JP2002002485A - Track recognition device and railway rolling stock using track recognition device - Google Patents

Track recognition device and railway rolling stock using track recognition device

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JP2002002485A
JP2002002485A JP2000186723A JP2000186723A JP2002002485A JP 2002002485 A JP2002002485 A JP 2002002485A JP 2000186723 A JP2000186723 A JP 2000186723A JP 2000186723 A JP2000186723 A JP 2000186723A JP 2002002485 A JP2002002485 A JP 2002002485A
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JP
Japan
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fixed object
rail
point
luminance
search
Prior art date
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JP2000186723A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Tanzawa
勉 丹沢
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely recognize a track without being affected by the external light, etc. SOLUTION: A rail candidate point extraction part 40 evaluates the sequence of luminance in each pixel in a plurality of directions to extract a rail candidate point and finds the sequence direction of the luminance of the rail candidate point. A reference point detection part 51 detects a rail reference point to be the reference point when detecting an own rolling stock track, by directly detecting the rail candidate point. A rail tracking part 52 follows a rail typical point extending to the rail reference point. In this case, a rail typical point on a search line is estimated for every search line set on an image based on the previously decided rail typical point in this side and a final rail typical point is decided out of a prescribed range on the search line with the estimation position set to the center, based on a prescribed evaluation index.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軌道上を走行する
車両に搭載された撮像手段で捉えた進行方向の画像を用
いて自車軌道を認識する軌道認識装置及び軌道認識装置
を用いた鉄道車両に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a track recognizing apparatus for recognizing a track of an own vehicle using an image of a traveling direction captured by an image pickup means mounted on a vehicle running on a track, and a railway using the track recognizing apparatus. For vehicles.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、鉄道車両では、営業運転終了後
に保守用車両等が営業用本線を走行する場合、営業時に
使われる「列車集中管理(ATC/ATS)」装置等は
使われないので、搭乗者が自車軌道を確認しながら進路
を進める必要がある。
2. Description of the Related Art Generally, in a railway vehicle, when a maintenance vehicle or the like travels on a business main line after the end of commercial operation, a "train central control (ATC / ATS)" device used for business is not used. It is necessary for the passenger to proceed while checking the path of the vehicle.

【0003】このような搭乗者の負担を軽減して安全性
を向上するための技術として、例えば本出願人による特
開2000−032601号公報には、CCDカメラ等
で得られたデータを基に車両進行方向の画像を生成し、
画像の各走査ライン毎に周囲の輝度の平均値に対して所
定の状態にある領域を抽出してレール候補点を設定し、
設定されたレール候補点に基づいて自車走行中の軌道を
認識する技術が開示されており、また、このような軌道
認識装置を保守用車両等の鉄道車両に適用して車両制御
や搭乗者に対する軌道情報の表示制御等を行う技術が開
示されている。
As a technique for reducing the burden on the passenger and improving safety, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-032601 by the present applicant discloses a technique based on data obtained by a CCD camera or the like. Generate an image of the vehicle traveling direction,
For each scanning line of the image, extract a region that is in a predetermined state with respect to the average value of the surrounding luminance and set rail candidate points,
A technology for recognizing a trajectory of a vehicle traveling based on set rail candidate points has been disclosed.In addition, such a trajectory recognition device is applied to a railway vehicle such as a maintenance vehicle to control a vehicle or to control a passenger. For performing display control of trajectory information with respect to a vehicle.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開2000−032601号公報に開示されたよう
に、いわゆる輝度の絶対値評価によってレール候補点を
抽出すると、外光等の影響でレール上の絶対輝度が変化
した場合等にレールと敷設面との仕分け(レール候補点
の抽出)が困難となり軌道認識の精度が低下する虞があ
る。
However, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-032601, when a rail candidate point is extracted by a so-called absolute value evaluation of luminance, the influence on the rail due to external light or the like is increased. If the absolute luminance changes, it is difficult to sort the rails and the laying surface (extraction of rail candidate points), and the accuracy of track recognition may be reduced.

【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、外光等に影響されることなく軌道認識を精度よく行
うことのできる軌道認識装置及び軌道認識装置を用いた
鉄道車両を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a track recognizing device capable of accurately performing track recognizing without being affected by external light or the like, and a railroad vehicle using the track recognizing device. With the goal.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明による軌道認識装置は、撮像手
段で捕らえた自車の進行方向の画像を用いて、軌道に沿
って連続して配設された固設物を検出し、自車軌道を認
識する軌道認識装置であって、上記画像上の各画素にお
ける輝度の連続性を評価して固設物候補点を抽出する固
設物候補点抽出手段と、上記画像及び上記固設物候補点
に基づいて自車軌道上に配設された固設物を検出する固
設物検出手段と、を備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a trajectory recognizing device which continuously scans a vehicle along a trajectory by using an image of a traveling direction of a vehicle captured by an image pickup means. A track recognition device for detecting a fixed object disposed in the vehicle and recognizing the own vehicle trajectory, wherein the fixed point extracts a fixed object candidate point by evaluating the continuity of luminance at each pixel on the image. It is characterized by comprising object candidate point extracting means, and fixed object detecting means for detecting a fixed object arranged on the own vehicle track based on the image and the fixed object candidate points.

【0007】また、請求項2に記載の発明による軌道認
識装置は、請求項1に記載の発明において、上記固設物
候補点抽出手段は、注目する画素に対してそれぞれ複数
方向への輝度の連続性を評価し、この複数方向への輝度
の連続性の評価値に基づいて上記注目画素が固設物候補
点であるか否かの判別を行うことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the trajectory recognizing apparatus according to the first aspect, the fixed object candidate point extracting means includes means for extracting luminance in a plurality of directions with respect to a pixel of interest. The continuity is evaluated, and it is determined whether or not the pixel of interest is a fixed object candidate point based on the evaluation value of the continuity of luminance in a plurality of directions.

【0008】また、請求項3に記載の発明による軌道認
識装置は、請求項1または請求項2に記載の発明におい
て、上記固設物候補点抽出手段は、注目する画素に対し
て異なる複数の検索方向に連なる画素の小領域を設定
し、これら各小領域内における輝度の差分値を上記注目
画素の各検索方向への輝度の連続性の評価値とすること
を特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the trajectory recognition apparatus according to the first or second aspect, the fixed object candidate point extracting means includes a plurality of fixed object candidate point extracting means different for a pixel of interest. A small area of pixels connected in the search direction is set, and a difference value of luminance in each of the small areas is used as an evaluation value of the continuity of luminance of the target pixel in each search direction.

【0009】また、請求項4に記載の発明による軌道認
識装置は、請求項1または請求項2に記載の発明におい
て、上記固設物候補点抽出手段は、注目する画素に対し
て異なる複数の検索方向に連なる画素の小領域を設定
し、これら各小領域内における輝度の分散値を上記注目
画素の各検索方向への輝度の連続性の評価値とすること
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the trajectory recognition apparatus according to the first or second aspect, the fixed object candidate point extracting means includes a plurality of different fixed object point extracting means for a pixel of interest. A small area of pixels connected in the search direction is set, and a variance value of the luminance in each of the small areas is set as an evaluation value of the continuity of the luminance of the target pixel in each search direction.

【0010】また、請求項5に記載の発明による軌道認
識装置は、請求項1または請求項2に記載の発明におい
て、上記固設物候補点抽出手段は、注目する画素に対し
て異なる複数の検索方向に連なる画素の小領域を設定
し、これら各小領域内における輝度の差分値と分散値と
のうち大きい方を上記注目画素の各検索方向への輝度の
連続性の評価値とすることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the trajectory recognition apparatus according to the first or second aspect, the fixed object candidate point extracting means comprises a plurality of different fixed object candidate point extracting means for a target pixel. A small area of pixels connected in the search direction is set, and the larger of the difference value and the variance value of the luminance in each of the small areas is used as the evaluation value of the continuity of the luminance of the target pixel in each search direction. It is characterized by.

【0011】また、請求項6に記載の発明による軌道認
識装置は、請求項3乃至請求項5の何れかに記載の発明
において、上記小領域の検索方向への長さを、画像上に
おける上記固設物の幅よりも長く設定したことを特徴と
する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the trajectory recognizing device according to the third aspect of the present invention, the length of the small area in the search direction is set in the search direction on the image. The width is set to be longer than the width of the fixed object.

【0012】また、請求項7に記載の発明による軌道認
識装置は、請求項2乃至請求項6の何れかに記載の発明
において、上記固設物候補点抽出手段は、上記注目画素
の複数方向への輝度の連続性の評価値の中から最小値と
最大値を求め、これら輝度の連続性の評価値の最小値と
最大値とに基づいて上記注目画素が固設物候補点である
か否かの判別を行うことを特徴とする。
In the trajectory recognition apparatus according to the present invention, the fixed object candidate point extracting means may include a plurality of directions of the target pixel. The minimum value and the maximum value are determined from among the evaluation values of the continuity of the luminance, and based on the minimum value and the maximum value of the evaluation value of the continuity of the luminance, whether the target pixel is a fixed object candidate point It is characterized in that it is determined whether or not it is.

【0013】また、請求項8に記載の発明による軌道認
識装置は、請求項7に記載の発明において、上記固設物
候補点検出手段は、上記輝度の連続性の評価値の最小値
と、上記輝度の連続性の評価値の最大値と最小値の差
と、に基づいて上記注目画素が固設物候補点であるか否
かの判別を行うことを特徴とする。
In the trajectory recognition apparatus according to the present invention, the fixed object candidate point detecting means may include a minimum value of the evaluation value of the brightness continuity, It is characterized in that it is determined whether or not the pixel of interest is a fixed object candidate point based on the difference between the maximum value and the minimum value of the evaluation value of the continuity of luminance.

【0014】また、請求項9に記載の発明による軌道認
識装置は、請求項2乃至請求項8の何れかに記載の発明
において、上記固設物候補点抽出手段は、上記注目画素
への輝度の連続性の評価値に基づいて、抽出した上記固
設物候補点における輝度の連続方向を求めることを特徴
とする。
The trajectory recognition device according to the ninth aspect of the present invention is the trajectory recognition device according to any one of the second to eighth aspects, wherein the fixed object candidate point extracting means is configured to determine a luminance of the target pixel. The continuous direction of the luminance at the extracted fixed object candidate point is obtained based on the evaluation value of the continuity.

【0015】また、請求項10に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項1乃至請求項9の何れかに記載の発
明において、自車の進行方向の立体物を検出する立体物
検出手段を備え、上記固設物検出手段は、上記立体物検
出手段で検出した立体物情報に基づいて所定の高さ範囲
の立体物を検出し、上記所定の高さ範囲の立体物に対応
する上記画素及び上記固設物候補点を上記固設物検出の
処理対象から除外することを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the trajectory recognition device according to any one of the first to ninth aspects, the three-dimensional object detecting means for detecting the three-dimensional object in the traveling direction of the own vehicle is provided. The fixed object detecting means detects a three-dimensional object in a predetermined height range based on the three-dimensional object information detected by the three-dimensional object detecting means, and the pixel corresponding to the three-dimensional object in the predetermined height range And removing the fixed object candidate points from the fixed object detection processing target.

【0016】また、請求項11に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項1乃至請求項10の何れかに記載の
発明において、上記固設物検出手段は、上記固設物候補
点に基づいて固設物検出の際の基準となる固設物基準点
を検出する基準点検出手段と、上記固設物基準点に連な
る固設物代表点を順次検出する固設物追跡手段と、を備
えたことを特徴とする。
In the trajectory recognition apparatus according to the eleventh aspect, in the invention according to any one of the first to tenth aspects, the fixed object detecting means is based on the fixed object candidate points. Reference point detection means for detecting a fixed object reference point which is a reference at the time of fixed object detection, and fixed object tracking means for sequentially detecting fixed object representative points connected to the fixed object reference point, It is characterized by having.

【0017】また、請求項12に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項11に記載の発明において、上記基
準点検出手段は、自車の手前に基準点検索領域を設定
し、この基準点検索領域内に分布する上記固設物候補点
に基づいて上記固設物基準点を検出することを特徴とす
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the trajectory recognition apparatus according to the eleventh aspect, the reference point detecting means sets a reference point search area in front of the own vehicle, and The fixed object reference point is detected based on the fixed object candidate points distributed in the search area.

【0018】また、請求項13に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項12に記載の発明において、上記基
準点検出手段は、上記基準点検索領域内に分布する上記
固設物候補点に対し、同一の輝度の連続方向を有する上
記固設物候補点毎に直線検出処理を行い、検出した直線
に基づいて上記固設物基準点を検出することを特徴とす
る。
In the trajectory recognition apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect of the present invention, the reference point detecting means detects the fixed object candidate points distributed in the reference point search area. On the other hand, a straight line detection process is performed for each of the fixed object candidate points having the same luminance continuous direction, and the fixed object reference point is detected based on the detected straight line.

【0019】また、請求項14に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項11乃至請求項13の何れかに記載
の発明において、上記固設物追跡手段は、上記画像上に
所定間隔毎の検索ラインを設定し、この検索ライン上に
設定した所定範囲内の固設物検索点を、手前で検出した
固設物基準点或いは固設物代表点に基づいて評価し、次
の固設物代表点を検出することを特徴とする。
In the trajectory recognition apparatus according to the present invention, the fixed object tracking means may be arranged on the image at predetermined intervals. A search line is set, and the fixed object search points within a predetermined range set on this search line are evaluated based on the fixed object reference point or the fixed object representative point detected in the foreground, and the next fixed object is evaluated. It is characterized by detecting a representative point.

【0020】また、請求項15に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項14に記載の発明において、上記各
検索ラインの間隔は、自車に対して遠方となる程狭い間
隔に設定したことを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the trajectory recognizing device according to the fourteenth aspect, the distance between the search lines is set to be narrower as the distance from the host vehicle increases. It is characterized by.

【0021】また、請求項16に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項14または請求項15に記載の発明
において、上記固設物追跡手段は、手前で検出した固設
物基準点或いは固設物代表点に基づいて次の検索ライン
上における固設物代表点の予測位置を算出し、この予測
位置に対する当該検索ライン上の各固設物検索点の一致
度を評価指標とすることを特徴とする。
The trajectory recognition device according to the invention of claim 16 is the invention according to claim 14 or claim 15, wherein the fixed object tracking means includes a fixed object reference point or a fixed object detected before. The predicted position of the fixed object representative point on the next search line is calculated based on the object representative point, and the degree of coincidence of each fixed object search point on the search line with the predicted position is used as an evaluation index. Features.

【0022】また、請求項17に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項14乃至請求項16の何れかに記載
の発明において、上記固設物追跡手段は、手前で検出し
た固設物代表点を中心とした設定領域の輝度パターン
と、次の検索ライン上の各固設物検索点を中心とした設
定領域の輝度パターンとの一致度を評価指標とすること
を特徴とする。
In a trajectory recognition apparatus according to a seventeenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the fourteenth to sixteenth aspects, the fixed object tracking means includes a fixed object representative detected in front. It is characterized in that the degree of coincidence between the luminance pattern of the set area centered on the point and the luminance pattern of the set area centered on each fixed object search point on the next search line is used as an evaluation index.

【0023】また、請求項18に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項14乃至請求項17の何れかに記載
の発明において、上記固設物追跡手段は、手前で検出し
た固設物代表点に対する次の検索ライン上の各固設物検
索点の方向と、上記各固設物検索点における輝度の連続
方向との一致度を評価指標とすることを特徴とする。
The trajectory recognition device according to the invention of claim 18 is the invention according to any one of claims 14 to 17, wherein the fixed object tracking means includes a fixed object representative detected in front. It is characterized in that the degree of coincidence between the direction of each fixed object search point on the next search line with respect to the point and the continuous direction of luminance at each fixed object search point is used as an evaluation index.

【0024】また、請求項19に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項11乃至請求項18の何れかに記載
の発明において、上記固設物は左右一対のレールであっ
て、上記基準点検出手段は一対のレール基準点を上記固
設物基準点として検出し、上記固設物追跡手段は上記一
対のレール基準点に連なるレール代表点を上記固設物代
表点として順次検出することを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the trajectory recognition device according to the eleventh aspect, the fixed object is a pair of right and left rails, and the reference inspection is performed. The output means detects a pair of rail reference points as the fixed object reference point, and the fixed object tracking means sequentially detects a rail representative point connected to the pair of rail reference points as the fixed object representative point. Features.

【0025】また、請求項20に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項19に記載の発明において、上記基
準点検出手段は、実際のレール間距離から求まる理論上
のレール間距離に基づいて上記一対のレール基準点を検
出することを特徴とする。
In the trajectory recognizing device according to the twentieth aspect, the reference point detecting means may be based on a theoretical inter-rail distance obtained from an actual inter-rail distance. It is characterized in that the pair of rail reference points are detected.

【0026】また、請求項21に記載の発明による軌道
認識装置は、請求項19または請求項20に記載の発明
において、上記固設物追跡手段は、左右のレール代表点
を互いに補完することを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the trajectory recognition apparatus according to the nineteenth or twentieth aspect, the fixed object tracking means complements the left and right rail representative points with each other. Features.

【0027】また、請求項22に記載の発明による軌道
認識装置を用いた保守車両は、請求項1乃至請求項21
の何れかに記載の軌道認識装置を用いた鉄道車両であっ
て、上記軌道認識装置で認識した軌道情報に基づいて車
両制御或いは搭乗者への軌道情報の表示制御の少なくと
も何れか一方を行う制御手段を備えたことを特徴とす
る。
Further, the maintenance vehicle using the track recognition device according to the invention described in claim 22 is the maintenance vehicle according to claims 1 to 21.
A railroad vehicle using the track recognition device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control performs at least one of vehicle control and display control of track information to a passenger based on the track information recognized by the track recognition device. Means are provided.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係
わり、図1は軌道車両に搭載された軌道認識装置を示す
機能ブロック図、図2はレール候補点抽出処理のフロー
チャート、図3は画像上の検索領域を示す説明図、図4
は各検索方向への輝度の連続性を評価する際の小領域を
表す説明図、図5は輝度の連続性の検索方向とその評価
値との関係を表す図表、図6はレール候補点の方向画像
を表す説明図、図7は基準点検出処理のフローチャー
ト、図8は方向画像における基準点検索領域を示す説明
図、図9,10はレール追跡処理のフローチャート、図
11はレール代表点の検索ラインを示す説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a functional block diagram showing a track recognition device mounted on a tracked vehicle, FIG. 2 is a flowchart of rail candidate point extraction processing, and FIG. Illustrated illustration, FIG.
Is an explanatory diagram showing a small area when evaluating the continuity of luminance in each search direction, FIG. 5 is a chart showing a relationship between a search direction of luminance continuity and its evaluation value, and FIG. FIG. 7 is a flowchart of a reference point detection process, FIG. 8 is an explanatory diagram showing a reference point search area in the direction image, FIGS. 9 and 10 are flowcharts of a rail tracking process, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a search line.

【0029】図1において、符号1は鉄道等の軌道上を
走行する車両であり、本形態においては軌道周りの保守
点検用の車両である。この車両1には、固設物としての
自車走行レールを検出して自車が走行する軌道(以下、
自車軌道と称す)の認識を行う軌道認識装置2が搭載さ
れている。軌道認識装置2は、車両1の進行方向の対象
物を異なる視点で撮像する撮像手段としてのステレオカ
メラ10と、ステレオカメラ10からの信号に基づき一
対の画像(元画像ともいう)を生成する画像取込部20
と、一対の元画像をステレオ処理して画像全体にわたる
距離分布(距離画像)を生成する距離画像生成部30
と、距離画像に基づいて立体物を検出する立体物検出部
35と、一方の画像の各画素における輝度の連続性を評
価して固設物候補点としてのレール候補点を抽出する固
設物候補点抽出手段としてのレール候補点抽出部40
と、レール候補点に基づいて固設物としての自車走行レ
ールを検出する固設物検出手段としての自車走行レール
検出部50と、を備えて構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vehicle traveling on a track such as a railway, and in this embodiment, a vehicle for maintenance and inspection around the track. The vehicle 1 has a track (hereinafter, referred to as a track) on which the vehicle travels by detecting a vehicle traveling rail as a fixed object.
A trajectory recognition device 2 for recognizing the own vehicle trajectory is mounted. The trajectory recognition device 2 includes a stereo camera 10 as an imaging unit that captures an object in the traveling direction of the vehicle 1 from different viewpoints, and an image that generates a pair of images (also referred to as an original image) based on signals from the stereo camera 10. Intake unit 20
And a distance image generation unit 30 that performs stereo processing on a pair of original images to generate a distance distribution (distance image) over the entire image.
And a three-dimensional object detection unit 35 that detects a three-dimensional object based on a distance image, and a fixed object that evaluates the continuity of luminance at each pixel of one image to extract rail candidate points as fixed object candidate points Rail candidate point extraction unit 40 as candidate point extraction means
And an own-vehicle running rail detection unit 50 as a fixed object detecting means for detecting the own-vehicle running rail as a fixed object based on the rail candidate points.

【0030】また、自車走行レール検出部50は、自車
走行レール検出の基準となる固設物基準点としての一対
のレール基準点をレール候補点に基づいて検出する基準
点検出手段としての基準点検出部51と、レール基準点
に順次連なる固設物代表点としてのレール代表点を順次
検出して自車軌道を認識する固設物追跡手段としてのレ
ール追跡部52と、を備えて構成されている。
The own-vehicle-traveling-rail detecting section 50 serves as reference point detecting means for detecting a pair of rail reference points as fixed object reference points based on rail candidate points. A reference point detecting unit 51 and a rail tracking unit 52 as fixed object tracking means for sequentially detecting rail representative points as fixed object representative points sequentially connected to the rail reference point and recognizing the own vehicle trajectory. It is configured.

【0031】ここで、レール追跡部52で認識された自
車軌道に関する情報は、車両1の制御手段としての制御
部100に出力され、制御部100は、軌道情報に基づ
く様々な車両制御や搭乗者への軌道情報の表示等を行
う。
Here, the information about the own vehicle track recognized by the rail tracking section 52 is output to the control section 100 as control means of the vehicle 1, and the control section 100 performs various vehicle control and boarding based on the track information. Orbit information is displayed to the user.

【0032】ステレオカメラ10を構成する2台のCC
Dカメラ10a,10bは、互いに、同期が取れたモノ
クロ或いはカラーのCCDカメラであり、一方のCCD
カメラ10aをステレオ処理の際の基準画像を撮像する
メインカメラ、他方のCCDカメラ10bをステレオ処
理の際の比較画像を撮像するサブカメラとして、所定の
基線長で互いの撮像面垂直軸が平行となるよう配置され
ている。
Two CCs constituting the stereo camera 10
The D cameras 10a and 10b are monochrome or color CCD cameras synchronized with each other.
The camera 10a is a main camera that captures a reference image during stereo processing, and the other CCD camera 10b is a sub-camera that captures a comparison image during stereo processing. It is arranged to become.

【0033】画像取込部20は、CCDカメラ10a,
10bからの2系統のアナログ信号を所定の輝度階調の
デジタル画像データに変換して一対の画像(元画像)を
生成する。この場合、画像は実空間の上下左右と画像の
上下左右が等しくなるものとし、その画像座標系は、画
像の左上を原点とし、水平走査方向をX軸、垂直走査方
向をY軸とする。
The image capturing section 20 includes a CCD camera 10a,
The two-system analog signals from 10b are converted into digital image data of a predetermined luminance gradation to generate a pair of images (original images). In this case, it is assumed that the upper, lower, left and right of the image are equal to the upper, lower, left and right of the image, and the image coordinate system is such that the upper left of the image is the origin, the horizontal scanning direction is the X axis, and the vertical scanning direction is the Y axis.

【0034】距離画像生成部30は、元画像に対し、基
準画像と比較画像との各画像の小領域毎にシティブロッ
ク距離を計算して互いの相関を求めることで対応する小
領域を特定するステレオマッチングを行い、対象物まで
の距離に応じて生じる画素のズレ(=視差)を距離デー
タとする距離画像を生成する。
The distance image generation section 30 specifies a small area corresponding to the original image by calculating a city block distance for each small area of the reference image and the comparison image and obtaining a correlation between them. Stereo matching is performed, and a distance image is generated using distance (= parallax) of pixels generated according to the distance to the object as distance data.

【0035】立体物検出部35は、距離画像に基づき、
短冊状の領域に対して距離方向にヒストグラムを生成し
て立体物を検出する。なお、上述の距離画像の生成や立
体物の検出は、例えば本出願人による特開平6−266
828号公報に詳述されている。
The three-dimensional object detection unit 35 uses the distance image
A three-dimensional object is detected by generating a histogram in the distance direction for the strip-shaped region. The above-described generation of a distance image and detection of a three-dimensional object are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-266 by the present applicant.
No. 828 discloses this in detail.

【0036】次に、レール候補点抽出部40によるレー
ル候補点抽出処理について、図2に示すフローチャート
を用いて説明する。ここで、レール候補点抽出部40
は、画像取込部20内の画像メモリにストアされている
一対の画像のうちの一方の画像(基準画像)が入力さ
れ、画像上の指定画像範囲(図3参照)内の各画素に順
次注目し、注目画素がレール候補点であるか否かの判定
を行うものである。
Next, the rail candidate point extraction processing by the rail candidate point extraction unit 40 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Here, the rail candidate point extracting unit 40
Is inputted with one of a pair of images (reference image) stored in an image memory in the image capturing unit 20, and sequentially enters each pixel within a designated image range (see FIG. 3) on the image. Attention is paid to determine whether or not the pixel of interest is a rail candidate point.

【0037】レール候補点抽出処理では、先ず、ステッ
プS101で、画像上の指定画像範囲内の各画素のうち
のある画素に注目し、今回の注目画素を中心として左右
方向に連続する所定個数の画素の輝度の変化量が設定値
以上であるか否かを調べる。
In the rail candidate point extracting process, first, in step S101, a certain pixel among the pixels within the designated image range on the image is focused on, and a predetermined number of pixels continuous in the left-right direction with the current focused pixel as a center. It is checked whether or not the amount of change in the luminance of the pixel is equal to or greater than a set value.

【0038】ここで、車両1の進行方向を撮像した際
に、自車走行レールは、レールの特性上、常に画像下部
を起点として略上方向に延びている。また、レールがカ
ーブする際の曲率は一般に小さいため、たとえ自車走行
レールがカーブしている場合においても、自車走行レー
ルが画像の左右方向に連続することは考えにくい。さら
に、自車走行レールに合流或いは分岐するレールは、緩
やかに自車走行レールに合流或いは分岐するので、この
ようなレールにおいても画像の左右方向に連続すること
は考えにくい。従って、自車軌道に関わるレールが画像
の左右方向に連続するとは考えにくく、注目画素が自車
軌道に関わるレールをあらわす場合、注目画素の左右方
向に連続する画素列はレールを横切ることとなる。そし
て、このような場合、撮像されたレール面の輝度は敷設
面等の輝度に対して明らかに異なるため、上記画素列に
おける各画素の輝度変化は大きくなる。
Here, when the traveling direction of the vehicle 1 is imaged, the own vehicle traveling rail always extends substantially upward starting from the lower part of the image due to the characteristics of the rail. Further, since the curvature when the rail curves is generally small, it is unlikely that the own vehicle running rail continues in the left and right direction of the image even when the own vehicle running rail is curved. Further, a rail that merges or branches with the own vehicle travel rail gently merges or branches with the own vehicle travel rail. Therefore, it is unlikely that such a rail continues in the left-right direction of the image. Therefore, it is difficult to imagine that the rails related to the own vehicle trajectory are continuous in the left and right direction of the image. When the pixel of interest represents the rail related to the own vehicle trajectory, a pixel row that is continuous in the left and right direction of the pixel of interest crosses the rail. . In such a case, since the brightness of the imaged rail surface is clearly different from the brightness of the laying surface or the like, the change in the brightness of each pixel in the pixel row becomes large.

【0039】そこで、ステップS101では、注目画素
の左右方向に連続する画素列の輝度の変化量が設定値よ
りも小さいと判断した場合には、今回の注目画素は自車
軌道に関わるレールを表す画素ではないと判断してステ
ップS102に進み、今回の注目画素をレール候補点か
ら除外した後、ステップS108に進む。
In step S101, if it is determined that the amount of change in the luminance of the pixel row continuing in the left-right direction of the pixel of interest is smaller than the set value, the pixel of interest this time represents a rail related to the own vehicle trajectory. It is determined that the pixel is not a pixel, the process proceeds to step S102, and the current pixel of interest is excluded from the rail candidate points, and then the process proceeds to step S108.

【0040】一方、ステップS101において、注目画
素を中心として左右方向に連続する画素列の輝度の変化
量が所定値以上であると判断した場合には、ステップS
103に進む。ステップS103では、注目画素に対す
る複数方向への輝度の連続性の評価を行う。この場合、
例えば注目画素に対して異なる8方向(−90°(90
°)、−68°、−45°、−23°、0°、23°、
45°、68°)への輝度の連続性の評価を行う。
On the other hand, if it is determined in step S101 that the amount of change in the luminance of the pixel row that is continuous in the left-right direction around the pixel of interest is equal to or greater than the predetermined value,
Go to 103. In step S103, the continuity of luminance in a plurality of directions for the pixel of interest is evaluated. in this case,
For example, eight directions (−90 ° (90
°), -68 °, -45 °, -23 °, 0 °, 23 °,
(45 °, 68 °).

【0041】具体的に説明すると、ステップS103で
は、先ず、図4(a)〜(h)に示すように、注目画素
(図中太枠で表示)を中心として各検索方向に連続する
例えば3×5画素の小領域を設定する。なお、小領域の
長手方向の長さは、画像上に表されるレール幅よりも大
きくなるよう設定されるものである。
More specifically, in step S103, first, as shown in FIGS. 4A to 4H, for example, 3 pixels continuous in each search direction centering on the pixel of interest (indicated by a bold frame in the figure) A small area of × 5 pixels is set. The length of the small area in the longitudinal direction is set to be larger than the rail width shown on the image.

【0042】そして、各小領域毎に、隣接画素との輝度
の差分の平均値(差分値Diff)と輝度の分散値De
vとを算出し、これらのうち何れか大きい方を注目画素
の検索方向への輝度の連続性の評価値として設定する。
Then, for each small area, the average value (difference value Diff) of the difference in luminance between the adjacent pixels and the variance value De of the luminance are calculated.
v is calculated, and the larger one of them is set as the evaluation value of the continuity of the luminance in the search direction of the pixel of interest.

【0043】ここで、図4に示すように小領域内の各画
素の輝度をPm,n(m=0〜5,n=0〜2)とする
と、差分値Diffは、例えば、
Here, assuming that the brightness of each pixel in the small area is Pm, n (m = 0 to 5, n = 0 to 2) as shown in FIG. 4, the difference value Diff is, for example,

【数1】 によって算出され、また、分散値Devは、例えば、(Equation 1) And the variance Dev is, for example,

【数2】 但し、(Equation 2) However,

【数3】 によって算出される。なお、各式から明らかなように、
評価値は、輝度の連続性が高くなる程小さな値となる。
(Equation 3) It is calculated by In addition, as is clear from each equation,
The evaluation value becomes smaller as the luminance continuity becomes higher.

【0044】次に、ステップS104では、注目画素に
対する各検索方向への輝度の連続性の評価値の中から最
大値と最小値とを抽出する。
Next, in step S104, the maximum value and the minimum value are extracted from the evaluation values of the continuity of the luminance in each search direction for the target pixel.

【0045】続くステップS105、S106は、抽出
された評価値の最大値と最小値とに基づいて、注目画素
がレール候補点であるか否かを判別するものである。
In the following steps S105 and S106, it is determined whether or not the target pixel is a rail candidate point based on the extracted maximum value and minimum value of the evaluation value.

【0046】ここで、注目画素がレールを表している場
合、レールが連続する方向にのみ輝度の連続性は高くな
り、レールを横切る他の方向への連続性は低くなる。従
って、注目画素がレール候補点である場合、図5(a)
に示すように、ある検索方向にのみ輝度の連続性の評価
値が低い値を示し、他の検索方向への評価値は高い値を
示す。
Here, when the pixel of interest represents a rail, the continuity of luminance is increased only in the direction in which the rails are continuous, and the continuity in other directions across the rail is reduced. Therefore, when the pixel of interest is a rail candidate point, FIG.
As shown in (1), the evaluation value of the luminance continuity shows a low value only in a certain search direction, and the evaluation value in another search direction shows a high value.

【0047】また、注目画素が砂利等の敷設面を表して
いる場合、全ての方向に対して輝度の連続性が低くなる
ため、図5(b)に示すように、全ての検索方向に対し
て評価値は高い値を示す。
When the target pixel represents a laid surface such as gravel or the like, the continuity of luminance in all directions is low. Therefore, as shown in FIG. The evaluation value shows a high value.

【0048】また、注目画素がコンクリート等の敷設面
を表している場合、全ての方向に対して輝度の連続性が
高くなるため、図5(c)に示すように、全ての検索方
向に対して評価値は低い値を示す。
When the pixel of interest represents a laying surface such as concrete, the luminance continuity is high in all directions. Therefore, as shown in FIG. The evaluation value shows a low value.

【0049】そこで、先ず、ステップS105におい
て、評価値の最小値が規定値a1よりも大きいか否かを
調べることにより、注目画素の輝度に所定の連続性があ
るか否かを調べ、評価値の最小値が規定値a1よりも大
きいと判断した場合には、注目画素は全方向に対して輝
度の連続性の低い砂利等を示す画素であると判断してス
テップS102に進む。
Therefore, first, in step S105, it is checked whether or not the minimum value of the evaluation value is larger than the specified value a1 to check whether or not the luminance of the target pixel has predetermined continuity. Is determined to be larger than the specified value a1, the target pixel is determined to be a pixel indicating a gravel or the like having low continuity of luminance in all directions, and the process proceeds to step S102.

【0050】一方、ステップS105において、評価値
の最小値が規定値a1以下であると判断した場合にはス
テップS106に進み、評価値の最大値と最小値との差
が規定値a2よりも小さいか否かを調べる。すなわち、
ステップS106では、輝度の連続性を有する注目画素
において、この輝度の連続性が所定の方向に特化された
ものであるかを調べる。
On the other hand, if it is determined in step S105 that the minimum value of the evaluation value is equal to or smaller than the specified value a1, the process proceeds to step S106, and the difference between the maximum value and the minimum value of the evaluation value is smaller than the specified value a2. Check whether or not. That is,
In step S106, it is checked whether or not the luminance continuity is specialized in a predetermined direction in the target pixel having the luminance continuity.

【0051】そして、ステップS106において、評価
値の最大値と最小値との差が規定値a2よりも小さいと
判断した場合には、注目画素は全方向に対して輝度の連
続性の高いコンクリート等を示す画素であると判断して
ステップS102に進む。
If it is determined in step S106 that the difference between the maximum value and the minimum value of the evaluation value is smaller than the specified value a2, the target pixel is a concrete or the like having a high luminance continuity in all directions. And the process proceeds to step S102.

【0052】一方、ステップS106において、評価値
の最大値と最小値との差が規定値a2以上であると判断
した場合には、この注目画素はある方向に特化した輝度
の連続性を有するレール候補点であると判断してステッ
プS107に進む。
On the other hand, if it is determined in step S106 that the difference between the maximum value and the minimum value of the evaluation value is equal to or larger than the specified value a2, the pixel of interest has luminance continuity specialized in a certain direction. It is determined that it is a rail candidate point, and the process proceeds to step S107.

【0053】続くステップS107では、レール候補点
であると判断された注目画素における輝度の連続方向を
検出する。この輝度の連続方向検出は、レール候補点で
ある注目画素の複数方向への輝度の連続性の評価値に基
づいて行われるもので、評価値が最小となる方向が輝度
の連続方向として設定される。
In the following step S107, a continuous direction of luminance at the target pixel determined to be a rail candidate point is detected. This continuous direction detection of the luminance is performed based on the evaluation value of the luminance continuity in a plurality of directions of the pixel of interest, which is a rail candidate point, and the direction in which the evaluation value is the minimum is set as the luminance continuous direction. You.

【0054】そして、ステップS102或いはステップ
S107からステップS108に進むと、ステップS1
08では、指定画像範囲内に次の注目画素があるか否
か、すなわち、指定画像範囲内にレール候補点か否かを
未判定の画素があるか否かを調べ、未判定の画素がある
と判断した場合には、次の画素を注目画素として設定し
た後、ステップS101に戻る。一方、指定画像範囲内
に未判定の画素がないと判断した場合には、そのままル
ーチンを抜ける。
When the process proceeds from step S102 or S107 to step S108, step S1 is executed.
At 08, it is checked whether or not the next pixel of interest is within the specified image range, that is, whether or not there is a pixel that has not been determined as a rail candidate point within the specified image range. If it is determined that the target pixel is the next pixel, the process returns to step S101. On the other hand, if it is determined that there is no undetermined pixel in the designated image range, the routine exits from the routine.

【0055】このような処理により、レール候補点抽出
部40では、図6に示すように、輝度の連続方向の情報
を持ったレール候補点からなる画像のような形態のレー
ル候補点分布情報(方向画像)を生成する。
By such processing, the rail candidate point extracting unit 40, as shown in FIG. 6, has rail candidate point distribution information (like an image) composed of rail candidate points having information on the luminance continuous direction. Direction image).

【0056】次に、基準点検出部51による自車走行レ
ールの基準点検出処理について、図7に示すフローチャ
ートを用いて説明する。基準点検出部51は、立体物検
出部35から立体物に関する情報が入力されるとともに
レール候補点抽出部40から方向画像に関する情報が入
力され、方向画像の下方(車両1の足元側)に設定され
た基準点検索ライン上における左右の自車走行レールの
座標を検出し、この検出された一対の座標を自車走行レ
ール追跡の際の基準となるレール代表点(以下、レール
基準点と称する)とするものである。ここで、レール基
準点の検出は、図8に示すように、基準点検索領域内の
レール候補点に基づいて行われるもので、基準点検索領
域は基準点検索ラインに沿って設定されるものである。
Next, the reference point detection processing of the own vehicle running rail by the reference point detection section 51 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The reference point detector 51 receives information about the three-dimensional object from the three-dimensional object detector 35 and information about the directional image from the rail candidate point extractor 40, and sets the information below the directional image (at the foot of the vehicle 1). The coordinates of the left and right vehicle running rails on the reference point search line thus detected are detected, and the detected pair of coordinates is used as a rail representative point (hereinafter referred to as a rail reference point) as a reference when tracking the vehicle running rail. ). Here, the detection of the rail reference point is performed based on the rail candidate points in the reference point search area as shown in FIG. 8, and the reference point search area is set along the reference point search line. It is.

【0057】基準点検出処理がスタートすると、先ず、
ステップS201で、基準点検索領域内のレール候補点
の中から、所定高さ(所定低さ)を有する立体物に対応
するレール候補点を除去する。すなわち、敷設面に対し
て所定高さを有する立体物は、壁面,柱,信号機,側溝
等の可能性が高くレールである可能性が低い。そこで、
ステップS201では、先ず、立体物検出部35で検出
された立体物のうち所定高さを有する立体物を抽出し、
抽出した立体物に対応するレール候補点を基準点検出処
理の対象から除外することにより、処理の高速化を図る
と共に検出精度の向上を図る。
When the reference point detection process starts, first,
In step S201, a rail candidate point corresponding to a three-dimensional object having a predetermined height (predetermined height) is removed from the rail candidate points in the reference point search area. That is, a three-dimensional object having a predetermined height with respect to the laying surface has a high possibility of a wall surface, a pillar, a traffic light, a side groove, and the like, and has a low possibility of being a rail. Therefore,
In step S201, first, a three-dimensional object having a predetermined height is extracted from the three-dimensional objects detected by the three-dimensional object detection unit 35,
By excluding the rail candidate points corresponding to the extracted three-dimensional object from the target of the reference point detection processing, the processing speed is increased and the detection accuracy is improved.

【0058】続くステップS202では、今回の基準点
検出処理がシステム起動直後の処理であるか否かを調
べ、今回の処理がシステム起動直後の処理であると判断
した場合にはステップS205に進む。
In the following step S202, it is checked whether or not the current reference point detection process is a process immediately after the system startup. If it is determined that the current process is a process immediately after the system startup, the process proceeds to step S205.

【0059】一方、ステップS202において、今回の
処理がシステム起動直後の処理でないと判断した場合に
はステップS203に進み、前回の処理でレール基準点
が検出されたか否かを調べる。そして、前回の処理でレ
ール基準点が検出されていると判断した場合にはステッ
プS203からステップS204に進む一方、前回の処
理でレール基準点が検出されなかったと判断した場合に
はステップS203からステップS205に進む。
On the other hand, if it is determined in step S202 that the current process is not the process immediately after the system startup, the process proceeds to step S203, and it is determined whether or not the rail reference point has been detected in the previous process. If it is determined that the rail reference point has been detected in the previous processing, the process proceeds from step S203 to step S204. If it is determined that the rail reference point has not been detected in the previous processing, the processing proceeds from step S203 to step S203. Proceed to S205.

【0060】ステップS204では、前回検出したレー
ル基準点を今回のレール基準点検出の予測点に設定した
後、ステップS206に進む。
In step S204, the previously detected rail reference point is set as the predicted point of the current rail reference point detection, and the flow advances to step S206.

【0061】一方、ステップS205では、車両1が直
線レール上にいるときの基準点検索ライン上における理
論上のレール座標を今回のレール基準点検出の予測点に
設定した後、ステップS206に進む。すなわち、今回
の処理がシステム起動直後の処理である場合や前回の処
理でレール基準点が検出されなかった場合には、車両1
が直線レール上にいると仮定し、カメラの取付位置や取
付方向等から一義的に定まる基準点検索ライン上のレー
ル座標を今回のレール基準点検出の予測点として代用す
る。
On the other hand, in step S205, the theoretical rail coordinates on the reference point search line when the vehicle 1 is on the straight rail are set as the predicted points of the current rail reference point detection, and then the process proceeds to step S206. That is, if the current process is a process immediately after system startup or if no rail reference point is detected in the previous process, the vehicle 1
Is assumed to be on a straight rail, and the rail coordinates on the reference point search line uniquely determined from the mounting position and mounting direction of the camera are substituted as the predicted points for the current rail reference point detection.

【0062】ステップS206では、基準点検索領域内
において、輝度の連続方向が同一であって直線状に分布
しているレール候補点に対してHOUGH変換処理(直
線検出処理)を行う。
In step S206, HOUGH conversion processing (straight line detection processing) is performed on rail candidate points that have the same luminance continuous direction and are linearly distributed in the reference point search area.

【0063】続くステップS207では、ステップS2
06で検出した直線群のデータに基づき、左右のレール
基準点の候補となる座標対を求める。具体的には、実空
間において左右のレール間距離は一定であり且つ左右の
レールは互いに平行であることに着目し、ステップS2
06で検出した直線群の中から、画像上において理論上
互いの距離が実際のレール間距離に対応するとともに互
いに平行となる直線対を選別し、選別された直線対が基
準点検索ラインと交わる座標対を左右のレール基準点の
候補とする。
In the following step S207, step S2
Based on the data of the straight line group detected in step 06, a coordinate pair as a candidate for the left and right rail reference points is obtained. Specifically, focusing on the fact that the distance between the left and right rails is constant and the left and right rails are parallel to each other in the real space, step S2
From the straight line group detected at step 06, a pair of straight lines whose distance from each other theoretically corresponds to the actual rail-to-rail distance on the image and which are parallel to each other are selected, and the selected straight line pair intersects the reference point search line. The coordinate pair is set as a candidate for the left and right rail reference points.

【0064】続くステップS208では、抽出したレー
ル基準点候補の座標対の中から、ステップS204或い
はステップS205で設定した予測点に最も近いもの
を、今回のレール基準点として設定した後、ルーチンを
抜ける。
In the following step S208, from the coordinate pairs of the extracted rail reference point candidates, the one closest to the prediction point set in step S204 or S205 is set as the current rail reference point, and the routine exits. .

【0065】次に、レール追跡部52によるレール追跡
処理について、図9に示すフローチャートを用いて説明
する。レール追跡部51は、画像取込部20内の画像メ
モリにストアされている一対の画像のうちの一方の画像
(基準画像)、立体物検出部35からの立体物に関する
情報、レール候補点抽出部40からの方向画像に関する
情報、及び基準点検出部51からのレール基準点に関す
る情報が入力され、基準画像及び方向画像に基づき、レ
ール基準点を起点として遠方に順次自車走行レールの代
表点検索を行うレール追跡処理を行うものである。
Next, the rail tracking processing by the rail tracking section 52 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The rail tracking unit 51 extracts one of a pair of images (reference image) stored in an image memory in the image capturing unit 20, information on a three-dimensional object from the three-dimensional object detection unit 35, and extraction of rail candidate points. Information on the direction image from the unit 40 and information on the rail reference point from the reference point detection unit 51 are input, and based on the reference image and the direction image, the representative points of the own vehicle traveling rail are sequentially set in the distance from the rail reference point to the starting point. A rail tracking process for performing a search is performed.

【0066】具体的には、画像上に設定された各検索ラ
イン(図11参照)毎に、すでに決定している手前のレ
ール代表点に基づいて当該検索ライン上におけるレール
代表点を予測し、その予測位置を中心とする検索ライン
上の所定範囲の中から、後述する3つの評価指標に基づ
いて最終的なレール代表点を決定する。ここで、本実施
の形態では、各検索ラインの間隔は、車両1に対して遠
方となる程狭い間隔に設定されている。
Specifically, for each search line (see FIG. 11) set on the image, a rail representative point on the search line is predicted based on the previously determined rail representative point on the near side. A final rail representative point is determined from a predetermined range on the search line centered on the predicted position based on three evaluation indices described later. Here, in the present embodiment, the intervals between the search lines are set to be narrower as the distance from the vehicle 1 increases.

【0067】レール追跡処理がスタートすると、先ず、
ステップS301で、レール追跡処理の高速化及び精度
向上を図るため、画像上の画素の中から所定高さ(所定
低さ)を有する立体物に対応する画素を除去すると共
に、レール候補点抽出部40にて抽出された方向画像上
のレール候補点の中から所定高さ(所定低さ)を有する
立体物に対応するものを除去する。
When the rail tracking process starts, first,
In step S301, in order to increase the speed and accuracy of the rail tracking process, pixels corresponding to a three-dimensional object having a predetermined height (a predetermined height) are removed from the pixels on the image, and a rail candidate point extraction unit is used. A rail corresponding to a three-dimensional object having a predetermined height (predetermined height) is removed from the rail candidate points on the direction image extracted at 40.

【0068】続くステップS302では、今回レール代
表点検索を行う検索ラインが、車両1の近傍に位置する
検索ラインであるか否かを調べ、今回の検索ラインが車
両1の近傍にあると判断した場合にはステップS303
に進む。
In the following step S302, it is checked whether or not the search line for the current rail representative point search is a search line located near the vehicle 1, and it is determined that the current search line is near the vehicle 1. In this case, step S303
Proceed to.

【0069】ステップS303では、すでに決定されて
いる1つ手前のレール代表点に基づき、今回の検索ライ
ン上におけるレール代表点(座標)を予測する。この予
測位置は、手前のレール代表点から該レール代表点の輝
度の連続方向に延ばした直線と今回の検索ラインとの交
点を検出することにより行う。
In step S303, a rail representative point (coordinates) on the current search line is predicted based on the previously determined rail representative point immediately before. This predicted position is determined by detecting the intersection of a straight line extending in the continuous direction of the luminance of the rail representative point from the preceding rail representative point and the current search line.

【0070】一方、ステップS302において、今回の
検索ラインが車両1に対して所定の遠方に位置する検索
ラインであると判断するとステップS304に進む。ス
テップS304では、手前数点のレール代表点に基づ
き、今回の検索ライン上におけるレール代表点を予測す
る。このレール代表点の予測は、手前数点のレール代表
点から、今回の検索ライン上でのレール位置を線形予測
することにより行う。
On the other hand, if it is determined in step S302 that the current search line is a search line located a predetermined distance from the vehicle 1, the process proceeds to step S304. In step S304, a rail representative point on the current search line is predicted based on a few rail representative points before. The prediction of the rail representative point is performed by linearly predicting the rail position on the current search line from the rail representative points in the foreground.

【0071】続くステップS305〜ステップS309
までの処理は、ステップS303或いはステップS30
4で予測した左右のレール代表点の予測位置を中心とし
て検索ライン上にそれぞれ設定された左右一対の検索領
域の中から、評価指標に基づいて最終的なレール代表点
を評価・判定するものである。評価指標としては、手前
からの位置の連続性の評価値(ステップS305)と、
手前からの輝度パターンの連続性の評価値(ステップS
306)と、手前からの方向性の連続性の評価値(ステ
ップS307)が用いられている。
Following steps S305 to S309
The processing up to step S303 or step S30
A final rail representative point is evaluated and determined based on the evaluation index from a pair of left and right search areas respectively set on the search line with the predicted position of the left and right rail representative points predicted in 4 as a center. is there. As the evaluation index, an evaluation value of the continuity of the position from the near side (step S305),
Evaluation value of the continuity of the luminance pattern from the front (step S
306) and the evaluation value of the continuity of the directivity from the near side (step S307).

【0072】ステップS305では、先ず、上記検索領
域内に存在する各レール候補点(以下、レール検索点と
称す)について、すでに決定されている手前のレール代
表点からの位置の連続性を示す評価値E0(x)とし
て、レール代表点に対する予測位置の一致度(ずれ)を
求める。
In step S 305, first, for each rail candidate point (hereinafter referred to as a rail search point) existing in the search area, an evaluation indicating the continuity of the position from the previously determined rail representative point before the rail. As the value E0 (x), the degree of coincidence (deviation) of the predicted position with respect to the rail representative point is obtained.

【0073】ここで、各レール検索点における評価値E
0(x)は、例えば次式によって算出される。
Here, the evaluation value E at each rail search point
0 (x) is calculated by the following equation, for example.

【0074】[0074]

【数4】 但し、 X:検索ライン上におけるレール代表点の予測位置 x:検索ライン上における各レール検索点の位置 すなわち、評価値E0(x)は、各レール検索点がレー
ル代表点の予測位置からずれている程大きな値となる。
(Equation 4) Here, X: predicted position of the rail representative point on the search line x: position of each rail search point on the search line That is, the evaluation value E0 (x) is such that each rail search point is shifted from the predicted position of the rail representative point. The larger the value.

【0075】続くステップS306では、手前からの輝
度パターンの連続性を示す評価値E1(x)として、す
でに決定されている手前のレール代表点を中心とする設
定領域内の輝度パターンに対して、今回の検索ライン上
における各レール検索点を中心とする設定領域内の輝度
パターンの一致度(ずれ)を求める。
In the following step S306, as an evaluation value E1 (x) indicating the continuity of the luminance pattern from the front, the luminance pattern in the set area centered on the previously determined rail representative point is determined. The matching degree (deviation) of the luminance pattern in the set area centered on each rail search point on the current search line is obtained.

【0076】すなわち、レール周辺の輝度パターンはレ
ール長手方向のいずれの位置においても類似しているこ
とに着目し、手前のレール代表点を中心とする設定領域
内の輝度パターンと各レール検索点を中心とする設定領
域内の輝度パターンとの一致度の評価を行うことで、各
レール検索点がレール代表点である可能性についての評
価を行おうとするものである。ここで、本実施の形態で
は、画像上でのレール幅を考慮して、上記設定領域を、
例えば左右に細長な5×3画素の領域に設定する。
That is, focusing on the fact that the luminance pattern around the rail is similar at any position in the longitudinal direction of the rail, the luminance pattern in the set area centered on the front representative point and the respective rail search points are determined. By evaluating the degree of coincidence with the luminance pattern in the center set area, it is attempted to evaluate the possibility that each rail search point is a rail representative point. Here, in the present embodiment, in consideration of the rail width on the image,
For example, the region is set to be a 5 × 3 pixel region that is slender on both sides.

【0077】各レール検索点における評価値E1(x)
は、例えば次式によって算出される。
Evaluation value E1 (x) at each rail search point
Is calculated by the following equation, for example.

【0078】[0078]

【数5】 但し、 xr,yr:手前の検索ラインでのレール代表点の座標 x,y:各レール検索点の座標 Px,y:各レール検索点における輝度 続くステップS307では、手前からの方向性の連続性
を示す評価値E2(x)として、手前のレール代表点に
対する各レール検索点の方向と、手前のレール代表点に
おける輝度の連続方向とを比較して方向の一致度(ず
れ)を求める。
(Equation 5) Here, xr, yr: the coordinates of the rail representative point on the previous search line x, y: the coordinates of each rail search point Px, y: the luminance at each rail search point In the next step S307, the continuity of the direction from the near side Is determined by comparing the direction of each rail search point with respect to the preceding rail representative point and the continuous direction of luminance at the preceding rail representative point as the evaluation value E2 (x).

【0079】ここで、各レール検索点における評価値E
2(x)は、例えば次式によって算出される。
Here, the evaluation value E at each rail search point
2 (x) is calculated by the following equation, for example.

【0080】[0080]

【数6】 続くステップS308では、各レール検索点に対する評
価値E0(x),E1(x),E2(x)に基づいて総合
評価を行い、最終的なレール代表点を決定する。すなわ
ち、各レール検索点毎に評価値E0(x),E1(x),
E2(x)を所定に合計した評価値E(x)を求め、評
価値E(x)が最も小さいレール検索点を最終的なレー
ル代表点(座標)とする。但し、この評価値E(x)が
所定の閾値の条件を満たしていない場合には、レール代
表点が未検出であったものとする。
(Equation 6) In the following step S308, comprehensive evaluation is performed based on the evaluation values E0 (x), E1 (x), E2 (x) for each rail search point, and a final rail representative point is determined. That is, the evaluation values E0 (x), E1 (x),
An evaluation value E (x) obtained by predetermined summation of E2 (x) is obtained, and a rail search point having the smallest evaluation value E (x) is set as a final rail representative point (coordinate). However, when the evaluation value E (x) does not satisfy the condition of the predetermined threshold value, it is assumed that the rail representative point has not been detected.

【0081】そして、ステップS309では、ステップ
S308で求めたレール代表点の左右1画素以内の領域
にレール代表点を表す画素よりも輝度が暗い画素がある
か否かを調べ、レール代表点を表す画素よりも輝度が暗
い画素があると判断した場合には、最も暗い輝度を有す
る画素の座標にレール代表点の座標を補正した後、ステ
ップS310に進む。
Then, in step S309, it is checked whether or not there is a pixel whose luminance is lower than the pixel representing the rail representative point in an area within one pixel on the left and right of the rail representative point obtained in step S308, and the rail representative point is represented. If it is determined that there is a pixel whose luminance is lower than that of the pixel, the coordinates of the rail representative point are corrected to the coordinates of the pixel having the lowest luminance, and the process proceeds to step S310.

【0082】なお、上記ステップS309の補正は、例
えば夜間にレールを撮像した際にレールの鏡面部分が一
般に敷設面等に対して暗く写ることに起因するものであ
るが、撮像条件等によっては、レールの鏡面部分は敷設
面等に対して明るく写ることがある。従って、このよう
にレールの鏡面部分が敷設面等に対して明るく写る撮像
条件下では、ステップS308で求めたレール代表点の
座標を、左右1画素以内の領域で最も輝度が明るい画素
の座標に補正してもよい。
The correction in step S309 is caused, for example, by the fact that when the rail is imaged at night, the mirror surface of the rail is generally darkened on the laying surface or the like. The mirror surface of the rail may appear brighter than the installation surface. Therefore, under the imaging conditions in which the mirror portion of the rail is brightly displayed on the laying surface or the like, the coordinates of the rail representative point obtained in step S308 are changed to the coordinates of the brightest pixel in the area within one pixel on either side. It may be corrected.

【0083】ステップS310では、ステップS308
において、左右のレール代表点のうち一方のみしか検出
できなかったか否かを調べ、一方のみしか検出できなか
ったと判断した場合には、ステップS311に進む。
In step S310, step S308
In, it is checked whether only one of the left and right rail representative points has been detected. If it is determined that only one of the rail representative points has been detected, the process proceeds to step S311.

【0084】ステップS311では、左右のレール代表
点のうち検出できた一方のレール代表点から、左右レー
ル間隔、及び、レール方向の相対差を用いて他方のレー
ル代表点を補完設定した後、ステップS312に進む。
In step S311, from one of the left and right rail representative points that has been detected, the other rail representative point is complementarily set using the left and right rail intervals and the relative difference in the rail direction. Proceed to S312.

【0085】続くステップS312では、同じ側のレー
ル代表点が検出不可能な状態が規定回数続いたか否かを
調べ、規定回数続いていないと判断した場合にはステッ
プS318に進む一方、規定回数続いたと判断した場合
にはそのままルーチンを抜ける。すなわち、同じ側のレ
ール代表点が規定回数続けて検出できなかった場合に
は、以後検出されるレール代表点の信頼性が低下するた
め、レール追跡処理を終了する。
In the following step S312, it is checked whether or not the state in which the rail representative point on the same side cannot be detected has continued for a predetermined number of times. If it is determined that the error has occurred, the process exits the routine. That is, if the rail representative point on the same side cannot be detected continuously for the specified number of times, the reliability of the subsequently detected rail representative point decreases, and the rail tracking processing ends.

【0086】一方、ステップS310においてレール代
表点の検出が一方のみの検出ではないと判断してステッ
プS313に進むと、ステップS313では、ステップ
S308において、左右のレール代表点が両方とも検出
不可能であったか否かを調べる。
On the other hand, if it is determined in step S310 that the detection of the rail representative point is not the detection of only one, the process proceeds to step S313. In step S313, both the left and right rail representative points cannot be detected in step S308. Check if there was.

【0087】そして、ステップS313において、左右
のレール代表点が両方とも検出不可能であったと判断し
た場合には、ステップS314に進み、ステップS30
3或いはステップS304で求めたレール代表点の予測
位置を用いてレール代表点の補完処理を行った後、ステ
ップS315に進む。
If it is determined in step S313 that both the left and right rail representative points cannot be detected, the flow advances to step S314 to proceed to step S30.
3 or after performing the rail representative point complementing process using the predicted position of the rail representative point obtained in step S304, the process proceeds to step S315.

【0088】続くステップS315では、レール代表点
が左右両方とも検出不可能な状態が規定回数続いたか否
かを調べ、規定回数続いていないと判断した場合にはス
テップS318に進む一方、規定回数続いたと判断した
場合にはそのままルーチンを抜ける。すなわち、レール
代表点が左右両方とも規定回数続けて検出できなかった
場合には、以後検出されるレール代表点の信頼性が低下
するため、レール追跡処理を終了する。
In the following step S315, it is checked whether or not the state in which the left and right rail representative points cannot be detected has continued for a specified number of times. If it is determined that the specified number has not been continued, the process proceeds to step S318, while If it is determined that the error has occurred, the process exits the routine. That is, if the left and right rail representative points cannot be detected continuously for the specified number of times, the reliability of the subsequently detected rail representative points decreases, and the rail tracking processing ends.

【0089】一方、ステップS313において左右両方
のレール代表点が検出できたと判断してステップS31
6に進むと、ステップS316では、検出された左右の
レール代表点間の間隔が、実空間でのレール間隔に基づ
く画像上のレール間隔に対して適切な値であるか否かを
調べ、レール代表点間の間隔が適切な値であると判断し
た場合にはステップS318に進む一方、レール代表点
間の間隔が適切な値でないと判断した場合にはステップ
S317に進む。
On the other hand, in step S313, it is determined that both the left and right rail representative points have been detected, and the process proceeds to step S31.
In step S316, it is determined whether or not the detected distance between the left and right rail representative points is an appropriate value for the rail distance on the image based on the rail distance in the real space. When it is determined that the interval between the representative points is an appropriate value, the process proceeds to step S318, and when it is determined that the interval between the rail representative points is not an appropriate value, the process proceeds to step S317.

【0090】ステップS317では、左右のレール代表
点のうち評価値E(x)が大きい方のレール代表点を無
効とした後、ステップS311に進み、無効とされなか
ったレール代表点(一方のレール代表点)から、左右レ
ール間隔、及び、レール方向の相対差を用いて他方のレ
ール代表点を補完する。
In step S317, the rail representative point having the larger evaluation value E (x) among the left and right rail representative points is invalidated, and the process advances to step S311 to proceed to the rail representative point which has not been invalidated (one of the rail representative points). From the representative point), the other rail representative point is complemented by using the left and right rail intervals and the relative difference in the rail direction.

【0091】ステップS312、ステップS314、或
いはステップS315からステップS318に進むと、
ステップS318では、レール代表点の検索処理を自車
に対して遠方に位置する規定の検索ラインまで行ったか
否かを調べ、規定の検索ラインまでレール代表点の検索
を行ったと判断した場合には、そのままルーチンを抜け
る。
When the process proceeds from step S312, step S314, or step S315 to step S318,
In step S318, it is checked whether or not the search processing of the rail representative point has been performed up to the specified search line located far from the own vehicle. If it is determined that the search of the rail representative point has been performed up to the specified search line, , And exit the routine.

【0092】一方、ステップS318において、規定の
検索ラインまでレール代表点の検索処理を行っていない
と判断した場合にはステップS302に戻り、今回の検
索ラインよりも1つ遠方の検索ラインについて同様の検
索処理を繰り返す。
On the other hand, if it is determined in step S318 that the search processing of the rail representative point has not been performed up to the specified search line, the process returns to step S302, and the same processing is performed for a search line one distance farther from the current search line. Repeat the search process.

【0093】以上説明した本実施の形態におけるレール
代表点の検索は、レール代表点の予測位置を中心とする
検索領域内に存在するレール候補点を検索点として行う
ようになっているが、その検索領域内に存在するがレー
ル候補点として設定されていない画素位置もレール検索
点に設定して評価してもよい。この場合、その画素位置
はレール候補点でないため輝度の連続方向に関するデー
タを具備しておらず、評価値E2(x)の算出ができな
い。このため、その画素位置における評価値E2(x)
については、予め設定された固定値とする。
The search for a rail representative point in the present embodiment described above is performed using a rail candidate point existing in a search area centered on the predicted position of the rail representative point as a search point. Pixel positions that exist in the search area but are not set as rail candidate points may also be set as rail search points and evaluated. In this case, since the pixel position is not a rail candidate point, the pixel position does not have data on the continuous direction of luminance, and the evaluation value E2 (x) cannot be calculated. Therefore, the evaluation value E2 (x) at that pixel position
Is a fixed value set in advance.

【0094】このような実施の形態によれば、各画素に
ついて画像上での輝度の連続性を評価し、この輝度の連
続性の評価値に基づいてレール候補点を抽出するので、
敷設面等とレール候補点との分離を精度よく行うことが
できる。
According to such an embodiment, the continuity of luminance on an image is evaluated for each pixel, and rail candidate points are extracted based on the evaluation value of the continuity of luminance.
Separation of the laying surface and the like from the rail candidate points can be performed with high accuracy.

【0095】すなわち、レールを表す画素は周囲に対し
てレールの連続方向(レールの鏡面部が連続する方向)
のみに輝度の連続性が高くなることに着目し、画素毎に
複数方向への輝度の連続性を評価してレール候補点を抽
出することにより、外光等の影響によってレールの絶対
輝度が部分的に変化した場合等においても、レール候補
点の抽出結果は外光等の悪影響を受けにくい。
That is, a pixel representing a rail is in a continuous direction of the rail with respect to the periphery (a direction in which the mirror surface of the rail is continuous).
Focusing on the fact that the continuity of the brightness is high only for the pixels, and by extracting the rail candidate points by evaluating the continuity of the brightness in multiple directions for each pixel, the absolute brightness of the rails may be partially Even in the case of a change, for example, the extraction result of the rail candidate points is hardly affected by external light or the like.

【0096】また、注目画素における輝度の連続性の評
価は、注目画素を中心として異なる複数の検索方向に連
なる画素の小領域を設定し、この小領域における輝度の
差分値或いは分散値の少なくとも何れか一方を算出して
行うものなので、FFT等の周波数変換を用いた輝度の
連続性の評価に比べて容易且つ短時間で行うことができ
る。
Further, the evaluation of the continuity of the luminance in the target pixel is performed by setting a small area of pixels connected to a plurality of different search directions centering on the target pixel, and setting at least one of the luminance difference value and the variance value in this small area. Since it is performed by calculating either one of them, it can be performed easily and in a short time as compared with the evaluation of the continuity of luminance using frequency transformation such as FFT.

【0097】また、注目画素がレール候補点であるか否
かの判定は、輝度の連続性の評価値の最小値と最大値と
に基づいて行うものであるので、レール候補点の抽出を
高速で行うことができる。
Further, since the determination as to whether or not the pixel of interest is a rail candidate point is made based on the minimum value and the maximum value of the evaluation value of luminance continuity, the extraction of the rail candidate point is performed at high speed. Can be done with

【0098】また、輝度の連続性の評価を行う際の小領
域を、画像上のレール幅に基づいて設定することによ
り、レール候補点の抽出精度を向上することができる。
Further, by setting the small area for evaluating the continuity of luminance based on the rail width on the image, the extraction accuracy of the rail candidate points can be improved.

【0099】また、抽出したレール候補点における輝度
の連続方向を、輝度の連続性の評価値に基づいて容易に
求めることができる。換言すれば、輝度の連続性の評価
値に基づいて、レール候補点がレールである場合のレー
ルの連続方向を容易に求めることができる。
Further, the continuity of luminance at the extracted rail candidate point can be easily obtained based on the evaluation value of continuity of luminance. In other words, based on the evaluation value of the continuity of the luminance, the continuation direction of the rail when the rail candidate point is a rail can be easily obtained.

【0100】また、自車走行レール検出に際し、レール
基準点を検出する際には、画像上に設定した基準点検索
領域内のレール候補点に対して輝度の連続方向が同一の
レール候補点毎に直線検出処理を行い、検出した直線に
基づいてレール基準点を検出するので、レール基準点検
出の精度を向上することができる。すなわち、検出した
直線群の中から、画像上において互いの距離が実際のレ
ール間距離に対応すると共に互いに平行となる直線対を
選別し、これらの直線対に基づきレール基準点を検出す
るので、レール基準点の検出精度を向上することができ
る。
When detecting the rail reference point in detecting the traveling rail of the own vehicle, when detecting the rail reference point, each rail candidate point having the same luminance continuous direction as the rail candidate point in the reference point search area set on the image. Since the straight line detection process is performed and the rail reference point is detected based on the detected straight line, the accuracy of the rail reference point detection can be improved. That is, from the detected straight line group, a pair of straight lines whose distances are parallel to each other while corresponding to the actual distance between rails on the image are selected, and the rail reference point is detected based on these straight line pairs. The detection accuracy of the rail reference point can be improved.

【0101】また、基準点検索領域を自車の手前側に設
定することにより、レール基準点の検出精度を向上する
ことができ、ひいてはレール基準点に連なるレール代表
点の検出精度を向上することができる。
By setting the reference point search area in front of the vehicle, the detection accuracy of the rail reference point can be improved, and the detection accuracy of the rail representative point connected to the rail reference point can be improved. Can be.

【0102】また、レール基準点の検出に際し、所定高
さを有する立体物に対応するレール候補点を処理対象か
ら除外することにより、処理の高速化及び検出精度の向
上を図ることができる。
Further, when detecting the rail reference point, by excluding the rail candidate points corresponding to the three-dimensional object having the predetermined height from the processing targets, it is possible to increase the processing speed and improve the detection accuracy.

【0103】また、自車走行レールの検出に際し、レー
ル代表点の追跡を、所定間隔毎に設定された検索ライン
毎に行うことにより効率的に行うことができる。さら
に、検索ラインの間隔を、自車に対して遠方となる程狭
い間隔に設定することによりレール代表点の追跡がより
効率的なものとなる。
Further, when detecting the traveling rail of the own vehicle, the tracking of the rail representative point can be performed efficiently by performing the search for each search line set at predetermined intervals. Further, by setting the interval between the search lines to be narrower as the distance from the host vehicle becomes farther, the tracking of the rail representative point becomes more efficient.

【0104】また、レール代表点の追跡に際し、手前で
検出されたレール代表点に基づいて次の検索ライン上の
レール代表点の予測位置を算出し、この予測位置に対す
る検索ライン上の各レール検索点位置の一致度を評価す
ることによりレール代表点の検出精度を向上することが
できる。
In tracking the rail representative point, the predicted position of the rail representative point on the next search line is calculated based on the rail representative point detected in front, and each rail search on the search line for this predicted position is performed. By evaluating the degree of coincidence of the point positions, the detection accuracy of the rail representative point can be improved.

【0105】また、レール代表点の追跡に際し、手前で
検出されたレール代表点を中心とした設定領域の輝度パ
ターンと、次の検索ライン上の各レール検索点を中心と
した設定領域の輝度パターンとの一致度を評価すること
によりレール代表点の検出精度を向上することができ
る。
In tracking a rail representative point, a luminance pattern of a set area centered on a rail representative point detected in the front and a luminance pattern of a set area centered on each rail search point on the next search line. By evaluating the degree of coincidence with, the detection accuracy of the rail representative point can be improved.

【0106】また、レール代表点の追跡に際し、手前で
検出されたレール代表点から次の検索ライン上の各レー
ル検索点までの方向と、各レール検索点における輝度の
連続方向との一致度を評価することによりレール代表点
の検出精度を向上することができる。
In tracking the rail representative point, the degree of coincidence between the direction from the rail representative point detected in front to each rail search point on the next search line and the continuous direction of luminance at each rail search point is determined. By performing the evaluation, the detection accuracy of the rail representative point can be improved.

【0107】また、レール代表点の追跡に際し、左右の
レール代表点を互いに補完することによりレール代表点
の検出精度を向上することができる。
Further, when tracking the rail representative points, the detection accuracy of the rail representative points can be improved by complementing the left and right rail representative points with each other.

【0108】また、レール代表点の追跡に際し、所定高
さを有する立体物に対応する画素及びレール候補点を処
理対象から除外することにより、処理の高速化及び検出
精度の向上を図ることができる。
Further, when tracking the rail representative points, pixels corresponding to a three-dimensional object having a predetermined height and rail candidate points are excluded from processing targets, so that processing can be speeded up and detection accuracy can be improved. .

【0109】また、上述のように構成された軌道認識装
置2を、保守用車両等のような営業運転終了後に営業用
本線等を走行する鉄道車両1に搭載することにより、認
識した軌道情報を効果的に有効利用することができる。
Further, by mounting the track recognition device 2 configured as described above on a railway vehicle 1 running on a business main line or the like after the end of commercial operation such as a maintenance vehicle, the recognized track information can be obtained. It can be used effectively and effectively.

【0110】なお、本実施の形態では、一対のレールを
検出することにより自車軌道を認識する一例について説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、軌
道に沿って連続して配設された他の細長の固設物であっ
てもよい。
In the present embodiment, an example of recognizing the own vehicle trajectory by detecting a pair of rails has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Another elongated fixed object may be provided.

【0111】また、本実施の形態において、ステレオカ
メラを使用して自車進行方向の風景における輝度データ
と距離データを取得したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば単眼カメラとレーダーの組合せに
より、それぞれ輝度データと距離データを取得するよう
にしてもよい。
Further, in the present embodiment, the brightness data and the distance data in the scenery in the traveling direction of the own vehicle are acquired by using the stereo camera. However, the present invention is not limited to this. The luminance data and the distance data may be respectively obtained by the combination of the radars.

【0112】[0112]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像上での輝度の連続性の評価に基づいて軌道認識を行う
ので、外光等に影響されることなく精度よく軌道認識を
行うことができる。
As described above, according to the present invention, the trajectory is recognized based on the evaluation of the continuity of the luminance on the image, so that the trajectory can be accurately recognized without being affected by external light or the like. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】軌道車両に搭載された軌道認識装置を示す機能
ブロック図
FIG. 1 is a functional block diagram showing a track recognition device mounted on a track vehicle.

【図2】レール候補点抽出処理のフローチャートFIG. 2 is a flowchart of rail candidate point extraction processing;

【図3】画像上の検索領域を示す説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing a search area on an image.

【図4】各検索方向への輝度の連続性を評価する際の小
領域を表す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a small area when evaluating the continuity of luminance in each search direction.

【図5】輝度の連続性の検索方向とその評価値との関係
を表す図表
FIG. 5 is a table showing a relationship between a search direction of luminance continuity and its evaluation value.

【図6】レール候補点の方向画像を表す説明図FIG. 6 is an explanatory diagram showing a direction image of a rail candidate point.

【図7】基準点検出処理のフローチャートFIG. 7 is a flowchart of a reference point detection process.

【図8】方向画像における基準点検索領域を示す説明図FIG. 8 is an explanatory diagram showing a reference point search area in a direction image.

【図9】レール追跡処理のフローチャート(その1)FIG. 9 is a flowchart of rail tracking processing (part 1).

【図10】レール追跡処理のフローチャート(その2)FIG. 10 is a flowchart of rail tracking processing (part 2).

【図11】レール代表点の検索ラインを示す説明図FIG. 11 is an explanatory diagram showing a search line for a rail representative point.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両(鉄道車両) 2 軌道認識装置 10 ステレオカメラ(撮像手段) 35 立体物検出部(立体物検出手段) 40 レール候補点抽出部(固設物候補点抽出手段) 50 自車走行レール検出部(固設物検出手段) 51 基準点検出部(基準点検出手段) 52 レール追跡部(固設物追跡手段) 100 制御部(制御手段) REFERENCE SIGNS LIST 1 vehicle (railroad vehicle) 2 track recognition device 10 stereo camera (imaging means) 35 three-dimensional object detection unit (three-dimensional object detection unit) 40 rail candidate point extraction unit (fixed object candidate point extraction unit) 50 own vehicle traveling rail detection unit (Fixed object detecting means) 51 Reference point detecting unit (Reference point detecting means) 52 Rail tracking unit (Fixed object tracking means) 100 Control unit (Control means)

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 撮像手段で捕らえた自車の進行方向の画
像を用いて、軌道に沿って連続して配設された自車走行
のための固設物を検出し、自車軌道を認識する軌道認識
装置であって、 上記画像上の各画素における輝度の連続性を評価して固
設物候補点を抽出する固設物候補点抽出手段と、 上記画像及び上記固設物候補点に基づいて自車軌道上に
配設された固設物を検出する固設物検出手段と、を備え
たことを特徴とする軌道認識装置。
1. An image of a traveling direction of a host vehicle captured by an image pickup means is used to detect a fixed object for running the host vehicle continuously disposed along the track and recognize the track of the host vehicle. A trajectory recognition device that performs fixed object candidate point extraction means for evaluating continuity of luminance at each pixel on the image to extract fixed object candidate points; A fixed object detecting means for detecting a fixed object disposed on a track of the vehicle based on the fixed object.
【請求項2】 上記固設物候補点抽出手段は、注目する
画素に対してそれぞれ複数方向への輝度の連続性を評価
し、この複数方向への輝度の連続性の評価値に基づいて
上記注目画素が固設物候補点であるか否かの判別を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の軌道認識装置。
2. The fixed object candidate point extracting means evaluates continuity of luminance in a plurality of directions for each pixel of interest, and based on the evaluation value of the continuity of luminance in the plurality of directions. The trajectory recognition apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not the target pixel is a fixed object candidate point.
【請求項3】 上記固設物候補点抽出手段は、注目する
画素に対して異なる複数の検索方向に連なる画素の小領
域を設定し、これら各小領域内における輝度の差分値を
上記注目画素の各検索方向への輝度の連続性の評価値と
することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
軌道認識装置。
3. The fixed object candidate point extracting means sets small areas of pixels connected in a plurality of different search directions with respect to a target pixel, and calculates a difference value of luminance in each of the small areas with the target pixel. The trajectory recognition device according to claim 1 or 2, wherein the evaluation value is an evaluation value of continuity of luminance in each search direction.
【請求項4】 上記固設物候補点抽出手段は、注目する
画素に対して異なる複数の検索方向に連なる画素の小領
域を設定し、これら各小領域内における輝度の分散値を
上記注目画素の各検索方向への輝度の連続性の評価値と
することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
軌道認識装置。
4. The fixed object candidate point extracting means sets small areas of pixels connected in a plurality of different search directions with respect to a target pixel, and calculates a variance value of luminance in each of the small areas by the target pixel. The trajectory recognition device according to claim 1 or 2, wherein the evaluation value is an evaluation value of continuity of luminance in each search direction.
【請求項5】 上記固設物候補点抽出手段は、注目する
画素に対して異なる複数の検索方向に連なる画素の小領
域を設定し、これら各小領域内における輝度の差分値と
分散値とのうち大きい方を上記注目画素の各検索方向へ
の輝度の連続性の評価値とすることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の軌道認識装置。
5. The fixed object candidate point extracting means sets a small area of pixels connected in a plurality of different search directions with respect to a pixel of interest, and sets a difference value and a variance value of luminance in each of the small areas. 3. The trajectory recognition device according to claim 1, wherein a larger one of the trajectories is used as an evaluation value of continuity of luminance of the pixel of interest in each search direction.
【請求項6】 上記小領域の検索方向への長さを、画像
上における上記固設物の幅よりも長く設定したことを特
徴とする請求項3乃至請求項5の何れかに記載の軌道認
識装置。
6. The trajectory according to claim 3, wherein a length of the small area in a search direction is set longer than a width of the fixed object on an image. Recognition device.
【請求項7】 上記固設物候補点抽出手段は、上記注目
画素の複数方向への輝度の連続性の評価値の中から最小
値と最大値を求め、これら輝度の連続性の評価値の最小
値と最大値とに基づいて上記注目画素が固設物候補点で
あるか否かの判別を行うことを特徴とする請求項2乃至
請求項6の何れかに記載の軌道認識装置。
7. The fixed object candidate point extracting means obtains a minimum value and a maximum value from among the evaluation values of the continuity of luminance of the pixel of interest in a plurality of directions, and calculates the evaluation values of these continuity of luminance. 7. The trajectory recognition device according to claim 2, wherein whether or not the pixel of interest is a fixed object candidate point is determined based on the minimum value and the maximum value.
【請求項8】 上記固設物候補点検出手段は、上記輝度
の連続性の評価値の最小値と、上記輝度の連続性の評価
値の最大値と最小値の差と、に基づいて上記注目画素が
固設物候補点であるか否かの判別を行うことを特徴とす
る請求項7に記載の軌道認識装置。
8. The fixed object candidate point detecting means, based on a minimum value of the evaluation value of the luminance continuity and a difference between a maximum value and a minimum value of the evaluation value of the luminance continuity. The trajectory recognition device according to claim 7, wherein it is determined whether or not the target pixel is a fixed object candidate point.
【請求項9】 上記固設物候補点抽出手段は、上記注目
画素への輝度の連続性の評価値に基づいて、抽出した上
記固設物候補点における輝度の連続方向を求めることを
特徴とする請求項2乃至請求項8の何れかに記載の軌道
認識装置。
9. The fixed object candidate point extracting means obtains a luminance continuous direction at the extracted fixed object candidate point based on an evaluation value of the luminance continuity to the target pixel. The trajectory recognition device according to any one of claims 2 to 8, wherein
【請求項10】 自車の進行方向の立体物を検出する立
体物検出手段を備え、上記固設物検出手段は、上記立体
物検出手段で検出した立体物情報に基づいて所定の高さ
範囲の立体物を検出し、上記所定の高さ範囲の立体物に
対応する上記画素及び上記固設物候補点を上記固設物検
出の処理対象から除外することを特徴とする請求項1乃
至請求項9の何れかに記載の軌道認識装置。
10. A three-dimensional object detecting means for detecting a three-dimensional object in a traveling direction of the own vehicle, wherein said fixed object detecting means has a predetermined height range based on three-dimensional object information detected by said three-dimensional object detecting means. The solid object is detected, and the pixels and the fixed object candidate points corresponding to the solid object in the predetermined height range are excluded from the fixed object detection processing target. Item 10. The trajectory recognition device according to any one of Items 9.
【請求項11】 上記固設物検出手段は、上記固設物候
補点に基づいて固設物検出の際の基準となる固設物基準
点を検出する基準点検出手段と、 上記固設物基準点に連なる固設物代表点を順次検出する
固設物追跡手段と、を備えたことを特徴とする請求項1
乃至請求項10の何れかに記載の軌道認識装置。
11. A fixed object detecting means for detecting a fixed object reference point serving as a reference for fixed object detection based on the fixed object candidate points, the fixed object detecting means, 2. A fixed object tracking means for sequentially detecting fixed object representative points connected to a reference point.
The trajectory recognition device according to claim 10.
【請求項12】 上記基準点検出手段は、自車の手前に
基準点検索領域を設定し、この基準点検索領域内に分布
する上記固設物候補点に基づいて上記固設物基準点を検
出することを特徴とする請求項11に記載の軌道認識装
置。
12. The reference point detection means sets a reference point search area in front of the vehicle, and determines the fixed object reference point based on the fixed object candidate points distributed in the reference point search area. The trajectory recognition device according to claim 11, wherein the trajectory is detected.
【請求項13】 上記基準点検出手段は、上記基準点検
索領域内に分布する上記固設物候補点に対し、同一の輝
度の連続方向を有する上記固設物候補点毎に直線検出処
理を行い、検出した直線に基づいて上記固設物基準点を
検出することを特徴とする請求項12に記載の軌道認識
装置。
13. The fixed point detecting means performs a straight line detection process on the fixed object candidate points distributed in the reference point search area for each of the fixed object candidate points having the same luminance continuous direction. 13. The trajectory recognition device according to claim 12, wherein the fixed object reference point is detected based on the detected straight line.
【請求項14】 上記固設物追跡手段は、上記画像上に
所定間隔毎の検索ラインを設定し、この検索ライン上に
設定した所定範囲内の固設物検索点を、手前で検出した
固設物基準点或いは固設物代表点に基づいて評価し、次
の固設物代表点を検出することを特徴とする請求項11
乃至請求項13の何れかに記載の軌道認識装置。
14. The fixed object tracking means sets a search line at predetermined intervals on the image, and detects a fixed object search point within a predetermined range set on the search line in front of the fixed line. 12. The method according to claim 11, wherein the evaluation is performed based on the reference point of the object or the representative point of the fixed object, and the next representative point of the fixed object is detected.
The trajectory recognition device according to claim 13.
【請求項15】 上記各検索ラインの間隔は、自車に対
して遠方となる程狭い間隔に設定したことを特徴とする
請求項14に記載の軌道認識装置。
15. The trajectory recognition device according to claim 14, wherein an interval between the search lines is set to be narrower as the distance from the own vehicle increases.
【請求項16】 上記固設物追跡手段は、手前で検出し
た固設物基準点或いは固設物代表点に基づいて次の検索
ライン上における固設物代表点の予測位置を算出し、こ
の予測位置に対する当該検索ライン上の各固設物検索点
の一致度を評価指標とすることを特徴とする請求項14
または請求項15に記載の軌道認識装置。
16. The fixed object tracking means calculates a predicted position of the fixed object representative point on the next search line based on the fixed object reference point or the fixed object representative point detected in the foreground. 15. The evaluation index is a degree of coincidence of each fixed object search point on the search line with the predicted position.
Or the trajectory recognition device according to claim 15.
【請求項17】 上記固設物追跡手段は、手前で検出し
た固設物代表点を中心とした設定領域の輝度パターン
と、次の検索ライン上の各固設物検索点を中心とした設
定領域の輝度パターンとの一致度を評価指標とすること
を特徴とする請求項14乃至請求項16の何れかに記載
の軌道認識装置。
17. The fixed object tracking means includes: a luminance pattern of a setting area centered on a fixed object representative point detected in the foreground; and a setting pattern centered on each fixed object search point on a next search line. 17. The trajectory recognition device according to claim 14, wherein a degree of coincidence with the luminance pattern of the region is used as an evaluation index.
【請求項18】 上記固設物追跡手段は、手前で検出し
た固設物代表点に対する次の検索ライン上の各固設物検
索点の方向と、上記各固設物検索点における輝度の連続
方向との一致度を評価指標とすることを特徴とする請求
項14乃至請求項17の何れかに記載の軌道認識装置。
18. The fixed object tracking means, wherein: a direction of each fixed object search point on a next search line with respect to a fixed object representative point detected in the foreground; 18. The trajectory recognition device according to claim 14, wherein a degree of coincidence with a direction is used as an evaluation index.
【請求項19】 上記固設物は左右一対のレールであっ
て、上記基準点検出手段は一対のレール基準点を上記固
設物基準点として検出し、上記固設物追跡手段は上記一
対のレール基準点に連なるレール代表点を上記固設物代
表点として順次検出することを特徴とする請求項11乃
至請求項18の何れかに記載の軌道認識装置。
19. The fixed object is a pair of left and right rails, wherein the reference point detecting means detects a pair of rail reference points as the fixed object reference point, and the fixed object tracking means comprises a pair of rails. 19. The trajectory recognition device according to claim 11, wherein a rail representative point connected to a rail reference point is sequentially detected as the fixed object representative point.
【請求項20】 上記基準点検出手段は、実際のレール
間距離から求まる理論上のレール間距離に基づいて上記
一対のレール基準点を検出することを特徴とする請求項
19に記載の軌道認識装置。
20. The trajectory recognition according to claim 19, wherein said reference point detecting means detects said pair of rail reference points based on a theoretical distance between rails obtained from an actual distance between rails. apparatus.
【請求項21】 上記固設物追跡手段は、左右のレール
代表点を互いに補完することを特徴とする請求項19ま
たは請求項20に記載の軌道認識装置。
21. The trajectory recognition device according to claim 19, wherein the fixed object tracking means complements left and right rail representative points with each other.
【請求項22】 請求項1乃至請求項21の何れかに記
載の軌道認識装置を用いた鉄道車両であって、 上記軌道認識装置で認識した軌道情報に基づいて車両制
御或いは搭乗者への軌道情報の表示制御の少なくとも何
れか一方を行う制御手段を備えたことを特徴とする軌道
認識装置を用いた鉄道車両。
22. A railway vehicle using the track recognition device according to any one of claims 1 to 21, wherein a vehicle control or a track to a passenger is performed based on the track information recognized by the track recognition device. A railway vehicle using a track recognizing device, comprising: control means for performing at least one of display control of information.
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