JP2009015655A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自動車に設置された画像入力部2は自動車外部の撮影画像を取得し、道路領域対応付け部4は背景画像セット保持部3に記憶された複数の背景画像から撮影画像に対応する画像である対応画像を抽出し、撮影画像及び対応画像の各々において自動車外部における絶対位置が同一座標となる点からなる対応領域を推定し、変換部5は撮影画像及び対応画像の各々における対応領域同士が画像上において同一座標を占めるように撮影画像及び対応画像の少なくとも一方を変換して、誤差領域抽出部6は撮影画像及び対応画像を比較し、撮影画像における対応画像との差異が閾値より大きい領域である誤差領域を抽出する。そのため、一つの場所に固定したカメラを用いずとも撮影画像から障害物を検出することができる。
【選択図】図1
Description
図1は、第1実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の画像処理装置1は自動車に搭載され、撮影画像から自動車の外部の障害物を検出するように構成されている。図1に示すように、本実施形態の画像処理装置1aは、画像入力部2、背景画像セット保持部3、道路領域対応付け部4、変換部5及び誤差領域抽出部6を備えている。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。図9は、第2実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の画像処理装置1bは、上記第1実施形態の画像処理装置1aの画像処理装置1aと同じ自動車に設置され、画像入力部2を共通とする。本実施形態の画像処理装置1bは、自動車の走行中に画像入力部2が取得した自動車外部の撮影画像に基づいて、上記第1実施形態の画像処理装置1aの背景画像セット保持部3に記憶される背景画像を生成するためのものである。図9に示すように、本実施形態の画像処理装置1bは、画像入力部2、対応付け変換推定部7、輝度・色推定部8及び背景画像生成部9を備えている。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では障害物が無いときの道路領域の見え方である背景画像の推定の際に、撮影画像上に設定した領域の中のデータだけで推定を行う点が上記第2実施形態と異なっている。図15に示すように、本実施形態の画像処理装置1cは、図9に示す画像処理装置1bの各構成要素に加えて領域設定部10を備えている。
以下、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態においては、障害物が無いときの道路領域の見え方である背景画像の推定の際に、車両が運動している状態で取得した撮影画像だけを利用して推定をする点が上記第2実施形態と異なる。図17に示すように、本実施形態の画像処理装置1dは、図9に示す画像処理装置1bの各構成要素に加えて運動判定部11を備えている。
以下、本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態においては、障害物が無いときの道路領域の見え方である背景画像の推定の際に、連続する時刻に撮影された撮影画像において、同一道路領域を対応付ける変換に従わない画素は使用しない点が上記第2実施形態と異なる。図19に示すように、本実施形態の画像処理装置1eは、図9に示す画像処理装置1bの各構成要素に加えて誤差画素抽出部12を備えている。
以下、本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態においては、障害物が無いときの道路領域の見え方である背景画像の推定の際に、道路上の複数の点が投影されているはずの画素の時系列の輝度及び色等の画素値データを入力し、輝度及び色の時間による変動が大きい画素値は使用しない点が上記第2実施形態とは異なる。図21に示すように、本実施形態の画像処理装置1fは、図9に示す画像処理装置1bの各構成要素に加えて、各点画素上輝度・色時系列データ入力部13、輝度・色変動幅算出部14及び変動大画素抽出部15を備えている。
以下、本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態においては、障害物が無いときの道路領域の見え方である背景画像の推定の際に、道路上の複数の点が投影されているはずの画素の時系列の輝度及び色等の画素値データを入力し、それらの画素の中で輝度及び色の時間的な変動が閾値以下であり、かつこれらの時間的な変動が閾値以下の点同士の画像上における距離が閾値以下であり且つ点同士の画素値の差が閾値以下である点同士を連結する点とし、これらの連結する点以外の画素値は背景画像の推定に使用しない点が上記第2実施形態とは異なる。図23に示すように、本実施形態の画像処理装置1gは、図9に示す画像処理装置1bの各構成要素に加えて、各点画素上輝度・色時系列データ入力部13、輝度・色変動幅算出部14、変動小画素抽出部16、周辺画素との変動幅の重なり判定部17、及び連結領域サイズ判定部18を備えている。
以下、本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態では、障害物が無いときの道路領域の見え方である背景画像の推定の際に、道路上の同一点が投影されているはずの画素の時系列の輝度及び色データを入力し、道路の輝度及び色の分布形状モデルに適合する部分を抽出し、道路上の点の色及び輝度の推定に使用する点が、上記第2実施形態と異なる。図23に示すように、本実施形態の画像処理装置1hは、図9に示す画像処理装置1bの各構成要素に加えて、各点画素上輝度・色時系列データ入力部13、度数表作成部19、及び道路輝度・色分布形状モデル当てはめ部20を備えている。
以下、本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態では、上記第8実施形態と同様に障害物が無いときの道路領域の見え方である背景画像の推定の際に、道路の輝度及び色の時間分布形状モデルに適合する部分を抽出するが、その他に各時刻の輝度・色に基づいて同じ点が他の時刻に取り得る輝度・色とその発生頻度を推定し、算出した輝度・色とその発生頻度とを度数表に加算して度数表を作成する点が上記第8実施形態と異なる。図28に示すように、本実施形態の画像処理装置1iは、図25に示す画像処理装置1hの各構成要素に加えて、母分布推定部21を備えている。
以下、本発明の第10実施形態について説明する。本実施形態においては、本実施形態では、障害物が無いときの道路領域の見え方である背景画像の推定の際に、視野内の限定領域内のどこかに時間に関わらず残っている輝度・色を道路の輝度・色とする点が、上記第2及び実施形態と異なる。図30に示すように、本実施形態の画像処理装置1jは、図15に示す画像処理装置1cの各構成要素に加えて、度数表作成部19及び度数表積算部23を備えている。
以下、本発明の第11実施形態について説明する。本実施形態では、様々な天候及び時刻での障害物検出に対応することができる背景画像を生成するために、背景画像上の道路領域の輝度・色パターンを生成する空間の基底背景画像を記憶する。本実施形態の画像処理装置1kは、上記第1実施形態の画像処理装置1aの画像処理装置1aと同じ自動車に設置され、背景画像セット保持部3を共通とする。図32に示すように、本実施形態の画像処理装置1kは、背景画像セット保持部3に加えて、領域設定部22、画像独立性判定部25、及び基底背景画像セット保持部26を備えている。
以下、本発明の第12実施形態について説明する。本実施形態では、背景画像セットに含まれる背景画像と撮影画像とを比較して、閾値以上の差がある領域を障害物として検出する。本実施形態の画像処理装置1lは、上記第1実施形態の画像処理装置1aの画像処理装置1aと同じ自動車に設置され、画像入力部2、背景画像セット保持部3及び変換部5を共通とする。図32に示すように、本実施形態の画像処理装置1lは、画像入力部2、背景画像セット保持部3及び変換部5に加えて、差分計算部27及び閾値判定部28を備えている。
以下、本発明の第13実施形態について説明する。本実施形態では、背景画像セットに含まれる背景画像を基底背景画像セットで近似する空間での近似結果と撮影画像とを比較して、差のある領域を障害物として検出する。図36に示すように、本実施形態の画像処理装置1mは、上記第12実施形態の画像処理装置1lにおける画像入力部2、変換部5、差分計算部27及び閾値判定部28を共通とし、上記第3実施形態の領域設定部10、上記第11実施形態の基底背景画像セット保持部26を備え、さらに背景画像空間近似部29を備えている。
Claims (13)
- 移動体に設置され前記移動体外部の撮影画像を取得する撮影画像取得手段と、
前記移動体外部の複数の背景画像を記憶する背景画像記憶手段と、
前記背景画像記憶手段に記憶された複数の前記背景画像の中から前記撮影画像取得手段が取得した撮影画像に対応する画像である対応画像を抽出する対応画像抽出手段と、
前記撮影画像取得手段が取得した前記撮影画像及び前記対応画像抽出手段が抽出した前記対応画像のそれぞれにおいて、前記移動体外部における絶対位置が同一座標となる点からなる対応領域を推定する対応領域推定手段と、
前記対応領域推定手段により推定された前記撮影画像及び前記対応画像のそれぞれにおける前記対応領域同士が画像上において同一座標を占めるように、前記撮影画像及び前記対応画像の少なくとも一方を変換する画像変換手段と、
前記画像変換手段が少なくとも一方を変換した前記撮影画像及び前記対応画像を比較し、前記撮影画像における前記対応画像との差異が閾値より大きい領域である誤差領域を抽出する誤差領域抽出手段と、
を備えた画像処理装置。 - 前記画像変換手段は、前記対応領域推定手段により推定された前記撮影画像及び前記対応画像のそれぞれにおける前記対応領域同士が前記対応画像上において同一座標を占めるように前記撮影画像を変換する、請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記撮影画像取得手段が異なる時刻に取得した複数の前記撮影画像のそれぞれにおいて、前記移動体外部における絶対位置が同一座標となる点同士を対応付ける画像対応付手段と、
前記画像対応付け手段が対応付けた複数の前記撮影画像のそれぞれにおける点同士の画素値から、前記移動体外部の前記背景画像における前記点に対応する座標での画素値を推定する画素値推定手段と、
前記画素値推定手段が推定した画素値により前記移動体外部の前記背景画像を生成する背景画像生成手段と、
を備えた請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 前記撮影画像取得手段が異なる時刻に取得した複数の前記撮影画像のそれぞれにおいて、画像上の一部を占める領域を設定する領域設定手段をさらに備え、
前記画像対応付手段は、前記領域設定手段が設定した領域内において、前記移動体外部における絶対位置が同一座標となる点同士を対応付ける、請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記移動体が移動中であるか否かを判定する運動判定手段をさらに備え、
前記画像対応付手段は、前記運動判定手段が前記移動体を移動中であると判定した場合に、前記撮影画像取得手段が取得した複数の前記撮影画像のそれぞれにおいて、前記移動体外部における絶対位置が同一座標となる点同士を対応付ける、請求項3又は4に記載の画像処理装置。 - 前記撮影画像取得手段が連続する時刻に取得した2つの前記撮影画像のそれぞれにおいて、前記画像対応付け手段が対応付けた点の画素値の差が閾値以上である一対の画素値を抽出する変動大画素値対抽出手段をさらに備え、
前記画素値推定手段は、前記変動大画素値対抽出手段が抽出した前記一対の画素値以外の画素値から、前記移動体外部の背景画像における当該座標の画素値を推定する、請求項3〜5のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記撮影画像取得手段が異なる時刻に取得した複数の前記撮影画像のそれぞれにおいて、前記画像対応付け手段が対応付けた点の画素値のそれぞれの中で当該画素値の平均値との差が閾値以上である画素値を抽出する変動大画素値抽出手段をさらに備え、
前記画素値推定手段は、前記変動大画素抽出手段が抽出した点の画素値以外の画素値から、前記移動体外部の背景画像における当該座標の画素値を推定する、請求項3〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記撮影画像取得手段が異なる時刻に取得した複数の前記撮影画像において、前記画像対応付け手段が対応付けた点の画素値のそれぞれの中で当該画素値の平均値との差が閾値以下である画素値を抽出する変動小画素値抽出手段と、
前記撮影画像のそれぞれの画像上における前記変動小画素値抽出手段が抽出した画素値に係る点であって前記点同士の画像上における距離が閾値以下であり且つ前記点同士の画素値の差が閾値以下である点同士を連結している点として判定する連結判定手段と、
前記連結判定手段が連結している点として判定した点からなる領域の大きさが閾値以上であるか否かを判定する連結領域判定手段と、
をさらに備え、
前記画素値推定手段は、前記連結領域判定手段が閾値以上の大きさの領域であると判定した領域の点の画素値から、前記移動体外部の背景画像における当該座標の画素値を推定する、請求項3〜7のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記画像対応付け手段が対応付けた複数の前記撮影画像のそれぞれにおける点同士の画素値と、予め設定した前記移動体外部の背景画像のモデルにおける前記点に対応する座標での画素値とを比較するモデル当てはめ手段をさらに備え、
前記画素値推定手段は、前記モデル当てはめ手段が前記モデルに当てはまると判定した画素値から、前記移動体外部の背景画像における当該座標の画素値を推定する、請求項3〜8のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記画像対応付け手段が対応付けた複数の前記撮影画像のそれぞれにおける点同士の画素値に基づいて、前記撮影画像が取得された時刻以外の時刻における前記点の画素値を推定する画素値分布推定手段をさらに備え、
前記モデル当てはめ手段は、前記画像対応付け手段が対応付けた複数の前記撮影画像のそれぞれにおける点同士の画素値と、前記画素値分布推定手段が推定した画素値と、予め設定した前記移動体外部の背景画像のモデルにおける前記点に対応する座標での画素値とを比較する、請求項9に記載の画像処理装置。 - 前記画像対応付け手段が対応付けた複数の前記撮影画像のそれぞれにおける点の画素値において同じ値の画素値の出現頻度を判定する画素値出現頻度判定手段をさらに備え、
前記画素値推定手段は、画素値出現頻度判定手段が判定した画素値の出現頻度が閾値以上の画素値から、前記移動体外部の背景画像における当該座標の画素値を推定する、請求項3〜10のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記背景画像記憶手段に予め記憶された前記移動体外部の複数の背景画像同士の中から、背景画像同士で重複した領域が最小限となる複数の前記背景画像からなる基底背景画像セットを作成する基底背景画像セット作成手段をさらに備え、
前記背景画像記憶手段は、基底背景画像セット作成手段が作成した前記基底背景画像セットに含まれる前記背景画像を記憶する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記基底背景画像セット作成手段が作成した前記基底背景画像セットに含まれる前記背景画像を、前記撮影画像に対応するように近似変換処理をして前記対応画像を作成する近似手段をさらに備え、
前記誤差領域抽出手段は、前記撮影画像と前記近似手段により近似変換処理をして作成された前記対応画像とを比較し、前記撮影画像における前記対応画像との差異が閾値より大きい領域である誤差領域を抽出する、請求項12に記載の画像処理装置。
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