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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren,
die angepasst sind, um die Kontur einer Straße durch Detektion einer auf
der Straße
vorhandenen weißen
Linie zu identifizieren.
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Nach
dem bekannten Stand der Technik gibt es Vorrichtungen, die ein Bild
einer Straße
mit einer an einem Fahrzeug montierten Kamera erhalten und eine
weiße
Linie durch Verarbeitung des erhaltenen Bilds erkennen. In einer
derartigen Vorrichtung kann die Genauigkeit der Detektion der weißen Linie schlecht
werden oder die Detektion der weißen Linie selbst behindert
werden, wenn der Kontrast der weißen Linie niedriger wird, wenn
die weiße
Linie ausgeblichen ist, oder aufgrund von Reflexion des Sonnenlichts
von der Straßenoberfläche. Folglich
ist es erforderlich, Bildverarbeitung zu implementieren, um eine Detektion
der weißen
Linie zu ermöglichen,
wenn ihr Kontrast niedrig ist.
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Die
veröffentlichte
japanische Patentschrift Nr. 2000-335340 offenbart ein Verfahren
zum Erhöhen
des Kontrasts eines Bilds, das mit einer Kamera am Fahrzeug erfasst
wurde. Bei diesem Verfahren wird ein Dichtevariations-Histogramm
aus dem erfassten Bild erstellt und Dichteumwandlung implementiert,
um die Dichten in dem Bereich zwischen den höchsten und niedrigsten erhaltenen
Dichtepegeln in einer gleichförmigen
Weise zu modifizieren, indem bestimmte Dichtepegel an den zwei extremen Enden
in dem Histogramm an einem vorbestimmten Dichtepegel ausgeschlossen
werden. Außerdem schlägt die Veröffentlichung
auch ein Verfahren zur Bilddichte-Umwandlung vor, das ausgeführt wird,
indem ein dunkler Bereich oder ein heller Bereich basierend auf
dem Verhältnis
zwischen dem Dichtepegel an dem Baryzentrum des Histogramms und
dem Zentralwert der Dichtepegel hervorgehoben wird. Die Genauigkeit
der Objektdetektion wird verbessert, indem ein besserer Kontrast
in dem erfassten Bild durch eines dieser Verfahren erreicht wird.
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Während jedoch
der Kontrast einer weißen Linie
durch eine gleichförmige
Dichteumwandlung verbessert wird, indem das Dichteumwandlungsverfahren
nach dem einschlägigen
Stand der Technik, das oben beschrieben wurde, bei der Detektion
der weißen
Linie eingesetzt wird, resultiert die gleichförmige Dichteumwandlung auch
darin, dass der Kontrast von anderen Straßenoberflächenbereichen als der weißen Linie
hervorgehoben werden. Folglich wird das Signal-Rausch-Verhältnis der
weißen
Linie nicht verbessert und kann die weiße Linie nicht mit einem hohen
Grad von Zuverlässigkeit
erfasst werden. Durch die Bilddichte-Umwandlung nach dem einschlägigen Stand
der Technik, bei der ein heller Bereich des Bilds hervorgehoben
wird, wird außerdem jeder
Bereich hervorgehoben, der heller ist als die weiße Linie
auf der Straßenoberfläche, wodurch
eine fehlerhafte Detektion der weißen Linie als ein Ergebnis
vorkommen kann. Da die verschiedenen Dichtegrade in dem Bild der
Straßenoberfläche durch
die Dichteumwandlung nach dem einschlägigen Stand der Technik hervorgehoben
werden, besteht ein anderes Problem darin, dass eine fehlerhafte
Detektion einer nicht vorhandenen weißen Linie leicht vorkommen
kann.
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EP-A-0827127
offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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Es
wäre wünschenswert,
eine Vorrichtung zur Detektion einer weißen Linie und ein Verfahren zur
Detektion einer weißen
Linie bereitzustellen, die eine zuverlässige Detektion einer weißen Linie
durch Absenken des Kontrasts in dem Bild der Straßenoberfläche über einen
anderen Bereich als die weiße Linie
erreichen.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Detektion einer weißen Linie
bereit, wie in Anspruch 1 dargelegt, und ein Verfahren zur Detektion
einer weißen
Linie, wie in Anspruch 7 dargelegt.
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Ein
Bild eines Verarbeitungsbereichssatzes zur Detektion von weißen Linien
innerhalb eines Straßenbilds,
das von Bilderfassungsmitteln erfasst wurde, wird extrahiert. Ein
Maximalwert für
Pixelwerte korrespondierend mit anderen Straßenoberflächenbereichen als eine weiße Linie
wird basierend auf Pixelwerten, die mit dem extrahierten Bild korrespondieren,
ermittelt. Der Kontrast des Teil des Bilds, der durch Pixelwerte
repräsentiert
wird, die gleich dem oder kleiner als der ermittelte Maximalwert
sind, wird reduziert, und die weiße Linie wird basierend auf
dem Bild, in dem der Kontrast reduziert wurde, erkannt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
die Struktur, die in einer Ausführungsform
der Vorrichtung zur Detektion von weißen Linien nach der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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2 stellt
die Position dar, an der die Kamera an einem Fahrzeug montiert werden
sollte;
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3 zeigt
ein Bild, das von der Kamera erfasst wurde, und den Bereich zur
Detektion von weißen
Linien;
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm der Verarbeitungsprozedur, die von der Vorrichtung
zur Detektion von weißen
Linien nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, um eine weiße Linie
zu erkennen;
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5 zeigt
ein Dichtehistogramm, das nach einem Originalbild erstellt wurde;
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6 zeigt
ein Dichtehistogramm, das durch Ebnen des Dichtegradienten des Originalbilds
erhalten wurde;
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7 veranschaulicht
ein Verfahren zur Berechnung eines Maximalwerts und eines Minimalwerts
für Pixel
korrespondierend mit anderen Straßenoberflächenbereichen als eine weiße Linie;
und
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8 veranschaulicht
das Verfahren, das zur Berechnung der Dichteumwandlungsformeln eingesetzt
wird, die verwendet werden, wenn eine weiße Linie auf der Straßenoberfläche vorhanden
ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
die Struktur, die in einer Ausführungsform
der Vorrichtung zur Detektion von weißen Linien nach der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. Die Vorrichtung zur Detektion von weißen Linien in
der Ausführungsform
umfasst eine Kamera 1, eine Bildverarbeitungsvorrichtung 2,
einen Speicher 3, einen Sensor 4 und eine Anzeige 5.
Die Kamera 1, die in der Mitte entlang der Fahrzeugbreite
an der Oberseite des vorderen Fensters in dem Fahrgastraum montiert
ist, wie in 2 dargestellt, erfasst ein Bild der
Straße,
die sich vor dem Fahrzeug erstreckt. Die Kamera 1 wird
unter Gewährleistung,
dass der Gierwinkel, der durch die optische Achse des Objektivs der
Kamera 1 und der Fahrzeugmittellinie gebildet wird, auf
0 eingestellt ist, und dass der Nickwinkel auf einen vorbestimmten
Wert eingestellt ist, installiert. Das erfasste Bild wird der Bildverarbeitungsvorrichtung 2 zyklisch
zugeführt.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung 2 erkennt eine weiße Linie
auf der Straße durch
Verarbeitung des von der Kamera 1 erfassten Bilds. Verschiedene
Arten von Daten einschließlich der
Pixelbereichsgröße, die
später
erläutert
werden, werden in dem Speicher 3 gespeichert. Der Sensor 4 erkennt
das Fahrzeugverhalten einschließlich
der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Nickwinkels, des Gierwinkels und
dergleichen. Die Anzeige 5 ist eine Anzeigevorrichtung,
auf der der Straßenzustand
wie das Vorhandensein der weißen
Linie, die erkannt wurde, und dergleichen angezeigt wird.
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Die
Bildverarbeitungsvorrichtung 2 ermittelt die Position der
weißen
Linie in dem von der Kamera 1 übertragenen Bild nach den geometrischen
Bedingungen der weißen
Linie und Aktualisierungen eines Straßenmodells, das später genauer
zu beschreiben ist, durch Feststellung des Grads der Versetzung
der aktuellen Position der weißen
Linie relativ zur Position der weißen Linie in dem Straßenmodell.
Als ein Ergebnis wird es möglich,
die Position der weißen
Linie in einer stabilen Weise auf einer fortlaufenden Basis zu ermitteln. 3 zeigt
ein Bild einer Straße,
das von der Kamera 1 erfasst wurde. Weiße Linien sind an den zwei
Seiten der 2-spurigen Straße
gezogen und eine unterbrochene Linie ist in der Mitte gezogen. Jeder
rechtwinklig umschlossene Bereich ist ein Detektionsbereich für weiße Linien,
der aufgrund der Ergebnisse der vorherigen Detektion von weißen Linien
eingestellt wird. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 2 erkennt
die weiße
Linie durch Implementierung der Verarbeitung, die später genau
zu beschreiben ist, auf das Bild des Detektionsbereichs für weiße Linien.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm der Prozedur für Detektionsverarbeitung für weiße Linien,
das von der Bildverarbeitungsvorrichtung in der Vorrichtung zur
Detektion von weißen
Linien nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Die Verarbeitung in
Schritt S1 und die anschließenden
Schritte werden gestartet, wenn ein von der Kamera 1 erfasstes
Bild zu der Bildverarbeitungsvorrichtung 2 übertragen wird.
In Schritt S1 wird der Bereich, über
dem die Detektion von weißen
Linien durchzuführen
ist, eingestellt, wie vorher erwähnt,
und die Operation fährt
mit Schritt S2 fort. Die Verarbeitung in Schritt S2 und anschließenden Schritten
wird über
den in Schritt S1 eingestellten Detektionsbereich für weiße Linien
implementiert. Durch die in den Schritten S2–S4 ausgeführte Verarbeitung wird der
Dichtegradient der niedrigen räumlichen
Häufigkeiten,
die über
beispielsweise dem gesamten Verarbeitungsbereich in dem Originalbild
vorhanden sind, korrigiert und geebnet. Der Begriff „räumliche
Häufigkeit" wird zur Bezugnahme auf
eine Häufigkeit
verwendet, die eine räumliche (ortsbezogene)
Verteilung der Bildhelligkeit oder der Farbdifferenz reflektiert.
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In
Schritt S2 wird das Bild des Detektionsbereichs für weiße Linien
vor der Berechnung eines Dichtekorrekturkoeffizienten α, der später genau
beschrieben wird, geglättet.
Jede von verschiedenen Verfahren kann zum Glätten des Bilds angewandt werden.
In der Ausführungsform
wird das Bild durch das Verfahren des gleitenden Durchschnitts,
das durch Feststellung des gleitenden Durchschnitts von Pixelwerten
(Dichtewerten) über
einen Bereich einer vorbestimmten Größe ausgeführt wird, geglättet. Beim
Verfahren des gleitenden Durchschnitts wird der Durchschnitt der
Dichtewerte des Zielpixels und der Pixel im Umkreis eines Zielpixels
verwendet, um den Dichtewert des Zielpixels zu ersetzen. Es ist
erforderlich, den Pixelbereich, der sich über die vorbestimmte Größe erstreckt,
auf eine Breite einzustellen, die mit der Breite eines Pixelbereichs
korrespondiert, die sich über
die weiße
Linie erstreckt, z. B. ungefähr 5
Mal die Breite des Pixelbereichs, der mit der Breite der weißen Linie übereinstimmt.
Da die Größe des Pixelbereichs,
der sich über
die Breite der weißen
Linie erstreckt, durch Annäherung
in Korrespondenz mit der Position des Detektionsbereichs von weißen Linien
auf dem Bild basierend auf die Weise, in der die Kamera an dem Fahrzeug
montiert ist, und der Bilderfassungsrichtung vorbestimmt ist, sollte
sie im Voraus in Korrespondenz mit den einzelnen Bildverarbeitungsbereichen
festgestellt und in dem Speicher 3 gespeichert werden.
Das Bild muss über
einen Bereich geglättet
werden, der größer ist
als der Pixelbereich, der für
die tatsächliche
Detektion von weißen Linien
erforderlich ist, da eine Glättungsoperation
einen Pixelbereich erfordert, der den tatsächlichen Bereich der weißen Linie
umgibt. Dementsprechend sollte die Größe des Verarbeitungsbereichs, über den
das Originalbild von der Bildverarbeitungsvorrichtung 2 verarbeitet
wird, auf eine Größe eingestellt werden,
die größer ist
als die Größe des Pixelbereichs,
der den Bereich der weißen
Linie umgibt.
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Nachdem
das Bild geglättet
wurde, fährt
die Operation mit Schritt S3 fort. In Schritt S3 wird der Dichtekorrekturkoeffizient α, der zum
Ebnen der Dichte in Korrespondenz mit einem Dichtewert (Pixelwert)
an jedem Pixel, aus dem das Originalbild besteht, durch die Formel
in Ausdruck (1) berechnet. α(x,
y) = Is_avg/Is(x, y) (1)mit
- α(x, y):
- Koeffizient zum Ebnen
der Dichte an den Koordinaten (x, y);
- Is_avg:
- der Durchschnitt der
Pixelwerte innerhalb des Verarbeitungsbereichs in dem geglätteten Bild;
- Is(x, y):
- der Pixelwert an den
Koordinaten (x, y) in dem geglätteten
Bild.
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Nachdem
der Dichtekorrekturkoeffizient α berechnet
wurde, fährt
die Operation mit Schritt S4 fort. In Schritt S4 wird der Dichtegradient
des Bilds geebnet. Der Pixelwert If an einem gegebenen Pixel in
dem Bild mit dem geebneten Dichtegradienten kann mit der Formel
in Ausdruck (2) unter Verwendung des in Schritt S3 berechneten Dichtekorrekturkoeffizienten α berechnet
werden. If(x, y)
= α(x, y) × I(x, y) (2)mit
- If(x, y):
- der Pixelwert an den
Koordinaten (x, y) in dem Bild mit dem geebnetem Dichtegradienten;
- I(x, y):
- der Pixelwert an den
Koordinaten (x, y) in dem Originalbild.
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Nachdem
der Dichtegradient geebnet wurde, fährt die Operation mit Schritt
S5 fort. In Schritt S5 wird ein Dichtehistogramm des Bilds mit dem
geebneten Dichtegradienten erstellt. 5 zeigt
das Dichtehistogramm, das unter Verwendung des Originalbilds vor
der Bildverarbeitung erstellt wurde. Die horizontale Achse repräsentiert
den Pixelwert, wobei die vertikale Achse die Zahl der Pixel (Häufigkeit)
repräsentiert. 6 zeigt
das Dichtehistogramm, das nach Ebnen des Dichtegradienten des Originalbilds erhalten
wurde. In der Figur ist der maximale Pixelwert als If_max angegeben
und der minimale Pixelwert ist als If_min angegeben. Durch Ebnen
des Dichtegradienten kann der Pixelwert, der mit der größten Zahl
von Pixeln in dem Dichtehistogramm in 6 korrespondiert,
als der Medianwert der Dichte in dem Bild von anderen Straßenoberflächenbereichen
als der weißen
Linie angesehen werden. Wenn das Dichtehistogramm erstellt ist,
fährt die
Operation mit Schritt S6 fort.
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In
Schritt S6 werden ein maximaler Wert Ir_max und ein minimaler Wert
IR_min als jeweilige Schätzungen
eines Maximums und eines Minimums von Pixelwerten, die mit anderer
Straßenoberfläche als
der weißen
Linie korrespondieren, berechnet. Als ein Ergebnis wird es möglich, die
Dichte über
die Bereiche der anderen Straßenoberfläche als
der weißen
Linie zu ermitteln. Ir_max und Ir_min werden unter Verwendung einer
Näherungskurve
(Dichtehistogramm) berechnet, die die Dichteverteilung auf einer Straßenoberfläche mit
gleichförmiger
Dichte, die im Voraus erhalten wird, repräsentiert. Die Näherungskurve
wird mit dem Indexpunkt A, der den Pixelwert und die Zahl der Pixel,
die mit der größten Häufigkeit in
dem Dichtehistogramm korrespondiert, angibt, bestimmt, wie in 7 dargestellt.
Die in diesem Prozess verwendete Näherungskurve kann beispielsweise
eine quadratische Kurve sein. Der Scheitel der quadratischen Kurve
wird mit dem Indexpunkt A in Übereinstimmung
gebracht, wie in 7 dargestellt. Das Verhältnis zwischen
dem Pixelwert I und der Zahl der Pixel N in der quadratischen Kurve
ist nachstehend in Ausdruck (3) ausgedrückt. N = –β(I – Ip)2 + Np (3)mit
- β:
- ein positiver Koeffizient,
der das Ausmaß angibt,
zu dem sich die quadratische Kurve weitet;
- Ip:
- der Pixelwert, der
mit der größten Zahl
von Pixeln (größte Häufigkeit)
korrespondiert;
- Np:
- der Häufigkeitswert,
der mit der größten Zahl von
Pixeln korrespondiert.
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Die
Koordinaten des Indexpunkts A können als
(Ip, Np) unter Verwendung von Ip und Np ausgedrückt werden.
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Ir_max
und Ir_min können
als Schnittpunkte der oben erwähnten
quadratischen Kurve und der horizontalen Achse, die den Pixelwert
repräsentiert, festgestellt
werden. Ir_max wird durch die Formel in Ausdruck (4) und Ir_min
wird durch die Formel in Ausdruck (5) unten berechnet. Ir_max = Ip + √(NP/β) (4) Ir_min = Ip – √(NP/β) (5)
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Im
folgenden Schritt S7 wird entschieden, ob eine weiße Linie
in dem in Schritt S1 eingestellten Detektionsbereich für weiße Linien
vorhanden ist oder nicht. Es wird entschieden, dass keine weiße Linie
vorhanden ist, wenn die Zahl der Pixel, die innerhalb der Näherungskurve,
die die Dichteverteilung der Straßenoberfläche mit einer gleichförmigen Dichte
repräsentiert,
vorhanden sind, eine Rate erreicht, die höher ist als eine vorbestimmte
Rate relativ zur gesamten Zahl der Pixel in dem in 6 dargestellten
Histogramm. Wenn dagegen die Zahl der Pixel, die innerhalb der Näherungskurve
vorhanden sind, eine Rate repräsentiert,
die gleich der oder kleiner als die vorbestimmte Rate relativ zur
gesamten Zahl der Pixel in dem Histogramm in 6 ist, wird
entschieden, dass eine weiße
Linie in dem Detektionsbereich für
weiße
Linien vorhanden ist. Die Zahl der Pixel, die an der Innenseite
der Näherungskurve
vorhanden sind, ist von dem Wert des Koeffizienten β in Ausdruck
(3) abhängig.
Während
der Koeffizient β und die
oben erwähnte
vorbestimmte Rate in Korrespondenz mit der Größe des Bereichs, der für die Detektion
der weißen
Linie eingestellt wurde, variieren, wurden β auf 2,5 und die vorbestimmte
Rate auf 0,85 in der Ausführungsform
unter der Annahme, dass der Detektionsbereich für weiße Linien etwa 3 Mal so groß wie der
Bereich der weißen
Linie ist, eingestellt.
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Wenn
in Schritt S7 entschieden wird, dass eine weiße Linie vorhanden ist, fährt die
Operation mit Schritt S8 fort. In Schritt S8 wird eine Dichteumwandlungsformel,
die zur Hervorhebung des Bereichs der weißen Linie zu verwenden ist,
berechnet. Wenn dagegen in Schritt S7 entschieden wird, dass keine
weiße
Linie vorhanden ist, fährt
die Operation mit Schritt S9 fort. In Schritt S9 wird eine Dichteumwandlungsformel
berechnet, die es gestattet, das geebnete Bild direkt auszugeben.
Das Folgende ist eine Erläuterung
des Verfahrens zur Berechnung der Dichteumwandlungsformel, das angewandt
wird, wenn entschieden wird, dass eine weiße Linie in dem Detektionsbereich
für weiße Linien
vorhanden ist.
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V1
bzw. V2 repräsentieren
die Ausgabewerte (umgewandelten Dichtewerte), die durch Eingabe des
maximalen Pixelwerts If_max und des minimalen Pixelwerts If_min
in dem Bild, dessen Dichtegradient in Schritt S4 geebnet wurde,
erhalten werden. 8 zeigt das Verhältnis zwischen
einem Eingabe-Pixelwert
und dem korrespondierenden Ausgabe-Pixelwert. V1 repräsentiert
den größten Ausgabe-Pixelwert, während V2
den kleinsten Ausgabe-Pixelwert repräsentiert. Die Werte V1 und
V2 werden gemäß den Anforderungen
bei der Verarbeitung der Detektion der weißen Linie bestimmt. Wenn die
Kontrasthervorhebung maximiert werden soll, sind der maximale Ausgabewert
V1 und der minimale Ausgabewert V2 gleich 2n-1
bzw. 0, wobei n (Bits) den Wert eines gegebenen Pixels repräsentiert.
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In 8 gibt
ein Punkt P1 den Ausgabe-Pixelwert V1 an, der durch Eingabe von
If_max erhalten wurde, und ein Punkt P2 gibt den Ausgabe-Pixelwert
V2 an, der durch Eingabe von Ir_min erhalten wurde. Wie später erläutert werden
wird, ist der Ausgabe-Pixelwert, der durch Eingabe von Ir_min erhalten
wird, gleich dem Ausgabe-Pixelwert, der durch Eingabe von If_min
erhalten wird.
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Als
nächstes
wird ein willkürlicher
Punkt P3, der den Ausgabewert repräsentiert, der durch Eingabe
des in Schritt S5 berechneten Ir_max erhalten wird, eingestellt.
V3 gibt den Ausgabe-Pixelwert an, der mit dem Punkt P3 korrespondiert.
Der Ausgabe-Pixelwert V3 ist kleiner als ein Ausgabewert V4 am Schnittpunkt
der geraden Linie, die den Punkt P1 und den Punkt P2 in 8 verbindet,
und des Eingabe-Pixelwerts
I = Ir_max. Wenn ein Pixelwert zwischen Ir_max und If_max eingegeben
wird, wird der Ausgabewert unter Verwendung der geraden Linie ➀, der
den Punkt P1 und den Punkt P3 verbindet, berechnet. Wie 8 zeigt,
ist das Ausmaß der
Neigung der geraden Linie ➀ größer als das Ausmaß der Neigung
der geraden Linie, die den Punkt P1 und den Punkt P2 verbindet.
Wenn außerdem
ein Pixelwert zwischen If_min und Ir_max eingegeben wird, wird der
Ausgabewert unter Verwendung der geraden Linie ➁ oder der
Kurve ➁' berechnet,
die den Punkt P2 und den Punkt P3 verbindet. Die Neigung der geraden
Linie ➁ oder der Kurve ➁', die den Punkt P2 und den Punkt P3
verbindet, sollte gleich dem oder kleiner als das Ausmaß der Neigung
der geraden Linie ➀, die den Punkt P1 und den Punkt P3
verbindet, eingestellt werden. Da die Wahrscheinlichkeit, dass eine weiße Linie
an einem Pixel mit einem Wert zwischen Ir_min und If_min vorhanden
ist, extrem niedrig ist, wird angenommen, dass der korrespondierende
Ausgabewert V2 (➂ in 8) ist,
der den minimalen Pixelwert repräsentiert.
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Die
Dichteumwandlung, die durch die gerade Linie ➀ repräsentiert
wird, die den Punkt P1 und den Punkt P3 verbindet, wird durch die
nachstehende Formel (6) ausgedrückt. V = k1·(I – Ir_max) + V3 (6)mit
- V:
- der Ausgabe-Pixelwert;
- I:
- der Eingabe-Pixelwert;
- k1:
- die Neigung der geraden
Linie = (V1 – V3)/(If_max – Ir_max).
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Die
Dichteumwandlung, die durch die gerade Linie ➁ repräsentiert
wird, die den Punkt P2 und den Punkt P3 verbindet, wird durch die
nachstehende Formel (7) ausgedrückt. V = k2·(I – Ir_min) + V2 (7)mit
- k2:
- die Neigung der geraden
Linie = (V3 – V2)/(Ir_max – Ir_min).
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Wie
oben beschrieben, kann der Ausgabewert V3 am Punkt P3 auf einen
beliebigen Wert eingestellt werden, solange er kleiner ist als V4
in 8. Da jedoch die Dichtewerte für andere Bereiche der Straßenoberfläche als
die weiße
Linie lediglich geschätzte
Werte sind, besteht die Möglichkeit,
dass einige Pixelwerte, die die weiße Linie repräsentieren, unter
den Pixelwerten, die gleich oder kleiner als Ir_max sind, vorhanden
sind. Da es schwieriger wird, die weiße Linie zu erkennen, wenn
die Neigung der geraden Linie ➁ in einem derartigen Fall
auf ein übermäßiges Maß reduziert
wird, muss der Wert von V3 unter der Gewährleistung, dass die Neigung
der geraden Linie ➁ nicht zu sehr reduziert wird, eingestellt werden.
Der Wert von V3 kann beispielsweise (V4)/2 sein.
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Bei
der Umwandlung der Pixelwerte zwischen Ir_max und Ir_min unter Verwendung
der Kurve ➁',
die durch den Punkt P2 und den Punkt P3 verläuft, sollte die Neigung der
Kurve ➁' näher zu der Neigung
der geraden Linie ➀ in der Umgebung des Punkts P3 eingestellt
und die Neigung näher
zum Punkt P2 reduziert werden, da die Wahrscheinlichkeit, dass die
Kurve Pixelwerte enthält,
aus denen sich die weiße
Linie zusammensetzt, in der Umgebung des Punkts P3 höher wird,
und niedriger wird, wenn die Kurve ➁' sich dem Punkt P2 nähert. Folglich wird die Kurve ➁', die eine Form mit
dem Scheitel nach unten ausgerichtet annimmt, durch den folgenden
Ausdruck (8) ausgedrückt. V = γ·(I – Ir_min)2 +
V2 (8)mit
- γ:
- der Koeffizient der
Krümmung
= (V3 – V2)/(Ir_max – Ir_min)2.
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Wie
oben erläutert,
muss die Neigung der Kurve ➁', die durch die Formel in Ausdruck (8)
an dem Punkt P3 ausgedrückt
wird und die gleich der oder kleiner als die Neigung der geraden
Linie ➀, die den Punkt P1 und den Punkt P2 verbindet, eingestellt werden
muss, das unten in (9) ausgedrückte
Verhältnis
erfüllen. 2γ(Ir_max – Ir_min) ≤ k1 (9)
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In
der Ausführungsform
wird V3 unter der Annahme berechnet, dass das Zeichen = die linke Seite
und die rechte Seite von Ausdruck (9) verbindet. V3 kann nämlich wie
in (10) unten basierend auf den Ausdrücken (8) und (9) und dem in
Ausdruck (6) verwendeten Wert von k1 ausgedrückt werden. V3 = {V1·(Ir_max – Ir_min) + 2·(If_max – Ir_max)·V2}/{2·(If_max – Ir_max)
+ (Ir_max – Ir_min} (10)
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Die
Dichteumwandlungsformeln, die verwendet werden, wenn entschieden
wird, dass eine weiße Linie
vorhanden ist (wenn die Operation mit Schritt S8 fortfährt), sind
nachstehend angeführt.
Wenn der Eingabe-Pixelwert zwischen Ir_max und If_max ist, wird
die Dichteumwandlung unter Verwendung des Ausdrucks (6) (gerade
Linie ➀) implementiert. Wenn der Eingabe-Pixelwert zwischen
Ir_min und Ir_max ist, wird die Dichteumwandlung unter Verwendung entweder
des Ausdrucks (7) (gerade Linie ➁) oder des Ausdrucks (8)
(Kurve ➁')
implementiert. Wenn der Eingabe-Pixelwert zwischen If_min und Ir_min ist,
ist der Ausgabe-Pixelwert gleich dem minimalen Pixelwert V2 (gerade
Linie ➂). Wie 8 zeigt, kann die weiße Linie
in dem Bild, das der Dichteumwandlung unterzogen wurde, hervorgehoben
werden, indem die Ausgabewerte reduziert werden, die mit den Eingabe-Pixelwerten
korrespondieren, die gleich oder kleiner als Ir_max sind, und folglich
der Kontrast der weißen
Linie, über
der die Eingabe-Pixelwerte groß sind,
erhöht
wird.
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Wenn
andererseits entschieden wird, dass keine weiße Linie vorhanden ist, d.
h. wenn die Operation mit Schritt S9 in dem Ablaufdiagramm in 4 fortfährt, wird
eine Umwandlungsformel verwendet, die einen Ausgabewert liefert,
der gleich dem Eingabewert ist. Anders ausgedrückt, wird, wenn I den Eingabe-Pixelwert
repräsentiert
und V den Ausgabe-Pixelwert repräsentiert,
die nachstehend in (11) ausgedrückte
Dichteumwandlungsformel verwendet. V = I (11)
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Nachdem
die Dichteumwandlungsformel in Schritt S8 oder S9 berechnet wurde,
fährt die
Operation mit Schritt S10 fort. In Schritt S10 wird, unter Verwendung
der in Schritt S8 oder S9 berechneten Dichteumwandlungsformel, Dichteumwandlungsverarbeitung
an dem Bild über
dem Detektionsbereich für
weiße
Linien durchgeführt.
Im folgenden Schritt S11 wird, bevor die Steuerung endet, die weiße Linie basierend
auf dem Bild, das der Dichteumwandlungsverarbeitung unterzogen wurde,
erkannt. Da die vorliegende Erfindung durch die Verarbeitung gekennzeichnet
ist, die zur Hervorhebung des Kontrasts der weißen Linie in dem von der Kamera 1 erfassten
Bild implementiert ist, wird eine ausführliche Erläuterung der in Schritt S11
ausführten
Verarbeitung zur Detektion der weißen Linie ausgelassen.
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In
der Verarbeitung, die von der oben beschriebenen Vorrichtung zur
Detektion von weißen Linien
durchgeführt
wird, wird, nachdem der Detektionsbereich für weiße Linien in dem von der Kamera 1 erfassten
Bild eingestellt und das Bild geglättet wurde (Schritte S1 und
S2), der Dichtegradient des Bilds geebnet (Schritte S3 und S4).
Dann wird das Dichtehistogramm unter Verwendung des Bilds mit dem
geebneten Dichtegradienten erstellt (Schritt S5) und werden der
maximale Wert Ir_max und der minimale Wert Ir_min berechnet (Schritt
S6), um die Ermittlung der Dichte der Straßenoberfläche in anderen Bereichen als
die weiße
Linie zu ermöglichen.
Anschließend
wird entschieden, ob eine weiße
Linie vorhanden ist oder nicht (Schritt S7), und wenn entschieden wird,
dass keine weiße
Linie vorhanden ist, berechnet eine Umwandlungsformel einen Ausgabewert gleich
dem Eingabewert (Schritt S9). Wenn andererseits entschieden wird,
dass eine weiße
Linie vorhanden ist, wird eine Dichteumwandlungsformel zur Hervorhebung
der weißen
Linie in dem Bild der Straßenoberfläche berechnet,
und die Dichteumwandlung wird unter Verwendung der Formel vor der
Detektion der weißen
Linie durchgeführt
(Schritte S8, S10 und S11).
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Durch
Nutzung der Vorrichtung zur Detektion von weißen Linien in der Ausführungsform,
die die Dichteumwandlung nach der Ebnung des Dichtegradienten des
Bilds ausführt,
wird die Zuverlässigkeit verbessert,
mit der die anderen Bereiche der Straßenoberfläche als die weiße Linie
identifiziert werden, und daher kann die weiße Linie mit einem hohen Grad
von Zuverlässigkeit
selbst dann erkannt werden, wenn die Dichte der Straßenoberfläche inkonsistent
ist. Da die Ausgabewerte über
der anderen identifizierten Straßenoberfläche als die weiße Linie reduziert
werden und die Ausgabewerte über
den Bereichen, in denen die weiße
Linie wahrscheinlich vorhanden ist, durch die Dichteumwandlung erhöht werden,
wird das Signal-Rausch-Verhältnis
im Bereich der weißen
Linie verbessert, um eine zuverlässige Detektion
selbst dann zu ermöglichen,
wenn die weiße
Linie ausgeblichen ist. Da gewährleistet
ist, dass das Signal-Rausch-Verhältnis über dem
Bereich der weißen
Linie niemals niedriger ist als das Signal-Rausch-Verhältnis irgendeines
anderen Bereichs der Straßenoberfläche als
die weiße
Linie, der tatsächlich
heller sein könnte
als die weiße
Linie, kann die weiße
Linie in diesem Fall zuverlässig
erkannt werden. Als ein Ergebnis kann die Robustheit der Verarbeitung
der Detektion der weißen
Linie erhöht werden,
da die Detektionsverarbeitung nicht leicht durch die Dichte über den
anderen Bereichen der Straßenoberfläche als
die weiße
Linie beeinflusst wird.
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Da
außerdem
der Dichtekorrekurkoeffizient basierend auf den individuellen Pixelwerten
und dem Durchschnitt aller Pixelwerte des Bilds, der durch Glätten des
Bilds, das der Verarbeitung zur Detektion von weißen Linien
unterzogen wird, berechnet wird, und der Dichtegradient unter Verwendung
des derart berechneten Dichtekorrekturkoeffizienten korrigiert wird,
wird der Dichtegradient über
einen großen
Bereich in dem Bildverarbeitungsbereich korrigiert, um die Genauigkeit
zu verbessern, mit der andere Bereiche der Straßenoberfläche als die weiße Linie
identifiziert werden. Folglich wird auch die Genauigkeit verbessert,
mit der die weiße
Linie erkannt wird. Da weiterhin die Dichteumwandlungsverarbeitung
nur durchgeführt
wird, wenn entschieden wird, dass eine weiße Linie vorhanden ist, kommt
keine fehlerhafte Detektion einer nicht vorhandenen weißen Linie
vor, die auf einen hervorgehobenen Kontrast der Straßenoberfläche zurückzuführen ist,
der daraus resultieren kann, wenn die Dichteumwandlung bei nicht vorhandener
weißer
Linie durchgeführt
wird.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform
ist ein Beispiel, und verschiedene Abwandlungen können vorgenommen
werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die vorliegende
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Wert der
Pixelwerte, aus denen sich das Bild des anderen Bereichs der Straßenoberfläche als
die weiße
Linie zusammensetzt, basierend auf den Pixelwerten, aus denen sich
das Bild des Verarbeitungsbereichs zur Detektion von weißen Linien
zusammensetzt, der innerhalb eines erfassten Straßenbilds
eingestellt wurde, ermittelt wird, und dadurch, dass eine weiße Linie basierend
auf dem Bild, das der Bildverarbeitung unterzogen wurde, durch die
der Kontrast des Bilds, das aus Pixeln mit Werten gleich dem oder
kleiner als der ermittelte maximale Wert zusammengesetzt ist, verringert
wird, erkannt wird. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung
nicht durch die Einzelheiten der Verfahren, die in Bezug auf die
Ausführungsform erläutert wurden,
beschränkt,
und kann in jedem Bildverarbeitungsverfahren angewandt werden, durch die
die Verarbeitung implementiert wird, die die vorliegende Erfindung
kennzeichnet, wie oben beschrieben.