JPH0795598A - 目標追尾装置 - Google Patents
目標追尾装置Info
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- JPH0795598A JPH0795598A JP5261678A JP26167893A JPH0795598A JP H0795598 A JPH0795598 A JP H0795598A JP 5261678 A JP5261678 A JP 5261678A JP 26167893 A JP26167893 A JP 26167893A JP H0795598 A JPH0795598 A JP H0795598A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
- G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
- G01S3/7864—T.V. type tracking systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/695—Control of camera direction for changing a field of view, e.g. pan, tilt or based on tracking of objects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Image Input (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、目標追尾装置において、照明によつ
て色が変化した場合や白色系又は黒色系の目標でも確実
に追尾する。 【構成】色相による判定を行なわず、R−YからB−Y
を予測しその誤差を評価する手段と、R−Y及びB−Y
の原点を移動させる手段と、R−YとB−Yから算出さ
れる係数を白色系及び黒色系の目標物と判定した場合に
は強制的に変更を行なう手段を設けたことにより、照明
による色の変化を色相ではなく予測係数を用いてR−Y
及びB−Yから色を判定して吸収することができ、輝度
信号の予測係数を強制的に切り替えることで白色系及び
黒色系の目標でも確実に追尾し得る。
て色が変化した場合や白色系又は黒色系の目標でも確実
に追尾する。 【構成】色相による判定を行なわず、R−YからB−Y
を予測しその誤差を評価する手段と、R−Y及びB−Y
の原点を移動させる手段と、R−YとB−Yから算出さ
れる係数を白色系及び黒色系の目標物と判定した場合に
は強制的に変更を行なう手段を設けたことにより、照明
による色の変化を色相ではなく予測係数を用いてR−Y
及びB−Yから色を判定して吸収することができ、輝度
信号の予測係数を強制的に切り替えることで白色系及び
黒色系の目標でも確実に追尾し得る。
Description
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。産業上の利用
分野従来の技術発明が解決しようとする課題課題を解決
するための手段(図1及び図2)作用(図1及び図2)
実施例(図1〜図6)発明の効果
分野従来の技術発明が解決しようとする課題課題を解決
するための手段(図1及び図2)作用(図1及び図2)
実施例(図1〜図6)発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は目標追尾装置に関し、例
えばテレビジヨンカメラを目標物体の動きに合わせて動
かし目標を追尾するものに適用し得る。
えばテレビジヨンカメラを目標物体の動きに合わせて動
かし目標を追尾するものに適用し得る。
【0003】
【従来の技術】従来、目標追尾装置として、テレビジヨ
ンカメラを目標物体の動きに合わせて動かし、目標を追
尾するようになされたものがある。このような場合、ま
ずテレビジヨンカメラで撮像された画像中の目標物体の
動きを検出する。この動き検出方法としては、ブロツク
マツチングによる手法が一般的である。このブロツクマ
ツチングの手法は目標の周辺もしくは特徴的な部分の画
像をオリジナルブロツクとして設定し、引き続く画像内
をブロツク化してオリジナルブロツクとブロツクの画素
同士の差の絶対値和が最小になるブロツクを検出し目標
の位置を決定している。
ンカメラを目標物体の動きに合わせて動かし、目標を追
尾するようになされたものがある。このような場合、ま
ずテレビジヨンカメラで撮像された画像中の目標物体の
動きを検出する。この動き検出方法としては、ブロツク
マツチングによる手法が一般的である。このブロツクマ
ツチングの手法は目標の周辺もしくは特徴的な部分の画
像をオリジナルブロツクとして設定し、引き続く画像内
をブロツク化してオリジナルブロツクとブロツクの画素
同士の差の絶対値和が最小になるブロツクを検出し目標
の位置を決定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのようにブ
ロツクマツチングの手法を用いた目標追尾装置において
は、目標の位置決定がオリジナルブロツクに含まれる形
の情報に依存しているため、目標自体が変形した場合や
目標の大きさが変化した場合には、追尾が困難になる問
題があつた。また画像内のブロツクとオリジナルブロツ
クとの画素同士の差の絶対値を計算する処理は、計算量
が多いため回路構成が複雑になつたり、マイクロコンピ
ユータでの実現が困難になる問題があつた。
ロツクマツチングの手法を用いた目標追尾装置において
は、目標の位置決定がオリジナルブロツクに含まれる形
の情報に依存しているため、目標自体が変形した場合や
目標の大きさが変化した場合には、追尾が困難になる問
題があつた。また画像内のブロツクとオリジナルブロツ
クとの画素同士の差の絶対値を計算する処理は、計算量
が多いため回路構成が複雑になつたり、マイクロコンピ
ユータでの実現が困難になる問題があつた。
【0005】このような問題を解決するため、カラー画
像信号中の固定された色を特徴量として、その色に対し
て色画像を水平/垂直の各方向に積分した画像の時間連
続性すなわち、前回検出された領域に接している領域を
目標物体として追尾を行うことが考えられる。ところが
この場合には、特徴色を固定しているため色相の微妙な
違いや変化に対応することが困難であり、また位置決定
においては、領域が離れているすなわち目標物体が余り
大きさを持たない場合や、ある程度速い速度で動いてい
る場合には、時空間画像の連続性が途切れてしまい位置
決定が困難になる問題がある。またこの方法では数画面
分の時空間画像を記憶する必要があり、その分メモリの
使用量が多くなる問題があつた。
像信号中の固定された色を特徴量として、その色に対し
て色画像を水平/垂直の各方向に積分した画像の時間連
続性すなわち、前回検出された領域に接している領域を
目標物体として追尾を行うことが考えられる。ところが
この場合には、特徴色を固定しているため色相の微妙な
違いや変化に対応することが困難であり、また位置決定
においては、領域が離れているすなわち目標物体が余り
大きさを持たない場合や、ある程度速い速度で動いてい
る場合には、時空間画像の連続性が途切れてしまい位置
決定が困難になる問題がある。またこの方法では数画面
分の時空間画像を記憶する必要があり、その分メモリの
使用量が多くなる問題があつた。
【0006】またある色を特徴量として、その色が存在
するか否かの情報に基づいて、色画像を水平/垂直の各
方向に評価関数を作成し目標を追尾する方法や、ある色
を設定し、設定色を有する輝度及び彩度から算出される
予想係数を特徴量として、設定色であることと設定色で
あつた場合の予想係数から算出されるデータと実際のデ
ータとの誤差から、水平/垂直の各方向に評価関数を作
成し、目標を追尾する方法が考えられる。
するか否かの情報に基づいて、色画像を水平/垂直の各
方向に評価関数を作成し目標を追尾する方法や、ある色
を設定し、設定色を有する輝度及び彩度から算出される
予想係数を特徴量として、設定色であることと設定色で
あつた場合の予想係数から算出されるデータと実際のデ
ータとの誤差から、水平/垂直の各方向に評価関数を作
成し、目標を追尾する方法が考えられる。
【0007】ところがこのような方法では、いずれも色
相(R−Y、B−Yのなす角度)を特徴量としているた
めに、R−YやB−Yが多少変わつて色相が変化した場
合に、追尾が困難であつたり、また色相を主たる情報と
しているために白色系や黒色系の照明の加減によつて色
相の変わる目標の追尾が困難であつた。またこれに加え
て、現行のテレビジヨンカメラ等では、彩度や色相信号
を出力するものがほとんど存在しないため、色差信号か
ら変換を行なう必要があり、その分構成が複雑になる問
題があつた。
相(R−Y、B−Yのなす角度)を特徴量としているた
めに、R−YやB−Yが多少変わつて色相が変化した場
合に、追尾が困難であつたり、また色相を主たる情報と
しているために白色系や黒色系の照明の加減によつて色
相の変わる目標の追尾が困難であつた。またこれに加え
て、現行のテレビジヨンカメラ等では、彩度や色相信号
を出力するものがほとんど存在しないため、色差信号か
ら変換を行なう必要があり、その分構成が複雑になる問
題があつた。
【0008】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、照明によつて色が変化した場合や白色系や黒色系の
目標でも確実に追尾し得る目標追尾装置を提案しようと
するものである。
で、照明によつて色が変化した場合や白色系や黒色系の
目標でも確実に追尾し得る目標追尾装置を提案しようと
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、入力されるカラー画像信号TV1
の注目領域内のR−Y信号及びB−Y信号から輝度信号
を予測する係数を算出する輝度予測係数設定手段14
(SP26)と、R−Y信号及びB−Y信号より色判定
を行ないR−Y信号及びB−Y信号の原点を仮想的に変
更する原点変更手段14(SP31)と、カラー画像信
号TV1の注目領域内のR−Y信号からB−Y信号を予
測する係数を算出するB−Y予測係数設定手段14(S
P31)と、カラー画像信号TV1の注目領域内を代表
するR−Y信号、B−Y信号と輝度信号を記憶する記憶
手段14(SP31)と、画像内の各画素に対して、予
想係数を使用してR−Y信号から予想した値と実際のB
−Y信号との差を算出するB−Y信号差算出手段14
(SP31)と、画像内の各画素に対して、予想係数を
使用してR−Y信号とB−Y信号から予想した値と実際
の輝度信号との差を算出する輝度信号差算出手段14
(SP31)と、画像内の各画素に対して、設定したR
−Y信号、B−Y信号、輝度信号各々の差を算出する差
算出手段14(SP31)と、画像内の差の絶対値和か
ら1次元評価関数を算出する1次元評価関数算出手段1
4(SP31)と、1次元評価関数から、しきい値を適
応的に変化させ2値画像化する2値化手段14(SP3
1)と、2値画像から位置を決定する位置決定手段14
(SP31)と、輝度予測係数設定手段14(SP2
6)、原点変更手段14(SP31)、B−Y予測係数
設定手段14(SP31)、記憶手段14(SP3
1)、B−Y信号差算出手段14(SP31)、輝度信
号差算出手段14(SP31)、差算出手段14(SP
31)、1次元評価関数算出手段14(SP31)、2
値化手段14(SP31)及び位置決定手段14(SP
31)を繰り返して、画像内の目標物体の位置を連続的
に検出する目標物体検出手段14(SP31)と、検出
された目標物体の位置により、テレビジヨンカメラ10
のパン及びチルト15を制御するカメラ制御手段14
(SP32)とを設けるようにした。
め本発明においては、入力されるカラー画像信号TV1
の注目領域内のR−Y信号及びB−Y信号から輝度信号
を予測する係数を算出する輝度予測係数設定手段14
(SP26)と、R−Y信号及びB−Y信号より色判定
を行ないR−Y信号及びB−Y信号の原点を仮想的に変
更する原点変更手段14(SP31)と、カラー画像信
号TV1の注目領域内のR−Y信号からB−Y信号を予
測する係数を算出するB−Y予測係数設定手段14(S
P31)と、カラー画像信号TV1の注目領域内を代表
するR−Y信号、B−Y信号と輝度信号を記憶する記憶
手段14(SP31)と、画像内の各画素に対して、予
想係数を使用してR−Y信号から予想した値と実際のB
−Y信号との差を算出するB−Y信号差算出手段14
(SP31)と、画像内の各画素に対して、予想係数を
使用してR−Y信号とB−Y信号から予想した値と実際
の輝度信号との差を算出する輝度信号差算出手段14
(SP31)と、画像内の各画素に対して、設定したR
−Y信号、B−Y信号、輝度信号各々の差を算出する差
算出手段14(SP31)と、画像内の差の絶対値和か
ら1次元評価関数を算出する1次元評価関数算出手段1
4(SP31)と、1次元評価関数から、しきい値を適
応的に変化させ2値画像化する2値化手段14(SP3
1)と、2値画像から位置を決定する位置決定手段14
(SP31)と、輝度予測係数設定手段14(SP2
6)、原点変更手段14(SP31)、B−Y予測係数
設定手段14(SP31)、記憶手段14(SP3
1)、B−Y信号差算出手段14(SP31)、輝度信
号差算出手段14(SP31)、差算出手段14(SP
31)、1次元評価関数算出手段14(SP31)、2
値化手段14(SP31)及び位置決定手段14(SP
31)を繰り返して、画像内の目標物体の位置を連続的
に検出する目標物体検出手段14(SP31)と、検出
された目標物体の位置により、テレビジヨンカメラ10
のパン及びチルト15を制御するカメラ制御手段14
(SP32)とを設けるようにした。
【0010】
【作用】色相による判定を行なわず、R−YからB−Y
を予測しその誤差を評価する手段14(SP31)と、
R−Y及びB−Yの原点を移動させる手段14(SP3
1)と、R−YとB−Yから算出される係数を白色系及
び黒色系の目標物と判定した場合には強制的に変更を行
なう手段14(SP31)を設けたことにより、照明に
よる色の変化を色相ではなく予測係数を用いてR−Y及
びB−Yから色を判定して吸収することができ、輝度信
号の予測係数を強制的に切り替えることで白色系及び黒
色系の目標でも確実に追尾し得る。
を予測しその誤差を評価する手段14(SP31)と、
R−Y及びB−Yの原点を移動させる手段14(SP3
1)と、R−YとB−Yから算出される係数を白色系及
び黒色系の目標物と判定した場合には強制的に変更を行
なう手段14(SP31)を設けたことにより、照明に
よる色の変化を色相ではなく予測係数を用いてR−Y及
びB−Yから色を判定して吸収することができ、輝度信
号の予測係数を強制的に切り替えることで白色系及び黒
色系の目標でも確実に追尾し得る。
【0011】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
する。
【0012】図1においては全体として目標追尾装置を
示し、以下輝度をY、色差R−YをR、色差B−YをB
とし、後述するメモリの値Rのメモリ内の画像で、水平
方向にi番目、垂直方向にj番目の画素値を、それぞれ
輝度Y、色差R−Y、B−YについてYij、Rij、Bij
とする。すなわちテレビジヨンカメラ10で撮像された
カラー画像信号TV1は、フイルタ/変換ブロツク11
に入力されローパスフイルタで帯域制限された後、フイ
ールド画像に対して水平方向に1/16、垂直方向1/8
のデシメイシヨンが行われ、この結果得られる輝度Y、
色差R、Bがそれぞれ独立に画像メモリ12に格納され
る。
示し、以下輝度をY、色差R−YをR、色差B−YをB
とし、後述するメモリの値Rのメモリ内の画像で、水平
方向にi番目、垂直方向にj番目の画素値を、それぞれ
輝度Y、色差R−Y、B−YについてYij、Rij、Bij
とする。すなわちテレビジヨンカメラ10で撮像された
カラー画像信号TV1は、フイルタ/変換ブロツク11
に入力されローパスフイルタで帯域制限された後、フイ
ールド画像に対して水平方向に1/16、垂直方向1/8
のデシメイシヨンが行われ、この結果得られる輝度Y、
色差R、Bがそれぞれ独立に画像メモリ12に格納され
る。
【0013】画像メモリ12に輝度Y、色差R、Bでな
る画像が格納されると、メモリコントロールブロツク1
3よりマイクロコンピユータ14に対してインタラプト
信号INTが出力される。マイクロコンピユータ14は
インタラプト信号INTを受け取ると、画像メモリ12
の画像データにアクセスが可能となることを判断し、画
像メモリ12への書き込み禁止信号PRTをメモリコン
トロールブロツク13に出力し画像データを保護する。
また追尾対象の目標はパン/チルタ15のスイツチ16
が押されたときに、画面中央に存在する物体を設定して
特徴量を抽出する。
る画像が格納されると、メモリコントロールブロツク1
3よりマイクロコンピユータ14に対してインタラプト
信号INTが出力される。マイクロコンピユータ14は
インタラプト信号INTを受け取ると、画像メモリ12
の画像データにアクセスが可能となることを判断し、画
像メモリ12への書き込み禁止信号PRTをメモリコン
トロールブロツク13に出力し画像データを保護する。
また追尾対象の目標はパン/チルタ15のスイツチ16
が押されたときに、画面中央に存在する物体を設定して
特徴量を抽出する。
【0014】この設定が終了すると、マイクロコンピユ
ータ14は画像メモリ12への書き込み禁止信号PRT
を解除する信号をメモリコントロールブロツク13に出
力し、これにより画像メモリ12に新しい画像データが
格納される。新たな画像データが格納されると再びマイ
クロコンピユータ14に対して、インタラプト信号IN
Tが出力され、上述したように設定された特徴量と画像
メモリ12内の画像より目標の位置を検出し、この検出
結果をパン/チルタ15のモータに出力して、テレビジ
ヨンカメラ10を動かす。その後は再度スイツチ16が
押されるまで、画像メモリ12の画像データの更新、マ
イクロコンピユータ14での位置検出及びテレビジヨン
カメラ10の制御を繰り返す。
ータ14は画像メモリ12への書き込み禁止信号PRT
を解除する信号をメモリコントロールブロツク13に出
力し、これにより画像メモリ12に新しい画像データが
格納される。新たな画像データが格納されると再びマイ
クロコンピユータ14に対して、インタラプト信号IN
Tが出力され、上述したように設定された特徴量と画像
メモリ12内の画像より目標の位置を検出し、この検出
結果をパン/チルタ15のモータに出力して、テレビジ
ヨンカメラ10を動かす。その後は再度スイツチ16が
押されるまで、画像メモリ12の画像データの更新、マ
イクロコンピユータ14での位置検出及びテレビジヨン
カメラ10の制御を繰り返す。
【0015】ここで実際上マイクロコンピユータ14内
では、図2に示すような、目標追尾処理手順SP20が
実行される。すなわちこのフローチヤートにおいて、ス
テツプSP20はマイクロコンピユータ14内部での全
体の処理の開始であり、ステツプSP21は全体の処理
を終了するか否かの判定であり、終了する場合ステツプ
SP22に移つて当該目標追尾処理手順SP20を終了
する。
では、図2に示すような、目標追尾処理手順SP20が
実行される。すなわちこのフローチヤートにおいて、ス
テツプSP20はマイクロコンピユータ14内部での全
体の処理の開始であり、ステツプSP21は全体の処理
を終了するか否かの判定であり、終了する場合ステツプ
SP22に移つて当該目標追尾処理手順SP20を終了
する。
【0016】またステツプSP23、ステツプSP28
はメモリプロテクトの解除処理であり、ステツプSP2
4、ステツプSP29はインタラプト信号INTの有無
を検出する処理であり、ステツプSP25、ステツプS
P30はメモリプロテクトの設定処理である。さらにス
テツプSP26は目標からの特徴量を抽出する処理であ
り、ステツプSP27は位置認識処理を開始するか否か
の判定処理であり、ステツプSP31は目標の位置を検
出する処理であり、ステツプSP32は検出された位置
情報よりパン/チルタ15のモータを制御する処理であ
る。
はメモリプロテクトの解除処理であり、ステツプSP2
4、ステツプSP29はインタラプト信号INTの有無
を検出する処理であり、ステツプSP25、ステツプS
P30はメモリプロテクトの設定処理である。さらにス
テツプSP26は目標からの特徴量を抽出する処理であ
り、ステツプSP27は位置認識処理を開始するか否か
の判定処理であり、ステツプSP31は目標の位置を検
出する処理であり、ステツプSP32は検出された位置
情報よりパン/チルタ15のモータを制御する処理であ
る。
【0017】ここでまずステツプSP26における目標
からの特徴量抽出の処理について説明する。なお目標と
は、画面中央に位置している物体を示す。最初に画面中
央を中心とする領域D0(例えば4×4のブロツク)を
目標として設定する。この領域D0内で輝度及び色差の
組(Yij,Rij,Bij)より、次式
からの特徴量抽出の処理について説明する。なお目標と
は、画面中央に位置している物体を示す。最初に画面中
央を中心とする領域D0(例えば4×4のブロツク)を
目標として設定する。この領域D0内で輝度及び色差の
組(Yij,Rij,Bij)より、次式
【数1】 から、次式
【数2】 で近似して係数a1 を求める。また(Yij,Lij)の組
の平均値YAV、LAVから次式
の平均値YAV、LAVから次式
【数3】 となるように係数b1 を算出し、次式
【数4】 をY予想関数として定める。この関数付近のデータは、
同一の物体であると見なすことで、照明の変化に対して
も、目標の特徴量である、(Y,L)の関係を算出する
ことができる。また次式
同一の物体であると見なすことで、照明の変化に対して
も、目標の特徴量である、(Y,L)の関係を算出する
ことができる。また次式
【数5】 とし特徴量抽出の際に利用する。
【0018】上述のLorg が、次式
【数6】 の場合、目標は白色、黒色系として、上述の係数a1 、
b1 を次式
b1 を次式
【数7】 に強制的に変更する。これは、白色、黒色系はLに対し
てYが他の色と違いLに平行に推移することから変更が
必要となるからである。
てYが他の色と違いLに平行に推移することから変更が
必要となるからである。
【0019】また、D0内のR、Bの平均値からR、B
の原点を図3のように変更するようなオフセツトR OF
FSET、B OFFSETを定める。図3(A)は白黒の場合で
ある。この場合もともとR、Bの値が小さいので原点を
またいでR、Bが変化することからオフセツトつきで評
価する。図3(B)はそれ以外の色の場合である。例え
ば第1象限にRAV、BAVがあるときに、R、Bの値が非
常に小さいものについては候補として認めないという効
果がある。また第1象限の場合はPS=1としてPSを
設定し、特徴量算出の際に他の象限のデータを計算しな
いようにする。
の原点を図3のように変更するようなオフセツトR OF
FSET、B OFFSETを定める。図3(A)は白黒の場合で
ある。この場合もともとR、Bの値が小さいので原点を
またいでR、Bが変化することからオフセツトつきで評
価する。図3(B)はそれ以外の色の場合である。例え
ば第1象限にRAV、BAVがあるときに、R、Bの値が非
常に小さいものについては候補として認めないという効
果がある。また第1象限の場合はPS=1としてPSを
設定し、特徴量算出の際に他の象限のデータを計算しな
いようにする。
【0020】D0内で(Rij+R OFFSET,Bij+B
OFFSET)の組を求め、次式
OFFSET)の組を求め、次式
【数8】 の式で近似して係数a0 を求め、(Rij+R OFFSET,
Bij+B OFFSET)の組の平均値RAV、BAVから次式
Bij+B OFFSET)の組の平均値RAV、BAVから次式
【数9】 から係数b0 を算出し、次式
【数10】 をB予想関数として定める。この関数付近のデータは、
同一の物体であると見なすことで、BとRが照明の変化
によつて変わつても目標の特徴量である、(B,R)の
関係を算出することができる。このようにした求めた、
a0 、b0 、a1、b1 、PS、Yorg 、Lorg 、R O
FFSET、B OFFSETを目標の特徴量として追尾を行う。
同一の物体であると見なすことで、BとRが照明の変化
によつて変わつても目標の特徴量である、(B,R)の
関係を算出することができる。このようにした求めた、
a0 、b0 、a1、b1 、PS、Yorg 、Lorg 、R O
FFSET、B OFFSETを目標の特徴量として追尾を行う。
【0021】次にステツプSP31での画像内の特徴量
を抽出して目標の位置を検出する動作を以下に示す。ま
ず特徴量の抽出について図4を参照して説明する。例と
して、画面上の(3、3)の位置の画像情報(Y33,R
33,B33)からどのようにして特徴量E33を抽出するか
について説明する。最初にR33−R OFFSET、B33−R
OFFSETよりPS33を求める。もしPS=PS33が成立
しない場合は、E33=Emax とする。
を抽出して目標の位置を検出する動作を以下に示す。ま
ず特徴量の抽出について図4を参照して説明する。例と
して、画面上の(3、3)の位置の画像情報(Y33,R
33,B33)からどのようにして特徴量E33を抽出するか
について説明する。最初にR33−R OFFSET、B33−R
OFFSETよりPS33を求める。もしPS=PS33が成立
しない場合は、E33=Emax とする。
【0022】上述の条件を満たした場合は次式
【数11】 で予想を行なう。この予想値YとY33の誤差eY33を次
式
式
【数12】 で算出する。次に、次式
【数13】 で予想を行なう。この予想値BとB33+B OFFSETの誤
差eB33を次式
差eB33を次式
【数14】 で算出する。
【0023】さらに、上述のYorg 、Lorg とY33、L
33とから、次式
33とから、次式
【数15】 を算出する。このようにして求めた誤差をk0 、k1 、
k2 、k3 という適当な重みをつけて、次式
k2 、k3 という適当な重みをつけて、次式
【数16】 として、画面上の(3、3)の位置の評価値を算出す
る。但し、E33>Emax ならば、E33=Emax とする。
このような操作を各画素で行つていく(図4(A)、図
4(B))。その結果、設定した特徴量に似ている画素
ほど、Eijの値は0に近づくことになる。
る。但し、E33>Emax ならば、E33=Emax とする。
このような操作を各画素で行つていく(図4(A)、図
4(B))。その結果、設定した特徴量に似ている画素
ほど、Eijの値は0に近づくことになる。
【0024】ここで実際には、図4(B)のデータから
位置を算出するのは計算量が多いためマイコンでの処理
には余り適さない。そこで、図4(B)の2次元データ
を1次元データに変換する。その方法は各行、列の最小
値を代表値として図4(C)の1次元データX(i)、Y
(i)を作成する。1次元データ列の最小値min を計算
し、次式
位置を算出するのは計算量が多いためマイコンでの処理
には余り適さない。そこで、図4(B)の2次元データ
を1次元データに変換する。その方法は各行、列の最小
値を代表値として図4(C)の1次元データX(i)、Y
(i)を作成する。1次元データ列の最小値min を計算
し、次式
【数17】 をスレシホルドとして、データの2値化を図5(A)の
ように行なう。スレシホルドを適応的に切り替えること
により、目標が小さくなつていつた時の評価値が大きく
なつた場合でも目標を見失わなくする効果がある。ま
た、最小値min の時間的変化を計算することで、その変
化が急に大きくなつた場合などは、目標が、隠れたり、
いなくなつたりしたとして追尾を中断する。
ように行なう。スレシホルドを適応的に切り替えること
により、目標が小さくなつていつた時の評価値が大きく
なつた場合でも目標を見失わなくする効果がある。ま
た、最小値min の時間的変化を計算することで、その変
化が急に大きくなつた場合などは、目標が、隠れたり、
いなくなつたりしたとして追尾を中断する。
【0025】上述のような方法で2値化されたデータ
(図5(A))の内、1が連続する区間を1つの領域と
して図5(B)のように複数の領域を算出し、その複数
領域から位置を計算する。最初に前回算出された位置に
もつとも距離が近い領域を検出する。その後で算出され
た領域の重心を計算し、その点を今回の位置とする。こ
のような方法でX(i)、Y(i)のデータから位置(x,
y)を算出し、パン/チルタ15のモータを制御するこ
とにより目標を追尾する。
(図5(A))の内、1が連続する区間を1つの領域と
して図5(B)のように複数の領域を算出し、その複数
領域から位置を計算する。最初に前回算出された位置に
もつとも距離が近い領域を検出する。その後で算出され
た領域の重心を計算し、その点を今回の位置とする。こ
のような方法でX(i)、Y(i)のデータから位置(x,
y)を算出し、パン/チルタ15のモータを制御するこ
とにより目標を追尾する。
【0026】また過去の位置データからの予測値、例え
ば過去の位置をXt-n ……Xt-1 としたとき、それらの
点で2次曲線をつくり今回の点(予測値)を算出する。
その予想値から上述のように2値化されたデータの各々
の領域の距離が最小となる領域を検出し位置決めを行な
うことも可能である。この効果は似ているものが交差し
た場合に、過去の運動から予測をすることで単純な動き
の場合は、領域(位置)の誤判定を防ぐことが可能とな
る。
ば過去の位置をXt-n ……Xt-1 としたとき、それらの
点で2次曲線をつくり今回の点(予測値)を算出する。
その予想値から上述のように2値化されたデータの各々
の領域の距離が最小となる領域を検出し位置決めを行な
うことも可能である。この効果は似ているものが交差し
た場合に、過去の運動から予測をすることで単純な動き
の場合は、領域(位置)の誤判定を防ぐことが可能とな
る。
【0027】さらに上述のように2値化されたデータか
ら作られる領域のうち、目標と思われる領域が、上述し
た手法で特定できるが、その後すぐに位置を求めない
で、X(i)9Y(i)で作られる領域の中で再度、評価値
を求め、上述のように位置を計算することも可能であ
る。この効果は、図6のように1次元データが矛盾を持
つているときに、正確な位置を検出することが可能とな
る。
ら作られる領域のうち、目標と思われる領域が、上述し
た手法で特定できるが、その後すぐに位置を求めない
で、X(i)9Y(i)で作られる領域の中で再度、評価値
を求め、上述のように位置を計算することも可能であ
る。この効果は、図6のように1次元データが矛盾を持
つているときに、正確な位置を検出することが可能とな
る。
【0028】上述のX(i)、Y(i)で決定された領域で
囲まれる2次元の領域は目標を含む領域であるので、そ
の大きさ(面積)を検出し、その大きさの変化から誤判
定したかどうかをチエツクすることができる。また、大
きさの変化に応じてズームモータを駆動することもでき
るし、領域内の画像情報からフオーカスレンズやアイリ
スを動かすことが可能となる。
囲まれる2次元の領域は目標を含む領域であるので、そ
の大きさ(面積)を検出し、その大きさの変化から誤判
定したかどうかをチエツクすることができる。また、大
きさの変化に応じてズームモータを駆動することもでき
るし、領域内の画像情報からフオーカスレンズやアイリ
スを動かすことが可能となる。
【0029】以上の構成によれば、色相による判定を行
なわず、R−YからB−Yを予測しその誤差を評価する
手段と、R−Y及びB−Yの原点を移動させる手段と、
R−YとB−Yから算出される係数を白色系及び黒色系
の目標物と判定した場合には強制的に変更を行なう手段
を設けたことにより、照明による色の変化を色相ではな
く予測係数を用いてR−Y及びB−Yから色を判定して
吸収することができ、輝度信号の予測係数を強制的に切
り替えることで白色系及び黒色系の目標でも確実に追尾
し得る目標追尾装置を実現できる。
なわず、R−YからB−Yを予測しその誤差を評価する
手段と、R−Y及びB−Yの原点を移動させる手段と、
R−YとB−Yから算出される係数を白色系及び黒色系
の目標物と判定した場合には強制的に変更を行なう手段
を設けたことにより、照明による色の変化を色相ではな
く予測係数を用いてR−Y及びB−Yから色を判定して
吸収することができ、輝度信号の予測係数を強制的に切
り替えることで白色系及び黒色系の目標でも確実に追尾
し得る目標追尾装置を実現できる。
【0030】さらに上述の構成によれば、Y、R−Y、
B−Yの情報を活用しているために特徴量抽出性能に優
れ、かつ照明状況の変化による特徴量の変化を予想関数
を導入することで吸収し照明変化に強い特徴量抽出が実
現でき、予測係数を代えることで、白色系や黒色系など
色の安定しない目標の特徴量抽出が実現できる。また物
体の運動予測をすることで目標物体の似たものとの交差
が起こつても誤認識を避けられ、目標物体と似たものが
あるときの位置の矛盾を位置計算を繰り返すことで克服
でき、安定した目標の追尾が可能となる。
B−Yの情報を活用しているために特徴量抽出性能に優
れ、かつ照明状況の変化による特徴量の変化を予想関数
を導入することで吸収し照明変化に強い特徴量抽出が実
現でき、予測係数を代えることで、白色系や黒色系など
色の安定しない目標の特徴量抽出が実現できる。また物
体の運動予測をすることで目標物体の似たものとの交差
が起こつても誤認識を避けられ、目標物体と似たものが
あるときの位置の矛盾を位置計算を繰り返すことで克服
でき、安定した目標の追尾が可能となる。
【0031】さらに上述の構成によれば、位置判定時に
領域を計算するので、その結果を利用するだけで目的を
含む領域を求めることができ、粗い領域分割が実現でき
る。さらに計算量が少ないので、専用の計算回路を作ら
なくてもマイクロコンピユータ14でリアルタイム処理
を実現でき、さらに色相及び彩度の変換がないので、そ
の分構成を簡略化し得る。
領域を計算するので、その結果を利用するだけで目的を
含む領域を求めることができ、粗い領域分割が実現でき
る。さらに計算量が少ないので、専用の計算回路を作ら
なくてもマイクロコンピユータ14でリアルタイム処理
を実現でき、さらに色相及び彩度の変換がないので、そ
の分構成を簡略化し得る。
【0032】なお上述の実施例のみに、本発明は限定さ
れるものではなく、位置の予想関数、Y予想関数、B予
想関数に色々な関数を導入するようにしたり、上述した
評価値の評価の方法や、得られた評価値を直接2次元デ
ータとして扱い、その重心を求めることで位置を算出す
るようにしても、上述の実施例と同様の効果を実現でき
る。
れるものではなく、位置の予想関数、Y予想関数、B予
想関数に色々な関数を導入するようにしたり、上述した
評価値の評価の方法や、得られた評価値を直接2次元デ
ータとして扱い、その重心を求めることで位置を算出す
るようにしても、上述の実施例と同様の効果を実現でき
る。
【0033】また上述の実施例においては、テレビジヨ
ンカメラから入力された画像信号に基づいて目標を追尾
する場合について述べたが、これに限らず、ビデオテー
プレコーダやコンピユータ、ゲーム機等で再生された画
像信号などを入力として与え、当該画像信号中に設定し
た目標を追尾するようにしても良い。
ンカメラから入力された画像信号に基づいて目標を追尾
する場合について述べたが、これに限らず、ビデオテー
プレコーダやコンピユータ、ゲーム機等で再生された画
像信号などを入力として与え、当該画像信号中に設定し
た目標を追尾するようにしても良い。
【0034】さらに上述の実施例においては、本発明と
して目標を自動的に追尾する装置に適用したが、本発明
はこれに限らず、セキユリテイシステムの無人化やテレ
ビ会議システム、マルチメデイアシステム等のようにテ
レビジヨンカメラで被写体を目標追尾するものや、画像
内の被写体の位置より被写体にロツクしたオートフオー
カス、オートアイリス、オートズーム、手ぶれ補正する
テレビジヨンカメラにも適用でき、さらに目標の位置デ
ータを出力することにより、コンピユータやゲーム機な
どの位置入力を画像から行うことも可能にできる。
して目標を自動的に追尾する装置に適用したが、本発明
はこれに限らず、セキユリテイシステムの無人化やテレ
ビ会議システム、マルチメデイアシステム等のようにテ
レビジヨンカメラで被写体を目標追尾するものや、画像
内の被写体の位置より被写体にロツクしたオートフオー
カス、オートアイリス、オートズーム、手ぶれ補正する
テレビジヨンカメラにも適用でき、さらに目標の位置デ
ータを出力することにより、コンピユータやゲーム機な
どの位置入力を画像から行うことも可能にできる。
【0035】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、色相によ
る判定を行なわず、R−YからB−Yを予測しその誤差
を評価する手段と、R−Y及びB−Yの原点を移動させ
る手段と、R−YとB−Yから算出される係数を白色系
及び黒色系の目標物と判定した場合には強制的に変更を
行なう手段を設けたことにより、照明による色の変化を
色相ではなく予測係数を用いてR−Y及びB−Yから色
を判定して吸収することができ、輝度信号の予測係数を
強制的に切り替えることで白色系及び黒色系の目標でも
確実に追尾し得る目標追尾装置を実現できる。
る判定を行なわず、R−YからB−Yを予測しその誤差
を評価する手段と、R−Y及びB−Yの原点を移動させ
る手段と、R−YとB−Yから算出される係数を白色系
及び黒色系の目標物と判定した場合には強制的に変更を
行なう手段を設けたことにより、照明による色の変化を
色相ではなく予測係数を用いてR−Y及びB−Yから色
を判定して吸収することができ、輝度信号の予測係数を
強制的に切り替えることで白色系及び黒色系の目標でも
確実に追尾し得る目標追尾装置を実現できる。
【図1】本発明による目標追尾装置の一実施例の構成を
示すブロツク図である。
示すブロツク図である。
【図2】図1のマイクロコンピユータ内で実行する目標
追尾処理手順を示すフローチヤートである。
追尾処理手順を示すフローチヤートである。
【図3】白黒画像及び白黒以外の画像での原点の移動の
説明に供する略線図である。
説明に供する略線図である。
【図4】2次元画像から1次元評価関数への変換の説明
に供する略線図である。
に供する略線図である。
【図5】X(i)からX座標を算出する説明に供する略線
図である。
図である。
【図6】1次元データの矛盾の解決手段の説明に供する
略線図である。
略線図である。
【符号の説明】 10…カメラ、11…フイルタブロツク、12…画像メ
モリ、13…メモリコントロールブロツク、14…マイ
クロコンピユータ、15…パン/チルタ、16……スイ
ツチ。
モリ、13…メモリコントロールブロツク、14…マイ
クロコンピユータ、15…パン/チルタ、16……スイ
ツチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 7/18 G
Claims (7)
- 【請求項1】入力されるカラー画像信号の注目領域内の
R−Y信号及びB−Y信号から輝度信号を予測する係数
を算出する輝度予測係数設定手段と、上記R−Y信号及
びB−Y信号より色判定を行ない上記R−Y信号及び上
記B−Y信号の原点を仮想的に変更する原点変更手段
と、上記カラー画像信号の上記注目領域内の上記R−Y
信号から上記B−Y信号を予測する係数を算出するB−
Y予測係数設定手段と、上記カラー画像信号の上記注目
領域内を代表する上記R−Y信号、上記B−Y信号及び
上記輝度信号を記憶する記憶手段と、画像内の各画素に
対して、予想係数を使用して上記R−Y信号から予想し
た値と実際の上記B−Y信号との差を算出するB−Y信
号差算出手段と、上記画像内の上記各画素に対して、予
想係数を使用して上記R−Y信号と上記B−Y信号から
予想した値と実際の上記輝度信号との差を算出する輝度
信号差算出手段と、上記画像内の各画素に対して、設定
した上記R−Y信号、上記B−Y信号及び上記輝度信号
各々の差を算出する差算出手段と、上記画像内の上記差
の絶対値和から1次元評価関数を算出する1次元評価関
数算出手段と、上記1次元評価関数から、しきい値を適
応的に変化させ2値画像化する2値化手段と、上記2値
画像から位置を決定する位置決定手段と、上記輝度予測
係数設定手段、上記原点変更手段、上記B−Y予測係数
設定手段、上記記憶手段、上記B−Y信号差算出手段、
上記輝度信号差算出手段、上記差算出手段、上記1次元
評価関数算出手段、上記2値化手段及び上記位置決定手
段を繰り返して、上記画像内の目標物体の位置を連続的
に検出する目標物体検出手段と、検出された上記目標物
体の上記位置により、テレビジヨンカメラのパン及びチ
ルトを制御するカメラ制御手段とを具えることを特徴と
する目標追尾装置。 - 【請求項2】上記目標物体検出手段から得られた過去の
上記目標物体の上記位置から次回の上記目標物体の上記
位置を予想する位置予想手段を具えることを特徴とする
請求項1に記載の目標追尾装置。 - 【請求項3】上記カメラ制御手段は、上記画像内の特定
領域を指定して、テレビジヨンカメラのフオーカス及び
又はアイリスを制御するようにしたことを特徴とする請
求項1又は請求項2に記載の目標追尾装置。 - 【請求項4】上記目標物体検出手段によつて検出された
上記目標物体の位置と、上記2値画像より上記画像内の
上記目標物体の大きさを検出する大きさ検出手段を具え
ることを特徴とする請求項1に目標追尾装置。 - 【請求項5】上記大きさ検出手段で検出された上記目標
物体の領域を決定し、さらに上記輝度予測係数設定手
段、上記原点変更手段、上記B−Y予測係数設定手段、
上記記憶手段、上記B−Y信号差算出手段、上記輝度信
号差算出手段、上記差算出手段、上記1次元評価関数算
出手段、上記2値化手段及び上記位置決定手段を上記目
標物体の領域内で繰り返して上記位置の矛盾を解決する
矛盾解決手段を具えることを特徴とする請求項4に記載
の目標追尾装置。 - 【請求項6】上記カメラ制御手段は、上記大きさ検出手
段で検出された上記目標物体の大きさに応じて、上記テ
レビジヨンカメラのズームモータの制御するようにした
ことを特徴とする請求項4に記載の目標追尾装置。 - 【請求項7】上記目標物体検出手段で検出された上記画
像中の上記目標物体の位置を、位置入力装置に送出する
ようにしたことを特徴とする請求項1に記載の目標追尾
装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5261678A JPH0795598A (ja) | 1993-09-25 | 1993-09-25 | 目標追尾装置 |
US08/309,983 US5574498A (en) | 1993-09-25 | 1994-09-20 | Target tracking system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5261678A JPH0795598A (ja) | 1993-09-25 | 1993-09-25 | 目標追尾装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0795598A true JPH0795598A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17365215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5261678A Pending JPH0795598A (ja) | 1993-09-25 | 1993-09-25 | 目標追尾装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5574498A (ja) |
JP (1) | JPH0795598A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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