BR112016020898B1

BR112016020898B1 - Dispositivo de detecção de sinal de trânsito e método de detecção de sinal de trânsito

Info

Publication number: BR112016020898B1
Application number: BR112016020898-6A
Authority: BR
Inventors: Takahiko Oki; Hidekazu Nishiuchi
Original assignee: Nissan Motor Co. Ltd
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2022-09-06
Also published as: BR112016020898A2; JPWO2015136594A1; EP3118833A4; WO2015136594A1; MX2016011271A; JP6222343B2; RU2643861C1; US9679207B2; US20160371552A1; CN106062851B; EP3118833B1; CN106062851A; MX350449B; EP3118833A1

Abstract

DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE SINAL DE TRÂNSITO E MÉTODO DE DETECÇÃO DE SINAL DE TRÂNSITO. Um dispositivo de detecção de sinal de trânsito inclui uma unidade de captura de imagem (11) configurada de modo a capturar uma imagem do entorno de um veículo e uma unidade de detecção de sinal de trânsito (12) configurada de modo a detectar um sinal de trânsito a partir da imagem. A unidade de detecção de sinal de trânsito (12) extrai um pixel sincronizado (51) com uma luminância que varia em sincronia com um ciclo de corrente alternada da potência elétrica suprida para o sinal de trânsito, e define uma faixa predeterminada, incluindo o pixel sincronizado (51), como um grupo de pixels (50). A unidade de detecção de sinal de trânsito (12), em seguida, analisa, a partir do pixel sincronizado (51), se o sinal de trânsito permanece presente ou não quando o pixel sincronizado (51) é continuamente extraído do grupo de pixels (50) por um período de determinação predeterminado.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de detecção de sinal de trânsito e a um método de detecção de sinal de trânsito.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Até o momento, é conhecido um dispositivo de detecção de sinal de trânsito para a detecção de um sinal de trânsito a partir de uma imagem capturada por uma câmera (vide Literatura de Patente 1). De acordo com a Literatura de Patente 1, uma parte que indica uma cor de uma lâmpada de controle é extraída da imagem, a circularidade da mesma indicando quão próximo a um círculo perfeito a parte extraída pode ser calculada, e uma parte tendo uma circularidade maior é detectada como uma candidata para a lâmpada de controle. LISTA DE CITAÇÕES Literaturas de Patente Literatura de Patente 1: Publicação do Pedido de Patente do Japão N. 2005301518.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] Para ser detectada como uma candidata para uma lâmpada de controle, a parte extraída precisa ter um tamanho de imagem grande o suficiente para que a sua circularidade possa ser determinada. Por este aspecto, a técnica da Literatura de Patente 1 tem dificuldade em apresentar a detecção precisa de um sinal de trânsito distante, cujo tamanho de imagem seja demasiadamente pequeno para determinar a sua circularidade.

[004] A presente invenção foi produzida tendo em vista o problema acima, e um objeto da mesma é prover um dispositivo de detecção de sinal de trânsito e um método de detecção de sinal de trânsito capazes de detectar até mesmo um sinal de trânsito distante com alta precisão.

[005] Um dispositivo de detecção de sinal de trânsito de acordo com um aspecto da presente invenção inclui uma unidade de captura de imagem configurada de modo a capturar uma imagem do entorno de um veículo e uma unidade de detecção de sinal de trânsito configurada de modo a detectar um sinal de trânsito a partir da imagem. A unidade de detecção de sinal de trânsito extrai um pixel sincronizado com uma luminância que varia em sincronia com um ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito, e define uma faixa predeterminada, incluindo o pixel sincronizado, como um grupo de pixels. A unidade de detecção de sinal de trânsito, em seguida, analisa, a partir do pixel sincronizado, se o sinal de trânsito permanece presente ou não quando o pixel sincronizado é continuamente extraído do grupo de pixels por um período de determinação predeterminado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] A Figura 1 é um diagrama de blocos ilustrando uma configuração geral de um dispositivo de detecção de sinal de trânsito de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[007] A Figura 2 é um diagrama de blocos ilustrando uma configuração detalhada da unidade de geração de imagens sincronizadas 15 ilustrada na Figura 1;

[008] A Figura 3 ilustra uma diferença nos valores de correlação entre o momento em que uma fase de um sinal de referência é sincronizada e não sincronizada, sendo que a Figura 3(a) ilustra um estado no qual a fase do sinal de referência é sincronizada com a fase de uma energia elétrica, e a Figura 3(b) ilustra um estado no qual a fase do sinal de referência é invertida com relação à fase da energia elétrica;

[009] A Figura 4 apresenta diagramas esquemáticos, nos quais cada um dos diagramas ilustra um grupo de pixels 50 a ser definido como uma faixa predeterminada, incluindo um pixel sincronizado 51, sendo que a Figura 4(a) ilustra um grupo de pixels 50 incluindo os pixels vizinhos 52 que ficam horizontal e verticalmente adjacentes ao pixel sincronizado 51, a Figura 4(b) ilustra um grupo de pixels 50 nos quais a largura dos pixels vizinhos 52 verticalmente adjacentes ao mesmo é maior que a largura dos pixels vizinhos 52 horizontalmente adjacentes ao mesmo, e a Figura 4(c) ilustra um exemplo no qual a largura dos pixels vizinhos 52 é feita grande de acordo com o tamanho dos pixels sincronizados 51;

[010] A Figura 5 é um fluxograma ilustrando um exemplo de um método de detecção de sinal de trânsito usando o dispositivo de detecção de sinal de trânsito ilustrado na Figura 1;

[011] A Figura 6(a) é um diagrama indicando o tamanho necessário de um grupo de pixels 53a para detectar uma candidata para uma lâmpada de controle a partir da sua circularidade, e a Figura 6(b) é um diagrama indicando o número de pixels sincronizados 53b que podem ser detectados na modalidade;

[012] As Figuras 7(a) a 7(d) são diagramas que ilustram os estados nos quais a posição (51a, 51b) de um pixel sincronizado varia em função da vibração de um veículo em movimento ou por outros motivos;

[013] A Figura 8 é um gráfico ilustrando um estado no qual uma variação de luminância cíclica é transferida entre três pixels (pix 1, pix 2, pix 3); e

[014] A Figura 9 ilustra gráficos para a comparação da faixa de variação de luminância entre uma lâmpada de LED e uma lâmpada incandescente, sendo que a Figura 9(a) ilustra as variações temporais das luminâncias, e a Figura 9(b) ilustra o resultado das análises de frequência mediante o uso de uma análise FFT (de transformada rápida de Fourier).

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO

[015] Com referência aos desenhos, serão providas descrições para uma modalidade da presente invenção. Nos desenhos, as partes idênticas são indicadas com os mesmos sinais de referência, e as descrições das mesmas serão omitidas.

[016] Com referência à Figura 1, será provida uma descrição para uma configuração geral de um dispositivo de detecção de sinal de trânsito de acordo com a modalidade da presente invenção. O dispositivo de detecção de sinal de trânsito é montado em um veículo e inclui uma unidade de captura de imagem 11 para a captura de uma imagem do entorno do veículo e uma unidade de detecção de sinal de trânsito 12 para a detecção de um sinal de trânsito a partir da imagem obtida pela unidade de captura de imagem 11.

[017] A unidade de captura de imagem 11 é uma câmera digital dotada de um sensor de imagem de estado sólido, por exemplo, um CCD (de carga acoplada) ou CMOS (complementar de óxido metálico), que obtém uma imagem digital na qual um processamento de imagem pode ser realizado. A câmera digital inclui uma lente grande angular que tem um grande ângulo de visão. A faixa de imagem (o ângulo de visão) da unidade de captura de imagem 11 inclui uma direção de movimento do veículo e os acostamentos dos lados direito e esquerdo nas proximidades do veículo. A unidade de captura de imagem 11 captura uma imagem repetidas vezes em intervalos de tempo predeterminados e obtém uma série de múltiplas imagens (quadros).

[018] A unidade de detecção de sinal de trânsito 12 recebe as imagens (doravante referidas como as "imagens de câmera") obtidas pela unidade de captura de imagem 11 e detecta uma posição de um sinal de trânsito nas imagens de câmera. As informações posicionais de um sinal de trânsito detectado são transferidas para um outro dispositivo de operação de processamento (a unidade central de processamento CPU 13 do veículo) montado no veículo, cujo dispositivo inclui, por exemplo, um controlador para realizar a transmissão automática do veículo. A unidade de detecção de sinal de trânsito 12 inclui um microcontrolador incluindo, por exemplo, uma unidade CPU, uma memória, uma unidade de entrada / saída, que serve como unidades de processamento de múltiplas informações que são incluídas no dispositivo de detecção de sinal de trânsito por meio da execução de um programa de computador previamente instalado. A unidade de detecção de sinal de trânsito 12 realiza repetidamente uma série de processos de informação para cada uma das séries das múltiplas imagens da câmera (quadros) no sentido de detectar a posição de um sinal de trânsito a partir das imagens de câmera. A unidade de detecção de sinal de trânsito 12 pode ser incluída em uma unidade de controle eletrônico ECU que pode também ser usada para um outro controle do veículo.

[019] As unidades de processamento de múltiplas informações que servem como a unidade de detecção de sinal de trânsito 12 incluem a unidade de geração de imagens sincronizadas 15, uma unidade de definição de grupo de pixels 38, e uma unidade de análise de sinal de trânsito 18. A unidade de análise de sinal de trânsito 18 inclui uma unidade de análise de estabilidade 39 e uma unidade de análise de tonalidade 40.

[020] A unidade de geração de imagens sincronizadas 15 extrai a partir das imagens de câmera um pixel sincronizado com uma luminância que varia em sincronia com o ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito e gera imagens sincronizadas, incluindo o pixel sincronizado extraído. Por exemplo, a unidade de geração de imagens sincronizadas 15 gera um sinal de referência sincronizado com a fase da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito e realiza um processo de detecção de sincronização ao multiplicar o sinal de referência e um sinal de luminância de cada pixel das imagens de câmera um pelo outro. A partir desse processo, um pixel sincronizado com uma luminância que varia em sincronia com o ciclo de corrente alternada da energia elétrica é extraído.

[021] A energia elétrica suprida para os sinais de trânsito é uma energia em corrente alternada obtida por meio da retificação de onda completa da energia elétrica da fonte de alimentação comercial. A luminância de uma lâmpada de controle que ilumina ao receber o suprimento da energia elétrica da fonte de alimentação comercial varia no mesmo ciclo que o ciclo (de, por exemplo, 100 Hz) da energia em corrente alternada de onda completa retificada. Por este motivo, é possível detectar a lâmpada de controle que ilumina por meio do recebimento do suprimento da energia elétrica da fonte de alimentação comercial ao extrair, a partir das imagens de câmera, um pixel sincronizado com uma luminância que varia em sincronia com o ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito. Os processos concretos serão descritos mais adiante com referência às Figuras 2 e 3.

[022] A unidade de definição de grupo de pixels 38 define uma faixa predeterminada, incluindo um pixel sincronizado, como um grupo de pixels. O grupo de pixels inclui o pixel sincronizado e um ou mais pixels vizinhos adjacentes ao ou em torno do pixel sincronizado. Os detalhes dessa definição serão descritos mais adiante com referência à Figura 4.

[023] A unidade de análise de sinal de trânsito 18 analisa se um sinal de trânsito permanece presente ou não na posição do grupo de pixels, incluindo o pixel sincronizado, definida pela unidade de definição de grupo de pixels 38 com base na estabilidade da detecção e na tonalidade do pixel sincronizado. Quando as imagens de um sinal de trânsito distante são capturadas, a posição de observação do objeto de medição (o sinal de trânsito) poderá variar em função da vibração do veículo em movimento ou por outros motivos. A fim de lidar com essa questão, a unidade de análise de estabilidade 39 analisa por um período de determinação predeterminado se o pixel sincronizado é consecutivamente extraído ou não do grupo de pixels. Quando a posição do pixel sincronizado varia dentro da área do grupo de pixels, a unidade de análise de estabilidade 39 analisa se o pixel sincronizado está sendo estavelmente detectado.

[024] A unidade de análise de tonalidade 40 analisa se a tonalidade do pixel sincronizado é similar ou não à tonalidade da cor de um sinal. Uma vez que a posição de observação do objeto de medição (o sinal de trânsito) poderá variar em função da vibração do veículo ou por outros fatores, a unidade de análise de tonalidade 40 poderá analisar se a tonalidade sintetizada a partir das tonalidades de todos os pixels sincronizados incluídos no grupo de pixels é similar ou não à cor de um sinal. Quando um pixel sincronizado é consecutivamente extraído do grupo de pixels pelo menos pelo período de determinação predeterminado, a unidade de análise de sinal de trânsito 18 poderá analisar se um sinal de trânsito permanece presente na posição do grupo de pixels. Nesse caso, a unidade de análise de sinal de trânsito 18 poderá analisar se um sinal de trânsito permanece presente na posição do grupo de pixels quando um pixel sincronizado é consecutivamente extraído do grupo de pixels pelo período de determinação predeterminado, e se a tonalidade sintetizada a partir das tonalidades de todos os pixels sincronizados incluídos no grupo de pixels é similar ou não à cor de um sinal.

[025] As lâmpadas elétricas que se acendem ao receber um suprimento de energia elétrica de uma fonte de alimentação comercial não apenas incluem as lâmpadas de controle dos sinais de trânsito, mas também outras lâmpadas elétricas que se acendem nas ruas, tais como as lâmpadas dos postes de iluminação, as lâmpadas das máquinas automáticas de venda, e as lâmpadas de letreiros luminosos. Os pixels sincronizados extraídos pela unidade de geração de imagens sincronizadas 15 podem incluir um pixel extraído dessas outras lâmpadas elétricas. Por meio da unidade de análise de tonalidade 40, ao se analisar a similaridade de tonalidade entre os pixels sincronizados e as cores do sinal, torna-se possível excluir essas outras lâmpadas elétricas de um resultado de análise por parte da unidade de análise de estabilidade 39.

[026] Nesse caso, a unidade de análise de sinal de trânsito 18 pode ser configurada de modo a analisar se um sinal de trânsito permanece presente ou não a partir do resultado da análise por parte da unidade de análise de estabilidade 39 usando a posição sobre as imagens e a luminância do pixel sincronizado, ao invés de usar a unidade de análise de tonalidade 40. Ao se determinar as posições dos sinais de trânsito sobre as imagens a partir das informações de mapa sobre o entorno do veículo e ao combinar as posições determinadas com a posição do pixel sincronizado, será possível excluir essas outras lâmpadas elétricas. Além disso, ao se estimar a luminância de um sinal de trânsito sobre as imagens a partir da distância do veículo com relação ao sinal de trânsito, será igualmente possível analisar se o sinal de trânsito permanece presente em um pixel sincronizado com uma luminância dentro da estimativa.

[027] A unidade de detecção de sinal de trânsito 12 emite para a unidade CPU do veículo 13 a informação posicional do grupo de pixels por meio da qual a unidade de análise de sinal de trânsito 18 analisa se um sinal de trânsito permanece presente.

[028] Em seguida, com referência às Figuras 2 e 3, será descrita em detalhe a unidade de geração de imagens sincronizadas 15. Com referência à Figura 2, será descrita em detalhe a configuração da unidade de geração de imagens sincronizadas 15. A unidade de geração de imagens sincronizadas 15 inclui uma memória 25, uma unidade de multiplicação 26, um filtro passa baixa (LPF) 20, uma unidade de análise de fase 41, e a unidade de geração de sinal de referência 17.

[029] A memória 25 armazena uma série de múltiplas imagens de câmera (quadros) 28 ao mesmo tempo. Por exemplo, a memória 25 armazena as múltiplas imagens de câmera 28 ao mesmo tempo, as quais são capturadas durante um ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito. A unidade de multiplicação 26 multiplica o sinal de referência e um sinal de luminância de cada pixel das imagens de câmera lidas a partir da memória 25 um pelo outro. A unidade de multiplicação 26 realiza a multiplicação acima para cada uma das imagens de câmera armazenadas ao mesmo tempo na memória 25.

[030] O filtro LPF 20 extrai apenas os componentes de baixa frequência por meio da redução dos níveis dos componentes de frequência mais altos do que por uma frequência de corte dos resultados da multiplicação pela unidade de multiplicação 26, e emite uma imagem sincronizada, incluindo o pixel sincronizado. A unidade de análise de fase 41 analisa se a luminância do pixel sincronizado transmitida pelo filtro LPF 20 é mais alta ou não do que ou se é igual ou não a um valor de referência predeterminado. Quando a luminância é mais baixa do que o valor de referência predeterminado, a unidade de análise de fase 41 instrui a unidade de geração de sinal de referência 17 para ajustar a fase do sinal de referência. Quando a luminância é mais alta do que o ou igual ao valor de referência predeterminado, será possível analisar se a fase do sinal de referência combina com a fase da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito. Deste modo, o ajuste de fase não se faz necessário, e a unidade de geração de imagens sincronizadas 15 emite a imagem sincronizada transmitida pelo filtro LPF 20 para a unidade de definição de grupo de pixels 38 ilustrada na Figura 1.

[031] A unidade de geração de sinal de referência 17 ajusta a fase do sinal de referência com base no resultado da análise feita por parte da unidade de análise de fase 41. A unidade de multiplicação 26 multiplica o sinal de referência cuja fase foi ajustada e o sinal de luminância um pelo outro. Desta maneira, a unidade de geração de imagens sincronizadas 15 poderá realizar repetidas vezes o processo de malha de captura de fase PLL a fim de ajustar a fase até que a luminância se torne mais alta do que o ou igual ao valor de referência predeterminado.

[032] Com referência às Figuras 3(a) e 3(b), será descrita a combinação de fases do sinal de referência. A Figura 3(a) ilustra um estado no qual a fase do sinal de referência é combinada com a fase da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito. Ao se multiplicar 1) o sinal de luminância de cada pixel e 2) o sinal de referência um pelo outro nesse estado, 3) o sinal após a multiplicação, ou seja, a luminância do pixel sincronizado e o valor médio (o valor de correlação G1) da luminância do pixel sincronizado ficarão mais altos.

[033] Em contrapartida, a Figura 3(b) ilustra um estado no qual a fase do sinal de referência é invertida com relação à fase da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito. Ao se multiplicar 1) o sinal de luminância de cada pixel e 2) o sinal de referência um pelo outro nesse estado, 3) o sinal após a multiplicação, ou seja, a luminância do pixel sincronizado e o valor médio (o valor de correlação G2) da luminância do pixel sincronizado ficarão mais baixos.

[034] À medida que a distância do veículo com relação a um sinal de trânsito se torna maior, a luminância de uma lâmpada de controle detectada pela unidade de captura de imagem 11 se torna menor, e a faixa de variação de luminância se torna mais estreita. A fim de lidar com essa questão, ao colocar a fase do sinal de referência próxima à fase da variação de luminância da lâmpada de controle, ou seja, próxima à fase da energia elétrica suprida para o sinal de trânsito, se tornará possível se obter um alto valor de correlação (G1), o que, por sua vez, fará com que seja possível detectar o sinal de trânsito distante com alta precisão.

[035] Em seguida, com referência à Figura 4, serão feitas descrições para a definição de um processo no grupo de pixels. Cada um dos itens (a), (b), e (c) da Figura 4 ilustra um exemplo de um grupo de pixels 50 que é definido para a faixa predeterminada, incluindo um pixel sincronizado 51. Cada quadro disposto em uma forma de matriz indica um pixel. A Figura 4(a) indica um grupo de pixels 50, incluindo os pixels vizinhos 52, cada um dos mesmos sendo adjacente a um pixel sincronizado 51 no sentido horizontal ou vertical. A Figura 4(b) ilustra um exemplo de um grupo de pixels 50 no qual a largura dos pixels vizinhos 52 verticalmente adjacentes ao pixel sincronizado 51 é maior que a largura dos pixels vizinhos 52 horizontalmente adjacentes ao pixel sincronizado 51. Uma linha de pixels vizinhos 52 fica horizontalmente adjacente ao pixel sincronizado 51, enquanto que duas linhas de pixels vizinhos 52 ficam verticalmente adjacentes ao pixel sincronizado 51. O grupo de pixels 50 na Figura 4(b) é um exemplo de como lidar com a vibração vertical do veículo. A Figura 4(c) ilustra um exemplo de aumento da largura dos pixels vizinhos 52 de acordo com o tamanho dos pixels sincronizados 51. A unidade de definição de grupo de pixels 38 define duas linhas dos pixels vizinhos 52 adjacentes a um total de quatro pixels sincronizados 51 dispostos em uma forma 2 x 2 em cada uma das direções horizontal e vertical.

[036] A fim de manter a continuidade da variação de luminância, a unidade de definição de grupo de pixels 38 pode sobrepor o valor de luminância do pixel sincronizado 51 sobre os valores de luminância dos pixels vizinhos 52. Mesmo quando a posição do pixel sincronizado 51 se desloca na área dos pixels vizinhos 52, é possível manter a continuidade da variação de luminância entre antes e depois do movimento. Esse detalhe será descrito mais adiante com referência à Figura 8.

[037] Em seguida, com referência à Figura 5, serão feitas descrições para um método de detecção de sinal de trânsito usando o dispositivo de detecção de sinal de trânsito ilustrado na Figura 1. A operação do dispositivo de detecção de sinal de trânsito ilustrado no fluxograma da Figura 5 se inicia tão logo que a chave de ignição do veículo é ligada e o dispositivo de detecção de sinal de trânsito é ativado. A operação é repetidamente executada até que o dispositivo de detecção de sinal de trânsito seja interrompido.

[038] Na etapa S01, a unidade de captura de imagem 11 captura repetidamente imagens à frente do veículo e obtém uma série das múltiplas imagens de câmera. A unidade de captura de imagem 11 captura as múltiplas imagens durante um ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito. Os dados de imagem obtidos são transferidos para a unidade de geração de imagens sincronizadas 15 e temporariamente armazenados na memória 25.

[039] O processamento prossegue para a etapa S03, na qual a unidade de multiplicação 26 realiza o processo de detecção de sincronização por meio da multiplicação do sinal de referência e de um sinal de luminância de cada um dos pixels das imagens de câmera um pelo outro. O processamento prossegue para a etapa S05, na qual a unidade de análise de fase 41 analisa se o valor de correlação (G1, G2) ilustrado na Figura 3 é um valor máximo ou não. Quando o mesmo é um valor máximo (SIM na etapa S05), o processamento prossegue para a etapa S09. Quando o mesmo não é um valor máximo (NÃO na etapa S05), o processamento prossegue para a etapa S07. Deve-se notar que, na etapa S05, a unidade de análise de fase 41 pode analisar se o valor de correlação (G1, G2) é maior que ou não ou se é igual ou não ao valor de referência predeterminado ao invés de analisar se o mesmo é o valor máximo ou não. Na etapa S07, a unidade de geração de sinal de referência 17 ajusta a fase do sinal de referência e, em seguida, volta para a etapa S03. Desta maneira, o dispositivo de detecção de sinal de trânsito realiza repetidamente o processo de detecção de sincronização e o processo de ajuste de fase até que o valor de correlação (G1, G2) se torne o valor máximo.

[040] Na etapa S09, a unidade de definição de grupo de pixels 38 define a faixa predeterminada, incluindo o pixel sincronizado 51, como um grupo de pixels 50 tal como ilustrado na Figura 4. O processamento prossegue para a etapa S11, na qual a unidade de análise de estabilidade 39 analisa se o pixel sincronizado 51 é continuamente extraído ou não do grupo de pixels 50 por mais tempo do que um ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito. Quando o pixel sincronizado 51 é continuamente extraído (SIM na etapa S11), haverá a possibilidade de o pixel sincronizado 51 poder ser uma lâmpada de controle, e o processamento prossegue para a etapa S13. Por outro lado, quando o pixel sincronizado 51 não é extraído de maneira contínua (NÃO na etapa S11), torna-se possível analisar se o pixel sincronizado 51 não é uma lâmpada de controle, e o processamento prossegue para a etapa S19. Na etapa S19, a unidade de análise de sinal de trânsito 18 elimina o pixel sincronizado 51 da lista de candidatos para os sinais de trânsito.

[041] Na etapa S13, a unidade de análise de tonalidade 40 analisa se a tonalidade sintetizada a partir das tonalidades de todos os pixels sincronizados 51 incluídos no grupo de pixels 50 é similar ou não à tonalidade da cor de um sinal. Quando a tonalidade é similar à cor de um sinal (SIM na etapa S13), é possível analisar se os pixels sincronizados 51 no grupo de pixels 50 indicam uma lâmpada de controle. Por conseguinte, o processamento prossegue para a etapa S15 e a unidade de análise de sinal de trânsito 18 marca os pixels sincronizados 51 como um sinal de trânsito. Quando a tonalidade não é similar à cor de um sinal (Não na etapa S13), será possível analisar se os pixels sincronizados 51 no grupo de pixels 50 não indicam uma lâmpada de controle, mas sim um outro tipo de luz elétrica. Por conseguinte, o processamento prossegue para a etapa S17, na qual a unidade de análise de sinal de trânsito 18 marca os pixels sincronizados 51 como um outro tipo de luz elétrica.

[042] O processamento prossegue para a etapa S21, na qual a unidade de análise de sinal de trânsito 18 analisa se as análises foram feitas ou não para todos os grupos de pixels 50 definidos na etapa S09 ou se cada um dos grupos de pixels 50 indica ou não um sinal de trânsito. Quando todas as análises ainda não foram finalizadas (NÃO na etapa S21), o processamento volta para a etapa S11, e as etapas S11 a S17 são realizadas com respeito aos demais grupos de pixels 50. Quando todas as análises são finalizadas (SIM na etapa S21), o fluxograma da Figura 5 termina.

[043] Tal como acima descrito, a operação e o efeito a seguir poderão ser obtidos de acordo com a presente modalidade.

[044] De acordo com a Literatura de Patente 1, uma área (o grupo de pixels 53a) com uma tonalidade similar à de uma lâmpada de controle é extraída das imagens de câmera, e uma candidata para uma lâmpada de controle é detectado com base na circularidade da área (o grupo de pixels 53a). Quando a circularidade é usada no sentido de analisar se uma lâmpada de controle se encontra presente ou não, a área (o grupo de pixels 53a) precisará incluir aproximadamente o mesmo número de pixels tal como ilustrado na Figura 6(a). Por outro lado, no dispositivo de detecção de sinal de trânsito de acordo com a modalidade, os pixels sincronizados com uma luminância que varia em sincronia com o ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito são extraídos como uma candidata para uma lâmpada de controle. Isto faz com que se torne possível analisar se os pixels sincronizados 53b indicam ou não uma lâmpada de controle, mesmo que o número de pixels sincronizados 53b seja demasiado pequeno para se analisar uma circularidade, tal como ilustrado na Figura 6(b). Em outras palavras, o dispositivo de detecção de sinal de trânsito de acordo com a modalidade detecta um sinal de trânsito distante com alta precisão.

[045] Ao se extrair das imagens de câmera os pixels sincronizados com uma luminância que varia em sincronia com o ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito, torna-se possível detectar um sinal de trânsito sem a necessidade de se considerar o tamanho ou a forma da lâmpada de controle. Por conseguinte, torna-se possível detectar com alta precisão até mesmo um sinal de trânsito distante, muito embora o tamanho da imagem do sinal de trânsito seja demasiadamente pequeno para se determinar a sua circularidade.

[046] Além disso, quando as imagens de um sinal de trânsito distante são capturadas, a posição de observação do objeto em medição varia em função da vibração de um veículo em movimento ou por outros motivos, As Figuras 7(a) e 7(b) ilustram um estado na qual a posição de um pixel sincronizado (51a, 51b) varia em cada ciclo de processamento ilustrado na Figura 5. É difícil detectar de maneira contínua um pixel sincronizado na mesma posição (pixel) por mais de um período de determinação predeterminado (por exemplo, um ciclo de corrente alternada) em função da vibração de um veículo em movimento ou por outros fatores. A fim de tratar deste problema, a faixa predeterminada, incluindo um pixel sincronizado, é definida como um grupo de pixels tal como ilustrado na Figura 4, e quando o pixel sincronizado é continuamente extraído do grupo de pixels pelo período de determinação predeterminado, é analisado se um sinal de trânsito permanece presente. Isto faz com que se torne possível continuar a detectar uma lâmpada de controle sincronizada com o ciclo de corrente alternada da energia elétrica, o que, por sua vez, faz com que seja possível detectar de maneira estável a posição do sinal de trânsito. Por exemplo, tal como ilustrado nas Figuras 7(c) e 7(d), mesmo quando a posição do pixel sincronizado (51a, 51b) varia dentro da área do grupo de pixels 50, a unidade de análise de estabilidade 39 será capaz de detectar continuamente o pixel sincronizado.

[047] A Figura 8 é um gráfico que ilustra um estado no qual uma variação de luminância cíclica é transferida entre três pixels (pix 1, pix 2, pix 3) ao longo do tempo. Primeiramente, uma variação de luminância sincronizada com o ciclo de corrente alternada da energia elétrica é observada em um pixel (pix 1), em seguida é transferida para o pixel seguinte (pix 2), e finalmente é transferida para um outro pixel (pix 3). Por conseguinte, a posição do pixel sincronizado também varia.

[048] Para tratar deste problema, a unidade de definição de grupo de pixels 38 pode sobrepor o valor de luminância do pixel sincronizado 51 sobre os valores de luminância dos pixels vizinhos 52 a fim de manter a continuidade da variação de luminância. Com este procedimento, no exemplo ilustrado na Figura 8, as variações de luminância são sobrepostas entre os três pixels (pix 1, pix 2, pix 3). Por conseguinte, a transferência das variações, tal como ilustrado na Figura 8, não acontece, e desta maneira torna-se possível detectar os três pixels (pix 1, pix 2, pix 3) continuamente como pixels sincronizados.

[049] As Figuras 9(a) e 9(b) são gráficos para a comparação da faixa de variação de luminância entre uma lâmpada de LED e uma lâmpada incandescente. As lâmpadas de LED são usadas nas lâmpadas de controle de alguns sinais de trânsito, e as lâmpadas incandescentes são usadas em outras lâmpadas de controle. As luminâncias de uma lâmpada de LED e de uma lâmpada incandescente variam no mesmo ciclo. No entanto, essas lâmpadas são muito diferentes em termos de faixa de variação de luminância. Uma vez que a lâmpada incandescente tem uma razão mais fraca (a razão sinal para ruído) de luminância do sinal de trânsito para ruído de imagem do que a lâmpada de LED, torna-se difícil detectar a variação de luminância da lâmpada incandescente.

[050] Por este motivo, a unidade de análise de sinal de trânsito pode mudar o período de determinação predeterminado de acordo com a faixa de variação de luminância do pixel sincronizado. Em termos específicos, na etapa S11, quando a luminância de um pixel sincronizado tem uma faixa maior de variação, a unidade de análise de estabilidade 39 definirá um período de determinação predeterminado mais curto. Por exemplo, nas lâmpadas de LED, um ciclo de corrente alternada da energia elétrica suprida para os sinais de trânsito é definido como o período de determinação predeterminado, tendo em vista que a faixa de variação de luminância é grande. Nas lâmpadas incandescentes, uma vez que a faixa de variação de luminância é pequena, 10 ciclos de energia elétrica suprida para o sinal de trânsito serão definidos como o período de determinação predeterminado. Em contrapartida, o período de determinação predeterminado poderá ser definido mais longo para um sinal de trânsito mais distante, tendo em vista que a faixa de variação de luminância do pixel sincronizado é menor. Tal como acima descrito, uma vez que o período de determinação predeterminado é definido como longo quando a faixa de variação de luminância é pequena, quando o período de determinação predeterminado se torna maior, o número de vezes que o grupo de pixels é sobreposto irá aumentar, e isto faz com que se torne possível melhorar a razão sinal para ruído. Desta maneira, torna-se possível definir um período de determinação adequado de acordo com o tipo de uma lâmpada de controle ou com a distância com relação a um sinal de trânsito. Em outras palavras, é possível aumentar a sensibilidade de detecção ao se definir um período de determinação adequado, mediante o uso de uma forma de onda sintetizada obtida ao se multiplicar as várias formas de onda de variações de luminância existentes no período de determinação, e ao se realizar uma determinação de sincronização com o ciclo de corrente alternada da energia elétrica.

[051] Tal como ilustrado nas Figuras 4(a) a 4(c), o grupo de pixels 50 inclui um pixel sincronizado 51 e um ou mais pixels vizinhos 52 adjacentes ao ou em torno do pixel sincronizado 51. Isto faz com que se torne possível detectar de maneira estável um pixel sincronizado 51 dentro de uma faixa do grupo de pixels 50 mesmo quando a posição de observação do pixel sincronizado 51 varia em função da vibração do veículo em movimento ou por outros motivos.

[052] Tal como ilustrado na Figura 4(b), a largura dos pixels vizinhos 52 verticalmente adjacentes ao pixel sincronizado 51 pode ser maior que a largura dos pixels vizinhos 52 horizontalmente adjacentes ao pixel sincronizado 51. Isto faz com que se torne possível detectar de maneira estável o pixel sincronizado 51 dentro da faixa do grupo de pixels 50 mesmo quando a posição de observação varia em um sentido vertical em função da vibração do veículo em movimento.

[053] Tal como ilustrado na Figura 4(c), quanto maior for o número de pixels sincronizados 51 existentes em um grupo de pixels 50, uma largura tanto maior de pixels vizinhos 52 a unidade de definição de grupo de pixels 38 poderá definir no grupo de pixels 50. Isto faz com que se torne possível definir um grupo de pixels 50 para uma área adequada de acordo com o tamanho dos pixels sincronizados 51.

[054] Tal como ilustrado na Figura 5, quando um pixel sincronizado 51 é continuamente extraído do grupo de pixels 50 pelo período de determinação predeterminado (SIM na etapa S11), e a tonalidade do pixel sincronizado 51 é similar à tonalidade da cor de um sinal (SIM na etapa S13), a unidade de análise de sinal de trânsito 18 poderá analisar se um sinal de trânsito permanece presente na posição do pixel sincronizado 51. Ao se analisar a tonalidade do pixel sincronizado 51, torna- se possível aumentar ainda mais a precisão na detecção de um sinal de trânsito.

[055] A unidade de análise de tonalidade 40 pode analisar se a tonalidade sintetizada a partir das tonalidades de todos os pixels sincronizados 51 incluídos no grupo de pixels 50 é similar ou não à tonalidade da cor de um sinal. Mesmo quando a posição de um objeto em imagem varia em função da vibração do veículo ou por outros motivos, é possível se fazer uma precisa análise da tonalidade.

[056] Embora a modalidade da presente invenção tenha sido mencionada tal como acima descrita, não se deve entender que as afirmações e os desenhos que fazem parte da presente invenção tenham a intenção de limitar a mesma. A partir da presente invenção, diversas modalidades modificadas, diferentes exemplos, e várias técnicas de funcionamento tornar-se-ão aparentes aos versados na técnica.

[057] Embora a unidade de análise de sinal de trânsito 18 analise tanto a estabilidade da extração como também a tonalidade do pixel sincronizado (S11, S13) no fluxograma ilustrado na Figura 5, a unidade de análise de sinal de trânsito 18 só poderá analisar a estabilidade da extração do pixel sincronizado (S11). Neste caso, quando um pixel sincronizado é detectado por mais de um ciclo da energia de corrente alternada (SIM na etapa11), o processamento prossegue para a etapa S15, e o pixel sincronizado poderá ser marcado como uma lâmpada de controle. LISTA DOS SINAIS DE REFERÊNCIA 11 - unidade de captura de imagem 12 - unidade de detecção de sinal de trânsito 15 - unidade de geração de imagens sincronizadas (unidade de extração de pixels sincronizados) 17 - unidade de geração de sinal de referência 18 - unidade de análise de sinal de trânsito 38 - unidade de definição de grupo de pixels 40 - unidade de análise de tonalidade 50 - grupo de pixels 51 , 51a, 51b - pixel sincronizado 52 - pixel vizinho

Claims

1. Dispositivo de detecção de sinal de trânsito, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma unidade de captura de imagem (11) montada em um veículo e configurada para capturar uma imagem do entorno do veículo; e uma unidade de detecção de sinal de trânsito (12) configurada para detectar um sinal de trânsito a partir da imagem, em que a unidade de detecção de sinal de trânsito (12) inclui uma unidade de extração de pixels sincronizados (15) configurada para extrair da imagem um pixel sincronizado (51, 51a, 51b) com uma luminância que varia em sincronia com um ciclo de corrente alternada de energia elétrica suprida para o sinal de trânsito, uma unidade de definição de grupo de pixels (38) configurada para definir uma faixa predeterminada incluindo o pixel sincronizado (51, 51a, 51b) e pixels vizinhos (52) do pixel sincronizado (51, 51a, 51b) como um grupo de pixels (50), e uma unidade de análise de sinal de trânsito (18) configurada para analisar a partir do pixel sincronizado (51, 51a, 51b) se o sinal de trânsito está presente ou não quando o pixel sincronizado (51, 51a, 51b) é continuamente extraído do grupo de pixels (50) por um período de determinação predeterminado.

2. Dispositivo de detecção de sinal de trânsito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o grupo de pixels (50) inclui o pixel sincronizado (51, 51a, 51b) e um ou mais pixels vizinhos (52) adjacentes ao e em torno do pixel sincronizado (51, 51a, 51b).

3. Dispositivo de detecção de sinal de trânsito, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que: uma largura dos pixels vizinhos (52) verticalmente adjacentes ao pixel sincronizado (51, 51a, 51b) é maior que uma largura dos pixels vizinhos (52) horizontalmente adjacentes ao pixel sincronizado (51, 51a, 51b).

4. Dispositivo de detecção de sinal de trânsito, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que: quando o número dos pixels sincronizados (51, 51a, 51b) no grupo de pixels (50) é maior, a unidade de definição de grupo de pixels (38) define a largura dos pixels vizinhos (52) no grupo de pixels (50) maior.

5. Dispositivo de detecção de sinal de trânsito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de análise de sinal de trânsito (18) inclui uma unidade de análise de tonalidade (40) configurada para analisar se uma tonalidade do pixel sincronizado (51, 51a, 51b) é similar ou não a uma tonalidade de uma cor de sinal, e a unidade de análise de sinal de trânsito (18) analisa se o sinal de trânsito está presente em uma posição do pixel sincronizado (51, 51a, 51b) quando o pixel sincronizado (51, 51a, 51b) é continuamente extraído do grupo de pixels (50) por um período predeterminado, e se a tonalidade do pixel sincronizado (51, 51a, 51b) é similar a uma tonalidade da cor de sinal.

6. Dispositivo de detecção de sinal de trânsito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de análise de sinal de trânsito (18) modifica o período de determinação predeterminado de acordo com uma faixa de uma variação de luminância do pixel sincronizado (51, 51a, 51b).

7. Dispositivo de detecção de sinal de trânsito, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de análise de tonalidade (40) analisa se uma tonalidade sintetizada a partir das tonalidades de todos os pixels sincronizados (51, 51a, 51b) no grupo de pixels (50) é similar ou não à tonalidade de cor do sinal.

8. Dispositivo de detecção de sinal de trânsito, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de definição de grupo de pixels (38) sobrepõe um valor de luminância do pixel sincronizado (51, 51a, 51b) sobre os valores de luminância dos pixels vizinhos (52).

9. Método de detecção de sinal de trânsito, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: capturar uma imagem do entorno de um veículo; extrair da imagem um pixel sincronizado (51, 51a, 51b) com uma luminância que varia em sincronia com um ciclo de corrente alternada de energia elétrica suprida para um sinal de trânsito; definir uma faixa predeterminada incluindo o pixel sincronizado (51, 51a, 51b) e pixels vizinhos (52) do pixel sincronizado (51, 51a, 51b) como um grupo de pixels (50); e analisar a partir do pixel sincronizado (51, 51a, 51b) se o sinal de trânsito está presente ou não quando o pixel sincronizado (51, 51a, 51b) é continuamente extraído do grupo de pixels (50) por um período de determinação predeterminado.