JP2005214914A - 移動速度検出装置および移動速度検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ステレオカメラ1は、監視領域を含む景色を撮像することにより、一対の撮像画像を時系列的に出力する。ステレオ画像処理部6は、一対の撮像画像に基づいて、ステレオマッチングにより距離データを算出し、認識部10は、この距離データに基づいて、監視領域内に存在する立体物を認識する。検出部11は、一対の撮像画像のうちの一方の撮像画像を処理対象として、時系列的に並ぶ複数の撮像画像に基づいて、立体物のオプティカルフローを検出する。そして、算出部12は、距離データとオプティカルフローとに基づいて、立体物の移動速度を算出する。
【選択図】図1
Description
図1は、第1の実施形態にかかる移動速度検出装置のブロック構成図である。この移動速度検出装置は、車両に搭載され、前方の走行環境を監視するための装置である。車両前方に設定された監視領域を含む景色を撮像するステレオカメラ1は、例えば、ルームミラー近傍に取付けられている。このステレオカメラ1は一対のカメラ2a,2bで構成されており、それぞれのカメラ2a,2bには、イメージセンサ(例えば、CCDまたはCMOSセンサ等)が内蔵されている。メインカメラ2aは、ステレオ画像処理を行う際に必要な基準画像を撮像し、サブカメラ2bは、比較画像を撮像する。互いの同期が取れている状態において、カメラ2a,2bから時系列的に出力される各アナログ画像(ステレオ画像)は、A/Dコンバータ3,4により、所定の輝度階調(例えば、256階調のグレースケール)のデジタル画像に変換される。
まず、処理対象として選択されている画素ブロックPBij(相関元)の輝度特性と相関を有する領域(相関先)を、前画像データPn-1において特定する(図6参照)。前画像データPn-1における相関先は、画像データPnにおける相関元の位置と、この相関元の画素ブロックPBijについて算出されたオプティカルフローに基づいて、一義的に特定することができる。ただし、撮像タイミング的に前後する画像データPn,Pn-1を用いた場合、前画像データPn-1における相関先は、複数の画素ブロックPBijに跨る位置に存在することがある(最大で4つの画素ブロックPBij)。このケースでは、以下に示す数式4のように、相関先に含まれる各画素ブロックPBijの視差dの積和演算により、前画像データPn-1における視差dprevが算出される。
この手法では、視差の変化量Δdが、以下に示す3つのパラメータより特定される。
1.処理対象として選択されている画素ブロックPBijの視差d
2.画素ブロックPBijのオプティカルフローΔi,Δj
3.比較画像における画素ブロックPBijの相関先のオプティカルフローΔiL,ΔjL
これらのパラメータに基づき、比較画像におけるオプティカルフローの水平方向成分ΔiLから、基準画像におけるオプティカルフローの水平方向成分Δiを差し引くことにより、視差の変化量Δdが算出される(Δd=ΔiL−Δi)。
図7は、第2の実施形態にかかる算出部12のブロック構成図である。第2の実施形態の特徴の一つは、一つの立体物Onとして認識される複数の立体物Onを、それぞれ個別の立体物Onに分割するとともに、分割されたそれぞれの立体物Onについて移動速度Voを算出することである。このような分割が必要となる状況としては、例えば、停止車両のすぐ手前を歩く歩行者のように、画像平面において近接する立体物の距離(視差d)が近似しているような状況が挙げられる。また、撮像するタイミングによって、立体物が見え隠れしたり、認識できる部位が変化したりするといったように、立体物の全体像が時系列的に認識できないような状況もこれに該当する。本実施形態では、算出部12が、2つの移動速度算出部14,17と、マップ生成部15と、分割部16とで構成されている。
図12は、第3の実施形態にかかる移動物体検出装置のブロック構成図である。第3の実施形態の特徴の一つは、静止物体と自車両との間の相対速度に基づいて、車速センサ13aによる車速Uを補正するとともに、補正された車速U’に基づいて立体物Onの移動速度Voを算出することである。本実施形態にかかる移動物体検出装置において、マイクロコンピュータ9は、上述した機能ブロック10〜12に加え、静止物体マップ生成部18と、走行速度算出部19と、走行速度補正部20とをさらに有する。なお、本実施形態において、認識部10は、距離データDに基づいて、単位時間あたりの立体物Onの距離変化を算出し、Z軸方向における立体物Onの移動速度Vozを算出している。したがって、本実施形態において、認識された立体物Onのそれぞれには、左端のi座標inL、右端のi座標inR、視差dnおよび移動速度Vozが対応付けられている。
この種別は、ブロックBijと位置的に対応する画素ブロックPBijが、立体物On(移動物体および静止物体)以外の対象物(路面等)を示している場合に設定される。すなわち、立体物番号マップMoにおいて「0」が採番されているブロックBijには、「立体物なし」の設定が行われる。図14に示す静止物体マップMsでは、「立体物なし」の種別に対応するブロックBijには、その識別子として「a」が示されている。
この種別は、ブロックBijと位置的に対応する画素ブロックPBijが、立体物Onのうち、静止物体を示している場合に設定される。すなわち、立体物番号マップMoにおいて「1」以上の値が採番され、かつ、移動速度マップMvにおける移動速度Vb,Vozが所定のしきい値以下である場合に設定される(すなわち、Vb,Voz≒0km/h)。「静止物体」の種別に対応するブロックBijには、その識別子として「b」が示されている。
この種別は、ブロックBijと位置的に対応する画素ブロックPBijが、立体物Onのうち、移動物体を示している場合に設定される。すなわち、立体物番号マップMoにおいて「1」以上の値が採番され、かつ、移動速度マップMvにおける移動速度Vb,Vozが所定のしきい値よりも大きな場合に設定される。「移動物体」の種別に対応するブロックBijには、その識別子として「c」が示されている。
2a メインカメラ
2b サブカメラ
3,4 A/Dコンバータ
5 画像補正部
6 ステレオ画像処理部
7 距離データメモリ
8 画像データメモリ
9 マイクロコンピュータ
10 認識部
11 検出部
12 算出部
13a 車速センサ
13b ヨーレートセンサ
14 第1の移動速度算出部
15 マップ生成部
16 分割部
17 第2の移動速度算出部
18 静止物体マップ生成部
19 走行速度算出部
20 走行速度補正部
Claims (12)
- 移動速度検出装置において、
監視領域を含む景色を撮像することにより、一対の撮像画像を時系列的に出力するステレオカメラと、
前記一対の撮像画像に基づいて、ステレオマッチングにより距離データを算出するステレオ画像処理部と、
前記距離データに基づいて、前記監視領域内に存在する立体物を認識する認識部と、
前記一対の撮像画像のうちの一方の撮像画像を処理対象として、時系列的に並ぶ複数の撮像画像に基づいて、前記立体物のオプティカルフローを検出する検出部と、
前記距離データと前記オプティカルフローとに基づいて、前記立体物の移動速度を算出する算出部と
を有することを特徴とする移動速度検出装置。 - 前記算出部は、前記距離データにより特定される前記立体物の実空間上の位置と、前記オプティカルフローにより特定される前記立体物の画像上の位置的な変化量とに基づいて、前記立体物の移動速度を算出することを特徴とする請求項1に記載された移動速度検出装置。
- 前記算出部は、さらに、前記立体物に関する前記距離データの経時的な変化量に基づいて、前記立体物の移動速度を算出することを特徴とする請求項2に記載された移動速度検出装置。
- 前記ステレオカメラが搭載された自車両の車速を検出する車速センサと、
前記自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサとをさらに有し、
前記算出部は、前記距離データと前記オプティカルフローとに基づいて、画像をベースとした前記立体物の見かけ上の移動速度を算出するとともに、当該見かけ上の移動速度と、前記自車両の車速と、前記自車両のヨーレートとに基づいて、前記立体物の移動速度を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載された移動速度検出装置。 - 前記算出部は、前記撮像画像の一部を構成する所定面積の画素ブロックを算出単位として、前記立体物の移動速度を算出しており、
前記算出部は、
前記撮像画像において、前記立体物に属する前記画素ブロックについて算出された前記移動速度の分布を示す移動速度マップを生成するマップ生成部と、
前記移動速度マップに基づいて、同一立体物に属する画素ブロック群のうち、前記移動速度の差が所定のしきい値よりも大きな画素ブロックを、異なる立体物として分割する分割部と
をさらに有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載された移動速度検出装置。 - 前記立体物の移動速度に基づいて、前記監視領域内に存在している立体物のうち、静止物体を特定するとともに、前記静止物体に関する前記オプティカルフローと、前記静止物体に関する前記距離データとに基づいて、前記自車両の車速を算出する走行速度算出部と、
前記走行速度算出部により算出された車速に基づいて、前記車速センサによって検出された前記自車両の車速を補正する走行速度補正部と
をさらに有することを特徴とする請求項4に記載された移動速度検出装置。 - 監視領域を含む景色をステレオカメラによって時系列的に撮像することにより、前記ステレオカメラから出力される一対の撮像画像に基づいて、前記監視領域内に存在する立体物の移動速度を検出する方法において、
前記一対の撮像画像に基づいて、ステレオマッチングにより距離データを算出する第1のステップと、
前記距離データに基づいて、前記監視領域内に存在する立体物を認識する第2のステップと、
前記一対の撮像画像のうちの一方の撮像画像を処理対象として、時系列的に並ぶ複数の撮像画像に基づいて、前記立体物のオプティカルフローを検出する第3のステップと、
前記距離データと前記オプティカルフローとに基づいて、前記立体物の移動速度を算出する第4のステップと
を有することを特徴とする移動速度検出方法。 - 前記第4のステップは、前記距離データにより特定される前記立体物の実空間上の位置と、前記オプティカルフローにより特定される前記立体物の画像上の位置的な変化量とに基づいて、前記立体物の移動速度を算出することを特徴とする請求項7に記載された移動速度検出方法。
- 前記第4のステップは、さらに、前記立体物に関する前記距離データの経時的な変化量に基づいて、前記立体物の移動速度を算出することを特徴とする請求項8に記載された移動速度検出方法。
- 前記第4のステップは、前記距離データと前記オプティカルフローとに基づいて、画像をベースとした前記立体物の見かけ上の移動速度を算出するとともに、前記見かけ上の移動速度と、前記ステレオカメラが搭載された自車両に設けられた車速センサによって検出された前記自車両の車速と、前記自車両に設けられたヨーレートセンサによって検出された前記自車両のヨーレートとに基づいて、前記立体物の移動速度を算出することを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載された移動速度検出方法。
- 前記第4のステップは、前記撮像画像の一部を構成する所定面積の画素ブロックを算出単位として、前記立体物の移動速度を算出しており、
前記第4のステップは、
前記撮像画像において、前記立体物に属する前記画素ブロックについて算出された前記移動速度の分布を示す移動速度マップを生成するステップと、
前記移動速度マップに基づいて、同一立体物に属する画素ブロック群のうち、前記移動速度の差が所定のしきい値よりも大きな画素ブロックを、異なる立体物として分割するステップと
をさらに有することを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載された移動速度検出方法。 - 前記立体物の移動速度に基づいて、前記監視領域内に存在している立体物のうち、静止物体を特定するとともに、前記静止物体に関する前記オプティカルフローと、前記静止物体に関する前記距離データとに基づいて、前記自車両の車速を算出する第5のステップと、
前記走行速度算出部により算出された車速に基づいて、前記車速センサによって検出された前記自車両の車速を補正する第6のステップと
をさらに有することを特徴とする請求項10に記載された移動速度検出方法。
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