JP2005091181A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力画像からエッジ検出でトロリー線のエッジを検出し、検出したエッジの座標をHough変換でHough空間へ投票し、投票されたHough空間の頂点を検出することで直線であるトロリー線を検出する画像処理装置において、前記エッジ検出は、トロリー線が画像上で垂直方向のエッジを多く持ち、太さが一定な特徴を利用した演算子を画像に積和してトロリー線のエッジを検出することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
ここで、パンタグラフ検出は、映像と予め登録されたパンタグラフのパタンとのパタンマッチングより検出している(特許文献2参照)。
また、トロリー線検出は、映像中に直線で見えるトロリー線をエッジ検出で検出している(特許文献3参照)。
なお、画像処理に使用される数学的変換については、非特許文献1に記載されている。
従って、誤検出のないようパンタグラフやトロリー線を検出する必要がある。
1)画像上に映るトロリー線が垂直で所定の太さである特徴に着目した演算子によりエッジ検出するため、信頼性高くトロリー線のエッジ検出ができる利点がある。
2)画像のスリット毎に演算子を切り替えるため、トロリー線の背景の濃淡値が部分的に異なる場合でもトロリー線のエッジ検出ができる利点がある。
3)Hough変換の原点をパンタグラフの中心にするため、均一な分解能でトロリー線検出できる利点がある。
4)Hough変換の原点をパンタグラフの高さにするため、メータθを制約でき、計算量が少なくてすむ利点がある
5)2台以上のカメラで得られたパンタグラフの位置から、予め求めておいたオフセットを除くことで、誤検出したパンタグラフを排除するため、信頼性の高いパンタグラフの位置検出ができる利点がある。
6)複数のトロリー線を所定の角度θP,所定の距離ρpで単純に分類するため、処理が高速な利点がある。また複雑な裾野形状でも頂点の領域分けが確実な利点がある。
7)トロリー線は対地とほぼ水平でパンタグラフとほぼ同じ高さであることを利用し、複数のカメラのトロリー線候補の座標を検証してトロリー線を検出するため、信頼性の高いトロリー線検出ができる利点がある。
先ず、2台以上のカメラ1〜n(n≧2)をパンタグラフが映るように設置し、映像を取得する(ステップS3)。
各画像間のこの位置の相対差が最小の位置を、検出したパンタグラフの位置とする(ステップS6)。
以上の処理を必要な画像が終了するまで繰り返す(ステップS7)。
なお、上記フローチャートの処理をソフトウェア的に実現するプログラムによって、本実施例の画像処理装置を実現しても良い。
即ち、画像に図2の演算子を積和し、その計算結果が閾値以上であればエッジ、閾値以下であれば0とする。
閾値は実験的に決定する。
また、W’は、W’= (w+1)/2の幅に設定し演算子の総和が0になるようする。
なお、縦方向の数を増やすと、精度を上げることができるが、通常は1〜3である。
夜間の映像は夜間用演算子を使用し、昼間の映像は昼間用演算子を使用する。
なお、画像上方ではトロリー線が太く、画像下方ではトロリー線が細く映り、太さ変化があるが、この太さ変化は許容値の範囲内であり、問題とならない。
映像には多様な物体が映り込むため、通常のエッジ検出ではトロリー線でないエッジを検出する問題がある。
本実施例は、トロリー線が画像上で垂直方向のエッジを多く持ち太さが一定な特徴を利用した演算子を画像に積和するので、トロリー線らしき太さとおおむね垂直なエッジだけ検出できる利点がある。
本実施例の詳細を図3に示す。
カメラが傾いている場合、図3に示した様な右上がりに傾いた領域になるが、カメラが水平に設置されれば画像に対して水平なスリットの領域になる。
次に図の斜線領域の濃淡値を集合として取得する。
閾値は実験的に決定する。
以上の処理を図3のスリット毎に演算子を決定しエッジを取得する。
なお、閾値1、閾値2と、スリットy方向の幅は実験的に決定する。
本実施例を図4のフローチャートに示す。
2台以上のカメラを使用する場合は、実施例1に示すように、パタンマッチの位置からオフセットを除いてその最小値からパンタグラフを検出しても良い。
次に、入力画像からエッジ検出でトロリー線のエッジを検出する(ステップT2)。
この際、実施例2,3のエッジ検出を利用してもよい。
更に、この座標を式(1)のHough変換でHough空間に投票し(ステップT4)、投票されたHough空間の値の頂点を検出することで直線を検出する(ステップT5)。
ρ=xcosθ+ysinθ …(1)
以上の処理を画像の入力毎に繰り返す(ステップT6)。
即ち、トロリー線は直線で検出できるが、通常の直線検出ではトロリー線のエッジが他の物体で分断や交差し直線検出が難しい。
本実施例は、Hough変換を使用するためトロリー線に干渉する他の物体の影響を受けにくい第1の利点がある。
これは、非特許文献2の図1に示すように、θ=0,ρ=0の原点付近では分解能が均一だが、θ=0,ρ=0から離れると分解能が不均一になるためである。
これに対し、本実施例はパンタグラフの中心座標をHough変換の原点に設定するため、パンタグラフ付近のトロリー線=原点付近のトロリー線となり、均一な分解能でトロリー線検出できる第2の利点がある。
なお、上記フローチャートの処理をソフトウェア的に実現するプログラムによって、本実施例の画像処理装置を実現しても良い。
本実施例は、図4に示すフローチャートのステップT3において、得られたトロリー線のエッジを、パンタグラフの中心を原点として座標変換するのではなく、図6に示すように、パンタグラフの高さbを原点として座標変換し、この座標を式(1)のHough変換でHough空間に投票し、投票されたHough空間の値の頂点を検出することで直線を検出するものである。
その他の処理は、実施例4と同様である。
本実施例は、実施例4に比べ、分解能が不均一になる不具合があるが、式(1)のパラメータθをパンタグラフと交差するトロリー線の角度だけに制約し、計算量を減らせ演算処理がはやいという利点がある。
本実施例は以下のように行う。
先ず、入力画像からエッジ検出によりトロリー線のエッジを検出する。
この際、実施例2,3のエッジ検出を利用してもよい。
得られたトロリー線のエッジをHough変換で図7のHough空間へ投票し、Hough空間から最も高い頂点1を検出し、頂点1のθp,ρpをトロリー線として登録する。
Hough空間の頂点は、実施例4や実施例5の座標変換により求めても良い。
以上の処理を必要な頂点数に繰り返す。
本実施例は以下の利点がある。
即ち、1本のトロリー線は、非特許文献2の図10に示すように、Hough空間の1つの頂点に対応する。
また、通常の頂点から裾野への形状は、非特許文献2の図1に示すような正規分布等の連続的なプロファイル形状にならないため、探索による正確な裾野の検出が難しい問題がある。
これにより裾野の探索が不要で処理が高速になる第1の利点がある。
また複雑な裾野形状でも頂点の領域分けが確実になる第2の利点がある。
本実施例を図8のフローチャートに示す。
先ず、図10に示すように、パンタグラフ10とトロリー線20が映る2台以上のカメラ画像を取得し(ステップV1)、各カメラ画像ごとエッジ検出でエッジを検出し(ステップV2)、複数のトロリー線候補を検出する(ステップV3)。
このトロリー線検出には、実施例4、実施例5、実施例6を使用してもよい。
この領域は、トロリー線20がほぼ水平で高さがパンタグラフ10と同じかどうか検証する領域で、実験的に決める。
以上の処理を画像の入力毎に繰り返す(ステップV6)。
なお、上記フローチャートの処理をソフトウェア的に実現するプログラムによって、本実施例の画像処理装置を実現しても良い。
20 トロリー線
a パンタグラフ中心
b パンタグラフ高さ
c トロリー線とパンタグラフの交点
d トロリー線の画像上端
Claims (7)
- 入力画像からエッジ検出でトロリー線のエッジを検出し、検出したエッジの座標をHough変換でHough空間へ投票し、投票されたHough空間の頂点を検出することで直線であるトロリー線を検出する画像処理装置において、前記エッジ検出は、トロリー線が画像上で垂直方向のエッジを多く持ち、太さが一定な特徴を利用した演算子を画像に積和してトロリー線のエッジを検出することを特徴とする画像処理装置。
- 前記エッジ検出は、画像を地面に対し水平なスリット状の集合に分割し、この統計値に応じて昼間用・夜間用の演算子を入れ替えてトロリー線のエッジを検出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記Hough変換の原点として、検出されたパンタグラフの中心座標を使用することを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理装置。
- 前記Hough変換の原点の高さとして、検出されたパンタグラフの高さを使用することを特徴とする請求項1又は2画像処理装置。
- 前記パンタグラフは、2台以上のカメラ画像のパタンマッチングで得られたパンタグラフ候補の座標からオフセットを除き、この座標をカメラ毎に照合して座標の差が最小になる座標として検出されたものであることを特徴とする請求項3又は4記載の画像処理装置。
- 前記トロリー線を複数検出する場合には、最も高い頂点を中心とする微小領域をHough空間から除外し、次に高い頂点を探索することを繰り返すことを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載の画像処理装置。
- 前記トロリー線を複数検出する場合には、前記トロリー線を三次元座標に変換し、地面と水平でパンタグラフとほぼ同じ高さの領域に存在するか否かを検証し、前記領域に存在しないものを誤ったトロリー線として排除することを特徴とする請求項1,2,3,4,5又は6記載の画像処理装置。
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