JP6119643B2 - 周辺監視装置及び物体判定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、周辺監視装置及び物体判定方法に関する。
車両に搭載されたカメラにより車両周辺が撮影された映像をオプティカルフロー法に基づいて処理することにより移動物を検知する周辺監視装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この周辺監視装置は、時間的に連続する複数の映像それぞれから特徴点を抽出し、特徴点のオプティカルフローを測定する。そして、自車両の進行方向と同じ方向(正方向)のオプティカルフローとは別に、自車両の進行方向とは逆方向のオプティカルフロー(以下、逆フロー)が測定された場合、その逆フローを含む領域内に、例えば路上の側溝を塞ぐための網目状の構造物や路面ペイント,格子状の柵,橋の欄干などの周期的な模様が繰り返される構造物(以下、周期的構造物)があると判定する。これにより、映像内に上記の如き周期的構造物が映っているときに、その領域内の周期的構造物を移動物と判定するのを低減している。
特開2013−149177号公報
しかしながら、上記特許文献1記載の装置では、映像から逆フローが測定されないと、映像内に周期的構造物が映っていても、その周期的構造物を移動物と判定する可能性がある。
本発明は、移動物を判定する精度を向上させた周辺監視装置及び物体判定方法を提供する。
本発明の第1態様に係る周辺監視装置は、周辺が撮影された映像から抽出される特徴点のうち同一移動物を構成すると推定される特定特徴点をグルーピングするグルーピング部と、前記グルーピング部によりグルーピングされた前記特定特徴点が占める領域の大きさが第1の大きさ以上である場合に、該領域に映る物体が移動物であると判定する第1の判定部と、前記映像内に含まれる前記領域のうちに大きさが前記第1の大きさ以上である第1の領域があったときに、前記第1の領域に対して所定範囲内で隣接する、大きさが第2の大きさ以上でありかつ前記第1の大きさ未満である第2の領域があるか否かを判別する領域判別部と、前記領域判別部により前記第2の領域があると判別される場合に、前記第1の判定部により前記第1の領域に映る物体が移動物であると判定するのを制限する判定制限部と、を備えるものである。
また、本発明の第2態様に係る物体判定方法は、周辺が撮影された映像から抽出される特徴点のうち同一移動物を構成すると推定される特定特徴点をグルーピングする第1のステップと、前記映像内に含まれる、前記第1のステップにおいてグルーピングされた前記特定特徴点が占める領域のうちに、大きさが第1の大きさ以上である第1の領域があるか否かを判別する第2のステップと、前記第2のステップにおいて前記第1の領域があると判別される場合に、前記第1の領域に対して所定範囲内で隣接する、大きさが第2の大きさ以上でありかつ前記第1の大きさ未満である第2の領域があるか否かを判別する第3のステップと、前記第3のステップにおいて前記第2の領域がないと判別される場合に、前記第1の領域に移る物体が移動物であると判定する第4のステップと、前記第3のステップにおいて前記第2の領域があると判別される場合に、前記第1の領域に移る物体が周期的な模様が繰り返される構造物であると判定する第5のステップと、を備えるものである。
上記態様によれば、移動物を判定する精度を向上させることができる。
本発明の一実施例である周辺監視装置の構成図である。 本実施例の周辺監視装置が有する映像認識部の構成図である。 本実施例の周辺監視装置においてカメラが撮影した映像の中で設定される移動物検知のための検知エリアの一例を表した図である。 本実施例の周辺監視装置において、周期的な模様が繰り返される網目状の構造物がカメラ映像内に含まれる場合に生じ得る、特徴点がグルーピングされる領域の一例を現した図である。 本実施例の周辺監視装置において、周期的な模様が繰り返される網目状の構造物がカメラ映像内に含まれる場合に生じ得る、特徴点がグルーピングされる領域の一例を現した図である。 本実施例の周辺監視装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
以下、図面を用いて、本発明に係る周辺監視装置の具体的な実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施例である周辺監視装置10の構成図を示す。本実施例の周辺監視装置10は、例えば車両に搭載された、その車両の周辺(特に、その車両の運転者にとって死角となる領域)を監視する装置であって、その車両周辺に存在する障害物(特に、自車両に対して移動する他車両や人などの移動物)を検知する。
図1に示す如く、周辺監視装置10は、車両周辺を撮影するカメラ12を備えている。カメラ12は、比較的広角のレンズ或いは魚眼レンズを有している。カメラ12は、車体前部のバンパやグリル又は車体後部のスポイラー下部やバックガラス下方などに配設されている。カメラ12は、車体前方又は車体後方かつ斜め下方に指向されており、特に車両運転者にとって死角となる位置を含めた予め定められた所定範囲内を撮影することが可能である。カメラ12は、その所定範囲を予め定められたピクセルで撮影するデジタルカメラである。
周辺監視装置10は、マイクロコンピュータを主体に構成された電子制御ユニット(以下、ECUと称す。)14を備えている。ECU14には、上記のカメラ12が接続されている。カメラ12の撮影した映像情報は、画像処理を行うECU14に供給される。ECU14は、カメラ12の映像情報が入力される映像認識部16を有している。映像認識部16は、後に詳述する如く、カメラ12から供給される車両周辺が撮影された映像をオプティカルフロー法に基づいて画像認識することにより少なくとも移動物を検知する。
ECU14は、映像認識部16での検知結果が入力される画像描画処理部18を有している。画像描画処理部18には、車室内に設けられたモニタ20が接続されている。モニタ20は、車両運転者が視認可能な例えばコンソールパネルやマルチインフォメーションディスプレイなどに配置されている。画像描画処理部18は、映像認識部16からの検知結果に基づいて、モニタ20に描く画像やモニタ20に表示する警告等の制御を行う。
例えば、画像描画処理部18は、(1)カメラ12の撮影した映像の画像処理を施し(例えば、その映像の特定箇所を切り出し或いはその映像の歪補正を実行し)、(2)映像認識部16による検知結果をカメラ12の撮影した映像に重畳表示させ(例えば、その検知結果に基づく移動物の自車両への接近方向を表示させ或いはその移動物を強調して表示させ)、また、(3)車両運転者によるユーザ設定(例えば、検知状況を知らせる表示方法や対象物の選択)に従った表示を行わせる。モニタ20は、画像描画処理部18からの表示指令に従った表示を行う。
次に、図2〜図6を参照して、本実施例の周辺監視装置10においてECU14が有する映像認識部16の具体的な動作について説明する。
図2は、本実施例の周辺監視装置10が有する映像認識部の構成図を示す。図3は、本実施例の周辺監視装置10においてカメラ12が撮影した映像の中で設定される移動物検知のための検知エリアの一例を表した図を示す。図4及び図5は、本実施例の周辺監視装置10において、路面上の側溝を塞ぐための周期的な模様が繰り返される網目状の構造物30がカメラ映像32内に含まれる場合に生じ得る、特徴点がグルーピングされる領域の一例を現した図を示す。尚、図4には自車両34の周辺が映し出されたカメラ映像を表した図を、また、図5には図4に示すカメラ映像に映る自車両の周辺を上方から見た際の図を、それぞれ示す。また、図6は、本実施例の周辺監視装置10においてECU14の映像認識部16が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。
本実施例において、ECU14の映像認識部16は、図2に示す如く、速度測定部22と、グルーピング部24と、領域判別部26と、第1の判定部28と、第2の判定部(判定制限部)29と、を有している。
映像認識部16には、カメラ12が撮影して供給した映像情報が入力される(ステップ100)。映像認識部16は、カメラ12からの映像情報が入力されると、以下の如く、そのカメラ12からの映像をオプティカルフロー法に基づいて画像認識する。尚、映像認識部16による上記の画像認識は、所定時間ごとに繰り返し行われ、時間的に連続する異なるタイミングで得られる複数の映像それぞれに対して一枚ずつ行われる。
映像認識部16は、映像の画像認識を行ううえで、まず、入力された映像の中で移動物検知のために処理が必要な検知エリアを設定する(ステップ102)。尚、この検知エリアは、水平方向(X軸方向)に所定ピクセル数を有しかつ垂直方向(Y軸方向)に所定ピクセル数を有するものとすればよい。例えば図3に示す如く、入力された映像の中で、そのX−Y座標上、点(X_L1,Y_L1)と、点(X_L2,Y_L1)と、点(X_L1,Y_L2)と、点(X_L2,Y_L2)と、で囲まれる領域L、及び、点(X_R1,Y_R1)と、点(X_R2,Y_R1)と、点(X_R1,Y_R2)と、点(X_R2,Y_R2)と、で囲まれる領域Rの、2つの領域を検知エリアとして設定する。
尚、この設定される検知エリアは、カメラ12が撮影した映像の全領域でもよいが、画像処理の迅速化や効率化等を考慮して、一の映像の全領域の中で自車両の車体(バンパなど)が映り込んだ領域を除くカメラ12の指向性や運転者の死角などに基づいて予め定められた一部の領域だけであってもよい。また、検知エリアが映像の全領域のうちの一部に限られる場合は、その検知エリアは、例えば、その検知エリアに障害物が存在すれば自車両の走行に与える影響が比較的大きくなる、映像内で自車両に近接する位置が映し出された手前の領域や映像内で自車移動時(特に旋回時)に中央側に寄る位置が映し出される左右端部の領域を含むものであることが好ましい。
映像認識部16は、入力された映像の全領域のうち上記の如く設定した検知エリアの画像をノイズ除去フィルタを用いて平準化することにより、その検知エリアの画像からノイズを除去する(ステップ104)。そして、その平準化された検知エリアの画像に対してエッジ抽出フィルタを用いてエッジ抽出を行うことにより、その検知エリアの画像から特徴点を抽出する(ステップ106)。
次に、映像認識部16は、上記ステップ106で特徴点を抽出した映像を含む時間的に連続する複数の映像を用いて、上記ステップ106で抽出した特徴点の近傍エリアを対象として、予め定めた所定フロー以上の速さで移動する特徴点を追跡する(ステップ108)。具体的には、上記ステップ106で抽出した特徴点に対して過去の映像から抽出した同一対象を構成する特徴点をマッチングさせたうえで、速度測定部22にてそれらの各特徴点の座標上の位置の差に基づいて同一対象を構成する特徴点の移動ベクトル量を測定する。そして、移動速度が所定速度以上である特徴点すなわち所定フロー以上の速さで移動する特徴点を抽出する。
映像認識部16は、上記ステップ108の処理後、グルーピング部24にて、カメラ映像の検知エリアの全領域内で上記の如く追跡した所定フロー以上の速さで移動する特徴点のうち同一移動物を構成すると推定される特徴点を一つに纏めてグルーピングする(ステップ110)。かかるグルーピングが行われると、カメラ映像の検知エリアの全領域のうちその特徴点がグルーピングされた映像領域(すなわち、その特徴点が占める映像領域)の、そのカメラ映像上の大きさ(例えば、X軸方向のピクセル数とY軸方向のピクセル数とで表現されるもの;以下、オブジェクトサイズと称す。)が測定される。
尚、上記のグルーピングは、カメラ映像中の検知エリア内の全ピクセルのうち所定フロー以上の速さで移動する特徴点が密集する映像領域が形成されるように行われる。このグルーピングにより形成される映像領域は、例えば、上記した所定フロー以上の速さで移動する特徴点が所定幅当たり所定数以上ある領域、又は、その特徴点の密度が所定密度以上である領域などに設定される。また、この映像領域は、例えば長方形状や正方形状などのカメラ映像上で予め定められた形状に限定されるものとしてもよい。また、カメラ映像の検知エリアの全領域内で行われる上記のグルーピングは二以上の領域に分かれることとしてもよく、例えば移動物が複数離れて存在すれば、その移動物ごとにグルーピングが行われ、それぞれグルーピングされた映像領域のオブジェクトサイズが測定されることとしてもよい。
そして、映像認識部16は、上記ステップ110の処理後、特徴点がグルーピングされた映像領域のすべてのうちオブジェクトサイズが第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)以上であるもの(以下、第1の映像領域と称す。)S1があるか否か、すなわち、第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)以上のオブジェクトサイズを有する第1の映像領域S1が存在するか否かを判別する(ステップ112)。
尚、上記した第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)は、カメラ映像の上記した検知エリアに映る路上位置に4輪車両や二輪車,人などの移動物が存在するときに特徴点がグルーピングされて形成される映像領域の最小の大きさであり、予め定められたサイズのピクセル数に設定されている。また、「オブジェクトサイズが第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)以上である」とは、オブジェクトサイズのX軸方向のピクセル数がW1_x以上でありかつオブジェクトサイズのY軸方向のピクセル数がW1_y以上であることが満たされることである。
映像認識部16は、上記ステップ112において、特徴点がグルーピングされた映像領域のすべてについてオブジェクトサイズが第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)未満であると判別したときは、以後、何ら処理を進めることなくルーチンを終了する。一方、特徴点がグルーピングされた映像領域のすべてのうちオブジェクトサイズが第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)以上である第1の映像領域S1があると判別したときは、次に、領域判別部26にて、第1の映像領域S1の周辺に特徴点がグルーピングされた他の映像領域が存在し、かつ、その他の映像領域のオブジェクトサイズが第2の所定サイズ(W2_x×W2_y)以上かつ上記第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)未満であるか否か、すなわち、第1の映像領域S1の周辺に第2の所定サイズ以上かつ第1の所定サイズ未満のオブジェクトサイズを有する映像領域(以下、第2の映像領域と称す。)S2が存在するか否かを判別する(ステップ114)。
尚、上記した第1の映像領域S1の周辺とは、その第1の映像領域S1に対して所定範囲内で隣接する範囲のことであって、例えばその第1の映像領域S1を構成する外枠から所定ピクセル数(P_x×P_y;例えば、上下左右方向に5ピクセルずつ)分だけ外側までの帯状の範囲のことである。ただし、上記の所定ピクセル数(P_x×P_y)において、第1の映像領域S1に対する上側領域のピクセル数、下側領域のピクセル数、左側領域のピクセル数、及び右側領域のピクセル数は、互いに同じであってもよいしまた異なっていてもよい。また、上記の所定ピクセル(P_x×P_y)の上下方向成分P_xと左右方向成分P_yとは、互いに同じ値であってもよいしまた異なる値であってもよい。
また、上記した第2の所定サイズ(W2_x×W2_y)は、カメラ映像の上記した検知エリアに映る路上位置に所定以上の大きさを有する周期的構造物が存在するときに特徴点がグルーピングされて形成される映像領域の最小の大きさである。そして、この第2の所定サイズ(W2_x×W2_y)は、上記した第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)よりも小さな値であって、予め定められたサイズのピクセル数に設定されている。「オブジェクトサイズが第2の所定サイズ(W2_x×W2_y)以上である」とは、オブジェクトサイズのX軸方向のピクセル数がW2_x以上でありかつオブジェクトサイズのY軸方向のピクセル数がW2_y以上であることが満たされることである。また、周期的構造物とは、例えば路上の側溝を塞ぐための網目状の構造物や路面ペイント,格子状の柵,橋の欄干などの周期的な模様が繰り返されるもののことである。
更に、上記ステップ114の判別は、第1の映像領域S1の周辺に第2の映像領域S2が一部でも含まれていれば肯定されるものとしてもよく、また、第1の映像領域S1の周辺に第2の映像領域S2のすべてが含まれていなければ肯定されないものとしてもよい。
映像認識部16は、上記ステップ114において、第1の映像領域S1の周辺に第2の映像領域S2が存在しないと判別したときは、第1の判定部28にて、カメラ映像の検知エリアに映る路上位置に存在する物体一つだけが移動していると判断できるので、第1の映像領域S1に映る物体が移動物であると判定する(ステップ116)。
かかる移動物判定がなされると、映像認識部16がかかる検知結果を描画処理部18に供給して、描画処理部18がその映像認識部16からの検知結果に基づいて移動物の存在を運転者に視覚的に知らせるための処理を行うことで、モニタ20に自車両周囲に移動物が存在する旨を運転者に知らせる警告表示などがなされる。尚、この警告表示の際には同時に、自車両周囲に移動物が存在する旨を運転者に聴覚的に知らせるための警告音やブザーなどを発生させることとしてもよい。
一方、映像認識部16は、第1の映像領域S1の周辺に第2の映像領域S2が存在すると判別したときは、第2の判定部29にて、第1の映像領域S1及び第2の映像領域S2に映る物体が移動物でない(具体的には、周期的構造物である)と判定する(ステップ118)。これは、第1の映像領域S1の周辺に第2の映像領域S2が存在するときは、カメラ映像の検知エリアに映る路上位置に存在する物体が移動しつつその物体が2つ又は2つ以上に分かれた状態にあり、2つ又は2つ以上に分かれた物体が並んで同じ方向に移動している(尚、カメラ12側にとっては、実際には、物体が移動しているように見えるだけである。)と判断でき、例えば路上の側溝を塞ぐための網目状の構造物や路面ペイントなどの周期的模様が繰り返される周期的構造物が存在しているに過ぎないと判断できるからである。
かかる非移動物判定又は周期的構造物判定がなされると、映像認識部16がかかる検知結果を描画処理部18に供給することで、描画処理部18が移動物の存在を運転者に視覚的に知らせるための処理を行わないので、上記した移動物存在に起因した警告表示などがなされることはない。
このように、本実施例の周辺監視装置10においては、原則として、オプティカルフロー法に基づいたカメラ映像の認識によって同一移動物としてグルーピングされた特徴点が占める映像領域のオブジェクトサイズが第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)以上である場合にその映像領域(すなわち、第1の映像領域S1)に映る物体が移動物であると判定する。具体的には、その第1の映像領域S1の周辺にオブジェクトサイズが第2の所定サイズ(W2_x×W2_y)以上かつ第1の所定サイズ(W1_x×W1_y)未満である第2の映像領域S2が存在しないときは第1の映像領域S1に映る物体が移動物であると判定する。一方、その第1の映像領域S1の周辺にその第2の映像領域S2が存在するときは第1の映像領域S1及び第2の映像領域S2に映る物体が移動物であると判定するのを制限して、その物体が非移動物(すなわち、周期的構造物)であると判定することができる。
かかる構成においては、カメラ映像の検知エリア内に比較的大きなサイズの上記した周期的構造物が映っているときに、自車両の移動に伴ってその周期的構造物が他車両や人などの移動物として移動しているようにカメラ12側に見えたとしても、その周期的構造物を移動物であると誤判定するのを防止することができる。従って、本実施例の周辺監視装置10によれば、カメラ映像内に映る周期的構造物を精度よく移動物と区別して判定することができ、その結果として、移動物を判定する精度を向上させることができる。
また、周期的構造物は上記の如く周期的な模様が繰り返されるものであるので、自車両の移動時、カメラ映像のオプティカルフローにおいて自車両の進行方向とは逆方向の逆フローが測定されない可能性がある。これに対して、本実施例においては、カメラ映像内に映る周期的構造物を移動物と区別して判定するうえで、そのカメラ映像のオプティカルフローにおいて自車両の進行方向とは逆方向の逆フローを測定することは不要である。従って、本実施例の周辺監視装置10によれば、周期的構造物を、逆フローを検知することなく精度よく移動物と区別して判定することが可能である。
尚、上記の実施例においては、ステップ110が「第1のステップ」の一例である。ステップ112が「第2のステップ」の一例である。ステップ114が「第3のステップ」の一例である。ステップ116が「第4のステップ」の一例である。ステップ118が「第5のステップ」の一例である。
ところで、上記の実施例においては、周辺監視装置10を車両に搭載するものとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、車両以外の移動物や固定物に搭載するものに適用することも可能である。
10 周辺監視装置
12 カメラ
14 電子制御ユニット(ECU)
16 映像認識部
20 モニタ
22 速度測定部
24 グルーピング部
26 領域判別部
28 第1の判定部
29 第2の判定部(判定制限部)

Claims (5)

  1. 周辺が撮影された映像から抽出される特徴点のうち同一移動物を構成すると推定される特定特徴点をグルーピングするグルーピング部と、
    前記グルーピング部によりグルーピングされた前記特定特徴点が占める領域の大きさが第1の大きさ以上である場合に、該領域に映る物体が移動物であると判定する第1の判定部と、
    前記映像内に含まれる前記領域のうちに大きさが前記第1の大きさ以上である第1の領域があったときに、前記第1の領域に対して所定範囲内で隣接する、大きさが第2の大きさ以上でありかつ前記第1の大きさ未満である第2の領域があるか否かを判別する領域判別部と、
    前記領域判別部により前記第2の領域があると判別される場合に、前記第1の判定部により前記第1の領域に映る物体が移動物であると判定するのを制限する判定制限部と、
    を備えることを特徴とする周辺監視装置。
  2. 前記領域判別部により前記第2の領域があると判別される場合に、前記第1の領域及び前記第2の領域に映る物体が周期的な模様が繰り返される構造物であると判定する第2の判定部を備えることを特徴とする請求項1記載の周辺監視装置。
  3. 前記特徴点の移動速度を測定する速度測定部を備え、
    前記グルーピング部は、前記速度測定部により測定された移動速度が所定速度以上である前記特徴点のうち前記特定特徴点をグルーピングすることを特徴とする請求項1又は2記載の周辺監視装置。
  4. 前記領域判別部は、前記映像内に含まれる前記領域のうちに前記第1の領域があったときに、前記第1の領域に対する外側の所定ピクセル範囲内に少なくとも一部が含まれる前記第2の領域があるか否かを判別することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の周辺監視装置。
  5. 周辺が撮影された映像から抽出される特徴点のうち同一移動物を構成すると推定される特定特徴点をグルーピングする第1のステップと、
    前記映像内に含まれる、前記第1のステップにおいてグルーピングされた前記特定特徴点が占める領域のうちに、大きさが第1の大きさ以上である第1の領域があるか否かを判別する第2のステップと、
    前記第2のステップにおいて前記第1の領域があると判別される場合に、前記第1の領域に対して所定範囲内で隣接する、大きさが第2の大きさ以上でありかつ前記第1の大きさ未満である第2の領域があるか否かを判別する第3のステップと、
    前記第3のステップにおいて前記第2の領域がないと判別される場合に、前記第1の領域に移る物体が移動物であると判定する第4のステップと、
    前記第3のステップにおいて前記第2の領域があると判別される場合に、前記第1の領域に移る物体が周期的な模様が繰り返される構造物であると判定する第5のステップと、
    を備えることを特徴とする物体判定方法。
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