映像分析による人数計測 人流計測 

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集計分析レポート (1) (2)


プティカルフロー推定を活用した人数計測と侵入者監視システム



■ 人数計測概要


通行者の上から撮影した映像は、画角とカメラから床までの距離で決定される床平面およびカメラ視軸に対して並進運動する移動通行者の様子が映像化している。
この連続映像にオプティカルフロー推定を行い、通行者で生じる画素のみかけ速度場分布状況を解析し、人物であることを認識し、人数計測処理を行う。
無制限に通行者を想定すると、通行者は不規則な自由挙動であり、個々には非画一的体型でもあり、ときには大きな荷物などを持ち歩くように、
時空間差分情報だけでは通行者の画像認識が決定できない状況がある。
さらにアベックのように2人が密着することで、差分結果が連結一体化し、人数カウントの誤差要因ともなる。

IBSカウンター装置は、このような問題解決に、オプティカルフロー推定からみかけ速度場に混在する奥行き情報を着目した。
俯角90°で撮影した1人の歩行者で生じるオプティカルフロー推定ベクトルの分布状況を詳細に実証観察すると、ある特徴分布を示す。
この分布パターンの形成要因は、映像に写る通行者の頭部、肩、胸、手足とに至る監視カメラ受光面からの距離差で生じるものが主ではあるが、
実際の特徴分布は通行者の進行方向とは逆方向に動く手足の運動成分や、通行者の持つ荷物の影響などで複雑な様相となる。
さらに歩行者の着衣の色や濃さで生じる背景との空間輝度勾配の強弱や、混雑する歩行者どうしが影響する速度場の相互干渉なども含まれる。
このような特徴分布の分離解析と計数処理に株式会社シー・イー・デー・システムは特許出願中5件に含む技術で解決している。

通行者のみかけ速度場の特徴分布から移動人物を決定する優位性は、人の頭部付近に認識重点が求まる。
理由はカメラ受光面に最も近く並進運動する画像要素は頭部である。
多くの通行者は身長もいろいろではあるが、個々の歩行者の特徴分布を相対的に判断することで頭部付近を重心と決定できる。
その後計測範囲で重心のトラッキングを行い、正確な人数計数が可能となっている。

計数処理過程で補助情報として背景差分情報も利用する。背景差分で問題となる背景更新の方式も特許申請している。
監視カメラが撮影する環境の照度変化に遅れることなく連続的に追随する背景更新方式である。
また計測目的から混雑する通路では、通路には常時歩行者がいて通路の背景更新タイミングがとれないことも考えられる。
考案した方式は、みかけ速度場の存在しない通路部分をモザイキング処理にて背景画像を生成する。
毎回処理することで混雑状況下でも短時間に背景通路が更新でき照度変化にも影響は受けない。

計数処理過程における人物追尾には濃度正規相関、色相相関情報かつ衣服のテクスチャーの定量化でFFT処理も同時処理を行っている。
最新のバージョンでは動的輪郭追尾(スネーク)を取り入れている。
頭上からの撮影映像に写る、通行者の最大特徴情報は頭部であり、ハフ変換によるパラメータ空間の情報も補完情報として判断している

オプティカルフロー推定とは
 

オプティカルフロー推定処理とは、ある1つのフレーム画像の各画素の座標点(x,y)とその動きベクトル、つまりオプティカルフロー(u,v)との間に、そのフレーム画像内の空間的な明るさの勾配を(Ix,Iy)、そのフレームと次のフレーム間の明るさの勾配をItとした時、以下の式が成立することを用いた解析手法である。

Ixu+Iyv+It=0   ・・・(1) 

しかし、この(1)式だけからは未知数u,vを推定することができず、他の拘束条件が必要となる。これについては、例えば「Determining Optical Flow」 (Artificial Intelligence 17 P185~P 203 1981)に記載された技術を利用する。この技術においては、「画像中の移動物体が剛体である」こと、及び「画像中の近傍領域でのオプティカルフロー分布は滑らかである」こと、という2つの仮定をそれぞれ評価関数で表し、弛緩法を用いてこれらの2つの評価関数の和を最小化させることによってオプティカルフローの推定を行っている。具体的には、αを正則化パラメータとして、繰り返し演算によって次の(2)式の誤差評価式を最小にするu,vを求める。

E2=∫∫(Ea2+α2Eb2)dxdy   ・・・(2)

なお、人数計測や侵入者検知のアプリケーションでは、推定速度の信頼性を求めるのではなく、みかけ速度場から移動物体の存在を認識同定することが主目的で、厳密なオプティカルフロー推定の信頼性については追及していない。

■ IBSカウンター人数計測基本仕様

1.人数計測機能
人数計測断面を基準に 建物(店舗、通路)へ入る人数 IN_COUNTS
建物(店舗)から出る人数 OUT-COUNTSを計測。
2.方向識別機能
建物(店舗)へ入った人物の推定進行方向を識別し左右及び中央に6方向の分類して集計。
3.計数精度
100人通行/1分 条件下 98% 以上(ドーム型カメラの設置場所によって精度は影響を受ける。)
4.計数累積時間
3分、5分、10分、30分、1時間、6時間、24時間の選択が可能で累積通過人数を出力。
5.計測領域数(1台のIBSカウンターは4台のカメラ入力が可能)
4   (出入り口4カ所の映像画面に任意の人数計測線を設けることができる。)
6.装置仕様
Windows 2000のOS管理下の自動起動集計プログラム。 専用小型筐体。
7.装置利用形態
オンライン型及びスタンドアローン型
8.オンライン仕様
センター側とインターネット経由接続またはイントラネット経由でリモート
コンピュータとなる。(自動メール送信機能も有す。)
9.ネットワーク
10/100 BASE-T
10.ログファイル
6方向分類、累積出入り毎の総数、時刻、その他
11.付属品
屋内仕様の小型ドーム型カラーカメラ、埋込型ピンホール型カメラ