JP4830604B2 - 物体検出方法および物体検出装置 - Google Patents
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Description
なお、カメラ1で得られる輝度画像情報の一例を図3により説明する。
図3は、車両(自車両)MBの前方に車両(他車両)ABと人物(歩行者)PEと道路構造物としての壁WOとが存在する場合の画像の一例を示しており、これらがカメラ1の撮像面1aにおいて同図(d)に示す輝度画像情報として投影される。なお、図3において(a)は、横から見た状態を示し、(b)は上から見た状態を示し、(c)はカメラ1として赤外線カメラを用いた場合の赤外画像を示しており、他車両ABにおいて図中MPは高温として捉えられている部分(マフラ部分)を示している。
xc=xs・f/z ・・・(1)
yc=−H・f/z ・・・(2)
輝度画像情報は、このようなx、y、z軸の座標ごとに、保存される。
図4は、図3で説明した検知例から時間が経過した後の検知例を示しており、(a)はその検知例の輝度画像情報を示し、(b)はその検知例を上方から見た状態を示している。この図に示すように、自車両MBの前方に存在する他車両ABと人物(歩行者)PEと壁(道路構造物)WOとにおいて反射したレーザ光を検出することで、物体が存在することを検出できる。なお、図4(b)において丸印で示したqP,qA,qWが、それぞれ各物体の計測点を示している。また、これら計測点qP,qA,qWは、その丸印の大きさが後述する反射強度を表している。
図5において(a)(b)は縦エッジ検出用フィルタを示し、同図(c)(d)は横エッジ検出用フィルタを示している。なお、図5(a)〜(d)に示すエッジ検出用フィルタは、黒がマイナス、白がプラスの値を持つものとし、詳細には、図5(e)(f)に示すように、エッジ検出用フィルタ内の数値合計値が0になるように値が設定されている。
例えば、画像上において縦エッジが存在する図7(g)と(h)の位置において、縦エッジ検出用フィルタと横エッジ検出用フィルタとでコンボリューションをとると、(g)のの位置での縦エッジ検出用フィルタの値が大きくなるが、(h)の位置での横エッジ検出用フィルタの値は0に近い値となる。また、(j)のエッジのない位置では、縦横いずれのエッジ検出用フィルタを適用した場合も値は0に近い値となり。また、(i)のような斜めのエッジを持つ部分では、縦エッジ検出用フィルタと横エッジ検出用フィルタとのいずれも値を持つが、(g)の位置ほど大きくない値(絶対値でほぼ半分程度の値)となる。
また、上述したエッジ強度は、|Dx+Dy|で求めることができる。
なお、後述する物体種類判定処理に用いるエッジの方向ベクトルの分散は、上述した方法で得られた各方向ベクトルについて、分散を算出することで得ることができる。
オプティカルフローとは、ある時刻の画像上において、画像上のある点(xc、yc)に表示された映像と、その映像がΔt秒後に位置する画像上の点を結んだ矢印のことであり、一般的に画像上に撮像されたある物体上のある点の動きを示すこととなる。このようなオプティカルフローは、ブロックマッチングや勾配法など、従来提案されているいずれかの手法を適用して求めることができる。
これらの図4および図8では、人物PEが止まっている一方、他車両ABが自車両MBと同方向に前進している場合を示しており、図8は図4に示す時点からΔt秒後の状態を示している。また、両図において、(a)はカメラ1の画像であり、(b)はレーダ2による検出領域を上方から見た状態を示している。
この物体存在判定処理部12では、カメラ1による輝度画像上方およびレーダ2による検波情報を利用して物体の存在を判定する。すなわち、輝度画像情報と検波情報との両方で物体の存在が確認された場合に、物体が存在すると判定する。また、輝度画像情報と検波情報とのいずれか一方のみの判定であっても、例えば、時系列的に連続して物体が検出される場合や、その物体を示すエッジ強度や反射強度の絶対値が大きい場合などには、物体が存在すると判定する。
具体的には、画像を用いた物体存在判定は、従来から提案されている処理を行う。本実施例1では、車両(他車両AB)、人物PE、二輪車MS、道路構造物(WO)を検出対象としており、これらの物体の存在を画像の上述のようにして得られた各エッジおよびオプティカルフローに基づいて判定する。
例えば、図4(b)に示すように、物体が存在する場合、物体はある程度の大きさを有することから、各計測点qP,qA,qWは、複数個が固まって検出される。そこで、同じ固まりとして検出される計測点qP,qA,qWをグループ化することで、各物体(人物PE,他車両AB,壁WO)として捉えることができる。
画像上に撮像されたある物体の大きさは、実際の距離に半比例するという関係がある。例えば、図3に示すように、実際の他車両ABの幅をWc、画像上の他車両ABの幅をWc0、カメラ1の焦点距離をf、カメラ1から他車両ABまでの水平距離をzcとすると、下記の式(3)の関係が成り立つ。
Wc0=Wc×f/zc ・・・・(3)
Wc=Wc0×zc/f ・・・・(4)
まず、エッジの間隔に基づいて相対速度を求める場合について説明する。
例えば、図10に示す他車両ABを例にとると、この場合、他車両ABとして、画像上でエッジを有する領域である、ナンバプレート31を含む領域Rnpを抽出する。この抽出した領域Rnpにおいて、エッジの間隔として、図11に示すように、ナンバプレート31の縦エッジの間隔寸法wh1やナンバプレート31の下端とトランクリッド33とで形成される横エッジの間隔ww1およびww2が観測される。
例えば、図10の壁WOのように、斜めのエッジの繰り返しが観測される場合、この壁WOの一部を抽出した領域Rwでは、図11と同様に、(a)に示す状態から(b)に示す状態へ近付いた場合、(a)の距離では繰り返しパターンの間隔が狭く観測されるのに対し、(b)に示す距離が近付いた状態では繰り返しパターンの間隔が拡がる。
この物体種類判定処理では、物体の実速度Vnと、エッジの方向ベクトル分散Evと、反射強度分散Brおよび反射強度と、に基づいて物体の種類の判定を行う。
(a1)物体の実速度Vnが、あらかじめ設定された実速度しきい値Vs以上。
(a2)エッジの方向ベクトル分散Evが、あらかじめ設定されたベクトル分散しきい値Evs未満。
(a3)反射強度分散Brが、あらかじめ設定された強度分散しきい値Brs以上。
(a4)距離に応じた反射強度の最大値Rmaxがあらかじめ設定された最大反射強度しきい値Rs以上。
また、以下の(b1)〜(b5)の条件を満たす場合には、走行中の二輪車MSと判定する。
(b1)物体の実速度Vnが、実速度しきい値Vs以上。
(b2)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs以上。
(b3)反射強度分散Brが、強度分散しきい値Brs以上。
(b4)距離に応じた反射強度の最大値Rmaxが、最大反射強度しきい値MRs以上。
(b5)距離に応じた反射強度があらかじめ設定された反射強度しきい値Rs以上である計測点の個数Knが、あらかじめ設定された反射強計測点しきい値KPs未満。
(c1)物体の実速度が0。
(c2)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs未満。
(c3)距離に応じた反射強度があらかじめ設定された反射強度しきい値Rs以上である計測点の個数Knが、あらかじめ設定された反射強計測点しきい値KKs以上であるか、あるいは個数Kn=0。なお、KKs>KPsである。
(d1)物体の実速度Vnが、実速度しきい値Vs未満。
(d2)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs以上。
(d3)距離に応じた反射強度の最大値Rmaxが、最大反射強度しきい値MRs未満。
(d4)距離に応じた反射強度が反射強度しきい値Rs以上である計測点の個数Knが0。
(a31)エッジの方向ベクトル分散Evが、あらかじめ設定されたベクトル分散しきい値Evs未満。
(a32)反射強度分散Brが、あらかじめ設定された強度分散しきい値Brs以上。
(a33)距離に応じた反射強度の最大値Rmaxがあらかじめ設定された最大反射強度しきい値Rs以上。
(b31)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs以上。
(b32)反射強度分散Brが、強度分散しきい値Brs以上。
(b33)距離に応じた反射強度の最大値Rmaxが、最大反射強度しきい値MRs以上。
(b34)距離に応じた反射強度があらかじめ設定された反射強度しきい値Rs以上である計測点の個数Knが、あらかじめ設定された反射強計測点しきい値KPs未満。
(c31)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs未満。
(c32)距離に応じた反射強度があらかじめ設定された反射強度しきい値Rs以上である計測点の個数Knが、あらかじめ設定された反射強度計測点しきい値KKs以上であるか、あるいは個数Kn=0。なお、KKs>KPsである。
(d31)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs以上。
(d32)距離に応じた反射強度の最大値Rmaxが、最大反射強度しきい値MRs未満。
(d33)距離に応じた反射強度が反射強度しきい値Rs以上である計測点の個数Knが0。
(a41)実速度Vnが、あらかじめ設定された速度しきい値Vs以上。
(a42)エッジの方向ベクトル分散Evが、あらかじめ設定されたベクトル分散しきい値Evs未満。
(b41)実速度Vnが、速度しきい値Vs以上。
(b42)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs以上。
(c41)実速度Vnが、速度しきい値Vs未満。
(c42)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs未満。
(d41)実速度Vnが、速度しきい値Vs未満。
(d42)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs以上。
(a51)実速度Vnが、あらかじめ設定された速度しきい値Vs以上。
(a52)エッジの方向ベクトル分散Evが、あらかじめ設定されたベクトル分散しきい値Evs未満。
(a53)エッジ強度EPnが、あらかじめ設定された強度しきい値EPs以上。
(a54)エッジの方向ベクトルのヒストグラムの分布の範囲が設定値よりも狭い。
(b51)実速度Vnが、速度しきい値Vs以上。
(b52)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs以上。
(c51)実速度Vnが、速度しきい値Vs未満。
(c52)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs未満。
(c53)エッジの方向ベクトルのヒストグラムの分布の範囲が設定値よりも狭い。
(d51)実速度Vnが、速度しきい値Vs未満。
(d52)エッジ強度EPnが、あらかじめ設定された強度しきい値EPs未満。
(d53)エッジの方向ベクトル分散Evが、ベクトル分散しきい値Evs以上。
(d54)エッジの方向ベクトルのヒストグラムの分布の範囲が設定値よりも広い。
2 レーダ(距離情報を入力する手段)
14 物体種類判定処理部
414 物体種類判定処理部
AB 車両(他車両)
CU コントロールユニット(物体検出処理手段)
MS 二輪車(物体)
PE 人物(物体)
WO 壁(物体)
Claims (12)
- 外界に存在する物体に関する情報を用いて物体の検出を行う物体検出方法であって、
検出対象物の実速度と、画像情報から算出したエッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布、エッジの方向ベクトル分散、エッジ強度のうちの少なくともエッジの方向ベクトル分散と、に基づいて対象物の種類を判定するとともに、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値以上で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値未満の場合、走行中の車両と判定する車両判定、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値以上で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値以上の場合、乗車中の二輪車と判定する二輪車判定、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値未満で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値未満の場合、道路構造物と判定する道路構造物判定、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値未満で、エッジの方向ベクトルの分散があらかじめ設定されたしきい値以上の場合、人物と判定する人物判定、
の少なくとも一つの判定を用いて物体の種類を判定することを特徴とする物体検出方法。 - 前記車両判定の条件に、前記エッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布の範囲があらかじめ設定された設定値よりも狭いことが含まれ、
前記道路構造物判定の条件に、エッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布の範囲があらかじめ設定された設定値よりも狭いことが含まれ、
前記人物判定の条件に、エッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布の範囲があらかじめ設定された設定値よりも広いことが含まれていることを特徴とする請求項1に記載の物体検出方法。 - 外界に存在する物体に関する情報を用いて物体の検出を行う物体検出方法であって、
検出対象物までの距離と、画像情報から算出したエッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布、エッジの方向ベクトル分散、エッジ強度のうちの少なくともエッジの方向ベクトル分散と、検出波で走査した反射で得られる検波情報から算出した反射強度、反射強度分散のうちの少なくとも反射強度と、に基づいて対象物の種類を判定するとともに、
エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値未満で、反射強度分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値以上である場合、車両と判定する車両判定と、
エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、反射強度分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値以上であり、距離に応じた反射強度があらかじめ設定されたしきい値以上である計測点の個数があらかじめ設定されたしきい値未満である場合、二輪車と判定する二輪車判定と、
エッジの方向ベクトル分散がしきい値未満で、距離に応じた反射強度の最大値がしきい値以上である計測点の個数が車両の場合のしきい値よりも多く設定されたしきい値以上または0個である場合、道路構造物と判定する道路構造物判定と、
エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値以上であり、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値未満で、距離に応じた反射強度があらかじめ設定されたしきい値以上である計測点の個数が0個である場合、人物と判定する人物判定と、
の少なくとも1つの判定を用いて物体の種類を判定することを特徴とする物体検出方法。 - 前記エッジ方向ベクトル分散として、エッジ強度があらかじめ設定されたしきい値以上の部分で求められた第1の方向ベクトル分散と、エッジ強度があらかじめ設定されたしきい値未満の部分で求められた第2の方向ベクトル分散とが算出され、
前記車両判定および道路構造物判定に、第1の方向ベクトル分散が用いられ、
前記人物判定に、第2の方向ベクトル分散が用いられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の物体検出方法。 - 外界に存在する物体に関する情報を得る入力手段と、
この入力手段から得られる前記情報に基づいて物体の検出を行う物体検出処理手段と、
を備え、
前記入力手段に、少なくとも検出対象物体を撮像した画像情報を入力する手段と、検出対象物体の速度情報を入力する手段とが含まれ、
前記物体検出処理手段が、前記画像情報から算出したエッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布、エッジの方向ベクトル分散、エッジ強度のうちの少なくともエッジの方向ベクトル分散と、速度情報から得られた検出対象物の実速度と、に基づいて対象物の種類を判定する物体種類判定処理を行う物体検出装置であって、
前記物体種類判定処理に、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値以上で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値未満の場合、走行中の車両と判定する車両判定処理と、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値以上で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値以上の場合、乗車中の二輪車と判定する二輪車判定処理と、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値未満で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値未満の場合、道路構造物と判定する道路構造物判定処理と、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値未満で、エッジの方向ベクトルの分散があらかじめ設定されたしきい値以上の場合、人物と判定する人物判定処理と、
のうちの少なくとも1つの判定処理が含まれることを特徴とする物体検出装置。 - 前記車両判定処理における車両判定条件に、エッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布の範囲があらかじめ設定された設定値よりも狭いことが含まれ、
前記道路構造物判定処理における道路構造物判定条件に、エッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布の範囲があらかじめ設定された設定値よりも狭いことが含まれ、
前記人物判定処理における人物判定条件に、エッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布の範囲があらかじめ設定された設定値よりも広いことが含まれていることを特徴とする請求項5に記載の物体検出装置。 - 外界に存在する物体に関する情報を得る入力手段と、
この入力手段から得られる前記情報に基づいて物体の検出を行う物体検出処理手段と、
を備え、
前記入力手段に、少なくとも検出対象物体を撮像した画像情報を入力する手段と、検出対象物体との距離情報を入力する手段とが含まれ、
前記距離情報を入力する手段として、物体検出対象領域を検出波で走査して取得された検出波の反射に基づく物体に関する検波情報が含まれ、
前記物体検出処理手段が、検出対象物体との距離と、前記画像情報から算出したエッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布、エッジの方向ベクトル分散、エッジ強度のうちの少なくともエッジの方向ベクトル分散と、前記検波情報から算出した反射強度、反射強度分散のうちの少なくとも反射強度と、に基づいて対象物の種類を判定する物体種類判定処理を行う物体検出装置であって、
前記物体種類判定処理に、
エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値未満で、反射強度分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値以上である場合、車両と判定する車両判定処理と、
エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、反射強度分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値以上であり、距離に応じた反射強度があらかじめ設定されたしきい値以上である計測点の個数があらかじめ設定されたしきい値未満である場合、二輪車と判定する二輪車判定処理と、
エッジの方向ベクトル分散がしきい値未満で、距離に応じた反射強度の最大値がしきい値以上である計測点の個数が車両の場合のしきい値よりも多く設定されたしきい値以上または0個である場合、道路構造物と判定する道路構造物判定処理と、
エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値未満で、距離に応じた反射強度があらかじめ設定されたしきい値以上である計測点の個数が0個である場合、人物と判定する人物判定処理と、
の少なくとも1つが含まれていることを特徴とする物体検出装置。 - 外界に存在する物体に関する情報を得る入力手段と、
この入力手段から得られる前記情報に基づいて物体の検出を行う物体検出処理手段と、
を備え、
前記入力手段に、少なくとも検出対象物体を撮像した画像情報を入力する手段と、検出対象物体との距離情報を入力する手段とが含まれ、
前記距離情報を入力する手段として、物体検出対象領域を検出波で走査して取得された検出波の反射に基づく物体に関する検波情報が含まれ、
前記物体検出処理手段が、検出対象物体との距離と、対象物との距離変化または画像上における物体の大きさ変化に基づいて算出した対象物の実速度と、前記画像情報から算出したエッジの方向ベクトルの時系列的な変化の度数分布、エッジの方向ベクトル分散、エッジ強度のうちの少なくともエッジの方向ベクトル分散と、前記検波情報から算出した反射強度、反射強度分散のうちの少なくとも反射強度と、に基づいて対象物の種類を判定する物体種類判定処理を行う物体検出装置であって、
前記物体種類判定処理に、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値以上で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値未満で、反射強度分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度の最大値がしきい値以上である場合、走行中の車両と判定する車両判定処理と、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値以上で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、反射強度分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度があらかじめ設定されたしきい値以上である計測点の個数があらかじめ設定されたしきい値未満である場合、走行中の二輪車と判定する二輪車判定処理と、
物体の実速度が0で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値未満で、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値以上である計測点の個数が、車両の場合より多く設定されたしきい値以上または0個である場合、道路構造物と判定する道路構造物判定処理と、
物体の実速度があらかじめ設定されたしきい値未満で、エッジの方向ベクトル分散があらかじめ設定されたしきい値以上で、距離に応じた反射強度の最大値があらかじめ設定されたしきい値未満で、距離に応じた反射強度があらかじめ設定されたしきい値以上である計測点の個数が0個である場合、人物と判定する人物判定処理と、
の少なくとも1つが含まれていることを特徴とする物体検出装置。 - 前記物体種類判定処理において、エッジ方向ベクトル分散として、エッジ強度があらかじめ設定されたしきい値以上の部分で求められた第1の方向ベクトル分散と、エッジ強度があらかじめ設定されたしきい値未満の部分で求められた第2の方向ベクトル分散とが算出され、
前記車両判定処理および道路構造物判定処理に、第1の方向ベクトル分散が用いられ、
前記人物判定処理に、第2の方向ベクトル分散が用いられることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の物体検出装置。 - 前記物体検出処理手段は、前記物体種類判定処理を行う前に、物体が存在するか否かを判定する物体存在判定処理部を備え、
この物体存在判定処理部は、画像情報に基づく第1の物体存在判定と、検波情報に基づく第2の物体存在判定を行い、それぞれの物体存在判定結果において同方位に物体が存在すると判定された場合に、最終的に物体が存在すると判定する物体判定処理を行うことを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載の物体検出装置。 - 前記物体存在判定処理部は、第1の物体存在判定処理および第2の物体存在判定処理において、時系列的に観測を行い、あらかじめ設定された時間を超えて連続して物体が計測された場合に、物体が存在すると判定することを特徴とする請求項10に記載の物体検出装置。
- 前記物体存在判定処理部は、前記第1の物体存在判定処理および第2の物体存在判定処理において、画像情報と検波情報のそれぞれについて相対速度を求め、前記最終的な物体存在判定に、両者の相対速度が一致すると認められることが含まれ、
前記物体種類判定処理部は、画像情報と検波情報とで相対速度が一致した領域の情報に基づいて物体種類判定処理を行うことを特徴とする請求項10または請求項11に記載の物体検出装置。
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