JP5414261B2 - 関心領域分割方法および関心領域分割装置 - Google Patents
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Description
しかし、撮像装置が設置されている車両にオートバイが接近しすぎた時、或は、オートバイがトンネル内に位置する時、或はオートバイが他の建築物などの陰の中に入った時、車下陰の特徴を検出できなくなり、上記特徴に基づきオートバイを含む関心領域を決定、分割することができず、オートバイの検出漏れが生じる恐れがある。
本発明の別の目的は、車灯パターンを用いて関心領域を決定して分割する関心領域の分割方法及び装置を提供することである。
・関心領域分割方法
本発明の関心領域分割方法は、前記撮像画像に対してエッジ抽出処理を行って、該撮像画像におけるエッジを取得するステップ、前記取得されたエッジのうち車灯のエッジとしての条件を満たすエッジを選定するステップ、前記撮像画像における前記選定されたエッジより車灯パターンを確定するステップ、前記確定された車灯パターンに基づいて前記撮像画像から車両を含む可能性がある関心領域を分割するステップ、を備えている。
前記分割ステップは、前記確定された車灯パターンの左右両辺からそれぞれ外へ所定の幅だけ拡張し、前記確定された車灯パターンの底辺から下へ所定の高さだけ拡張することにより、左拡張辺、右拡張辺及び下拡張辺を取得するステップ、前記車灯パターンの底辺、前記左拡張辺、前記右拡張辺及び前記下拡張辺で形成された左右辺候補領域からエッジを抽出するステップ、前記車灯パターンの中心垂直線で前記左右辺候補領域を2つの区画に分割してなる左辺候補領域と右辺候補領域における各列毎に含まれるエッジ点の数を算出するステップ、前記左辺候補領域と前記右辺候補領域におけるそれぞれのエッジ点の数を最も多く含む列を、それぞれ前記関心領域の左辺と右辺として決定するステップ、を有している。
前記分割ステップは、さらに、前記左辺候補領域と前記右辺候補領域のいずれにも抽出可能なエッジが存在しない場合には、前記左拡張辺と前記右拡張辺をそれぞれ前記関心領域の左辺と右辺として決定するステップ、を有している。
前記分割ステップは、さらに、前記左右辺候補領域より底辺候補領域を確定するステップ、前記底辺候補領域からエッジを抽出するステップ、前記底辺候補領域における各行毎に含まれるエッジ点の数を算出するステップ、前記底辺候補領域におけるエッジ点の数を最も多く含む行を前記関心領域の底辺として決定するステップ、を有している。なお、底辺候補領域確定ステップは、撮像画像の所定の行を車両の接地地面と見なして該行から前記車灯パターンの底辺までの画素の高さに対応する実際の高さを算出し、同様に、各行について該行に対応する実際の高さを算出するステップ、各行について求めた前記高さのうち、実際の車両の車灯から地面までの最大の高さに等しい行を第1の特定行とし、各行について求めた前記高さのうち、実際の車両の車灯から地面までの最小の高さに等しい行を第2の特定行とするステップ、前記撮像画像における前記第1の特定行、第2の特定行、前記関心領域の左辺及び右辺からなる領域を前記底辺候補領域として決定するステップ、を有している。
前記分割ステップは、さらに、前記関心領域の底辺と車両の実際の高さを考慮して前記関心領域の頂辺を確定するステップ、を有している。
本発明の関心領域分割装置は上記の関心領域分割方法を実現するように構成されており、前記撮像画像に対してエッジ抽出処理を行って、該撮像画像におけるエッジを取得するエッジ取得手段、前記取得されたエッジのうち車灯のエッジとしての条件を満たすエッジを選定するエッジ選定手段、前記撮像画像における前記選定されたエッジより車灯パターンを確定する車灯パターン確定手段、前記確定された車灯パターンに基づいて前記撮像画像から車両を含む可能性がある関心領域を分割する関心領域分割手段、を備えている。
関心領域分割手段は、関心領域分割方法における分割ステップを実現するように、エッジ取得手段は関心領域分割方法におけるエッジ取得ステップを実現するように、エッジ取得ステップは、関心領域分割方法におけるエッジ選定ステップ実現するように、構成されている。
又、本発明によれば、車灯パターンを用いて関心領域を決定し、撮像画像より該関心領域を分割することができ、オートバイ等の車両の有無を確実に検出できるようになる。
はじめに、本発明の実施例に用いられる透視原理を説明する。
図1に示すように、車灯の下エッジの位置(E点)から地面ERTまでの実際の高さDE(hr)と、カメラ撮影画面SCRの画像におけるその投影高さAB(hp)との間には、レンズに歪がなければ相似の原理により以下の関係が成立する。なお、Oは撮像装置のレンズの中心、CMLは水平方向の撮像装置(レンズ)の位置、SCRは撮像画面である、
AB=AB×dy
となる。なお、上式において右辺のABは画像上の実際の投影高さ、左辺のABは歪がないとした場合の正しい投影高さである。従って、歪dyを考慮すると(1)式は次式になる。
図3に示すように、まず、ステップS10では、ビデオカメラのような撮像装置で撮像された画像から車灯の候補領域、つまり車灯を含む可能性がある画像領域を確定する。通常、路面が平坦な場合に、車灯は一般的に画像において道路消失線RDLの上方に現れない(図4(A)参照)。このため、撮像された画像のうち道路消失線の下方の画像部分を車灯の候補領域とすることができる(図4(b)参照)。本実施例では、路面の勾配による影響を考慮して、車灯の候補領域の上エッジを、撮像された画像における道路消失線から上向きにΔT=10個の画素を拡張した位置に確定する。
次に、ステップS20では、Canny、Sobel又はSusanなどの方法でこの確定された車灯の候補領域に対してエッジ抽出処理を行う。本実施例では、この確定された車灯の候補領域から(つまり、この確定された車灯の候補領域のRGBカラー空間に基づき)、Susan方法によりエッジを直接に抽出する。(図5参照)。
図7は充填(fill)操作説明図、図8は腐食(erode)操作および膨張(dilate)操作説明図である。図7において(a)は2値化された原始画像、(b)はfill操作後の結果画像である。又、図8において、(a)は内部に辺長が1,3,5,7,9,15画素長の正方形を有するfill操作後の原始画像、(b)は原始画像に対して1つの辺長が13画素長のテンプレートを用いてerode操作した結果であり、辺長が13画素長より大きい15画素長の正方形が確定される。(c)は同じテンプレートを用いて(b)に対してdilate操作した結果である。
ステップS40では、取得されたエッジから、その周長が最大の車灯の周長より小さくまた最小の車灯の周長より大きく、更にはその外接矩形のアスペクト比が所定の範囲内にあるエッジにより囲んでなる領域、例えば図6(C)における領域1を車灯パターンとして選定する。
ステップS70では、周知のCanny、Sobel又はSusanなどのエッジ抽出演算子でオートバイの関心領域(以下は、オートバイ関心領域と言う)の左辺候補領域と右辺候補領域に対してエッジ抽出処理を行って、この二つの候補領域(つまり候補領域Rm)からエッジを抽出する(図10(B)参照)。なお、Susanフィルタの特徴は、微分演算が不要で、しかも差分フィルタよりもっとノイズに強い点である。Susanフィルタの詳細は以下の文献を参照されたい。
”A new method for Iris Localization", Lu,J.: Xie, M.; Industrial Electronics and Applications, 2007. ICIEA 2007. 2nd IEEE Conference on 23-25 May 2007 Pages:2354-2357
ステップS80では、左辺候補領域と右辺候補領域における各列毎に含まれるエッジ点の数を算出する。図10(C)は、図10(B)のエッジの概念図における各列毎に含まれるエッジ点の数を示すヒストグラムであり、このヒストグラムの横座標は、撮像された画像の各列の位置を示し、その縦座標は、各列のエッジ点の数を示す。
なお、左辺候補領域と右辺候補領域のいずれか一方に設定数以上のエッジ点を有する列が存在せず、オートバイ関心領域の左辺或いは右辺を検出できなければ、車灯パターンの中心を対称中心として一方の候補領域で確定されたオートバイ関心領域の辺と対称する列を他方の候補領域におけるオートバイ関心領域の辺とする。
また、左辺候補領域と右辺候補領域の何れにおいても、設定数以上のエッジ点を有する列が存在せず、オートバイ関心領域の左辺および右辺を検出できなければ、候補領域Rmの左辺と右辺をそれぞれオートバイ関心領域の左辺と右辺として確定する。
次に、各行の高さhrのうち、実際のオートバイの車灯から地面までの最大の高さhr‐maxに等しい行を求め、第1の特定行とする。また、各行の高さhrのうち、実際のオートバイ車灯から地面までの最小の高さhr‐minに等しい行を求め、第2の特定行とする。最後に、撮像された画像において、確定されたオートバイ関心領域の左辺、右辺、該第1の特定行及び該第2の特定行からなる画像領域を、オートバイ関心領域の底辺候補領域として確定する(図12(A))。
ステップS120では、底辺候補領域における各行毎に含まれるエッジ点の数を算出する。図12(C)は底辺候補領域における各行毎に含まれるエッジ点の数を示すヒストグラムであり、このヒストグラムの横座標は、底辺候補領域の各行の位置を示し、その縦座標は、各行のエッジ点の数を示す。
ステップS130では、底辺候補領域におけるエッジ点の数を最も多く含む行をオートバイ関心領域の底辺として確定する。図12(D)はオートバイ関心領域の底辺の例を示し、図の例では画像の下辺と一致している(dp=0)。
最後に、オートバイ関心領域の底辺の上方であって該底辺との距離がdpmの行を、オートバイ関心領域の頂辺とする。
以上の実施例では、エッジが閉輪郭を有し、その周長が最大の車灯の周長より小さく、かつ最小の車灯の周長より大きく、更には、その外接矩形のアスペクト比が所定の範囲内にあることを条件として、車灯パターンを検出したが、本発明はこれに限らない。
以上の実施例では、撮像された画像のうち道路消失線の下方の画像部分を車灯の候補領域としているが、本発明はこれに限るものではなく、撮像された画像全体を車灯の候補領域としてもよい。
以上ではオートバイを例として本発明を説明しているが、本発明はオートバイの検出に適用されるのに限らず、オートバイを除いた他の車両を検出するのに適用することができる。
本発明に係る車灯検出方法及び関心領域分割方法は、ソフトウエア、ハードウエア、或は、ソフトウエアとハードウエアとの組合わせの方式で実現することができる。当業者にとって、本発明に開示されている車灯検出方法及び装置、並びに関心領域分割方法及び装置が、本発明の本質から離脱しない限り、各種の変形及び変更することができるのが明らかである。
S20 エッジ抽出ステップ
S30 干渉除去ステップ
S40 車灯パターン確定ステップ
S50 関心領域の左辺、右辺取得ステップ
S60 関心領域の左辺候補領、右辺候補領域取得ステップ
S70 エッジ抽出処理
S80 エッジ点数算出ステップ
S90 関心領域の左辺、右辺確定ステップ
S100 関心領域の底辺候補領域確定ステップ
S110 エッジ抽出ステップ
S120 エッジ点数算出ステップ
S130 関心領域の底辺確定する
S140 関心領域の頂変確定ステップ
Claims (12)
- 撮像カメラにより撮像された画像より車両が存在する領域(関心領域)を分割する関心領域分割方法において、
前記撮像画像に対してエッジ抽出処理を行って、該撮像画像におけるエッジを取得するステップ、
前記取得されたエッジのうち車灯のエッジとしての条件を満たすエッジを選定するステップ、
前記撮像画像における前記選定されたエッジより車灯パターンを確定するステップ、
前記確定された車灯パターンに基づいて前記撮像画像から車両を含む可能性がある関心領域を分割するステップ、
を備え、前記分割ステップは、
前記確定された車灯パターンの左右両辺からそれぞれ外へ所定の幅だけ拡張し、前記確定された車灯パターンの底辺から下へ所定の高さだけ拡張することにより、左拡張辺、右拡張辺及び下拡張辺を取得するステップ、
前記車灯パターンの底辺、前記左拡張辺、前記右拡張辺及び前記下拡張辺で形成された左右辺候補領域からエッジを抽出するステップ、
前記車灯パターンの中心垂直線で前記左右辺候補領域を2つの区画に分割してなる左辺候補領域と右辺候補領域における各列毎に含まれるエッジ点の数を算出するステップ、
前記左辺候補領域と前記右辺候補領域におけるそれぞれのエッジ点の数を最も多く含む列を、それぞれ前記関心領域の左辺と右辺として決定するステップ、
を含むことを特徴とする関心領域分割方法。 - 前記分割ステップは、さらに、
前記左辺候補領域と前記右辺候補領域のいずれか一方にしか抽出可能なエッジがない場合には、前記垂直線を対称中心線として一方の候補領域中の前記エッジ点の数が最も多い列に対称な他方の候補領域中の列を、前記他方の候補領域の前記エッジ点の数が最も多い列として算出するステップ、
を含むことを特徴とする請求項1記載の関心領域分割方法。 - 前記分割ステップは、さらに、
前記左辺候補領域と前記右辺候補領域のいずれにも抽出可能なエッジが存在しない場合には、前記左拡張辺と前記右拡張辺をそれぞれ前記関心領域の左辺と右辺として決定するステップ、
を含むことを特徴とする請求項1記載の関心領域分割方法。 - 前記分割ステップは、さらに、
前記左右辺候補領域より底辺候補領域を確定するステップ、
前記底辺候補領域からエッジを抽出するステップ、
前記底辺候補領域における各行毎に含まれるエッジ点の数を算出するステップ、
前記底辺候補領域におけるエッジ点の数を最も多く含む行を前記関心領域の底辺として決定するステップ、
を含むことを特徴とする請求項1記載の関心領域分割方法。 - 前記底辺候補領域確定ステップは、
撮像画像の所定の行を車両の接地地面と見なして該行から前記車灯パターンの底辺までの画素の高さに対応する実際の高さを算出し、同様に、各行について該行に対応する実際の高さを算出するステップ、
各行について求めた前記高さのうち、実際の車両の車灯から地面までの最大の高さに等しい行を第1の特定行とし、各行について求めた前記高さのうち、実際の車両の車灯から地面までの最小の高さに等しい行を第2の特定行とするステップ、
前記撮像画像における前記第1の特定行、第2の特定行、前記関心領域の左辺及び右辺からなる領域を前記底辺候補領域として決定するステップ、
を含むことを特徴とする請求項4記載の関心領域分割方法。 - 前記分割ステップは、さらに、
前記関心領域の底辺と車両の実際の高さを考慮して前記関心領域の頂辺を確定するステップ、
を含むことを特徴とする請求項4記載の関心領域分割方法。 - 撮像カメラにより撮像された画像より車両が存在する領域(関心領域)を分割する関心領域分割装置において、
前記撮像画像に対してエッジ抽出処理を行って、該撮像画像におけるエッジを取得するエッジ取得手段、
前記取得されたエッジのうち車灯のエッジとしての条件を満たすエッジを選定するエッジ選定手段、
前記撮像画像における前記選定されたエッジより車灯パターンを確定する車灯パターン確定手段、
前記確定された車灯パターンに基づいて前記撮像画像から車両を含む可能性がある関心領域を分割する関心領域分割手段、
を備え、前記関心領域分割手段は、
前記確定された車灯パターンの左右両辺からそれぞれ外へ所定の幅だけ拡張し、前記確定された車灯パターンの底辺から下へ所定の高さだけ拡張することにより、左拡張辺、右拡張辺及び下拡張辺を取得する拡張手段、
前記車灯パターンの底辺、前記左拡張辺、前記右拡張辺及び前記下拡張辺で形成された左右辺候補領域からエッジを抽出する候補領域エッジ抽出手段、
前記車灯パターンの中心垂直線で前記左右辺候補領域を2つの区画に分割してなる左辺候補領域と右辺候補領域における各列毎に含まれるエッジ点の数を算出する算出手段、
前記左辺候補領域と前記右辺候補領域におけるそれぞれのエッジ点の数を最も多く含む列を、それぞれ前記関心領域の左辺と右辺として決定する両辺決定手段、
を含むことを特徴とする関心領域分割装置。 - 前記算出手段は、
前記左辺候補領域と前記右辺候補領域のいずれか一方にしか抽出可能なエッジがない場合には、前記垂直線を対称中心線として一方の候補領域中の前記エッジ点の数が最も多い列に対称な他方の候補領域中の列を、前記他方の候補領域の前記エッジ点の数が最も多い列として算出する、
ことを特徴とする請求項7記載の関心領域分割装置。 - 前記算出手段は、さらに、
前記左辺候補領域と前記右辺候補領域のいずれにも抽出可能なエッジが存在しない場合には、前記左拡張辺と前記右拡張辺をそれぞれ前記関心領域の左辺と右辺として決定する、
ことを特徴とする請求項7記載の関心領域分割装置。 - 前記関心領域分割手段は、さらに、
前記左右辺候補領域より底辺候補領域を確定する底辺候補領域確定手段、
前記底辺候補領域からエッジを抽出するエッジ抽出手段、
前記底辺候補領域における各行毎に含まれるエッジ点の数を算出する算出手段、
前記底辺候補領域におけるエッジ点の数を最も多く含む行を前記関心領域の底辺として決定する関心領域底辺決定手段、
を含むことを特徴とする請求項7記載の関心領域分割装置。 - 前記底辺候補領域確定手段は、
撮像画像の所定の行を車両の接地地面と見なして該行から前記車灯パターンの底辺までの画素の高さに対応する実際の高さを算出し、同様に、各行について該行に対応する実際の高さを算出する高さ算出手段、
各行について求めた前記高さのうち、実際の車両の車灯から地面までの最大の高さに等しい行を第1の特定行とし、各行について求めた前記高さのうち、実際の車両の車灯から地面までの最小の高さに等しい行を第2の特定行とする行特定手段、
前記撮像画像における前記第1の特定行、第2の特定行、前記関心領域の左辺及び右辺からなる領域を前記底辺候補領域として決定する決定手段、
を含むことを特徴とする請求項10記載の関心領域分割装置。 - 前記関心領域分割手段は、さらに、
前記関心領域の底辺と車両の実際の高さを考慮して前記関心領域の頂辺を確定する頂辺確定手段、
を含むことを特徴とする請求項10記載の関心領域分割装置。
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