JP2003150941A - 移動物体の認識装置及び認識方法 - Google Patents
移動物体の認識装置及び認識方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】勾配法におけるオプティカルフローの計算量を
大幅に低減し、安価な構成によりオプティカルフローを
導出できるようにする。 【解決手段】次フレーム画像について、同一点の動きを
表わすオプティカルフローを導出する際に、拡大焦点を
通る各探索ラインＬが設定され、設定された各探索ライ
ンＬとＸ軸との成す放射角θを用いてオプティカルフロ
ーが計算される。このとき、オプティカルフローを表わ
すＸ軸への動き量とＹ軸への動き量との関係は、放射角
θを用いた幾何学的な計算式で表わされ、この幾何学的
計算式と、ある画素の明るさのＸ軸、Ｙ軸及び時間方向
の微分値による拘束式によりオプティカルフロー（ｕ，
ｖ）が計算される。
大幅に低減し、安価な構成によりオプティカルフローを
導出できるようにする。 【解決手段】次フレーム画像について、同一点の動きを
表わすオプティカルフローを導出する際に、拡大焦点を
通る各探索ラインＬが設定され、設定された各探索ライ
ンＬとＸ軸との成す放射角θを用いてオプティカルフロ
ーが計算される。このとき、オプティカルフローを表わ
すＸ軸への動き量とＹ軸への動き量との関係は、放射角
θを用いた幾何学的な計算式で表わされ、この幾何学的
計算式と、ある画素の明るさのＸ軸、Ｙ軸及び時間方向
の微分値による拘束式によりオプティカルフロー（ｕ，
ｖ）が計算される。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自車に搭載した
撮像手段により走行中に自車後側方を撮像して得られる
所定時間相前後した２つのフレーム画像における同一点
の動記を表わすオプティカルフローを導出し、導出した
オプティカルフローの方向及び大きさから自車後側方の
移動物体を認識する移動物体の認識装置及び認識方法に
関する。
撮像手段により走行中に自車後側方を撮像して得られる
所定時間相前後した２つのフレーム画像における同一点
の動記を表わすオプティカルフローを導出し、導出した
オプティカルフローの方向及び大きさから自車後側方の
移動物体を認識する移動物体の認識装置及び認識方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自車の走行中に、自車に搭載した
撮像手段により後側方を撮像して得られる画像を処理
し、あるフレーム画像とその所定時間後のフレーム画像
の変化から同一点の動きを表わすオプティカルフローを
導出し、このオプティカルフローから自車の後側方にお
ける移動物体を識別して車両か路側構造物かを認識する
ことが行われている。このとき、オプティカルフローの
計算手法として、大きく相関演算法及び勾配法の２つが
ある。
撮像手段により後側方を撮像して得られる画像を処理
し、あるフレーム画像とその所定時間後のフレーム画像
の変化から同一点の動きを表わすオプティカルフローを
導出し、このオプティカルフローから自車の後側方にお
ける移動物体を識別して車両か路側構造物かを認識する
ことが行われている。このとき、オプティカルフローの
計算手法として、大きく相関演算法及び勾配法の２つが
ある。
【０００３】前者の相関演算法は、テンプレートマッチ
ング法とも呼ばれ、画像中における対象物の動きベクト
ルであるオプティカルフローを導出するときに、時刻ｔ
と時刻ｔ＋１のフレーム画像）に対して、各画素毎の輝
度差の和が最小となるかどうかを探索し、最小となれば
そのときの移動ベクトルをもって、その座標位置での対
象物のオプティカルフローとするものである。
ング法とも呼ばれ、画像中における対象物の動きベクト
ルであるオプティカルフローを導出するときに、時刻ｔ
と時刻ｔ＋１のフレーム画像）に対して、各画素毎の輝
度差の和が最小となるかどうかを探索し、最小となれば
そのときの移動ベクトルをもって、その座標位置での対
象物のオプティカルフローとするものである。
【０００４】しかしながら、この相関演算法の場合、マ
ッチングする位置を探索するために、相対速度の大きな
移動物体のような大きな移動量を検索する必要がある場
合には計算量が多くなり、しかもリアルタイム処理を行
うには、非常に高価なハードウェアが必要になるという
問題がある。
ッチングする位置を探索するために、相対速度の大きな
移動物体のような大きな移動量を検索する必要がある場
合には計算量が多くなり、しかもリアルタイム処理を行
うには、非常に高価なハードウェアが必要になるという
問題がある。
【０００５】一方、後者の勾配法は、時刻ｔにおけるフ
レーム画像の各画素の輝度値分布を次のフレーム画像で
も保持していると仮定し、連立拘束式を解いてオプティ
カルフローを導出するものである。つまり、各画素の輝
度値の空間的微分値Ｅｘ，Ｅｙ及び時間的微分値Ｅｔに
より、 Ｅｘ・ｕ＋Ｅｙ・ｖ＋Ｅｔ＝０ と表わされる拘束式を用い、時間的に異なる２つのフレ
ーム画像における局所近傍領域ではオプティカルフロー
が同一であるとの仮定のもとに、オプティカルフローの
連立拘束式を立て、これを解いてオプティカルフローを
導出する。ここで、フレーム画像の水平方向をＸ軸、こ
れに直交する方向をＹ軸として、Ｅｘはフレーム画像に
おけるある画素の明るさのＸ軸方向の微分値、ＥｙはＹ
軸方向の微分値、Ｅｔは時間方向の微分値であり、ｕ，
ｖはそれぞれＸ軸、Ｙ軸方向の動き量であり、（ｕ，
ｖ）がオプティカルフローである。
レーム画像の各画素の輝度値分布を次のフレーム画像で
も保持していると仮定し、連立拘束式を解いてオプティ
カルフローを導出するものである。つまり、各画素の輝
度値の空間的微分値Ｅｘ，Ｅｙ及び時間的微分値Ｅｔに
より、 Ｅｘ・ｕ＋Ｅｙ・ｖ＋Ｅｔ＝０ と表わされる拘束式を用い、時間的に異なる２つのフレ
ーム画像における局所近傍領域ではオプティカルフロー
が同一であるとの仮定のもとに、オプティカルフローの
連立拘束式を立て、これを解いてオプティカルフローを
導出する。ここで、フレーム画像の水平方向をＸ軸、こ
れに直交する方向をＹ軸として、Ｅｘはフレーム画像に
おけるある画素の明るさのＸ軸方向の微分値、ＥｙはＹ
軸方向の微分値、Ｅｔは時間方向の微分値であり、ｕ，
ｖはそれぞれＸ軸、Ｙ軸方向の動き量であり、（ｕ，
ｖ）がオプティカルフローである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、勾配法の場
合、連立拘束式を得るために複数画素の輝度値データが
必要になり、その分ノイズの影響を受け易くなり、オプ
ティカルフローが同一と仮定する領域をある程度広く設
定しないと安定した解を得ることができないという問題
があった。
合、連立拘束式を得るために複数画素の輝度値データが
必要になり、その分ノイズの影響を受け易くなり、オプ
ティカルフローが同一と仮定する領域をある程度広く設
定しないと安定した解を得ることができないという問題
があった。
【０００７】そこで、本発明は、勾配法におけるオプテ
ィカルフローの計算量を大幅に低減し、安価な構成によ
りオプティカルフローを導出できるようにすることを目
的とする。
ィカルフローの計算量を大幅に低減し、安価な構成によ
りオプティカルフローを導出できるようにすることを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明にかかる移動物体の認識装置は、走行中
に自車に搭載した撮像手段により自車後側方を撮像し、
所定時間相前後した２つのフレーム画像中における同一
点の動きを表わすオプティカルフローを導出し、導出し
た前記オプティカルフローの方向及び大きさから自車後
側方の移動物体を認識する移動物体の認識装置におい
て、前記撮像手段の光軸を自車の進行方向に設定した状
態で得られる前記フレーム画像について、走行中の自車
から撮像方向を示す１点に対応する拡大焦点から放射状
に複数の探索ラインを設定する設定部と、前記フレーム
画像の水平方向のＸ軸、または、前記拡大焦点を通り前
記Ｘ軸に直交するＹ軸のいずれかと前記各探索ラインと
の成す放射角を用いて前記オプティカルフローを計算し
て導出する導出部とを備えていることを特徴としてい
る。
ために、本発明にかかる移動物体の認識装置は、走行中
に自車に搭載した撮像手段により自車後側方を撮像し、
所定時間相前後した２つのフレーム画像中における同一
点の動きを表わすオプティカルフローを導出し、導出し
た前記オプティカルフローの方向及び大きさから自車後
側方の移動物体を認識する移動物体の認識装置におい
て、前記撮像手段の光軸を自車の進行方向に設定した状
態で得られる前記フレーム画像について、走行中の自車
から撮像方向を示す１点に対応する拡大焦点から放射状
に複数の探索ラインを設定する設定部と、前記フレーム
画像の水平方向のＸ軸、または、前記拡大焦点を通り前
記Ｘ軸に直交するＹ軸のいずれかと前記各探索ラインと
の成す放射角を用いて前記オプティカルフローを計算し
て導出する導出部とを備えていることを特徴としてい
る。
【０００９】このような構成によれば、ある時刻におけ
るフレーム画像と、その所定時間後の次フレーム画像に
ついて、同一点の動きを表わすオプティカルフローを導
出する際に、拡大焦点を通る各探索ラインが設定され、
設定された各探索ラインとＸ軸またはＹ軸との成す放射
角を用いてオプティカルフローが計算される。
るフレーム画像と、その所定時間後の次フレーム画像に
ついて、同一点の動きを表わすオプティカルフローを導
出する際に、拡大焦点を通る各探索ラインが設定され、
設定された各探索ラインとＸ軸またはＹ軸との成す放射
角を用いてオプティカルフローが計算される。
【００１０】このとき、例えば自車を後方から追い越す
追い越し車両の場合には、拡大焦点から発散する方向の
オプティカルフローを有し、道路構造物や静止物体等の
場合には拡大焦点に収束する方向のオプティカルフロー
を有するため、追い越し車両及び道路構造物等のオプテ
ィカルフローはどちらも拡大焦点を通るいずれかの探索
ライン上にあり、その向きは互いに反対で、大きさは追
い越し車両のオプティカルフローが自車との相対速度に
相当し、道路構造物等のオプティカルフローが自車速に
相当する点が相違するだけである。
追い越し車両の場合には、拡大焦点から発散する方向の
オプティカルフローを有し、道路構造物や静止物体等の
場合には拡大焦点に収束する方向のオプティカルフロー
を有するため、追い越し車両及び道路構造物等のオプテ
ィカルフローはどちらも拡大焦点を通るいずれかの探索
ライン上にあり、その向きは互いに反対で、大きさは追
い越し車両のオプティカルフローが自車との相対速度に
相当し、道路構造物等のオプティカルフローが自車速に
相当する点が相違するだけである。
【００１１】そのため、放射角を用いることにより、オ
プティカルフローを表わすＸ軸への動き量とＹ軸への動
き量との関係は、放射角によって幾何学的な計算式で表
わすことができるため、従来のように連立拘束式を立て
る必要がなくなり、この幾何学的計算式と、ある画素の
明るさのＸ軸、Ｙ軸及び時間方向の微分値による拘束式
とにより、容易にオプティカルフローを計算することが
できる。
プティカルフローを表わすＸ軸への動き量とＹ軸への動
き量との関係は、放射角によって幾何学的な計算式で表
わすことができるため、従来のように連立拘束式を立て
る必要がなくなり、この幾何学的計算式と、ある画素の
明るさのＸ軸、Ｙ軸及び時間方向の微分値による拘束式
とにより、容易にオプティカルフローを計算することが
できる。
【００１２】また、本発明にかかる移動物体の認識装置
は、前記各探索ライン上の前記導出部による複数の計算
点において、その計算点に対応する画素の輝度値と、そ
の周辺の画素それぞれの輝度値との和を平均化して前記
計算点に対応する画素の輝度値を平滑化する平滑処理部
を備えていることを特徴としている。
は、前記各探索ライン上の前記導出部による複数の計算
点において、その計算点に対応する画素の輝度値と、そ
の周辺の画素それぞれの輝度値との和を平均化して前記
計算点に対応する画素の輝度値を平滑化する平滑処理部
を備えていることを特徴としている。
【００１３】このような構成によれば、車載用の撮像手
段による画像にはノイズがのり易いため、平滑処理部に
より計算点に対応する画素の輝度値を平滑化することに
よって、ノイズの影響を低減することができる。更に、
この平滑化もフレーム画像の全ての画素について実行す
るわけではなく、所定の探索ライン上の各計算点につい
てのみ実行するため、計算量の増大を招くこともなく、
安定した解を少ない計算量で得ることができる。
段による画像にはノイズがのり易いため、平滑処理部に
より計算点に対応する画素の輝度値を平滑化することに
よって、ノイズの影響を低減することができる。更に、
この平滑化もフレーム画像の全ての画素について実行す
るわけではなく、所定の探索ライン上の各計算点につい
てのみ実行するため、計算量の増大を招くこともなく、
安定した解を少ない計算量で得ることができる。
【００１４】また、本発明にかかる移動物体の認識装置
は、前記導出部により導出される前記オプティカルフロ
ーの方向及び大きさから、そのオプティカルフローに対
応する物体が車両かどうかを判断する判断部を備えてい
ることを特徴としている。
は、前記導出部により導出される前記オプティカルフロ
ーの方向及び大きさから、そのオプティカルフローに対
応する物体が車両かどうかを判断する判断部を備えてい
ることを特徴としている。
【００１５】このような構成によれば、上記したように
自車を後方から追い越す追い越し車両の場合には、拡大
焦点から発散する方向のオプティカルフローを有し、道
路構造物や静止物体等の場合には拡大焦点に収束する方
向のオプティカルフローを有するため、計算により得ら
れたオプティカルフローの方向が拡大焦点に収束するの
か拡大焦点から発散するのかを判断すると共に、オプテ
ィカルフローの大きさが自車速に相当するか自車との相
対速度に相当するかを判断することにより、そのオプテ
ィカルフローに対応する物体が、道路構造物等であるか
車両であるか、更には追い越し車両であるかを明確に識
別することができる。
自車を後方から追い越す追い越し車両の場合には、拡大
焦点から発散する方向のオプティカルフローを有し、道
路構造物や静止物体等の場合には拡大焦点に収束する方
向のオプティカルフローを有するため、計算により得ら
れたオプティカルフローの方向が拡大焦点に収束するの
か拡大焦点から発散するのかを判断すると共に、オプテ
ィカルフローの大きさが自車速に相当するか自車との相
対速度に相当するかを判断することにより、そのオプテ
ィカルフローに対応する物体が、道路構造物等であるか
車両であるか、更には追い越し車両であるかを明確に識
別することができる。
【００１６】また、本発明にかかる移動物体の認識方法
は、前記撮像手段の光軸を自車の進行方向に設定した状
態で得られる前記フレーム画像について、走行中の自車
から撮像方向を示す１点に対応する拡大焦点から放射状
の複数の探索ラインを設定し、前記フレーム画像の水平
方向のＸ軸、または、前記拡大焦点を通り前記Ｘ軸に直
交するＹ軸のいずれかと前記各探索ラインとの成す放射
角を用いて前記オプティカルフローを計算して導出し、
導出した前記オプティカルフローの方向及び大きさを判
断することを特徴としている。
は、前記撮像手段の光軸を自車の進行方向に設定した状
態で得られる前記フレーム画像について、走行中の自車
から撮像方向を示す１点に対応する拡大焦点から放射状
の複数の探索ラインを設定し、前記フレーム画像の水平
方向のＸ軸、または、前記拡大焦点を通り前記Ｘ軸に直
交するＹ軸のいずれかと前記各探索ラインとの成す放射
角を用いて前記オプティカルフローを計算して導出し、
導出した前記オプティカルフローの方向及び大きさを判
断することを特徴としている。
【００１７】このような構成によれば、放射角を用いる
ことにより、オプティカルフローを表わすＸ軸への動き
量とＹ軸への動き量との関係は、放射角によって幾何学
的な計算式で表わすことができるため、従来のように連
立拘束式を立てる必要がなくなり、この幾何学的計算式
と、ある画素の明るさのＸ軸、Ｙ軸及び時間方向の微分
値による拘束式とにより、容易にオプティカルフローを
計算することができる。
ことにより、オプティカルフローを表わすＸ軸への動き
量とＹ軸への動き量との関係は、放射角によって幾何学
的な計算式で表わすことができるため、従来のように連
立拘束式を立てる必要がなくなり、この幾何学的計算式
と、ある画素の明るさのＸ軸、Ｙ軸及び時間方向の微分
値による拘束式とにより、容易にオプティカルフローを
計算することができる。
【００１８】更に、計算により得られたオプティカルフ
ローの方向及び大きさを判断することにより、そのオプ
ティカルフローに対応する物体が、道路構造物等である
か車両であるか、更には追い越し車両であるかを明確に
識別することができる。
ローの方向及び大きさを判断することにより、そのオプ
ティカルフローに対応する物体が、道路構造物等である
か車両であるか、更には追い越し車両であるかを明確に
識別することができる。
【００１９】また、本発明にかかる移動物体の認識方法
は、前記各探索ライン上の前記導出部による複数の計算
点において、その計算点に対応する画素の輝度値と、そ
の周辺の画素それぞれの輝度値との和を平均化して前記
計算点に対応する画素の輝度値を平滑化することを特徴
としている。
は、前記各探索ライン上の前記導出部による複数の計算
点において、その計算点に対応する画素の輝度値と、そ
の周辺の画素それぞれの輝度値との和を平均化して前記
計算点に対応する画素の輝度値を平滑化することを特徴
としている。
【００２０】このような構成によれば、車載用の撮像手
段による画像にはノイズがのりやすいため、平滑処理部
により計算点に対応する画素の輝度値を平滑化すること
によって、ノイズの影響を低減することができる。更
に、この平滑化もフレーム画像の全ての画素について実
行するわけではなく、所定の探索ライン上の各計算点に
ついてのみ実行するため、計算量の増大を招くこともな
く、安定した解を少ない計算量で得ることができる。
段による画像にはノイズがのりやすいため、平滑処理部
により計算点に対応する画素の輝度値を平滑化すること
によって、ノイズの影響を低減することができる。更
に、この平滑化もフレーム画像の全ての画素について実
行するわけではなく、所定の探索ライン上の各計算点に
ついてのみ実行するため、計算量の増大を招くこともな
く、安定した解を少ない計算量で得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態について図
１ないし図４を参照して説明する。但し、図１はブロッ
ク図、図２ないし図４は動作説明図である。
１ないし図４を参照して説明する。但し、図１はブロッ
ク図、図２ないし図４は動作説明図である。
【００２２】図１に示すように、自車に撮像手段として
の単眼ＣＣＤカメラ１が搭載され、このＣＣＤカメラ１
により自車の後側方が撮像され、得られた各時刻毎のフ
レーム画像がＣＰＵ２によりＲＡＭ等から成るメモリ３
に保存される。そして、ＣＰＵ２は各フレーム画像を処
理して画像中の対象物のオプティカルフローを計算して
その移動量を求め、その対象物が車両かどうか認識す
る。
の単眼ＣＣＤカメラ１が搭載され、このＣＣＤカメラ１
により自車の後側方が撮像され、得られた各時刻毎のフ
レーム画像がＣＰＵ２によりＲＡＭ等から成るメモリ３
に保存される。そして、ＣＰＵ２は各フレーム画像を処
理して画像中の対象物のオプティカルフローを計算して
その移動量を求め、その対象物が車両かどうか認識す
る。
【００２３】即ち、ＣＰＵ２により、図２に示すよう
に、各フレーム画像Ｇについて、走行中の自車から撮像
方向を示す１点に対応する拡大焦点(Focus of Expansio
n)Ｆを通り放射状に複数の探索ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ
３，…（以下では、探索ラインＬという）が設定され
て、これら各探索ラインＬ上にそれぞれ複数の計算点が
定められる。このようなＣＰＵ２による探索ラインＬの
設定処理が設定部に相当する。
に、各フレーム画像Ｇについて、走行中の自車から撮像
方向を示す１点に対応する拡大焦点(Focus of Expansio
n)Ｆを通り放射状に複数の探索ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ
３，…（以下では、探索ラインＬという）が設定され
て、これら各探索ラインＬ上にそれぞれ複数の計算点が
定められる。このようなＣＰＵ２による探索ラインＬの
設定処理が設定部に相当する。
【００２４】このとき、フレーム画像Ｇの水平方向にＸ
軸、このＸ軸に直交する方向にＹ軸を設定し、Ｘ軸から
放射角θの大きさを順次定めることで、各探索ラインＬ
が設定することができる。例えば、放射角θとして１０
゜ずつずらして各探索ラインＬを設定すればよい。
軸、このＸ軸に直交する方向にＹ軸を設定し、Ｘ軸から
放射角θの大きさを順次定めることで、各探索ラインＬ
が設定することができる。例えば、放射角θとして１０
゜ずつずらして各探索ラインＬを設定すればよい。
【００２５】こうすると、フレーム画像Ｇにおけるある
画素の明るさのＸ軸方向の微分値をＥｘ、Ｙ軸方向の微
分値をＥｙ、時間方向の微分値をＥｔとすると、オプテ
ィカルフロー（ｕ，ｖ）のＸ軸方向の動き量ｕとＹ軸方
向への動き量ｖとの関係は、 ｖ＝ｕ・ｔａｎθ… と表わすことができ、この式と拘束式である Ｅｘ・ｕ＋Ｅｙ・ｖ＋Ｅｔ＝０… とから、オプティカルフロー（ｕ，ｖ）は、 ｕ＝−Ｅｔ／（Ｅｘ＋Ｅｙ・ｔａｎθ）… ｖ＝−Ｅｔ・ｔａｎθ（Ｅｘ＋Ｅｙ・ｔａｎθ）… と表わすことができる。
画素の明るさのＸ軸方向の微分値をＥｘ、Ｙ軸方向の微
分値をＥｙ、時間方向の微分値をＥｔとすると、オプテ
ィカルフロー（ｕ，ｖ）のＸ軸方向の動き量ｕとＹ軸方
向への動き量ｖとの関係は、 ｖ＝ｕ・ｔａｎθ… と表わすことができ、この式と拘束式である Ｅｘ・ｕ＋Ｅｙ・ｖ＋Ｅｔ＝０… とから、オプティカルフロー（ｕ，ｖ）は、 ｕ＝−Ｅｔ／（Ｅｘ＋Ｅｙ・ｔａｎθ）… ｖ＝−Ｅｔ・ｔａｎθ（Ｅｘ＋Ｅｙ・ｔａｎθ）… と表わすことができる。
【００２６】このようなＣＰＵ２による放射角θを用い
た計算によるオプティカルフローの導出処理が導出部に
相当する。
た計算によるオプティカルフローの導出処理が導出部に
相当する。
【００２７】そして、ＣＰＵ２により、これら、式
に、現在探索している探索ラインＬの放射角θの値が代
入されると共に、カメラ１による撮像画像から得られる
Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｔの値が代入され、その探索ラインＬ上
のオプティカルフロー（ｕ，ｖ）が導出され、従来のよ
うに多数の画素についての拘束式を連立させる必要がな
くなり、非常に簡単な計算によりオプティカルフローが
導出されるのである。
に、現在探索している探索ラインＬの放射角θの値が代
入されると共に、カメラ１による撮像画像から得られる
Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｔの値が代入され、その探索ラインＬ上
のオプティカルフロー（ｕ，ｖ）が導出され、従来のよ
うに多数の画素についての拘束式を連立させる必要がな
くなり、非常に簡単な計算によりオプティカルフローが
導出されるのである。
【００２８】ところで、カメラ１の撮像画像にはノイズ
がのり易いことから、図３に示すように、ＣＰＵ２によ
り、計算点に対応する画素（図中の黒塗りの四角形部
分）の近傍位置について平滑処理を行い、ノイズの影響
を低減している。このＣＰＵ２による平滑処理が平滑処
理部に相当する。
がのり易いことから、図３に示すように、ＣＰＵ２によ
り、計算点に対応する画素（図中の黒塗りの四角形部
分）の近傍位置について平滑処理を行い、ノイズの影響
を低減している。このＣＰＵ２による平滑処理が平滑処
理部に相当する。
【００２９】即ち、図４に示すように、ＣＰＵ２によ
り、計算点に対応する画素Ｐ１（図４中のハッチング部
分）とその周囲の８つの画素Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，
Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９について、画素Ｐ１とＰ２の輝
度値の和、画素Ｐ１とＰ３の輝度値の和というように、
計算点に対応する画素Ｐ１とその周囲の各画素Ｐ２〜Ｐ
９それぞれとの輝度値の和の平均をとり、その平均値を
画素Ｐ１、つまり対象としている計算点の輝度値とする
のである。
り、計算点に対応する画素Ｐ１（図４中のハッチング部
分）とその周囲の８つの画素Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，
Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９について、画素Ｐ１とＰ２の輝
度値の和、画素Ｐ１とＰ３の輝度値の和というように、
計算点に対応する画素Ｐ１とその周囲の各画素Ｐ２〜Ｐ
９それぞれとの輝度値の和の平均をとり、その平均値を
画素Ｐ１、つまり対象としている計算点の輝度値とする
のである。
【００３０】また、ＣＰＵ２により、上記したように導
出されるオプティカルフロー（ｕ，ｖ）の方向及び大き
さから、そのオプティカルフロー（ｕ，ｖ）に対応する
物体が何か判断され、このＣＰＵ２による判断処理が判
断部に相当する。
出されるオプティカルフロー（ｕ，ｖ）の方向及び大き
さから、そのオプティカルフロー（ｕ，ｖ）に対応する
物体が何か判断され、このＣＰＵ２による判断処理が判
断部に相当する。
【００３１】即ち、自車を後方から追い越す追い越し車
両の場合には、拡大焦点Ｆ（図２参照）から発散する方
向のオプティカルフロー（ｕ，ｖ）を有し、道路構造物
や静止物体等の場合には拡大焦点に収束する方向のオプ
ティカルフロー（ｕ，ｖ）を有することから、計算によ
り得られたオプティカルフロー（ｕ，ｖ）の方向が拡大
焦点Ｆに収束するのか拡大焦点Ｆから発散するのかを判
断することで、道路構造物や静止物体であるか追い越し
車両であるか大きく区別することができる。
両の場合には、拡大焦点Ｆ（図２参照）から発散する方
向のオプティカルフロー（ｕ，ｖ）を有し、道路構造物
や静止物体等の場合には拡大焦点に収束する方向のオプ
ティカルフロー（ｕ，ｖ）を有することから、計算によ
り得られたオプティカルフロー（ｕ，ｖ）の方向が拡大
焦点Ｆに収束するのか拡大焦点Ｆから発散するのかを判
断することで、道路構造物や静止物体であるか追い越し
車両であるか大きく区別することができる。
【００３２】更に、オプティカルフロー（ｕ，ｖ）の大
きさが自車速に相当するか自車との相対速度に相当する
かを判断することにより、そのオプティカルフロー
（ｕ，ｖ）に対応する物体が、道路構造物等の静止物体
または自車よりも遅い車両であるか、或いは、自車より
も速い追い越し車両であるか識別することができる。
きさが自車速に相当するか自車との相対速度に相当する
かを判断することにより、そのオプティカルフロー
（ｕ，ｖ）に対応する物体が、道路構造物等の静止物体
または自車よりも遅い車両であるか、或いは、自車より
も速い追い越し車両であるか識別することができる。
【００３３】このとき、自車を後方から追い越す追い越
し車両の場合には、自車より速いことから、拡大焦点Ｆ
から発散する方向のオプティカルフローを有する。一
方、道路構造物や静止物体、自車と同じ方向に走行中で
あって自車より遅い車両、或いは、自車と反対方向に走
行中の車両の場合には、拡大焦点に収束する方向のオプ
ティカルフローを有し、しかもオプティカルフローの大
きさは、道路構造物や静止物体の場合には自車速に相当
し、自車と同じ方向に走行中であって自車より遅い車両
の場合には自車との相対速度に相当し、自車と反対方向
に走行中の車両の場合には自車速よりも大きくなる。
し車両の場合には、自車より速いことから、拡大焦点Ｆ
から発散する方向のオプティカルフローを有する。一
方、道路構造物や静止物体、自車と同じ方向に走行中で
あって自車より遅い車両、或いは、自車と反対方向に走
行中の車両の場合には、拡大焦点に収束する方向のオプ
ティカルフローを有し、しかもオプティカルフローの大
きさは、道路構造物や静止物体の場合には自車速に相当
し、自車と同じ方向に走行中であって自車より遅い車両
の場合には自車との相対速度に相当し、自車と反対方向
に走行中の車両の場合には自車速よりも大きくなる。
【００３４】そのため、ＣＰＵ２により、計算で得られ
たオプティカルフローの方向が、拡大焦点Ｆに発散する
のか拡大焦点Ｆから収束するのかを判断することで、追
い越し車両かどうか識別できる。そして、追い越し車両
ではないと判断されたものについては、そのオプティカ
ルフローの大きさを判断することにより、そのオプティ
カルフローに対応する物体が、道路構造物等か、自車と
同じ方向に走行中であって自車より遅い車両か、更には
自車と反対方向に走行中の車両かを識別することができ
る。尚、自車の後側方を自車と同じ方向に同じ速度で走
行する車両の場合にはオプティカルフローがゼロとなっ
て識別不可能であるが、自車と等速の車両は追突のおそ
れもなく特に認識しなくても実用上支障はない。
たオプティカルフローの方向が、拡大焦点Ｆに発散する
のか拡大焦点Ｆから収束するのかを判断することで、追
い越し車両かどうか識別できる。そして、追い越し車両
ではないと判断されたものについては、そのオプティカ
ルフローの大きさを判断することにより、そのオプティ
カルフローに対応する物体が、道路構造物等か、自車と
同じ方向に走行中であって自車より遅い車両か、更には
自車と反対方向に走行中の車両かを識別することができ
る。尚、自車の後側方を自車と同じ方向に同じ速度で走
行する車両の場合にはオプティカルフローがゼロとなっ
て識別不可能であるが、自車と等速の車両は追突のおそ
れもなく特に認識しなくても実用上支障はない。
【００３５】従って、上記した実施形態によれば、ある
時刻におけるフレーム画像Ｇと、その所定時間後の次フ
レーム画像について、同一点の動きを表わすオプティカ
ルフローを導出する際に、拡大焦点を通る各探索ライン
Ｌが設定され、設定された各探索ラインＬとＸ軸との成
す放射角θを用いてオプティカルフローが計算されるた
め、オプティカルフローを表わすＸ軸への動き量とＹ軸
への動き量との関係は、放射角θを用いて上記した式
のような幾何学的な計算式で表わすことができ、従来の
ように連立拘束式を用いて計算する必要がなくなり、こ
の式と、ある画素の明るさのＸ軸、Ｙ軸及び時間方向
の微分値による拘束式である式とにより、，式の
計算を実行することにより容易にオプティカルフローを
導出することができる。
時刻におけるフレーム画像Ｇと、その所定時間後の次フ
レーム画像について、同一点の動きを表わすオプティカ
ルフローを導出する際に、拡大焦点を通る各探索ライン
Ｌが設定され、設定された各探索ラインＬとＸ軸との成
す放射角θを用いてオプティカルフローが計算されるた
め、オプティカルフローを表わすＸ軸への動き量とＹ軸
への動き量との関係は、放射角θを用いて上記した式
のような幾何学的な計算式で表わすことができ、従来の
ように連立拘束式を用いて計算する必要がなくなり、こ
の式と、ある画素の明るさのＸ軸、Ｙ軸及び時間方向
の微分値による拘束式である式とにより、，式の
計算を実行することにより容易にオプティカルフローを
導出することができる。
【００３６】また、車載用のカメラ１による画像にはノ
イズがのり易いため、ＣＰＵ２により計算点に対応する
画素の輝度値を平滑化することによって、ノイズの影響
を低減することができる。更に、この平滑化もフレーム
画像の全ての画素について実行するわけではなく、所定
の探索ラインＬ上の各計算点についてのみ実行するた
め、計算量の増大を招くこともなく、安定した解を少な
い計算量で得ることができる。
イズがのり易いため、ＣＰＵ２により計算点に対応する
画素の輝度値を平滑化することによって、ノイズの影響
を低減することができる。更に、この平滑化もフレーム
画像の全ての画素について実行するわけではなく、所定
の探索ラインＬ上の各計算点についてのみ実行するた
め、計算量の増大を招くこともなく、安定した解を少な
い計算量で得ることができる。
【００３７】なお、上記した実施形態では、ＣＰＵ２に
より平滑処理も行う場合について説明したが、この平滑
処理は必ずしも行う必要はなく、ＣＰＵ２は平滑処理機
能を備えていなくても構わない。
より平滑処理も行う場合について説明したが、この平滑
処理は必ずしも行う必要はなく、ＣＰＵ２は平滑処理機
能を備えていなくても構わない。
【００３８】また、上記した実施形態では、探索ライン
Ｌの放射角θをＸ軸を基準に設定した場合について説明
したが、Ｙ軸を基準としても構わないのは勿論である。
この場合、上記した〜式中の“ｔａｎθ”を、“ｔ
ａｎ（９０゜−θ）”とすればよい。
Ｌの放射角θをＸ軸を基準に設定した場合について説明
したが、Ｙ軸を基準としても構わないのは勿論である。
この場合、上記した〜式中の“ｔａｎθ”を、“ｔ
ａｎ（９０゜−θ）”とすればよい。
【００３９】更に、上記した実施形態では、撮像手段と
して単眼のＣＣＤカメラ１を用いた場合について説明し
たが、撮像手段は上記したＣＣＤカメラに限定されるも
のでないのはいうまでもない。
して単眼のＣＣＤカメラ１を用いた場合について説明し
たが、撮像手段は上記したＣＣＤカメラに限定されるも
のでないのはいうまでもない。
【００４０】また、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、請求項１、４に記載の発
明によれば、放射角を用いることにより、オプティカル
フローを表わすＸ軸への動き量とＹ軸への動き量との関
係は、放射角によって幾何学的な計算式で表わすことが
できるため、従来のように連立拘束式を立てる必要がな
くなり、この幾何学的計算式と、ある画素の明るさのＸ
軸、Ｙ軸及び時間方向の微分値による拘束式とにより、
容易にオプティカルフローを計算することが可能にな
り、安全走行の補助として非常に有効である。
明によれば、放射角を用いることにより、オプティカル
フローを表わすＸ軸への動き量とＹ軸への動き量との関
係は、放射角によって幾何学的な計算式で表わすことが
できるため、従来のように連立拘束式を立てる必要がな
くなり、この幾何学的計算式と、ある画素の明るさのＸ
軸、Ｙ軸及び時間方向の微分値による拘束式とにより、
容易にオプティカルフローを計算することが可能にな
り、安全走行の補助として非常に有効である。
【００４２】また、請求項２、５に記載の発明によれ
ば、車載用の撮像手段による画像にはノイズがのり易い
ため、平滑処理部により計算点に対応する画素の輝度値
を平滑化することによって、ノイズの影響を低減するこ
とができる。更に、この平滑化もフレーム画像の全ての
画素について実行するわけではなく、所定の探索ライン
上の各計算点についてのみ実行するため、計算量の増大
を招くこともなく、安定した解を少ない計算量で得るこ
とが可能になる。
ば、車載用の撮像手段による画像にはノイズがのり易い
ため、平滑処理部により計算点に対応する画素の輝度値
を平滑化することによって、ノイズの影響を低減するこ
とができる。更に、この平滑化もフレーム画像の全ての
画素について実行するわけではなく、所定の探索ライン
上の各計算点についてのみ実行するため、計算量の増大
を招くこともなく、安定した解を少ない計算量で得るこ
とが可能になる。
【００４３】また、請求項３に記載の発明によれば、自
車を後方から追い越す追い越し車両の場合には、拡大焦
点から発散する方向のオプティカルフローを有し、道路
構造物や静止物体等の場合には拡大焦点に収束する方向
のオプティカルフローを有するため、計算により得られ
たオプティカルフローの方向が拡大焦点に収束するのか
拡大焦点から発散するのかを判断すると共に、オプティ
カルフローの大きさが自車速に相当するか自車との相対
速度に相当するかを判断することにより、そのオプティ
カルフローに対応する物体が、道路構造物等であるか車
両であるか、更には追い越し車両であるかを明確に識別
することが可能になる。
車を後方から追い越す追い越し車両の場合には、拡大焦
点から発散する方向のオプティカルフローを有し、道路
構造物や静止物体等の場合には拡大焦点に収束する方向
のオプティカルフローを有するため、計算により得られ
たオプティカルフローの方向が拡大焦点に収束するのか
拡大焦点から発散するのかを判断すると共に、オプティ
カルフローの大きさが自車速に相当するか自車との相対
速度に相当するかを判断することにより、そのオプティ
カルフローに対応する物体が、道路構造物等であるか車
両であるか、更には追い越し車両であるかを明確に識別
することが可能になる。
【００４４】更に、請求項４に記載の発明でも、同様
に、道路構造物等や追い越し車両を明確に識別すること
ができる。
に、道路構造物等や追い越し車両を明確に識別すること
ができる。
【図１】この発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態の動作説明図である。
【図３】この発明の一実施形態の動作説明図である。
【図４】この発明の一実施形態の動作説明図である。
【符号の説明】
１ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２ ＣＰＵ（設定部、導出部、平滑処理部）
３ メモリ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０３Ｂ 15/00 Ｇ０３Ｂ 15/00 Ｖ
Ｇ０６Ｔ 7/20 Ｇ０６Ｔ 7/20 Ｂ
Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ
Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｋ
Ｆターム(参考） 5B057 AA16 CA08 CA16 CB08 CB16
CE05 CH01 CH11 DA11 DB09
DC08 DC22 DC32
5C054 AA01 FC04 FC12 HA30
5H180 AA01 CC04 LL02 LL04
5L096 AA06 BA04 CA02 EA06 FA14
FA32 FA67 HA04
Claims (5)
- 【請求項１】 走行中に自車に搭載した撮像手段により
自車後側方を撮像し、所定時間相前後した２つのフレー
ム画像中における同一点の動きを表わすオプティカルフ
ローを導出し、導出した前記オプティカルフローの方向
及び大きさから自車後側方の移動物体を認識する移動物
体の認識装置において、 前記撮像手段の光軸を自車の進行方向に設定した状態で
得られる前記フレーム画像について、走行中の自車から
撮像方向を示す１点に対応する拡大焦点から放射状に複
数の探索ラインを設定する設定部と、 前記フレーム画像の水平方向のＸ軸、または、前記拡大
焦点を通り前記Ｘ軸に直交するＹ軸のいずれかと前記各
探索ラインとの成す放射角を用いて前記オプティカルフ
ローを計算して導出する導出部とを備えていることを特
徴とする移動物体の認識装置。 - 【請求項２】 前記各探索ライン上の前記導出部による
複数の計算点において、その計算点に対応する画素の輝
度値と、その周辺の画素それぞれの輝度値との和を平均
化して前記計算点に対応する画素の輝度値を平滑化する
平滑処理部を備えていることを特徴とする請求項１に記
載の移動物体の認識装置。 - 【請求項３】 前記導出部により導出される前記オプテ
ィカルフローの方向及び大きさから、そのオプティカル
フローに対応する物体が車両かどうかを判断する判断部
を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載
の移動物体の認識装置。 - 【請求項４】 走行中に自車に搭載した撮像手段により
自車後側方を撮像し、所定時間相前後した２つのフレー
ム画像中における同一点の動きを表わすオプティカルフ
ローを導出し、導出した前記オプティカルフローの方向
及び大きさから自車後側方の移動物体を認識する移動物
体の認識方法において、 前記撮像手段の光軸を自車の進行方向に設定した状態で
得られる前記フレーム画像について、走行中の自車から
撮像方向を示す１点に対応する拡大焦点から放射状の複
数の探索ラインを設定し、 前記フレーム画像の水平方向のＸ軸、または、前記拡大
焦点を通り前記Ｘ軸に直交するＹ軸のいずれかと前記各
探索ラインとの成す放射角を用いて前記オプティカルフ
ローを計算して導出し、 導出した前記オプティカルフローの方向及び大きさを判
断することを特徴とする移動物体の認識方法。 - 【請求項５】 前記各探索ライン上の前記導出部による
複数の計算点において、その計算点に対応する画素の輝
度値と、その周辺の画素それぞれの輝度値との和を平均
化して前記計算点に対応する画素の輝度値を平滑化する
ことを特徴とする請求項４に記載の移動物体の認識方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001352597A JP2003150941A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 移動物体の認識装置及び認識方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001352597A JP2003150941A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 移動物体の認識装置及び認識方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003150941A true JP2003150941A (ja) | 2003-05-23 |
Family
ID=19164749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001352597A Pending JP2003150941A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 移動物体の認識装置及び認識方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003150941A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100738522B1 (ko) | 2004-12-21 | 2007-07-11 | 삼성전자주식회사 | 비디오 감시 시스템에서 카메라/물체 움직임 구분 및 객체추출 장치 및 그 방법 |
| JP2010182171A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用接近物検出装置 |
| WO2015026817A1 (en) * | 2013-08-19 | 2015-02-26 | Gentex Corporation | Imaging system and method with ego motion detection |
Citations (12)
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| JPH0883345A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-03-26 | Toyota Motor Corp | 移動物体検出方法 |
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| JP2000056033A (ja) * | 1998-08-11 | 2000-02-25 | Honda Motor Co Ltd | 移動体認識装置 |
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| JP2001180404A (ja) * | 1999-12-24 | 2001-07-03 | Mitsubishi Motors Corp | 車両の後方監視装置 |
| JP2001216520A (ja) * | 2000-01-31 | 2001-08-10 | Yazaki Corp | 車両用周辺監視装置 |
-
2001
- 2001-11-19 JP JP2001352597A patent/JP2003150941A/ja active Pending
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| KR100738522B1 (ko) | 2004-12-21 | 2007-07-11 | 삼성전자주식회사 | 비디오 감시 시스템에서 카메라/물체 움직임 구분 및 객체추출 장치 및 그 방법 |
| JP2010182171A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用接近物検出装置 |
| WO2015026817A1 (en) * | 2013-08-19 | 2015-02-26 | Gentex Corporation | Imaging system and method with ego motion detection |
| US9721172B2 (en) | 2013-08-19 | 2017-08-01 | Gentex Corporation | Imaging system and method with ego motion detection |
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