JP2017091284A - 車両用画像処理装置および車両用画像処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
一方で、駐車支援を目的として、自車両の周辺を撮影し、運転者に情報提供するため、広範囲な地面を映すのに有利な広い画角を有する複数のカメラを使用し、これら複数のカメラの映像を合成して表示する発明がされている(特許文献2)
また、広角のカメラを使用したとしても、多くの一般車両ではボンネットが前に張り出しているためにフロントガラスに設置されたカメラからは近距離の対象物の足元は隠れてしまう。よって、テンプレートマッチングを用いた画像処理では、そのような対象物の検知は検知率が下がるか、または検知不可能となってしまう。
また、複眼カメラによる測距の実用化にあたっては、精度向上および計算モデル簡略化のために、複眼カメラの光軸を出来るだけ平行にする必要がある。すなわち測距を目的として複眼にしているために、複眼カメラの撮影領域は(基線長との兼ね合いもあるが)、できるだけ被っている必要があり、撮影領域自体は単眼カメラを用いる場合とほとんど変わらない。また当然のように、複眼カメラはカメラを複数用いるためにコストや設置スペースが増加してしまうという問題もある。
本発明は、上記のような課題を解決するために行われたものであって、車両前方の対象物検知用のカメラと駐車支援用のカメラの画像を組み合わせることで、従来では検知を行うことが難しかった領域、例えば自車両から近距離に位置しているためにカメラ映像に全身が映りきらないような障害物を効果的に検知する車両用画像処理装置および車両用画像処理システムを提供することを目的とする。
また、この発明の車両用画像処理システムは、上記車両用画像処理装置と、車両に搭載され、車両前方を撮影する第1の撮影装置と、車両に搭載され、第1の撮影装置の撮影領域と一部重複し、車両周辺を撮影する第2の撮影装置と、車両用画像処理装置からの出力が表示される表示装置とを備えている。
また、この発明の車両用画像処理システムにより、1つの撮影装置に収まり切らない車両前方の障害物を、複数の撮影装置で得られた画像を合成し、検知判断を行い、運転者に表示することが可能となる。
図1はこの発明の実施の形態1である車両用画像処理システムの要部を示す概略図である。図において、車両1に取り付けられた前方上方カメラ2、前方下方カメラ3、後方カメラ4、左方カメラ5、右方カメラ6からの画像データは、画像処理装置7により画像処理された後、映像表示装置8に映し出される。
前方上方カメラ2の傾きは、地面と水平になるように、すなわち、パン、チルト、ロールのそれぞれの角度が0度になるように設置する。車両前方を遠くまで撮影できるように水平画角50度のレンズを使用する。撮影解像度は横1280ピクセル、縦960ピクセルとする。得られた画像データはLVDS(Low Voltage Differential Signaling)などの高速伝送路を用いて画像処理装置7に送られる。
前方上方カメラ2からの画像データは輝度・歪み補正部71で補正された後、画像合成部74、画像減算部75に送られる。
検知判断部78では画像合成部74から送られた合成画像群の画像データにテンプレートマッチングを用いた検知を行い、車両前方の障害物を抽出し、その情報は映像表示装置8に送られる。
運転者の目に留まりやすいダッシュボード近くに設置された、カーナビゲーションや速度メーターパネルがこの映像表示装置8の役割を果たす。
図3は射影変換部73の動作概要図である。射影変換部73では、輝度・歪み補正部71で輝度・歪み補正された前方下方カメラ画像(以下、補正下方画像と称す)100を射影変換し、射影画像200、210、220を作成する。
図3の左に位置する枠が補正下方画像100である。枠内には2人の歩行者101、102が映し出されているが、前方下方カメラが低い位置に取り付けられていることと、歩行者101、102が車両1から近い位置に立っていることから、歩行者101、102の上半身はカメラの撮像領域内に収まらず、下半身のみが映し出されている。2人の歩行者101、102は車両1からそれぞれ1mおよび0.5mに位置している。
補正下方画像100は、前方上方カメラ2の画像と比較あるいは、合成するために、前方上方カメラ2と同じ視点から見たように射影変換が行われる。射影変換は、画像中の任意の4点の座標を別の4点の座標に変換する処理であり、補正下方画像100中に映った4点、例えば図示はしないが、四角の板の四隅などの座標を、前方上方カメラ2に映った同物体の4点の座標に射影変換すれば、仮想的に前方上方カメラ2と同じ視点から見たような画像に変換できる。しかし、前方上方カメラ2と前方下方カメラ3は取付け位置が上下および前後にずれているため、射影変換を行った面(先ほどの例では、四角の板を含む平面)以外の場所では、前方上方カメラ2の画像とズレが生じてしまう。
比較するにあたり、補正上方画像と射影画像の重複する部分を抜き出す。図4中、左側に補正上方画像300、中央に射影画像200、210、220等からなる射影画像群を示す。射影画像中、破線で区切られた2人の歩行者の腰付近に相当する部分が重複している。射影画像の距離ごとに、これら補正上方画像と重複する部分の画素ごとの差分をとると、図4中、右側に示された差分画像400、410、420等からなる差分画像群が生成される。ここでは差の少ない部分を白色で、差の大きな部分を横線で模式的に示している。例えば、差分画像400では、補正上方画像300と0.5m地点の射影画像200との差分をとっているが、0.5mに位置する歩行者の領域では差が少なく、1m地点に位置する歩行者の領域では差は大きくなる。これは、射影画像200が、車両前方0.5mの面に合わせて射影変換を行った画像であるため、車両前方0.5mに位置する物体は補正上方画像とのズレが少なく、それ以外の場所では補正上方画像とのズレが大きくなるためである。差分画像410では、補正上方画像300と1m地点の射影画像210との差分をとっているため、1mに位置する歩行者の領域で差が少なく、0.5mに位置する歩行者の領域では差が大きくなる。差分画像420では、補正上方画像と1.5m地点の射影画像220との差分をとっているため、1mに位置する歩行者、0.5mに位置する歩行者の両方の領域で補正上方画像との差が大きくなる。
差分画像400、410、420等の差分画像群は距離判別部76へ送られる。
まず、図5に示すように、差分画像400、410、420を例えば、短冊領域a、b、c・・oに分割する。そして短冊領域それぞれについて、領域内の画素値(画像減算部75で求めた画素ごとの差分の値)の積算値500を計算する。それぞれの差分画像の同じ短冊領域ごとに積算値500を比較し、最も積算値の小さい(差の値が小さくズレが小さい)短冊領域の差分画像の距離(差分画像を求めるために使用した射影画像に対応する距離)をその短冊領域に存在する物体の距離としてラベル付けを行う。例えば、図5中、差分画像400、410、420のそれぞれについて、短冊領域cにつき積算値500を比較し、差分画像410の短冊領域cの積算値が最も小さい値を示しており、この短冊領域に存在する物体の距離は1mであると判別できるので、1とラベル付けする。なお、このラベル付けの際、最も低い値を示した積算値が所定の閾値よりも大きい場合は、該当する距離無しとみなして、ラベル付けを行わない。このように判別された距離ラベル情報510は短冊合成部77に送られる。
画像合成部74では、上述した補正上方画像と射影画像群を合成する。図6中、右側に位置するのが合成画像600、610である。ここで、0.5mに対応する射影画像200と補正上方画像300とを合成した合成画像600を見ると、車両1から1mに位置する歩行者101は合成の境界線でズレが発生しているが、0.5mに位置する歩行者102はズレ無く合成されている。これは、画像減算部75の説明で述べた通り、射影面が0.5mの地点に合わせられているためである。同様に、1mに対応する射影画像210と補正上方画像300との合成画像610においては、1mの地点に存在する物体はズレ無く連続的に合成され、それ以外の距離に位置する物体は境界線でズレが発生する。
対象物の距離測定には前述した距離判別部76で得られる距離ラベル情報510を用いてもよい。このようにして検知された障害物の位置や属性等の情報は映像表示装置8に送られ、車両1と障害物が衝突する危険性などを運転者に警告する。
短冊合成部77でも画像合成部74同様、補正上方画像と射影画像群とを合成する。ただし、その際に、射影画像群を縦長の短冊領域に分割し、距離ラベル情報510と対応する短冊領域を抜出して、補正上方画像と合成を行う。例えば図7に示す通り、距離ラベル情報510で、「1」とラベル付けされた短冊領域cからfは射影画像210の短冊領域cからfを抜き出し、「0.5」とラベル付けされた短冊領域iからlは射影画像200の短冊領域iからlを抜き出し、補正上方画像300と合成する。こうして合成された短冊合成画像700は、短冊領域ごとに適切な距離の射影画像を合成しているため、今回例示した0.5m、1m、1.5mの地点に直立する物体に関しては、境界線でのズレが無くなり、人間の目に自然に映る。この短冊合成画像700は、映像表示装置8に送られ、検知判断部78で得られた情報等を用いて、適切なタイミングで運転者に提供される。
また、この発明の車両用画像処理システムは、上記車両用画像処理装置と、車両に搭載され、車両前方を撮影する第1の撮影装置と、車両に搭載され、第1の撮影装置の撮影領域と一部重複し、車両周辺を撮影する第2の撮影装置と、車両用画像処理装置からの出力が表示される表示装置とを備えている。
また、この発明の車両用画像処理システムにより、1つの撮影装置に収まり切らない車両前方の障害物を、車両から距離の異なる複数の射影面に対応した合成画像群から、検知判断を行い、運転者に表示することが可能となる。
Claims (8)
- 車両前方を撮影した第1の撮影画像と前記第1の撮影画像と撮影領域が一部重複し車両周辺を撮影した第2の撮影画像とが入力される入力部、
前記第2の撮影画像が前記第1の撮影画像と同じ位置から撮影したように射影変換される射影画像変換部、
前記射影画像変換部の出力画像と前記第1の撮影画像とが連続するように合成される第1の画像合成部、
前記第1の画像合成部で合成された画像から前記車両前方の障害物が検知される検知判断部、
を備えた車両用画像処理装置。 - 前記射影画像変換部は前記車両から距離の異なる複数の射影面に対応した射影画像群が出力され、前記第1の画像合成部は、前記複数の射影面に対応した合成画像群が出力されることを特徴とする請求項1に記載の車両用画像処理装置。
- 前記射影画像群のそれぞれの射影画像と前記第1の撮影画像との重複する部分について画素ごとの類似が演算される画像減算部、所定の領域ごとに比較され、最も類似する領域に対応した前記射影画像の射影面の距離がその領域の距離としてラベル付けされる距離判別部を備えたことを特徴とする請求項2に記載の車両用画像処理装置。
- 前記ラベル付けされた領域ごとの射影画像が選択され、前記第1の撮影画像と組み合わされることにより、画像間の境界が連続的に見えるように合成される第2の画像合成部を備えたことを特徴とする請求項3に記載の車両用画像処理装置。
- 前記射影画像群のそれぞれの射影画像と前記第1の撮影画像との重複する部分について画素ごとの差分が演算される画像減算部、短冊状の領域ごとに差分値を積算して比較され、積算値の最も小さい短冊状領域に対応した前記射影面の距離がその領域の距離としてラベル付けされる距離判別部、前記ラベル付けされた短冊状領域ごとの射影画像が選択され、前記第1の撮影画像と組み合わされることにより、画像間の境界が連続的に見えるように合成される短冊合成部とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の車両用画像処理装置。
- 前記第1の撮影画像は、射影変換されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の車両用画像処理装置。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両用画像処理装置と、
車両に搭載され、車両前方を撮影する第1の撮影装置と、
車両に搭載され、前記第1の撮影装置の撮影領域と一部重複し、車両周辺を撮影する第2の撮影装置と、
前記車両用画像処理装置の出力が表示される表示装置と、
を備えた車両用画像処理システム。 - 前記第2の撮影装置は、前記車両を上空から見たように俯瞰する俯瞰画像を出力する際にも使用されることを特徴とする、請求項7に記載の車両用画像処理システム。
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