP0224253A3; JPS62125478A; EP0224253B1; DE3688178D1; EP0224253A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines Laufbilds, insbesondere ein Bildverarbeitungsverfahren, bei dem ein Bild eines sich bewegenden Objekts extrahiert wird, das sich für einen Prozeß eignet, bei dem ein Randbild eines sich bewegenden Objekts aus Bildern extrahiert wird, die nacheinander in Echtzeit mit einem Bildaufnahmeteil eingegeben werden, das sich innerhalb einer Ebene bewegt, die senkrecht zu einer optischen Achse liegt.
Herkömmliche Systeme für die Bearbeitung von Bildern in Bezug auf ein Bild eines sich bewegenden Objekts führen den Prozeß durch, indem sie Werte verwenden, die durch Zeitdifferentiation oder andere, ähnliche Operationen bezogen auf jedes Bildelement von nacheinander eingegebenen Bildern gewonnen werden. Die Zeitdifferentiation oder andere, ähnliche Operationen einer elektronischen Schaltung können mit sehr hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden, da diese Schaltung einen vereinfachten Aufbau hat. Es ist jedoch schwierig, ein Bild eines sich bewegenden Objekts nur mittels der Werte zu extrahieren, die durch Zeitdifferentiation oder andere, ähnliche Operationen gewonnen werden. Wenn ein kreisförmiger Bereich seine Stellung vor einem einfarbigen Hintergrund verändert, werden z. B. sichelförmige Bereiche mit verschiedenen Zeichen in der Verschieberichtung davor und danach ausgegeben, und es ist schwer, den kreisförmigen Bereich aus diesen Informationen zu extrahieren.
Es gibt im Zusammenhang damit ein weiteres Verfahren, bei dem auf herkömmliche Weise mit einem Bildaufnahmeteil gewonnene Bilder erst einmal in einer Speichervorrichtung gespeichert werden, dann einzelne Bilder nacheinander der Speichervorrichtung entnommen werden, und jeweils der Anschlußpunkt jedes Bilds berechnet wird, um ein Bild eines sich bewegenden Objekts zu extrahieren. Wenn sich der Anschlußpunkt ermitteln läßt, läßt sich gemäß dieses Verfahrens zwar das Bild eines sich bewegenden Objekts korrekt extrahieren, da in diesem Fall ein Ausmaß der Bewegung des Objekts korrekt berechnet wird; aber die Berechnung dieses Punkts beansprucht mehr Zeit. Außerdem ist es sehr schwierig, bei einer Drehung, Veränderung der Form oder anderer Merkmale des Objekts den Anschlußpunkt zu ermitteln.
Es gibt noch ein weiteres bekanntes Verfahren, bei dem nur ein Bild eines Hintergrunds, in dem das Bild eines sich bewegenden Objekts nicht enthalten ist, im voraus in einem Gerät gespeichert wird und nacheinander eingegebene Bilder mit dem Bild des Hintergrunds verglichen werden, um das Bild des sich-bewegenden Objekts zu extrahieren. Dieses Verfahren läßt sich überhaupt nicht anwenden, wenn das Bildaufnahmeteil bewegt wird oder der Hintergrund sich verändert. In der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 8087/1984 findet sich eine Vorrichtung zur Erneuerung eines Bilds eines Hintergrunds. Bei Verwendung dieser Vorrichtung werden Momentbilder, die kein Bild eines sich bewegenden Objekts enthalten, nacheinander in ein Gerät eingegeben und darin als Hintergrundbild gespeichert. Damit wird verhindert, daß eine allmähliche Veränderung des Hintergrunds fälschlicherweise als Bild des sich bewegenden Objekts angesehen wird. Nach diesem Verfahren erfolgt jedoch überhaupt keine Erneuerung des Hintergrundbilds, wenn sich z. B. das sich bewegende Objekt durchgehend im Aufnahmebereich befindet, und es versagt bei einer plötzlichen Veränderung des Hintergrunds. Außerdem ist dieses Verfahren auch untauglich, wenn das Bildaufnahmeteil bewegt wird.
In FR-A-2 072 025 ist eine Vorrichtung mit einem Codierer zur Obertragung der Leuchtdichte-Werte eines vorgegebenen Bereichs eines Bilds beschrieben. Diese Vorrichtung vergleicht Bereiche mit sich bewegenden Objekten mit Bereichen ohne sich bewegende Objekte. Jeder Punkt des Bereichs mit sich bewegenden Objekten wird mit dem Anschlußpunkt eines vorhergehenden Bilds verglichen, um für jeden Punkt dieses Bereichs mit sich bewegenden Objekten ein Differenzsignal zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, aus einem Laufbild, das mit einem Bildaufnahmeteil, das innerhalb einer zu einer optischen Achse senkrecht liegenden Ebene bewegt wird, gewonnen wird, in Echtzeit und mit großer Präzision ein Randbild eines sich bewegenden Objekts zu extrahieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein unveränderter Bestandteil oder ein sich langsam ändernder Bestandteil eines mit einem Bildaufnahmeteil gewonnenen eingegebenen Bilds als Hintergrund verwendet und gespeichert wird, ein Bild des Hintergrunds dergestalt senkrecht und waagerecht verschoben wird, daß dieses Bild des Hintergrunds einem neu eingegebenen Bild entspricht, die gespeicherten Daten des Hintergrunds, der durch die Verschiebung in Übereinstimmung mit dem eingegebenen Bild gebracht wurde, jedesmal mit den Merkmalsparametern eines eingegebenen Bilds verglichen werden, und die Information über ein sich bewegendes Objekt aus dem Vergleich extrahiert wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführung eines Systems zur Extraktion eines Bilds eines sich bewegenden Objekts gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt Schaubilder von Einzelbildern zur Veranschaulichung von Arbeitsabläufen, bei denen aus einem eingegebenen Bild ein Bild eines sich bewegenden Objekts extrahiert wird,
Fig. 3(a) und Fig. 3(b) zeigen Schaubilder von Koeffizienten eines räumlichen Filters, der bei der Extraktion eines Rands eingesetzt wird,
Fig. 4(a) und Fig. 4(b) zeigen Schaubilder eines Aufbaus eines Speichers,
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Adressenerzeugung,
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer Einheit zum Vergleichen und zur Erneuerung eines Hintergrundrandbilds,
Fig. 7(a) bis Fig. 7(e) zeigen Schaubilder zur Erklärung von Arbeitsabläufen, bei denen ein Randbild eines sich bewegenden Objekts gebildet wird,
Fig. 8 zeigt Schaubilder von Einzelbildern, bei denen Korrelationswerte berechnet werden, und
Fig. 9 zeigt Schaubilder von Einzelbildern zur Veranschaulichung von Arbeitsabläufen, bei denen ein Hintergrundbild gebildet wird.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführung der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
In Fig. 1, die ein System zur Extraktion eines Bilds eines sich bewegenden Objekts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bezeichnet die Bezugszahl 101 ein Bildaufnahmeteil, das sich in einer zu einer optischen Achse senkrecht liegenden Ebene bewegen läßt, Bilder aufnimmt, um einen vorgegebenen Aufnahmebereich, der ein sich bewegendes Objekt enthält, abzudecken, sowie Ausgabesignale 1a wie z. B. gewöhnliche Videosignale einem Bildspeicher 102 zuführt.
Das Bildaufnahmeteil 101, das sich in einer zu einer optischen Achse senkrecht liegenden Ebene bewegt, nimmt solche Szenen wie 201, 202 und 203 auf, wie in Fig. 2 gezeigt. Auf diesen aufgenommenen Bildern ist ein sich bewegendes Objekt (in diesem Fall ein Kind, eine Katze oder ein Vogel) in einem unverändertem oder sich langsam ändernden Hintergrund (in diesem Fall ein Haus, das in dem Bild langsam verändert wird) enthalten.
Der Bildspeicher 102 ist ein gewöhnlicher Speicher, in dem die Videosignale 1a durch einen nicht abgebildeten A/D-Wandler in digitale Signale umgewandelt werden; diese Signale der Bilddaten werden anschließend für jedes Einzelbild in diesem Speicher gespeichert. Der Bildspeicher 102 gibt digitale Signale 1b eines in dem Bildspeicher 102 als Folge einzelner Bildelemente des Eingabe-Bilds gespeicherten Eingabe-Bilds an eine Merkmalsextraktionseinheit 103 aus. Die Merkmalsextraktionseinheit 103 extrahiert ein randverbessertes Bild des in dem Bildspeicher 102 gespeicherten Eingabe-Bilds. Insbesondere liest die Merkmalsextraktionseinheit 103 sequentiell Bildelementdaten 1b aus dem Bildspeicher 102 ein und extrahiert aus dem Eingabe-Bild Ränder, und dann werden die Ergebnisse dieser Extraktion - dies sind Daten 1c, die das Randbild der Eingabe-Bilddaten 1b betreffen - einem Bildspeicher 104 zum Speichern eines randverbesserten Bilds zugeführt. Die Daten 1c des Randbilds werden in dem Bildspeicher gespeichert.
In der Psychologie ist allgemein bekannt, daß beim Menschen Konturen eine sehr wichtige Rolle beim Erkennen eines Gegenstands spielen. Aufgrund dieses Wissens ist zur Gewinnung eines Randbilds eines sich bewegenden Objekts die Merkmalsextraktionseinheit 103 vorgesehen. Auf dem Gebiet der Bildverarbeitung wurde für die Extraktion einer Kontur (ein Bereich, in dem sich die Helligkeit räumlich abrupt ändert) bisher ein räumlicher Filter wie in Fig. 3(a) gezeigt verwendet. Jeder Zahlenwert in Fig. 3 repräsentiert einen Koeffizienten einer Umlaufs-Integration. Im allgemeinen ändert sich an der Grenzlinie eines Objekts die Helligkeit abrupt, und wenn dieser Filter auf die Umgebung dieser Grenzlinie angewandt wird, wird der Wert der Umlaufs-Integration ein großer positiver oder negativer Wert. Innerhalb des Objekts ist das Ergebnis der Umlaufs-Integration ein Wert, der sich Null nähert, da sich darin die Helligkeit allmählich ändert. Die Konturen lassen sich extrahieren, indem diese Umlaufs-Integration um alle Bildelemente der im Speicher 102 gespeicherten Bilddaten herum ausgeführt wird. Der räumliche Filter von Fig. 3(b) verursacht jedoch, wenn er auf solche Laufbilder wie die, mit denen die vorliegende Erfindung umgeht, angewandt wird, folgende Probleme:
1. Aufgrund einer Verschiebung eines Synchronsignals zwischen Einzelbildern tritt bei einem Bild oft eine Verschiebung von etwa einem Bildelement auf, und
2. aufgrund verschiedener Faktoren bewirkt der Filter von Fig. 3(b), daß die Störungen, die jedem einzelnen Bildelement des Bilds überlagert sind, verstärkt werden.
Daher wird bei der vorliegenden Erfindung als Filter, der geeignet ist, das Randbild eines sich bewegenden Objekts, das sich in einem Laufbild befindet, zu extrahieren, ein räumlicher Filter wie in Fig. 3(a) gezeigt verwendet. Gegenüber dem Filter von Fig. 3(b) ist bei dem Filter von Fig. 3(a) die Ausdehnung von Wertigkeitskoeffizienten vergrößert, um das Problem der Synchronisation des Bilds von einem Einzelbild zum nächsten und das der separaten Störungen in den Griff zu bekommen. Die Rechenvorrichtung des räumlichen Filters ist eine allgemein bekannte Verarbeitungsvorrichtung, die mit sechzehn Multiplizierern ausgestattet ist und mit Hochgeschwindigkeit Produktsummen-Operationen von sechzehn Nachbarn bezogen auf das Bild ausführt.
Der Bildspeicher 104 ist eine Speichervorrichtung zur Speicherung der Daten des Randbilds des Eingabe-Bilds, das in dem Bildspeicher 102 gespeichert ist und dessen Randbild einzelbildweise aus der Merkmalsextraktionseinheit 103 ausgegeben wird.
Der Bildspeicher 105 speichert ein Einzelbild des Randbilds, das einem Hintergrund entspricht, der in seinen Abmessungen dem Bereich äquivalent ist, der jedes einzelne Mal von dem Bildaufnahmeteil 101 aufgenommen werden kann, d. h. er speichert einzelbildweise ein randverbessertes Hintergrundbild. Insbesondere speichert der Bildspeicher 105 Bilder wie z. B. die Bilder 204, 205 und 206 von Fig. 2, die den Eingabe-Bildern 201, 202 und 203 entsprechen. Der Bildspeicher 105 weist eine spezielle Struktur auf, in der ein Randbild von einer Größe, die dem Bereich äquivalent ist, der bei einem einzelnen Mal von dem Bildaufnahmeteil erfaßt werden kann, einzelbildweise gespeichert werden kann, und in der jeweils der obere und untere sowie der rechte und linke Rand miteinander verbunden sind und somit durchgehend sind, wodurch sich das Bild leicht parallel verschieben läßt.
Ein Bild wird in einer Speichervorrichtung üblicherweise in einem Bereich mit fortlaufenden Adressen gespeichert, wie in Fig. 4(b) gezeigt. Demgemäß sind der linke und rechte Rand des gespeicherten Bilds üblicherweise so wie in Fig. 4(a) gezeigt miteinander verbunden. Wenn als Adressrechnungsvorrichtung eine Vorrichtung wie in Fig. 5 gezeigt an dieser Speichervorrichtung angebracht wird, erhält eine Bildspeicher-Fläche eine Struktur, in der deren oberer und unterer Rand miteinander verbunden sind, und es kann das darin gespeicherte Bild gemäß einer vorausgesetzten Basis parallel verschoben werden. Die somit gebildete Speichervorrichtung ist der obengenannte Bildspeicher 105.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung bezeichnen die Bezugszahlen 501 und 504 Eingabewerte einer X-Koordinate bzw. Y-Koordinate auf dem Bild, während die Bezugszahlen 502 und 505 Werte bezeichnen, die angeben, an welche Position in der aktuellen Speichervorrichtung der Nullpunkt des Bilds kommt. Ein Y-Koordinatenwert wird von einem Multiplizierer 508 mit der Länge einer Zeile multipliziert, und die Adresse in der Speichervorrichtung wird dadurch berechnet, daß zu dem Produkt dieser Multiplikation eine X-Koordinate addiert wird. Aus dem damit berechneten Wert wird das Residuum errechnet, indem dieser Wert unter Verwendung einer Residuumberechnungseinheit 510 durch die Größe eines Einzelbilds als Divisor geteilt wird. Wenn z. B. das Einzelbild eine Größe von 256·256 hat, erfordert die Berechnung dieses Residuums nur die Ausgabe dual dargestellter niedriger 16 Bits einer Ausgabe von 509, weshalb sie sich sehr einfach durchführen läßt. Durch Verwendung des mit der oben beschriebenen Vorrichtung assoziierten Bildspeichers kann der Nullpunkt der in dem Speicher 105 gespeicherten Bildinformation auf einfache Weise verschoben werden, wodurch sich das Bild parallel verschieben läßt.
Die Bezugszahl 106 in Fig. 1 bezeichnet eine Anschlußbereich- Anzeigeeinheit, die den Betrag der Parallelverschiebung eines in dem Speicher 105 gespeicherten randverbesserten Hintergrundbilds berechnet, so daß das Hintergrundrandbild dem in dem Speicher 104 gespeicherten Randbild entspricht. Die Einheit 106 erzeugt Signale zur Wiedererlangung der Hintergrundbilder, wie sie mit 204 bis 206 in Fig. 2 gezeigt sind. Insbesondere berechnet und liefert die Anschlußbereich-Anzeigeeinheit 106 die Richtung der Verschiebung des Hintergrundrandbilds im Bildspeicher 105, die erforderlich ist um zu bewirken, daß das darin gespeicherte Bild dem Randbild im Bildspeicher 104 entspricht, indem sie eine Korrelationsfunktion des Randbilds im Bildspeicher 104 und des Hintergrundrandbilds im Bildspeicher 105 berechnet. Die Berechnung der Korrelationsfunktion erfordert im allgemeinen viel Zeit, und es wird sehr viel Zeit und umfangreiche Hardware benötigt, um sie mit Hochgeschwindigkeit durchzuführen. Bei der vorliegenden Erfindung wird daher aufgrund der folgenden Voraussetzung eine schnelle Korrelationsberechnung mit wenig Hardware ermöglicht.
Die Geschwindigkeit der Bildbearbeitung ist ausreichend höher als die Geschwindigkeit der Bewegung des Bildaufnahmeteils 101 in der zur optischen Achse senkrecht verlaufenden Ebene, und deshalb entspricht die Verschiebung eines Hintergrunds bei unmittelbar aufeinanderfolgenden Bildern maximal einem Bildelement des von dem Bildaufnahmeteil 101 aufgenommenen Bilds.
Auf Basis der obigen Voraussetzung ist ein Bereich, in dem die Korrelation vorgenommen wird, auf einen Bereich beschränkt, der um ein Bildelement von dem vorhergehenden entsprechenden Bild abweicht. Es wird davon ausgegangen, daß die Abweichung in acht Richtungen erfolgt, d. h. nach oben, unten, rechts, links, rechts oben, rechts unten, links oben und links unten, und außerdem läßt sich der Fall annehmen, daß die Position eines Bilds unverändert ist. Demgemäß wird die Korrelation in Bezug auf neun Nachbarn berechnet. Ein Hintergrundbild wird in die Richtung verschoben, in der ein maximaler Korrelationswert vorliegt, und es wird so verändert, daß es einem Eingabe-Bild entspricht. Diese Operation wird bei jeder Eingabe eines Bilds ausgeführt, und damit wird fortlaufend ein Hintergrundbild ausgegeben, das einem Eingabe-Bild entspricht.
Die Bezugszahl 107 bezeichnet eine Vergleichs- und Hintergrundrandbilderneuerungs-Einheit, die jeweils entsprechende Bildelemente zweier Bilder (z. B. ein Bild 201, 202, 203 und ein Hintergrundbild 204, 205, 206 in Fig. 2) vergleicht und ein Randbild des sich bewegenden Objekts (z. B. ein sich bewegendes Bild 207, 208, 209 in Fig. 2) liefert, währen sie gleichzeitig die in dem Bildspeicher 105 gespeicherten Daten erneuert.
Die Vergleichs- und Hintergrundrandbilderneuerungs-Einheit 107 dient dazu, auf Basis des Vergleichs jedes Bildelements im Bildspeicher 104 mit einem entsprechenden Bildelement des Randbilds eines Hintergrunds im Bildspeicher 105, das in die Richtung der durch die Einheit 106 angezeigten Parallelverschiebung verschoben ist, Informationen über ein Bild eines sich bewegenden Objekts zu liefern und auf Basis des Bilds im Bildspeicher 104 das im Bildspeicher 105 gespeicherte Randbild eines Hintergrunds zu erneuern.
Der Aufbau der Vergleichs- und Hintergrundrandbilderneuerungs- Einheit 107 ist in Fig. 6 mittels eines Blockdiagramms im einzelnen dargestellt. In Fig. 6 empfängt die Einheit 107 von den Bildspeichern 104 und 105 sequentiell Signale 1g und 1h der einander entsprechenden Bildelemente und berechnet die Differenz zwischen den Signalen 1g und 1h mit einem Differenz-Rechner 601, und es wird ein Signal 6a der Differenz ausgegeben. Das Signal 6a wird in einen Komparator 602 eingegeben, um es mit einem Signal 6b eines vorgegebenen Werts T (Null oder etwas größer als Null) zu vergleichen, wodurch die eingegebenen Werte unverändert bleiben, wenn sie größer als T sind, und gleich Null werden, wenn sie kleiner als T sind. Das aus dem Bildspeicher 104 eingegebene Bild enthält den Rand des Hintergrunds und den des sich bewegenden Objekts, während das aus dem Bildspeicher 105 eingegebene Bild nur den Rand des Hintergrunds enthält. Bei den positiven Teilen der Bilder dieser Ränder wird für jedes entsprechende Bildelement die Ausgabe des Bildspeichers 105 von der Ausgabe des Bildspeichers 104 subtrahiert, und es wird der resultierende Wert 1j unverändert als Randbild in Bezug auf das Bild des sich bewegenden Objekts ausgegeben, wenn er positiv ist, während Null ausgegeben wird, wenn dieser Wert kleiner als T ist. Fig. 7(a) bis Fig. 7(e) zeigen schematisch die entsprechenden Vorgänge bei der Bearbeitung der Signale. Es wird angenommen, daß einem Eingabe-Bild und einem Hintergrundbild Signale zugeordnet werden, die solche Luminanzpegel aufweisen, wie sie jeweils an den höchsten Stellen der Figur gezeigt sind. In jeder der Fig. 7(a) bis 7(e) ist die Abszissenachse eine Raumachse, während die Ordinatenachse die Lichtintensität angibt. Wenn ein Eingabe-Bild einschließlich eines Hintergrundbilds wie in Fig. 7(a) gezeigt verwendet wird, werden das Randbild des Eingabebilds und das des Hintergrundbilds wie in Fig. 7(b) gezeigt sowie deren positive Teile wie in Fig. 7(c) gezeigt gewonnen. Wenn die Ausgabe des Bildspeichers 105 von der Ausgabe des Bildspeichers 104 subtrahiert wird, ergibt sich für einen Rand, der in dem Eingabe-Bild aber nicht in einem Hintergrundbild vorkommt (d. h. ein Rand, der zu dem sich bewegenden Objekt gehört), ein positiver Wert, und für einen Rand, der nicht im Eingabe-Bild jedoch im Hintergrundbild vorkommt (d. h. ein Rand, der von dem sich bewegenden Objekt verdeckt wird) ein negativer Wert, wie in Fig. 7(d) gezeigt. Demgemäß läßt sich aus den positiven Teilen dieser Daten ein Randbild, das zu dem sich bewegenden Objekt gehört, gewinnen, wie in Fig. 7(e) gezeigt. Diese Information kann unverändert ausgegeben werden.
Im folgenden wird wieder Bezug auf Fig. 6 genommen. Die Vergleichs- und Hintergrundrandbilderneuerungs-Einheit 107 berechnet ein gewichtetes Mittel in Bezug auf jedes Bildelement in den Bildspeichern 104 und 105 und macht es wieder zu einem Wert des Bildspeichers 105, wodurch es das Randbild des Hintergrunds bildet bzw. erneuert.
Insbesondere multipliziert ein Multiplizierer 603 einen vorgegebenen Wert (2n-1) mit Daten von Bildelementen aus dem Bildspeicher 105 und führt das Ergebnis einer Additionsschaltung 604 zu. Die Additionsschaltung 604 addiert die Ausgabe des Multiplizierers 603 und die Daten 1g von Bildelementen aus dem Bildspeicher 104 und führt das Ergebnis einer n-Bit-Verschiebeeinrichtung 605 zu. Die n-Bit-Verschiebeeinrichtung 605 verschiebt die Ausgabe der Additionsschaltung 604 um einen vorgegebenen Wert (n) nach rechts und führt das Ergebnis dem Bildspeicher 105 zu. Eine Speichersteuerung 606 verwaltet Adressenleitungen und Steuerleitungen, damit das Einschreiben und Auslesen bei den Bildspeichern 104 und 105 richtig ausgeführt wird. Die Steuerung 606 führt durch Signale 6g und 6h den Bildspeichern 104 und 105 Adressen von zu bearbeitenden Bildelementen zu und versetzt die Bildspeicher 104 und 105 in Lesebereitschaft. Die Daten der einander entsprechenden Bildelemente der Bildspeicher 104 und 105 werden als Signale 1g und 1h ausgegeben. Die Daten werden in dem Differenz-Rechner 601 und dem Komparator 602 bearbeitet, und es wird ein Signal 1j, das sich auf ein sich bewegendes Randbild bezieht, ausgegeben. Die Steuerung 606 gibt weiterhin die obengenannten Adressen aus und versetzt den Bildspeicher 105 in Bereitschaft, damit er zeitlich gesteuert liest. Infolgedessen läßt sich das im Bildspeicher 105 gespeicherte Hintergrundrandbild durch folgendes Signal 1i erneuern:
HGneu(x,y)=(2n-1) HGalt(x,y)+I(x,y)/2n
HGneu(x,Y) steht für Daten von zu dem erneuerten randverbesserten Hintergrundbild gehörenden Bildelementen mit den Koordinaten x und y.
HGalt(x,y) steht für Daten von zu dem noch nicht erneuerten Hintergrundrandbild gehörenden Bildelementen mit den Koordinaten x und y.
I(x,y) steht für Daten von zu einem Randbild des Eingabe-Bilds gehörenden Bildelementen mit den Koordinaten x und y.
n ist ein vorgegebener Wert.
Die oben beschriebene Bearbeitung wird einzelbildweise wiederholt.
Es wird Bezug auf Fig. 8 und Fig. 9 genommen. Die von dem System mit dem oben beschriebenen Aufbau ausgeführten Arbeitsschritte für die Extraktion des Bilds eines sich bewegenden Objekts werden im folgenden schematisch gezeigt. In Fig. 8 bezeichnet 806 ein in dem Bildspeicher 105 gespeichertes Hintergrundrandbild. Die Darstellung mit gestrichelten Linien weist darauf hin, daß das Hintergrundrandbild noch nicht vollständig ist. Wenn ein Bild 801 eingegeben wird, werden von der Einheit 106 seine Korrelationswerte mit den Bildern 802 bis 810 berechnet. Im vorliegenden Fall sind bei 801 und 807 die Korrelationswerte am größten, obwohl eine durch die Parallelverschiebung des Bilds verursachte Störung (ein Teil eines Dachs) und eine menschliche Figur vorhanden sind. Nachdem das in dem Bildspeicher 105 gespeicherte Bild parallel verschoben wurde, wird das Bild 801 mit jedem Bildelement verglichen. Infolgedessen wird einzig die menschliche Figur des Bilds 108 als Bild eines sich bewegenden Objekts extrahiert. Dann wird unter Verwendung des Bilds 801 das Hintergrundrandbild im Bildspeicher 105 erneuert. Fig. 9 zeigt Vorgänge, bei denen dieses Hintergrundrandbild gebildet wird. 901, 902, 903 und 904 zeigen Randbilder eines Eingabebilds, und 905, 906, 907 und 908 zeigen Vorgänge, bei denen ein Randbild eines Hintergrunds gebildet wird. Es wird vorausgesetzt, daß der Bildspeicher 105, in dem das Randbild des Hintergrunds gespeichert wird, zu Beginn leer ist. Wenn ein Eingabe-Bild 901, das das Bild eines Menschen und eines Hauses enthält, eingegeben wird, werden diese Bilder für kurze Zeit als Hintergrundbild gespeichert, wie in 905 gezeigt. Wenn anschließend ein Eingabe-Bild 902, das das Bild des Hauses und eines Vogels enthält, eingegeben wird, werden wie in Fig. 8 gezeigt Korrelationswerte berechnet, und es wird das Bild von 905 entsprechend diesen Werten parallel verschoben sowie das damit gewonnene Bild durch das Bild 902 erneuert. Mit anderen Worten, das dauernd vorhandene Bild des Hauses wird wie in 906 gezeigt verbessert und das Bild des Vogels für kurze Zeit gespeichert, während das Bild des Menschen, das diesmal fehlt, verblaßt. Wenn dann ebenso ein Eingabe-Bild 903, das das Bild des Hauses und einer Katze enthält, eingegeben wird, wird das Bild des Hauses wiederum verbessert. Schließlich wird als Randbild des Hintergrunds ein Bild 908 gebildet, wobei die Bewegung des Bildaufnahmeteils 101 keinen störenden Einfluß hat.
Erfindungsgemäß kann ein Bildbearbeitungssystem geschaffen werden, mit dem sich ausschließlich das Randbild eines sich bewegenden Objekts extrahieren läßt, auch wenn sich das Bildaufnahmeteil 101 in einer zu einer optischen Achse senkrecht verlaufenden Ebene bewegt.
Die Größe der Bewegung des Bildaufnahmeteils 101 wird zwar bei der vorliegenden Erfindung als äquivalent zu einem Bildelement auf einem Einzelbild aufgefaßt, doch es kann diese Vorrichtung auch in Bezug auf zwei, drei oder mehr Bildelemente ausgeführt werden, und es läßt sich auf gleiche Weise ein System zur Extraktion des Bilds eines sich bewegenden Objekts schaffen.
Die vorliegende Erfindung läßt sich für die Bildbearbeitung in Bezug auf ein sich bewegendes Objekt etc. nutzen, da das Randbild des sich bewegenden Objekts ohne Verwendung eines umfangreichen Systems, wie z. B. einer Großrechenanlage, und mit Hochgeschwindigkeit extrahiert werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Bildextraktion eines sich bewegenden Objekts aus Bildern, die nacheinander eingegeben werden, bestehend aus den folgenden Schritten:

- Aufnahme von aufeinanderfolgenden Bildern mittels eines Bildaufnahmeteils (101), das sich innerhalb einer Ebene bewegt, die senkrecht zu einer optischen Achse liegt, so daß Videosignale (1a) ausgegeben werden;

- Umwandlung der genannten Videosignale (1a) in digitale Signale und Speichern der genannten digitalen Signale (1b) für jedes Bild als Daten eines Eingabe-Bildes in einem ersten Bildspeicher (102);

- Extraktion von Rändern aus dem genannten Eingabe-Bild mittels eines räumlichen Filters (Fig. 3a) in einer Merkmalsextraktionseinheit (103), um ein randverbessertes Bild zu erzeugen, wobei die Daten (1c) des genannten randverbesserten Bildes Daten eines sich bewegenden Objekts und eines Hintergrunds beinhalten;

dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren aus den folgenden Schritten besteht:

- Eingabe der genannten Daten des randverbesserten Bildes des Eingabe-Bildes in einen zweiten Bildspeicher (104) zum Speichern in diesem;

- Berechnung einer Korrelation zwischen einem Hintergrundrandbild, das in einem dritten Bildspeicher (105) gespeichert ist, und den Daten eines randverbesserten Bildes, das als nächstes in genannten zweiten Bildspeicher (104) eingegeben wird, in einer Anschlußbereich-Anzeigeeinheit (106), wobei die Korrelation einen Bereich betrifft, der sich darauf beschränkt, durch ein einziges Bildelement von dem vorhergehenden Anschlußbild abzuweichen, und wobei das genannte Hintergrundrandbild in die Richtung mit maximalem Korrelationswert verschoben wird;

- Extraktion von Daten (1j) eines randverbesserten Bildes von einem sich bewegenden Objekt (207-209) durch Vergleich. (107) zwischen den Daten des genannten verschobenen Hintergrundrandbildes (von 105) und den Daten eines Eingabe-Randbildes, das als nächstes in genannten zweiten Bildspeicher (104) eingegeben wird; und

- Erneuern der Hintergrundrandbilddaten in dem genannten dritten Bildspeicher (105) auf Basis eines gewichteten Mittels zwischen den Hintergrundbilddaten in dem genannten dritten Bildspeicher (105) und den Daten des Bildes, das als nächstes in genannten zweiten Bildspeicher (104) eingegeben wird.

2. Verfahren zur Bildextraktion nach Anspruch 1, bei dem die Korrelation auf Grundlage von neun aneinandergrenzenden Bildelementen für jedes Bildelement berechnet wird, und das Hintergrundrandbild durch parallele Übertragung in den genannten dritten Bildspeicher (105) transportiert wird, dergestalt daß das Hintergrundrandbild einem der neun aneinandergrenzenden Bildelementen entspricht, das den höchsten Korrelationswert aufweist.

3. Verfahren zur Bildextraktion nach Anspruch 1, bei dem das Hintergrundrandbild innerhalb eines Bildelements in jeweils höchstens zwei Richtungen - nach rechts, links, oben und unten - in den genannten dritten Bildspeicher (105) übertragen wird.

4. Verfahren zur Bildextraktion nach Anspruch 1, bei dem das Randbild des sich bewegenden Objekts (207, 208, 209) von dem randverbesserten Eingabe-Bild eines Eingabe-Bildes (201, 202, 203) extrahiert wird, indem das übertragene, auf dem Korrelationswert beruhende Hintergrundrandbild (204, 205, 206) von dem randverbesserten Eingabe-Bild subtrahiert wird.