JP2006178694A - Method for detecting candidate of constitutional segment of road mark image, and program capable of detecting candidate of constitutional segment of road mark image - Google Patents

Method for detecting candidate of constitutional segment of road mark image, and program capable of detecting candidate of constitutional segment of road mark image Download PDF

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光晴 大峡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly detect a candidate of a segment constituting an overhead road mark image. <P>SOLUTION: A road area is detected from ground image data, and whether a vertical segment extended from each of a series of pixels on the center line of the road area up to an area in which a road end exists in a direction vertical to the center line of the road area is a candidate of a segment constituting a road mark image or not is discriminated in accordance with whether the number of light pixels whose lightness is lighter than a prescribed threshold is the prescribed number of pixels necessary for a condition that the vertical segment includes a segment constituting the overhead road mark image and more or not. In the discrimination, the number of light pixels in a partial pixel group in the vertical segment is counted, and under a supposition that all remaining pixels are light pixels, whether possibility that the number of light pixels in the vertical segment exceeds the prescribed number of pixels exists or not is judged. When the absence of the possibility is judged, the vertical segment is judged as no candidate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、人工衛星や航空機(以下、人工衛星等と呼ぶことがある)等の高所から地表を撮影して得られた画像データ(本明細書では地表画像データと呼ぶ)から、道路の少なくとも片側の領域の上空を通過するように設けられた高架式道路標識を表す道路標識画像を構成する線分の候補を検出するための、道路標識画像構成線分候補の検出方法及び道路標識画像構成線分候補を検出可能なプログラムに関する。   The present invention is based on image data (referred to as ground image data in the present specification) obtained by photographing the ground surface from a high place such as an artificial satellite or an aircraft (hereinafter sometimes referred to as an artificial satellite). Road sign image constituent line segment candidate detection method and road sign image for detecting candidate line segments constituting a road sign image representing an elevated road sign provided so as to pass over the area of at least one side The present invention relates to a program capable of detecting constituent line segment candidates.

近年、地表画像データの利用が広まり、地表上の広大な領域に関する、いろいろな目的に使用できる情報が地表画像データから高速に得ることが可能になってきている。例えば、地図(例えば道路地図)の生成、都市部での土地の利用状況の把握、森林等における樹木の存在状態又は生育状態の監視という目的に利用されつつある。一方、カーナビゲーション装置が普及し、カーナビゲーション装置では車輛の現在位置を中心に含む地図情報を画面に標示するようになっている。衛星画像から生成された道路地図は、例えば、このようなカーナビゲーション装置に使用される。カーナビゲーション装置における車輛の現在位置の検出には、特定の人工衛星(GPS衛星)からの電波を受信して緯度経度情報を測定することにより現在位置を計測するGPS(Global Positioning System)装置が使用されている。   In recent years, the use of terrain image data has become widespread, and information that can be used for various purposes regarding a vast area on the terrain surface can be obtained at high speed from the terrain image data. For example, it is being used for the purpose of generating a map (for example, a road map), grasping a land utilization situation in an urban area, and monitoring a presence state or a growth state of trees in a forest or the like. On the other hand, car navigation apparatuses have become widespread, and map information including the current position of the vehicle as a center is displayed on the screen. The road map generated from the satellite image is used for such a car navigation device, for example. A GPS (Global Positioning System) device that measures the current position by receiving radio waves from a specific artificial satellite (GPS satellite) and measuring latitude and longitude information is used to detect the current position of the vehicle in the car navigation device. Has been.

カーナビゲーション装置の画面に標示される道路地図には道路標識を示す情報(道路標識情報)が含まれている場合が多く、道路地図に含まれた道路標識情報はドライバーにとって走行の大きな補助になっている。道路標識情報を道路地図に含めて画面に表示すること以外に、ドライバーに走行地点の近傍の道路標識情報を画面又は音声で教えて、ドライバーが走行中に道路標識情報を取得するのを支援する工夫もいくつか提案されている。例えば特許文献1参照。   In many cases, the road map displayed on the screen of the car navigation device includes information indicating road signs (road sign information), and the road sign information included in the road map is a great assistance for the driver. ing. In addition to displaying road sign information on the road map and displaying it on the screen, the driver is informed of the road sign information in the vicinity of the driving point on the screen or by voice, and assists the driver in obtaining the road sign information while driving. Several ideas have been proposed. For example, see Patent Document 1.

道路脇に設置された道路標識あるいは道路面に描画された道路標識等を表す道路標識情報の取得は、道路標識情報取得装置を搭載した自動車(本明細書では、単に道路標識情報収集車又は情報収集車と呼ぶことがある)により道路を走行させて周辺の空間をビデオカメラで撮影させ、かつ、走行中の情報収集車の位置をGPS装置を使用して同時に記録し、得られた動画像から道路標識が示す道路標識情報を得て、GPS装置から得られた位置情報とを対応付けて記録することが行われている。このような動画像から道路標識情報を取得するための技術の改良もいろいろ提案されいる。例えば特許文献2参照。
特開2001−034887号公報 特開2003−123197号公報
The acquisition of road sign information indicating a road sign installed on the side of a road or a road sign drawn on a road surface is a vehicle equipped with a road sign information acquisition device (in this specification, simply a road sign information collection vehicle or information). A moving image obtained by running a road on the road and photographing the surrounding space with a video camera, and simultaneously recording the position of the information collecting vehicle while traveling using a GPS device The road sign information indicated by the road sign is obtained from the position information and the position information obtained from the GPS device is recorded in association with each other. Various improvements in technology for acquiring road sign information from such moving images have been proposed. For example, see Patent Document 2.
JP 2001-034887 A JP 2003-123197 A

道路標識からの道路標識情報の取得は、上記のように自動車の走行中に取得可能であるが、道路標識が存在する道路を情報収集車を走行させて道路標識情報を取得するとしても、通常の道路では、道路標識が情報収集車の位置から全く見えないかあるいはその一部が見えないことが生じることがある。例えば、先行する車輛との車間距離が小さいとき、道路面に描画された道路標識の一部が先行車輛により遮断されて、後方の情報収集車から見えないことがある。同様に、先行車輛との車間距離が小さいとき、道路脇に設置された道路標識も、その道路標識の一部が先行車輛により遮断され、情報収集車から見えないことがある。   The acquisition of road sign information from the road sign can be acquired while the vehicle is running as described above. However, even if the information collection vehicle is run on the road where the road sign exists and the road sign information is acquired, In some cases, the road sign may not be visible at all from the position of the information collecting vehicle, or a part of it may not be visible. For example, when the inter-vehicle distance from the preceding vehicle is small, a part of the road sign drawn on the road surface may be blocked by the preceding vehicle and may not be visible from the information collecting vehicle behind. Similarly, when the distance between the preceding vehicle and the preceding vehicle is small, a part of the road sign placed on the side of the road may be blocked by the preceding vehicle and may not be seen from the information collecting vehicle.

このような場合、情報収集車に搭載したビデオカメラから道路標識を撮影してもその一部が撮影されず、その結果、その道路標識を正しく認識できないことが生じる。このように、道路標識の存在位置を事前に知らないで、情報収集除法収集車を走行して道路標識を撮影する方法では、道路標識情報の取得に失敗する場合があり、そのため、情報収集車を同じ道路に沿って再度走行させて、同じ場所に近づいたときには、先行車輛との車間距離を大きくして、道路標識の全体が見えることを確認してその道路標識を撮影し、その撮影で得られた動画像から道路標識の情報の取得を行うというように、情報収集車を再度走行させるようにしている。   In such a case, even if a road sign is taken from a video camera mounted on the information collecting vehicle, a part of the road sign is not taken, and as a result, the road sign cannot be recognized correctly. As described above, in the method of driving the information collection / division collection vehicle and photographing the road sign without knowing in advance the location of the road sign, the acquisition of the road sign information may fail. When driving again on the same road and approaching the same place, increase the inter-vehicle distance from the preceding vehicle, check that the entire road sign is visible, take a picture of the road sign, The information collecting vehicle is caused to travel again such that road sign information is acquired from the obtained moving image.

そこで本発明者は、道路標識の撮影の失敗による道路標識情報の取得の失敗を防止するには、道路標識の存在位置を事前に取得することが望ましいと考えた。すなわち、もし道路標識の存在位置が事前に分かっている場合には、情報収集車が道路標識に近づいたか否かを判断しながら情報収集車を走行させ、情報収集車が道路標識に近づいたときには、先行車輛との車間距離を十分長くし、走行速度も低下させるように情報収集車を走行させることが可能になると考えた。   In view of this, the present inventor considered that it is desirable to obtain the location of the road sign in advance in order to prevent the failure of obtaining the road sign information due to the failure of photographing the road sign. That is, if the location of the road sign is known in advance, the information collection vehicle is driven while judging whether or not the information collection vehicle is approaching the road sign, and when the information collection vehicle approaches the road sign We thought that it would be possible to run the information collection vehicle so that the inter-vehicle distance with the preceding vehicle was made sufficiently long and the running speed was reduced.

しかし、道路標識の位置を事前に知るために、道路標識の存在位置を検出できる自動車を走行させると、情報収集車をいきなり走行させて道路標識情報を取得させる場合に比べて作業量は逆に増えてしまう。したがって、道路標識の存在位置を事前に別の簡単な方法で検出できることが望ましい。そのための一つの方法として本発明者は、地表を上空から撮影して得られた地表画像データから道路標識の設置位置を検出することを検討した。地表画像データとして現在利用できる地表画像には衛星画像と航空写真がある。衛星画像の解像度は低く、航空写真でも解像度を余り高くすると、一度に撮影できる範囲が狭くなり、解像度を余り高くできない。衛星画像は、どの地域に対しても利用可能であり、航空写真に比べて低価格で利用可能であるので、以下では地表画像として、衛星画像を用いる場合について説明するが、以下の説明は、地表画像として航空写真を利用する場合にも適用できる。   However, in order to know the position of the road sign in advance, driving an automobile that can detect the position of the road sign will reduce the amount of work compared to running the information collection vehicle suddenly and acquiring the road sign information. It will increase. Therefore, it is desirable that the location of the road sign can be detected in advance by another simple method. As one method for that purpose, the present inventor has examined to detect the installation position of the road sign from the ground image data obtained by photographing the ground surface from the sky. There are satellite images and aerial photographs as surface images currently available as surface image data. The resolution of the satellite image is low, and if the resolution is too high even in aerial photographs, the range that can be captured at one time becomes narrow, and the resolution cannot be made too high. Since the satellite image can be used for any region and can be used at a lower price than aerial photographs, the following description will be made on the case where the satellite image is used as the ground image. It can also be applied when using aerial photographs as the ground image.

通常の市街地の道路では、道路幅が狭いうえに、道路脇に多くの道路標識が設置され、かつ、道路端の近傍に建築物が接近して存在する。したがって、市街地の道路標識の近傍に多くの物が存在する状況下では、道路標識の設置位置を解像度が低い衛星画像から検出することは必ずしも容易ではない。ところが、高速道路のように道路幅の大きな道路では、道路標識として道路の少なくとも片側の領域の上空を通過するように設けられた高架式道路標識が使用されていることが多い。このような道路標識は、道路を横断して設けられているので、道路に垂直に延在した線分を含んでいる。しかし、道路に垂直な方向に道路を横断している垂直線分が全て高架式道路標識を構成する線分とは限らない。しかし、このような道路に垂直に延びた線分の存在位置を検出することができれば、高架式道路標識の存在位置の候補を検出できたことになる。   In ordinary urban roads, the road width is narrow, many road signs are installed on the side of the road, and buildings are close to the road edge. Therefore, in a situation where there are many objects in the vicinity of a road sign in an urban area, it is not always easy to detect the installation position of the road sign from a satellite image with low resolution. However, on roads with a large road width such as highways, elevated road signs provided so as to pass over the area of at least one side of the road are often used as road signs. Since such a road sign is provided across the road, the road sign includes a line segment extending perpendicularly to the road. However, not all vertical line segments that cross the road in a direction perpendicular to the road are line segments that constitute an elevated road sign. However, if the existence position of a line segment extending perpendicularly to such a road can be detected, the candidate for the existence position of the elevated road sign can be detected.

また、高速道路では、当該高速道路と立体交差する道路の側壁に、当該高速道路に対する道路標識が設置されることがある。この場合には、そのように道路標識を設置された立体交差道路は高架式道路標識として使用されていることになる。同様に、高速道路を跨ぐ歩道橋の側壁にも、道路標識が設置されることがあり、道路標識が設置された歩道橋は、高架式道路標識としても使用されていることになる。したがって、以下では、これらの立体交差道路及び歩道橋も、高架式道路標識となる可能性を有する、高架式道路標識の候補として扱うことにする。   On highways, a road sign for the highway may be installed on the side wall of the road that intersects the highway. In this case, the three-dimensional intersection road with such a road sign is used as an elevated road sign. Similarly, a road sign may be installed also on the side wall of a pedestrian bridge that crosses an expressway, and the pedestrian bridge on which the road sign is installed is also used as an elevated road sign. Therefore, in the following, these three-dimensional intersection roads and pedestrian bridges will be treated as candidates for elevated road signs that have the possibility of becoming elevated road signs.

以上のように高架式道路標識の存在位置の候補の存在位置が検出できることは、高架式道路標識に関する道路標識情報を取得するうえで有益である。例えば、候補として検出された線分の周辺の画像のパターンをコンピュータで自動的に分析してそこに道路標識が設置されているか否かを判断させるようにすることも可能である。あるいは、検出された線分候補の近傍の画像を順次表示装置に拡大して表示させ、道路標識設置位置情報を生成しようとする者により、当該線分候補の近傍に現に高架式道路標識が設置されているか否かを目視により判定させるようにしてもよい。このようにして、候補として検出された垂直線分が道路標識を現に表すか否かを判定できた後では、情報収集車を高速道路に走行させて道路標識画像を撮影させて道路標識情報を取得するときに、現に道路標識があると判断された候補位置に情報収集車が接近したときに、先行の車輛との車間距離を充分に保ち、かつ、走行速度を低下させるなどして、その候補位置にある道路標識の撮影を確実なものとすることができる。候補として検出された垂直線分の中には道路標識画像を現に表す線分であるか否かを判定できないものが含まれている可能性もあるが、そのような線分候補は道路標識を表すと仮定して、現地で自動車を走行して道路標識が設置されているかを自動的に判断して設置されていれば撮影するような道路標識情報撮影装置を使用すればよい。   As described above, the ability to detect the position of the candidate for the position of the elevated road sign is useful in obtaining road sign information related to the elevated road sign. For example, it is possible to automatically analyze a pattern of an image around a line segment detected as a candidate by a computer to determine whether a road sign is installed there. Alternatively, an image of the vicinity of the detected line segment candidate is sequentially enlarged and displayed on the display device, and an elevated road sign is actually installed in the vicinity of the line segment candidate by a person who wants to generate road sign installation position information. You may make it determine visually whether it is carried out. In this way, after determining whether or not the vertical line segment detected as a candidate actually represents a road sign, the information collection vehicle is driven on the highway to photograph the road sign image to obtain the road sign information. When the information collection vehicle approaches the candidate position where it is determined that there is actually a road sign at the time of acquisition, the distance between the vehicle and the preceding vehicle is sufficiently maintained and the traveling speed is reduced. The photographing of the road sign at the candidate position can be ensured. Some vertical line segments detected as candidates may not be able to be determined whether or not they are the line segments that actually represent the road sign image. Assuming that it is expressed, it is sufficient to use a road sign information photographing apparatus that takes a picture if the road sign is installed by automatically judging whether the road sign is installed by driving a car locally.

衛星画像の解像度が低いので、高架式道路標識画像を構成する垂直線分は1ないし3画素程度の幅しか有しない。したがって、道路存在領域から一画素幅の、高架式道路標識を構成する垂直線分を検出する必要がある。高速道路は非常に長いので、その全域からこのような幅の狭い線分を検出するには、コンピュータで自動的に検出するとしても処理時間が掛かる。したがって、その検出は、きるだけ短時間で実行できることが望ましい。
したがって、本発明の目的は、道路の上空を通過するように設けられた高架式道路標識画像を構成する線分の候補を高速に検出可能にする、道路標識画像構成線分候補の検出方法及び道路標識画像構成線分候補を検出可能なプログラムを提供することである。
Since the resolution of the satellite image is low, the vertical line segment constituting the elevated road sign image has a width of only about 1 to 3 pixels. Accordingly, it is necessary to detect a vertical line segment constituting an elevated road sign having a width of one pixel from the road existing area. Since a highway is very long, it takes a long time to detect such a narrow line segment from the entire area even if it is automatically detected by a computer. Therefore, it is desirable that the detection can be performed in as short a time as possible.
Accordingly, an object of the present invention is to detect a road sign image constituent line segment candidate and to detect a line segment candidate constituting an elevated road sign image provided so as to pass over the road at high speed, and To provide a program capable of detecting a road sign image constituent line segment candidate.

上記の目的を解決するために、本発明に係る道路標識画像構成線分候補の検出方法は、地表を上空から撮影して得られた地表画像データから、道路の少なくとも片側の領域の上空を通過するように設けられた高架式道路標識を表す道路標識画像を構成する線分の候補を検出する、道路標識画像構成線分候補の検出方法であって、道路領域検出ステップと判別ステップと記憶ステップとを含むものである。道路領域検出ステップは、前記地表画像データからいずれかの道路が存在する道路領域を検出する。判別ステップは、当該道路領域のセンターライン上に当該道路の延在方向に沿って延在する一連の画素の各々について、当該画素を含み、当該センターラインから道路端が存在する領域まで達する、当該センターラインに垂直な方向に延在する、当該画素に対応する垂直線分のうち、明度が所定の閾値より高い画素の数が、当該対応する垂直線分が前記高架式道路標識を示す道路標識画像を構成する線分を含むために必要な所定の数以上であるか否かに依存して、当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補であるか否かを判別する。記憶ステップは、当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補であると判別されたとき、当該垂直線分の位置を表す位置情報を記憶する。
更に、前記判別ステップは、可能性判定ステップと早期判別ステップとを含み、可能性判定ステップは、前記対応する垂直線分に含まれた一部の画素群に含まれた明画素の数を計数し、残りの画素が全て明画素であると仮定した場合に当該垂直線分に含まれた明画素の総数が前記所定数に達する可能性があるか否かを判定し、当該判定結果に依存して当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補となる可能性があるか否かを判定する。早期判別ステップは、前記可能性判定ステップによる判定の結果、前記対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補となる可能性がないと判定されたとき、当該一部の画素群以外の残りの部分画素群内の明画素の数を計数しないで、当該対応する垂直線分は前記道路標識画像を構成する線分の候補でないと判別する。
In order to solve the above-described object, the road sign image component line segment detection method according to the present invention is based on ground image data obtained by photographing the ground surface from above, and passes over the area of at least one side of the road. A road sign image constituent line segment candidate detection method for detecting a candidate line segment constituting a road sign image representing an elevated road sign provided to perform a road area detection step, a determination step, and a storage step Is included. The road area detecting step detects a road area where any road exists from the ground image data. The determining step includes, for each of a series of pixels extending along the extending direction of the road on the center line of the road area, reaching the area where the road edge exists from the center line, Among the vertical line segments corresponding to the pixel that extend in the direction perpendicular to the center line, the number of pixels whose brightness is higher than a predetermined threshold value, and the corresponding vertical line segment indicates the elevated road sign Whether or not the corresponding vertical line segment is a candidate for the line segment constituting the road sign image, depending on whether or not the predetermined number or more necessary for including the line segment constituting the image is included. Determine. The storing step stores position information indicating the position of the vertical line segment when it is determined that the corresponding vertical line segment is a line segment candidate constituting the road sign image.
Further, the determination step includes a possibility determination step and an early determination step, and the possibility determination step counts the number of bright pixels included in some pixel groups included in the corresponding vertical line segment. When it is assumed that the remaining pixels are all bright pixels, it is determined whether or not the total number of bright pixels included in the vertical line segment may reach the predetermined number, and depends on the determination result Then, it is determined whether or not there is a possibility that the corresponding vertical line segment becomes a line segment candidate constituting the road sign image. In the early determination step, as a result of the determination in the possibility determination step, when it is determined that the corresponding vertical line segment is not likely to be a line segment candidate constituting the road sign image, the partial pixel Without counting the number of bright pixels in the remaining partial pixel group other than the group, it is determined that the corresponding vertical line segment is not a line segment candidate constituting the road sign image.

本発明によれば、地表を上空から撮影して得られた地表画像データから、高速道路のような道路の少なくとも片側の領域の上空を通過するように設けられた高架式道路標識を表す道路標識画像を構成する線分の候補を高速に検出することが可能になる。特に、道路のセンターライン上の当該道路の延在方向に沿って延在する一連の画素の各々について、当該画素を含み、当該センターラインから道路端が存在する領域まで、当該センターラインに垂直な方向に延在する線分を、順序付けられた複数の部分画素列に区分し、当該複数の部分画素列のうち、最後の部分画素列以外の部分画素列のそれぞれについて、当該部分画素列までの全ての部分画素列に含まれた、明度が上記閾値より高い画素の総数に基づいて、当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補となる可能性があるか否かを判定し、その可能性がないと判断したときに、後続の部分画素列に対する上記可能性の判定を省略するので、センターラインに垂直な線分が上記候補となるか否かの判断を高速化することができる。   According to the present invention, a road sign representing an elevated road sign provided so as to pass over the area of at least one side of a road such as a highway from ground image data obtained by photographing the ground from the sky. It becomes possible to detect line segment candidates constituting the image at high speed. In particular, for each of a series of pixels extending along the road extending direction on the center line of the road, the pixels including the pixel and extending from the center line to the area where the road edge exists are perpendicular to the center line. A line segment extending in the direction is divided into a plurality of ordered partial pixel columns, and each of the partial pixel columns other than the last partial pixel column of the plurality of partial pixel columns up to the partial pixel column. Whether there is a possibility that the corresponding vertical line segment is a candidate for the line segment constituting the road sign image based on the total number of pixels whose brightness is higher than the threshold value included in all the partial pixel columns When the determination is made that there is no possibility, the determination of the possibility with respect to the subsequent partial pixel column is omitted, so that it is possible to quickly determine whether a line segment perpendicular to the center line is the candidate. To become It can be.

以下、本発明に係る地表画像データから、高架式道路標識を表す道路標識画像を構成する線分の候補を検出する、道路標識画像構成線分候補の検出方法及び道路標識構成線分候補を検出可能なプログラムの一つの実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係る画像の道路標識を認識可能な装置の一つの実施形態の概略ブロック図である。符号1は上記装置の一つの実施の形態の全体を指す。本装置1は、例えばパソコン又はワークステーションにより実現される処理装置10と、メインメモリとして使用されるRAM(ランダムアクセスメモリ)(図示せず)及び磁気ディスク記憶装置のような補助記憶装置(図示せず)とを含む記憶装置20と、入出力装置30とを備えている。入出力装置30は、キーボード及びマウス等のポインティングデバイスを含む入力装置31と、CRTディスプレイ装置等の表示装置32又はプリンタ33などの出力装置を備えている。入力装置31はパラメータの入力やコマンドの起動などに使われる。表示装置32又はプリンタ33は、ランドマーク検出対象とする画像あるいは当該画像から検出されたランドマークを示した画像の表示又は印字に使われる。記憶装置20内にデータが記憶されるときに、当該データが図示しないRAMと図示しない補助記憶装置のいずれに記憶されるかは、あらかじめ当該データ毎に決められている。
Hereinafter, a road sign image constituent line segment candidate detection method and a road sign constituent line segment candidate detection method for detecting candidate line segments constituting a road sign image representing an elevated road sign from ground image data according to the present invention. One embodiment of a possible program will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of an apparatus capable of recognizing an image road sign according to the present invention. Reference numeral 1 indicates the whole of one embodiment of the apparatus. The apparatus 1 includes, for example, a processing device 10 realized by a personal computer or a workstation, and a RAM (Random Access Memory) (not shown) used as a main memory and an auxiliary storage device (not shown) such as a magnetic disk storage device. And the input / output device 30. The input / output device 30 includes an input device 31 including a pointing device such as a keyboard and a mouse, and an output device such as a display device 32 such as a CRT display device or a printer 33. The input device 31 is used for inputting parameters and starting commands. The display device 32 or the printer 33 is used for displaying or printing an image to be a landmark detection target or an image showing a landmark detected from the image. When data is stored in the storage device 20, it is determined in advance for each piece of data whether the data is stored in a RAM (not shown) or an auxiliary storage device (not shown).

処理装置10には、道路標識構成線分候補を検出可能なプログラム40が組み込まれている。プログラム40は、道路領域検出部100と、2値化部200と、線分候補検出部300というモジュールを含む。線分候補検出部300は、更に、左垂直線分判別部350と右垂直線分判別部370というサブモジュールを含む。プログラム40は記憶装置20に記憶されて処理装置10により実行されるが、図1では分かりやすさのために、プログラム40を構成する上記複数のモジュールを処理装置10を示すブロック内に図示している。記憶装置20には、あらかじめ道路データ21と、地表画像データ22と記憶され、この道路データ21と、地表画像データ22をプログラム40により処理して、道路領域画像データ23と、2値化道路領域画像データ24と、線分候補位置データ25とが生成され、記憶装置20に格納される。プログラム40は、本発明に係る、道路標識画像構成線分候を検出可能なプログラムの一つの実施の形態を実現するものであり、上記装置1によりプログラム40を実行するときの装置1が一連の処理を実行する態様は、本発明に係る、道路標識画像構成線分候補の検出方法の一つの実施の形態を示す。   The processing device 10 incorporates a program 40 capable of detecting road sign constituent line segment candidates. The program 40 includes modules of a road area detection unit 100, a binarization unit 200, and a line segment candidate detection unit 300. The line segment candidate detection unit 300 further includes sub-modules such as a left vertical line segment determination unit 350 and a right vertical line segment determination unit 370. The program 40 is stored in the storage device 20 and executed by the processing device 10. In FIG. 1, for ease of understanding, the plurality of modules constituting the program 40 are illustrated in a block showing the processing device 10. Yes. The storage device 20 stores road data 21 and ground image data 22 in advance. The road data 21 and the ground image data 22 are processed by the program 40 to obtain road area image data 23 and binarized road areas. Image data 24 and line segment candidate position data 25 are generated and stored in the storage device 20. The program 40 realizes one embodiment of a program capable of detecting road sign image constituent line candidates according to the present invention, and the apparatus 1 when the program 40 is executed by the apparatus 1 is a series of programs. A mode of executing the processing shows one embodiment of a method for detecting a road sign image constituent line segment candidate according to the present invention.

以下では断らない限り、地表画像データ22は、白黒の多値画像(グレイスケール画像)のデータであると仮定する。地表画像データ22の白黒の濃淡を明度と呼ぶ。しかし、本発明は、地表画像データ22がカラー画像データの場合にも適用できる。例えば、地表画像データ22が明度、色彩、色相のそれぞれに関するデータとを含んでいる場合には、その明度データを、本実施の形態で実行する以下の処理において地表画像データ22として使用すればよい。また、地表画像データ22が明度データを明示的に含んでいない場合には、地表画像データ22を明度データを含むカラーデータに変換して得られた明度データを、本実施の形態で実行する以下の処理において画像データとして使用すればよい。   Unless otherwise specified, it is assumed that the ground image data 22 is data of a monochrome multi-value image (grayscale image). The black and white shading of the ground image data 22 is called brightness. However, the present invention can also be applied to the case where the ground image data 22 is color image data. For example, when the ground image data 22 includes data relating to brightness, color, and hue, the brightness data may be used as the ground image data 22 in the following processing executed in the present embodiment. . When the ground image data 22 does not explicitly include brightness data, the brightness data obtained by converting the ground image data 22 into color data including brightness data is executed in the present embodiment. In this process, it may be used as image data.

本実施の形態では、道路標識を含む画像データの例として、例えば人工衛星や航空機等の高度飛翔体から地表を撮影して得られた地表画像データが使用される。ここで、地表画像データの解像度は最も高精度なもので数10cmのオーダであり、一方、高架式道路標識は通常数m程度の大きさである。したがって、多くの場合、地表画像の解像度は高架式道路標識を認識するのに臨界的な解像度である。   In the present embodiment, as an example of image data including a road sign, for example, ground image data obtained by photographing the ground surface from an altitude flying object such as an artificial satellite or an aircraft is used. Here, the resolution of the ground surface image data is the most accurate and is on the order of several tens of centimeters, while the elevated road sign is usually about several meters in size. Therefore, in many cases, the resolution of the ground image is a critical resolution for recognizing elevated road signs.

図1において、プログラム40は、起動されると、まず道路領域検出部100を実行する。プログラム40は、地表画像データから複数の道路のそれぞれについて以下に説明する処理を実行する。道路データ21は、地表画像データ22が表す地表に存在する道路の存在位置と範囲を示すデータである。道路領域画像データ23は、地表画像データ22が表す地表画像のうち道路が存在する領域内の複数の画素のそれぞれの画像値を、地表画像データ22内の当該画像値の格納位置に対応する記憶位置に格納して生成される画像データである。まず道路領域検出部100は、道路データ21と地表画像データ22とを記憶装置20から読み込み、道路データ21をもとに、地表画像データ22から道路データ21が示す複数の道路の各々に関して、地表画像データ22で表される地表画像のうち当該道路が存在する領域である道路領域の位置を計算し、当該道路領域に属する、地表画像データ22内のデータ部分を読み出し、道路領域画像データ23として記憶装置20に格納する。   In FIG. 1, when the program 40 is activated, it first executes the road area detection unit 100. The program 40 executes processing described below for each of a plurality of roads from the ground image data. The road data 21 is data indicating the location and range of roads existing on the ground surface represented by the ground surface image data 22. The road area image data 23 stores the image values of the plurality of pixels in the area where the road exists in the ground image represented by the ground image data 22 corresponding to the storage position of the image value in the ground image data 22. This is image data generated by storing in a position. First, the road area detection unit 100 reads the road data 21 and the ground surface image data 22 from the storage device 20, and based on the road data 21, the ground surface for each of a plurality of roads indicated by the road data 21 from the ground surface image data 22. The position of the road area that is the area where the road exists in the ground image represented by the image data 22 is calculated, the data portion in the ground image data 22 belonging to the road area is read out, and the road area image data 23 is obtained. Store in the storage device 20.

図2は、道路の模式図である。道路データ21は、それぞれ一つの道路に対応して定められた道路ベクトルデータからなる。各道路は、その道路の中心線(センターライン)を近似する一連の順序付けられた折れ線と道路幅で表される。センターラインを構成する複数の折れ線をそれぞれセンターラインベクトルと呼ぶことにする。各道路の道路ベクトルデータは、当該道路を構成する複数のセンターラインベクトルのそれぞれに対して、当該センターラインを表すセンターラインベクトルデータと、各センターラインベクトルに対応して当該センターラインベクトルが属する道路区間における道路幅wを表す道路幅データとを含んでいる。各センターラインベクトルデータは、対応するセンターラインベクトルの始点と終点の座標を含む。図2の例では、複数のセンターラインベクトルで近似されたセンターラインCLと、当該センターラインCLの両側に設けられた道路端線E1又はE2との間に車道が存在し、各車道は、それぞれ車線境界線により二つの車線に区分されている。   FIG. 2 is a schematic diagram of a road. The road data 21 is composed of road vector data determined corresponding to one road. Each road is represented by a series of ordered polylines and road widths approximating the centerline of the road. A plurality of broken lines constituting the center line will be referred to as center line vectors. The road vector data of each road includes, for each of a plurality of centerline vectors constituting the road, centerline vector data representing the centerline and the road to which the centerline vector corresponds to each centerline vector. Road width data representing the road width w in the section. Each center line vector data includes the coordinates of the start point and end point of the corresponding center line vector. In the example of FIG. 2, a roadway exists between the centerline CL approximated by a plurality of centerline vectors and the road end lines E1 or E2 provided on both sides of the centerline CL. Divided into two lanes by lane boundary.

図3(a)は、図2に示された道路に対する道路ベクトルの例を示す図である。図に示すように、センターラインCLは、3つのセンターラインベクトルCV1乃至CV3からなり、各センターラインベクトルCV1〜CV3はそれぞれ始点と終点の組(S1とG1、S2とG2、S3とG3)で指定される。各センターラインベクトルが存在する道路区間における道路幅はそれぞれw1〜w3となっている。ここでは、道路幅は、簡単化のための各センターラインベクトルの両端の間では一様であると仮定する。更に、道路の両側の車道の幅は、図では同じと仮定している。したがって、各センターラインに対する両側の道路端線E11とE21、E12とE22、E13とE23はいずれもセンターラインベクトルCV1、CV2、CV3に平行で、かつ、同じセンターラインベクトルに対する一組の道路端線(例えばE11とE21)はそのセンターラインベクトルから等距離にある。しかし、道路幅はセンターラインベクトル上の位置に応じて変化してもよく、左右の車道の道路幅が異なってもよい。   FIG. 3A is a diagram showing an example of a road vector for the road shown in FIG. As shown in the figure, the center line CL is composed of three center line vectors CV1 to CV3, and each center line vector CV1 to CV3 is a set of a start point and an end point (S1 and G1, S2 and G2, S3 and G3), respectively. It is specified. The road widths in the road section where each centerline vector exists are w1 to w3, respectively. Here, it is assumed that the road width is uniform between both ends of each centerline vector for simplification. Furthermore, the width of the roadway on both sides of the road is assumed to be the same in the figure. Therefore, the road end lines E11 and E21, E12 and E22, E13 and E23 on both sides for each center line are all parallel to the center line vectors CV1, CV2, and CV3, and a set of road end lines for the same center line vector. (Eg E11 and E21) are equidistant from the centerline vector. However, the road width may change depending on the position on the center line vector, and the road widths of the left and right roads may be different.

隣接する二つのセンターラインベクトル(例えばCV1、CV2)の接続点(例えばG1とS2)に対する道路端(E11)の終点(P)と道路端線E21の始点(Q)とは、それら二つのセンターラインベクトルの方向が変化しているために、一致しない。これらの二つの点は適当な線分(直線又は曲線)で結合されていると仮定する。本発明では、検出すべき高架式道路標識画像は、道路のセンターラインベクトルに対して垂直に延在するように設けられると仮定するので、センターラインベクトルの結合点(G1とS2)と、その点に対応する道路端線上の2点(PとQ)とで構成される結合領域には、検出すべき高架式道路標識画像は存在しないので、道路端線上の上記2点(PとQ)を接続する線分の形状は、本発明に関する限り問題とならない。したがって、以下では、この結合部の道路端線には特に言及しない。   The end point (P) of the road end (E11) and the start point (Q) of the road end line E21 with respect to the connection point (eg G1 and S2) of two adjacent center line vectors (eg CV1, CV2) are the two centers. Because the direction of the line vector is changing, they do not match. Assume that these two points are connected by a suitable line segment (straight line or curve). In the present invention, it is assumed that the elevated road sign image to be detected is provided so as to extend perpendicularly to the centerline vector of the road, and therefore, the coupling point (G1 and S2) of the centerline vector and its Since there is no elevated road sign image to be detected in the combined area composed of two points (P and Q) on the road end line corresponding to the point, the above two points (P and Q) on the road end line do not exist As long as the present invention is concerned, the shape of the line segment which connects is not a problem. Therefore, in the following, no particular reference will be made to the road end line of this connecting portion.

図3(b)は、道路データ21の例を示す図である。道路データ21には、道路を識別するための道路識別情報211と、当該道路識別情報を有する道路内の複数のセンターラインベクトルをそれぞれ識別するためのセンターラインベクトル識別情報212と、各センターラインベクトルの始点と終点の座標の組213と、各センターラインベクトルの存在区間における道路幅214とを含む。   FIG. 3B is a diagram illustrating an example of the road data 21. The road data 21 includes road identification information 211 for identifying a road, center line vector identification information 212 for identifying a plurality of center line vectors in the road having the road identification information, and each center line vector. Of the coordinates of the start point and end point of 213 and the road width 214 in the section where each center line vector exists.

図1に戻り、道路領域検出部100は、道路データ21が示す複数の道路の各々に関して、当該道路を構成する複数のセンターラインベクトルのそれぞれに対して、それぞれのセンターラインベクトルとそれぞれの両側に位置する道路領域と、更に外側に位置する道路端線を含む部分道路領域を決定し、それらの複数の部分道路領域を連ねた領域を、当該道路に対する道路領域として決定し、地表画像データ22内の当該道路領域内のデータ部分を道路領域画像データ23内に記憶する。   Returning to FIG. 1, for each of a plurality of roads indicated by the road data 21, the road area detection unit 100, with respect to each of a plurality of centerline vectors constituting the road, on each side of each centerline vector. A partial road area including a road area that is located and a road edge line located further outside is determined, and an area connecting the partial road areas is determined as a road area for the road. The data portion in the road area is stored in the road area image data 23.

以下に説明する2値化部200と線分候補検出部300は、道路領域検出部100により検出された道路領域に対して処理を行う。すなわち、地表画像データ22内の道路領域画像データ23に対してだけ処理を行う。このことにより、高架式道路標識画像の構成線分候補を検出するのに必要となる処理量を削減できる。道路領域を道路データ21に基づいて検出すると、道路領域以外の領域を道路領域であると誤認識することも回避できる。しかし、本発明は、道路データ21を使用しないで、地表画像データ22から道路領域、更にはセンターラインベクトル、道路端線を検出して、以下の処理に使用してもよい。   The binarization unit 200 and the line segment candidate detection unit 300 described below process the road area detected by the road area detection unit 100. That is, only the road area image data 23 in the ground surface image data 22 is processed. As a result, it is possible to reduce the amount of processing required to detect the constituent line segment candidates of the elevated road sign image. When the road area is detected based on the road data 21, it is possible to avoid erroneously recognizing an area other than the road area as the road area. However, the present invention may detect the road region, further the center line vector, and the road edge line from the ground image data 22 without using the road data 21, and may be used for the following processing.

まず、2値化部200は、道路領域画像データ23の明度に対して適当な閾値を用いた2値化処理を行うことにより明るい画素(明画素)と暗い画素を区別する。高架式道路標識は一般に白又は白に近い明るい色であることが多い。また、道路はコンクリートやアスファルトで作られているため明度が低く、暗い色である。そのため道路と高架式道路標識は明度で区別できると期待される。明度の2値化処理にはモード法、判別分析法、Pタイル法、微分ヒストグラム法などの種々の周知技術を適用可能である。どの方法で2値化処理を行うのが適切であるかは対象画像によって異なるので、画像に合わせて適切な方法を選択すればよい。一般的には判別分析法を用いると明度の高い部分とそうでない部分を区分しやすい。本実施の形態でも判別分析法を使用した。2値化処理は、各センターラインベクトルに対する部分道路領域毎に閾値を決めて行うことが望ましいが、そうでなくて一つの道路に対する全てのセンターラインベクトルに対する全道路領域に対して共通の閾値を決めてもよい。2値化部200は、道路領域画像データ23に対して2値化処理を施して得られた2値化された道路領域画像データを、2値化道路領域画像データ24として記憶装置20に記憶する。   First, the binarization unit 200 distinguishes bright pixels (bright pixels) from dark pixels by performing binarization processing using an appropriate threshold for the brightness of the road area image data 23. Elevated road signs are often white or a light color close to white. The road is made of concrete or asphalt, so the lightness is low and the color is dark. Therefore, it is expected that roads and elevated road signs can be distinguished by brightness. Various well-known techniques such as a mode method, a discriminant analysis method, a P tile method, and a differential histogram method can be applied to the lightness binarization processing. Which method is appropriate to perform the binarization process depends on the target image, and therefore, an appropriate method may be selected in accordance with the image. In general, when discriminant analysis is used, it is easy to distinguish a portion with high brightness and a portion with no brightness. The discriminant analysis method is also used in this embodiment. The binarization process is preferably performed by determining a threshold value for each partial road area for each centerline vector. Otherwise, a common threshold value is set for all road areas for all centerline vectors for one road. You may decide. The binarization unit 200 stores the binarized road area image data obtained by performing binarization processing on the road area image data 23 as the binarized road area image data 24 in the storage device 20. To do.

図4は、地表画像データ22が表す道路のうち、処理対象の道路の一つのセンターラインベクトルを含む部分道路領域を模式的に示す図である。図に示された部分道路領域には、センターラインベクトルCV1と両側の道路端線E11とE21との間の車道には、それぞれ二つの車線境界線で区切られた3車線があり、矩形T1、T2、‥は、走行中の自動車を示し、図からこれらの自動車の濃度が異なることが示されている。R1、R2は、本実施の形態で検出対象とする二つの高架式道路標識を示す。高架式道路標識R1は上側の車道を横断するように設けられていて、高架式道路標識R2は下側の車道を横断するように設けられている。図には示していないが、上下の車道を横断するように設けられた高架式道路標識でもよい。この最後の高架式道路標識の場合には、後に説明する処理により、上側の車道を横断する高架式道路標識と、その高架式道路標識と同じセンターラインベクトル上の同じ位置に設けられた、下側の車道を横断する高架式道路標識とが検出される。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a partial road area including one centerline vector of a road to be processed among roads represented by the ground surface image data 22. In the partial road area shown in the figure, the road between the center line vector CV1 and the road edge lines E11 and E21 on both sides has three lanes each divided by two lane boundary lines, a rectangle T1, T2,... Indicate traveling vehicles, and the figure shows that the concentrations of these vehicles are different. R1 and R2 indicate two elevated road signs to be detected in the present embodiment. The elevated road sign R1 is provided so as to cross the upper roadway, and the elevated road sign R2 is provided so as to cross the lower roadway. Although not shown in the figure, an elevated road sign provided so as to cross the upper and lower roadways may be used. In the case of this last elevated road sign, the process described later causes an elevated road sign that crosses the upper roadway and the same position on the same centerline vector as the elevated road sign. An elevated road sign crossing the side roadway is detected.

図5は、図4に示された部分道路領域に対応する、2値化道路領域画像データ24により表される2値化部分道路領域画像を模式的に示す図である。高架式道路標識R1、R2がいずれも明画素群からなら画像として表示されている。センターラインベクトルCVと車線境界線と明るい自動車とやや明るい自動車も同様である。一方、路面は黒画素群で表されている。暗い自動車も黒画素群で表され、道路表面と区別できない状態にある。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a binarized partial road region image represented by the binarized road region image data 24 corresponding to the partial road region shown in FIG. If both the elevated road signs R1 and R2 are from the bright pixel group, they are displayed as images. The same applies to the center line vector CV, the lane boundary line, the bright car, and the slightly bright car. On the other hand, the road surface is represented by a black pixel group. Dark cars are also represented by black pixels, and are indistinguishable from the road surface.

図1に戻り、つぎに、プログラム40は、処理対象道路に対して線分候補検出部300を実行する。線分候補検出部300は、道路データ21に基づいて、処理中の道路の各センターラインベクトルに対して、2値化道路領域画像データ24から、高架式道路標識画像を構成する線分となる可能性がある高架式道路標識画像の構成線分候補を検出する。   Returning to FIG. 1, next, the program 40 executes the line segment candidate detection unit 300 for the processing target road. Based on the road data 21, the line segment candidate detection unit 300 becomes a line segment constituting an elevated road sign image from the binarized road region image data 24 for each centerline vector of the road being processed. A possible candidate for a segment of an elevated road sign image is detected.

図6は、線分候補検出部300の処理のフローチャートである。図7は、任意の道路の一つのセンターラインベクトルに関して線分候補検出部300で処理される左垂直線分Vlと右垂直線分Vrを説明するための図である。図7(a)において、センターラインベクトルCV、センターラインベクトルCV上の注目点M(Xm,Ym)からセンターラインベクトルCVに対して90°反時計回りに回転させた方向で、長さが道路幅の半分(w/2)の左垂直線分Vlと、注目点M(Xm,Ym)からセンターラインベクトルCVに対して90°時計回りに回転させた方向で、長さが道路幅の半分(w/2)の右垂直線分Vrを示している。センターラインベクトルCVは始点S(Xs,Ys)と終点G(Xg,Yg)を持つ。線分候補検出部300では、始点S(Xs,Ys)から終点G(Xg,Yg)まで注目点MをセンターラインベクトルCV上を1画素づつ移動させて、それぞれの注目点位置における左垂直線分Vl及び右垂直線分Vrが、高架式道路標識画像を構成する線分の候補であるか否かが所定の基準に基づいて判別され、左垂直線分Vl又は右垂直線分Vrの一方又は両方が候補であると判別されたとき、当該センターラインベクトルCVに対してあらかじめ付与された識別情報と、候補であると判別された左垂直線分Vl又は右垂直線分Vrに対する注目点Mの座標と、左垂直線分Vlと右垂直線分Vrのいずれであるか、すなわち候補であると判別された垂直線分が左右の道路領域のいずれを横断する線分であるかを識別するための道路領域識別情報、例えば文字「l」又は「r」の一方又はそれに対応して定めた「0」又は「1」との組が線分候補位置データ25(図1)として記憶装置20に記憶される。   FIG. 6 is a flowchart of processing of the line segment candidate detection unit 300. FIG. 7 is a diagram for explaining the left vertical line segment Vl and the right vertical line segment Vr processed by the line segment candidate detection unit 300 with respect to one center line vector of an arbitrary road. In FIG. 7A, the length of the center line vector CV is the road in the direction rotated counterclockwise by 90 ° with respect to the center line vector CV from the attention point M (Xm, Ym) on the center line vector CV. Half the width (w / 2) of the left vertical line segment Vl and the direction rotated 90 ° clockwise with respect to the center line vector CV from the point of interest M (Xm, Ym), and the length is half the road width The right vertical line segment Vr of (w / 2) is shown. The center line vector CV has a start point S (Xs, Ys) and an end point G (Xg, Yg). The line segment candidate detection unit 300 moves the attention point M from the start point S (Xs, Ys) to the end point G (Xg, Yg) by one pixel on the center line vector CV, and the left vertical line at each position of interest point. Whether the segment Vl and the right vertical line segment Vr are candidates for the line segment constituting the elevated road sign image is determined based on a predetermined criterion, and one of the left vertical line segment Vl and the right vertical line segment Vr is determined. Or, when both are determined to be candidates, the identification information given in advance to the center line vector CV and the attention point M for the left vertical line segment Vl or the right vertical line segment Vr determined to be a candidate. And the left vertical line segment Vl or the right vertical line segment Vr, that is, the vertical line segment determined to be a candidate is a line segment that crosses the left or right road area. Road area identification information for, Set of the determined by one or corresponds to that of the letter "l" or "r", "0" or "1" is stored in the storage device 20 as a line segment candidate location data 25 (FIG. 1) if e.

図6において、線分候補検出部300は、まず道路データ21、2値化道路領域画像データ24を、記憶装置20内の図示しない補助記憶装置から処理装置10内の図示しないRAMに読み込み(ステップS301)、全ての道路に対する全てのセンターラインベクトルの処理が終了したとステップS302で判定されない限り、いずれかの道路を構成する複数のセンターラインベクトルの一つのセンターラインベクトルCVを選択する(ステップS303)。そのセンターラインベクトルCV上の全ての画素を処理したとステップS304で判定されない限り、その選択されたセンターラインベクトルCV上の一つの画素を注目点M(Xm, Ym)として選択する(ステップS305)。注目点Mには、最初にそのセンターラインベクトルCVの始点Sの画素が選択される。後にステップS305が繰り返し実行されるごとに、その始点Sに隣接するセンターラインベクトルCV上の画素が順次選択されるようになっている。   6, the line segment candidate detection unit 300 first reads road data 21 and binarized road area image data 24 from an auxiliary storage device (not shown) in the storage device 20 into a RAM (not shown) in the processing device 10 (step S301) Unless one centerline vector process for all roads has been processed in step S302, one centerline vector CV of a plurality of centerline vectors constituting any road is selected (step S303). ). Unless it is determined in step S304 that all the pixels on the center line vector CV have been processed, one pixel on the selected center line vector CV is selected as the attention point M (Xm, Ym) (step S305). . For the attention point M, the pixel at the start point S of the center line vector CV is first selected. Each time step S305 is repeatedly executed, pixels on the center line vector CV adjacent to the start point S are sequentially selected.

つぎに左垂直線分判別部350を起動する。左垂直線分判別部350では、後に説明するように、注目点Mを通過し道路端線に至る左垂直線分Vlについて、高架式道路標識画像を構成する線分の候補となりうるか否かが判定される。つぎに、右垂直線分Vrについて、右垂直線分判別部370を実行して、左垂直線分判別部350と同じく、注目点Mから道路端線に至る右垂直線分Vrが高架式道路標識画像を構成する線分の候補となりうるか否かが判定される。以上の処理をステップS304により選択された選択されたセンターラインベクトルCV上の全画素が処理したと判断されるまで繰り返す。ステップS304により全画素が選択されたと判断されたときには、処理はステップS302に移り、そこで全てのセンターラインベクトルが処理されたと判断されるまで、ステップS303において新たなセンターラインベクトルを選択し、ステップS304以降の処理を繰り返す。その後、ステップS302において全ての道路に属する全てのセンターラインベクトルを処理したと判断されたときに、線分候補検出部300は処理を終了し、図1において、プログラム40は処理を終了する。   Next, the left vertical line segment discriminating unit 350 is activated. As will be described later, the left vertical line segment discriminating unit 350 determines whether or not the left vertical line segment Vl passing through the point of interest M and reaching the road end line can be a candidate for a line segment constituting the elevated road sign image. Determined. Next, the right vertical line segment discriminating unit 370 is executed for the right vertical line segment Vr, and the right vertical line segment Vr extending from the point of interest M to the road end line is an elevated road as in the left vertical line segment discriminating unit 350. It is determined whether or not the line segment constituting the sign image can be a candidate. The above processing is repeated until it is determined that all the pixels on the selected center line vector CV selected in step S304 have been processed. When it is determined in step S304 that all the pixels have been selected, the process proceeds to step S302, where a new center line vector is selected in step S303 until it is determined that all the center line vectors have been processed. The subsequent processing is repeated. Thereafter, when it is determined in step S302 that all center line vectors belonging to all roads have been processed, the line segment candidate detection unit 300 ends the process, and in FIG. 1, the program 40 ends the process.

図8は、線分候補検出部300で実行される左垂直線分判別部350の処理の概略フローチャートである。左垂直線分判別部350の処理の詳細を説明する前に、本実施の形態における、垂直線分が道路標識画像構成線分候補であるか否かの判別の原理を説明する。本実施の形態では、高架式道路標識画像は、道路のセンターラインの中心から車道を横断して道路端線まで直線状に延びていて、その全画素は明度が明るい画素からなる1本又は複数本の線分からなると仮定している。上記線分候補検出部300で検出された右垂直線分又は左垂直線分がそのような線分の候補であるためには、その線分を構成する画素の全てが明度が明るい画素であることが望ましいが、高架式道路標識の上部が、例えば汚れている場合には、上記線分を構成する全画素のうち一部の画素の明度が高くないことも起こり得る。したがって、2値化部200により2値化された後の上記線分の画素の一部の明度は「0」であることも起きる。しかし、線分全体として見れば、全画素に近い数の画素の明度が全て「1」であれば、その線分は、全画素が明度「1」の画素からなると推定することができる。そこで、本発明では、上記垂直線分を構成する全画素のうち明度が「1」である画素の総数Nw(以下、垂直線分内明画素数又は線分内明画素数と呼ぶことがある)が、その線分内の総画素数Ntと一定比率Rとの積Nt×R以上であれば、すなわち、下記式(1)が成立すれば、当該線分は道路標識画像構成線分候補であると判断するようにしている。   FIG. 8 is a schematic flowchart of processing of the left vertical line segment determination unit 350 executed by the line segment candidate detection unit 300. Before describing the details of the processing of the left vertical line segment determination unit 350, the principle of determination as to whether or not the vertical line segment is a road sign image constituent line segment candidate in the present embodiment will be described. In the present embodiment, the elevated road sign image extends linearly from the center of the road center line to the road edge line across the roadway, and all of the pixels are one or more pixels having bright brightness. It is assumed to consist of line segments. In order for the right vertical line segment or the left vertical line segment detected by the line segment candidate detection unit 300 to be such a line segment candidate, all of the pixels constituting the line segment are pixels with high brightness. However, when the upper part of the elevated road sign is dirty, for example, it is possible that the brightness of some of the pixels constituting the line segment is not high. Therefore, the brightness of a part of the pixels of the line segment after binarization by the binarization unit 200 may be “0”. However, from the viewpoint of the entire line segment, if the brightness of the pixels close to all the pixels is all “1”, it can be estimated that the line segment is composed of pixels having the brightness “1”. Therefore, in the present invention, the total number Nw of pixels having the brightness of “1” among all the pixels constituting the vertical line segment (hereinafter sometimes referred to as the number of bright pixels in the vertical line segment or the number of bright pixels in the line segment). ) Is equal to or greater than the product Nt × R of the total number of pixels Nt in the line segment and a fixed ratio R, that is, if the following equation (1) is satisfied, the line segment is a road sign image constituent line segment candidate. Judging that it is.

Nw≧Nt×R (1)
ここで、比率Rの値は、2値化道路領域画像データ24に対して実験によって決定すればよい。道路上には、自動車又は車線境界線等を示す明度が「1」であるパターンも存在するので、処理中の垂直線分がこれらのパターン上を通過している場合でも、その垂直線分が道路標識画像構成候補として誤検出されることがないように、上記比率Rを決定する必要がある。一般に、自動車や、車線境界線等を示す明度が「1」であるパターン上を処理中の垂直線分が通過している場合でも、その自動車を示すパターンあるいは車線境界線等を示すパターンの周囲には、明度が「0」である暗い画素が多く存在するので、垂直線分がそれらのパターンの上を通過している場合と道路標識画像上を通過している場合とでは、当該垂直線分に含まれる値が「1」の明画素の総数は大きく異なるので、これらの二つの場合を区別できるように上記比率Rを決定することが可能である。比率Rとして、例えば0.7あるいは0.8を使用することができる。
Nw ≧ Nt × R (1)
Here, the value of the ratio R may be determined by experiment for the binarized road area image data 24. On the road, there is a pattern whose brightness indicating a car or a lane boundary line is “1”, so even if the vertical line segment being processed passes over these patterns, the vertical line segment is It is necessary to determine the ratio R so that it is not erroneously detected as a road sign image configuration candidate. In general, even when a vertical line being processed passes over a pattern indicating a car or a lane boundary line with a lightness value of “1”, around the pattern indicating the car or the lane boundary line Since there are many dark pixels having a lightness of “0”, the vertical line segment is displayed when the vertical line segment passes over those patterns and when the road sign image passes. Since the total number of bright pixels having the value “1” included in the minute is greatly different, the ratio R can be determined so that these two cases can be distinguished. As the ratio R, for example, 0.7 or 0.8 can be used.

以下では、上記積を候補適格最小画素数と呼び、Ntrと記載することがある。このとき、式1は式2により置換することができる。
Nw≧Ntr (2)
Hereinafter, the product is referred to as a candidate eligible minimum pixel number and may be described as Ntr. At this time, Formula 1 can be replaced by Formula 2.
Nw ≧ Ntr (2)

式1又は式2が示す条件が満たされているか否かの判定のためには、線分内明画素数Nwを計数する必要がある。この計数に要する時間は、線分内明画素数Nwに依存する。本実施の形態では、式1又は式2による判定の前に、線分内明画素数Nwの計数を終了する前の段階でも、垂直線分が、道路標識画像構成線分候補である可能性がないと決定できる場合があることに注目して、線分内明画素数Nwを計数し終わる前に、その可能性の有無を判定する。すなわち、判断対象の垂直線分の一部の画素の数(部分画素数と呼ぶことがある)をNpとし、それらの画素のうちの明画素の数(部分明画素数と呼ぶことがある)をNpwとすると、当該線分内の残りの画素数(Nt−Np)の画素が全て明画素であると仮定したときに、当該線分が道路標識画像構成線分候補であるためには、式3が満たされなければならない。
Npw≧Ntr−(Nt−Np) (3)
In order to determine whether or not the condition indicated by Expression 1 or Expression 2 is satisfied, it is necessary to count the number Nw of bright pixels in the line segment. The time required for this counting depends on the number of bright pixels Nw in the line segment. In the present embodiment, there is a possibility that the vertical line segment is a road sign image constituent line segment candidate even before the end of counting the number of bright pixels in the line segment Nw before the determination by Expression 1 or Expression 2. Note that there is a case where it is possible to determine that there is not, the presence or absence of the possibility is determined before the number Nw of bright pixels in the line segment is counted. That is, the number of pixels (sometimes referred to as the number of partial pixels) of a part of the vertical line segment to be determined is Np, and the number of bright pixels (sometimes referred to as the number of partial bright pixels) among those pixels. Is assumed to be Npw, and assuming that all the remaining pixels (Nt−Np) in the line segment are bright pixels, the line segment is a road sign image constituent line segment candidate. Equation 3 must be satisfied.
Npw ≧ Ntr− (Nt−Np) (3)

逆に式4又は式5が満たされるときに、当該垂直線分は、道路標識画像構成線分候補である可能性がないことになる。ここで式5で定義されるNplの最小値を、候補不合格最小部分明画素数と呼ぶことがあり、単にNplと表す場合がある。
Npw<Ntr−(Nt−Np) (4)
Npw≦Npl=Ntr−(Nt−Np)−1 (5)
Conversely, when Expression 4 or Expression 5 is satisfied, the vertical line segment has no possibility of being a road sign image constituent line segment candidate. Here, the minimum value of Npl defined by Equation 5 may be referred to as the number of candidate partial minimum bright pixels, and may simply be expressed as Npl.
Npw <Ntr− (Nt−Np) (4)
Npw ≦ Npl = Ntr− (Nt−Np) −1 (5)

ここで、一例として、線分内総画素数Ntを24画素とする。道路幅は、画像の解像度を0.6(m)とすると、道路幅はおおよそ4×0.6=14.4(m)となる。比率Rを0.7と仮定すると、この仮定では、式1又は式2により、線分内明画素数Nwは、当該垂直線分が道路標識画像構成線分候補であるためには、Nw≧Ntr=24×0.7=16.8、すなわち、式6が満たされる必要がある。
Nw≧17 (6)
すなわち、候補適格最小画素数Ntrは17である。したがって、垂直線分が道路標識画像構成線分候補となるためには、画素数17以上の明画素がその垂直線分に含まれていなければならないことになる。
Here, as an example, the total number of pixels in the line segment Nt is 24 pixels. The road width is approximately 4 × 0.6 = 14.4 (m) when the image resolution is 0.6 (m). Assuming that the ratio R is 0.7, in this assumption, the number of bright pixels Nw in the line segment is Nw ≧ Ntr = in order for the vertical line segment to be a road sign image constituent line segment candidate according to Formula 1 or Formula 2. 24 × 0.7 = 16.8, that is, Equation 6 needs to be satisfied.
Nw ≧ 17 (6)
That is, the candidate eligible minimum pixel number Ntr is 17. Therefore, in order for a vertical line segment to be a road sign image constituent line segment candidate, a bright pixel having 17 or more pixels must be included in the vertical line segment.

更に、式5より、候補不合格最小部分明画素数Nplは、式7のようになる。
Npl=Np−8 (7)
したがって、当該垂直線分が道路標識画像構成線分候補となる可能性がないのは、部分明画素数Npwと部分画素数Npとの関係が式8の場合である。
Npw≦Npl=Np−8 (8)
Further, from Expression 5, the number Npl of candidate failed minimum partial bright pixels is represented by Expression 7.
Npl = Np-8 (7)
Therefore, there is no possibility that the vertical line segment becomes a road sign image constituent line segment candidate when the relationship between the number of partial bright pixels Npw and the number of partial pixels Np is represented by Expression 8.
Npw ≦ Npl = Np-8 (8)

図9は、式8の関係を満たす、部分画素数Npと候補不合格最小部分明画素数Nplとを対比して示す図である。図において、例えば、部分画素数Npが8の場合、その部分画素群内の明画素数が0であれば、その部分画素群を含む垂直線分は、道路標識画像構成線分候補になる可能性がないことになる。同様に、例えば、部分画素数Npが16の場合、その部分画素群内の明画素数が8以下であれば、その部分画素群を含む垂直線分は、道路標識画像構成線分候補になる可能性がないことになる。更に、部分画素数Npが線分内総画素数の値24に等しい場合、その線分内の明画素数が16以下であれば、その垂直線分は、道路標識画像構成線分候補ではないことになる。したがって、処理対象の垂直線分が道路標識画像構成線分候補であるか否かを判定するために、垂直線分内の総明画素数を計数する前に、その垂直線分を順序付けられた複数の部分画素列に分割し、先頭の部分画素列に含まれた部分明画素数Npwを計数し、その部分明画素数Npwが、その部分画素数Npに対して図9に示す候補不合格最小部分明画素数Npl以下であるか否かを判定し、もしそうであれば、当該垂直線分は、道路標識画像構成線分候補ではないと判断することができる。したがって、この場合には、残りの(Nt−Np)の画素内の明画素数を計数してその計数値を反映して線分内明画素数Nwを計数し、その線分内明画素数Nwが式6に示される下限値17以上であるか否かを判定しなくても、当該垂直線分は、道路標識画像構成線分候補ではないと判断することができ、左垂直線分判別部350の処理をその時点で終了することができる。   FIG. 9 is a diagram showing a comparison between the number Np of partial pixels and the number Npl of candidate partial minimum bright pixels that satisfy the relationship of Expression 8. In the figure, for example, when the number of partial pixels Np is 8, if the number of bright pixels in the partial pixel group is 0, a vertical line segment including the partial pixel group can be a candidate road sign image constituent line segment. There will be no sex. Similarly, for example, when the number of partial pixels Np is 16, if the number of bright pixels in the partial pixel group is 8 or less, the vertical line segment including the partial pixel group becomes a road sign image constituent line segment candidate. There will be no possibility. Furthermore, when the number of partial pixels Np is equal to the value 24 of the total number of pixels in the line segment, if the number of bright pixels in the line segment is 16 or less, the vertical line segment is not a road sign image constituent line segment candidate. It will be. Therefore, in order to determine whether the vertical line segment to be processed is a road sign image constituent line segment candidate, the vertical line segments are ordered before counting the total number of bright pixels in the vertical line segment. Divided into a plurality of partial pixel columns, the number Npw of partial bright pixels included in the first partial pixel column is counted, and the number of partial bright pixels Npw fails the candidate shown in FIG. 9 with respect to the partial pixel number Np. It is determined whether or not the number is the minimum partial bright pixel number Npl or not. Therefore, in this case, the number of bright pixels in the remaining (Nt−Np) pixels is counted, the number of bright pixels in the line segment is counted by reflecting the counted value, and the number of bright pixels in the line segment is counted. Even if it is not determined whether or not Nw is equal to or greater than the lower limit value 17 shown in Expression 6, it is possible to determine that the vertical line segment is not a road sign image constituent line segment candidate. The processing of unit 350 can be terminated at that time.

もし垂直線分内の最初の部分画素列内の部分明画素数Npwが、その部分画素群の部分画素数に対して図9にて示される候補不合格最小部分明画素数Nplより大きい場合には、当該部分画素列だけでは道路標識画像構成線分候補になる可能性がないと判別できないので、次の部分画素列内の部分明画素数を計数し、上記第1の部分明画素数との合計により新たな部分明画素数Npwを計算し、その部分明画素数Npwに基づいて、図9により、当該垂直線分が道路標識画像構成線分候補である可能性が残るか否かを判定すればよい。この場合、その垂直線分が道路標識画像構成線分候補である可能性がないと判定されたときは、当該垂直線分に対する左垂直線分判別部350の処理をその時点で終了する。このように、処理対象の垂直線分が道路標識画像構成線分候補であるか否かの判定を、当該垂直線分を複数の部分画素群に区分し、判定対象の部分画素群を順次増やしていけば、道路標識画像構成線分候補でない垂直線分を早期に検出することができる。   If the number Npw of partial bright pixels in the first partial pixel column in the vertical line segment is larger than the number of candidate partial minimum bright pixels Npl shown in FIG. 9 with respect to the number of partial pixels in the partial pixel group Since it cannot be determined that there is no possibility of becoming a road sign image constituent line segment candidate only by the partial pixel column, the number of partial bright pixels in the next partial pixel column is counted, and the first partial bright pixel number and The new partial bright pixel number Npw is calculated based on the sum of the two, and based on the partial bright pixel number Npw, it is determined whether or not there is a possibility that the vertical line segment is a candidate road sign image component line segment according to FIG. What is necessary is just to judge. In this case, when it is determined that the vertical line segment is not likely to be a road sign image constituent line segment candidate, the processing of the left vertical line segment determination unit 350 for the vertical line segment is terminated at that time. In this way, the determination as to whether or not the vertical line segment to be processed is a road sign image constituent line segment candidate is made by dividing the vertical line segment into a plurality of partial pixel groups and sequentially increasing the partial pixel groups to be determined. By doing so, a vertical line segment that is not a road sign image constituent line segment candidate can be detected early.

以下、図8に基づいて、左垂直線分判別部350の処理の概略を説明する。以下の説明においても、上で仮定したように、線分内総画素数Ntを24画素とし、比率Rを0.7と仮定し、以上の仮定により図9の対比表が使用可能であるとする。また、以下では、処理対象の垂直画素列が24画素からなるので、この垂直線分を3つの部分画素列に分割する場合について説明する。したがって、各部分画素列は8画素からなることになる。なお、本発明は、他の分割数の場合にも適用できることは言うまでもない。   Hereinafter, based on FIG. 8, an outline of the processing of the left vertical line segment determination unit 350 will be described. Also in the following description, as assumed above, the total number of pixels in the line segment Nt is assumed to be 24 pixels, the ratio R is assumed to be 0.7, and the comparison table of FIG. 9 can be used with the above assumptions. In the following, since the vertical pixel column to be processed is composed of 24 pixels, a case where this vertical line segment is divided into three partial pixel columns will be described. Therefore, each partial pixel column consists of 8 pixels. Needless to say, the present invention can be applied to other division numbers.

左垂直線分判別部350は、線分候補検出部300のステップS305(図6)において、センターラインベクトル上の一つの注目点の画素が選択された後に起動され、この注目点を含み、当該センターラインベクトルに垂直で当該センターラインベクトルの左側の道路領域の道路端線まで至る左垂直線分について、当該線分が道路標識画像構成線分候補であるか否かを判別する。そのために、左垂直線分判別部350は、図8において、まずステップS351において部分画素群番号nを1に設定する。つぎにステップS352において、当該左垂直線分の第n部分画素群内の、明度が「1」である画素の数である部分画素群明画素数Npwnを計数する。ステップS353で、部分画素群番号nが1であるか否かを判定し、今の仮定のように1である場合には、ステップS354において、部分明画素数Npwを上記部分画素群明画素数Npwnに等しくする。ステップS356において、部分画素群番号nが部分画素群数npに等しいか否かを判定し、今の仮定のようにn=1では、そうでないので、ステップS357において、処理中の左垂直線分が道路標識画像構成線分候補となる可能性があるか否かが判定される。具体的には、部分画素数Npは上記第1部分画素群の画素数8である。図9から、上記ステップS354で決定された部分明画素数Npwは、部分画素数Np=8に対する候補不合格最小部分明画素数Npl=0より大きいか否かにより、処理中の左垂直線分が道路標識画像構成線分候補となる可能性があるか否かが判定される。   The left vertical line segment determination unit 350 is activated after the pixel of one attention point on the center line vector is selected in step S305 (FIG. 6) of the line segment candidate detection unit 300, and includes the attention point. For the left vertical line segment that is perpendicular to the center line vector and reaches the road edge line of the road area on the left side of the center line vector, it is determined whether or not the line segment is a road sign image constituent line segment candidate. For this purpose, the left vertical line segment determination unit 350 first sets the partial pixel group number n to 1 in step S351 in FIG. Next, in step S352, the number Npwn of partial pixel groups, which is the number of pixels having the brightness of “1”, in the nth partial pixel group of the left vertical line segment is counted. In step S353, it is determined whether or not the partial pixel group number n is 1. When the partial pixel group number n is 1, as in the present assumption, in step S354, the partial bright pixel number Npw is set to the partial pixel group bright pixel number. Equal to Npwn. In step S356, it is determined whether or not the partial pixel group number n is equal to the partial pixel group number np. If n = 1 as in the present assumption, this is not the case. In step S357, the left vertical line segment being processed is determined. Is likely to be a candidate road sign image constituent line segment. Specifically, the number Np of partial pixels is the number of pixels 8 in the first partial pixel group. From FIG. 9, the left vertical line segment being processed depends on whether or not the number Npw of partial bright pixels determined in step S354 is greater than the number of candidate partial minimum bright pixels Npl = 0 for the partial pixel number Np = 8. Is likely to be a candidate road sign image constituent line segment.

その可能性がないと判定されたときには、左垂直線分判別部350は処理を終了する。その可能性があると判定されたときには、ステップS358において部分画素群番号nの値が1だけ増大されて値2に変更され、処理はステップS352に戻る。ステップS352では第n部分画素群内の明画素の数である部分画素群明画素数Npwnを計数する。その後ステップS353では、部分画素群番号nが1に等しいか否かが判定されるが、今の場合にはそうでないので、ステップS355において、第(n−1)部分画素群までの部分画素群に対して既にステップS355の先の実行時に計算された部分明画素数Npwに、ステップS352で新たに計数された部分画素群明画素数Npwnが加算され、新たに部分明画素数Npwを得る。ステップS356において、部分画素群番号nが部分画素群数npに等しいか否かを判定し、今の仮定のようにn=2では、そうでないので、ステップS357において、処理中の左垂直線分が道路標識画像構成線分候補となる可能性があるか否かが判定される。具体的には第2部分画素群までの部分画素群の部分画素数Npは今の場合は仮定により16に等しい。図9から、上記ステップS355で決定された部分明画素数Npwが、部分画素数Np=16に対する候補不合格最小部分明画素数Npl=8より大きいか否かにより、処理中の左垂直線分が道路標識画像構成線分候補となる可能性があるか否かが判定される。   When it is determined that there is no such possibility, the left vertical line segment determination unit 350 ends the process. When it is determined that there is such a possibility, the value of the partial pixel group number n is increased by 1 and changed to the value 2 in step S358, and the process returns to step S352. In step S352, the number Npwn of partial pixel groups, which is the number of bright pixels in the nth partial pixel group, is counted. Thereafter, in step S353, it is determined whether or not the partial pixel group number n is equal to 1, but in this case, this is not the case, so in step S355, the partial pixel group up to the (n−1) th partial pixel group. On the other hand, the partial bright pixel number Npw newly counted in step S352 is added to the partial bright pixel number Npw calculated at the time of the previous execution of step S355 to newly obtain the partial bright pixel number Npw. In step S356, it is determined whether or not the partial pixel group number n is equal to the partial pixel group number np. If n = 2 as in the present assumption, this is not the case. In step S357, the left vertical line segment being processed is determined. Is likely to be a candidate road sign image constituent line segment. Specifically, the number Np of partial pixels in the partial pixel group up to the second partial pixel group is equal to 16 in the present case. From FIG. 9, the left vertical line segment being processed depends on whether or not the number Npw of partial bright pixels determined in step S355 is larger than the number of candidate partial minimum bright pixels Npl = 8 for the partial pixel number Np = 16. Is likely to be a candidate road sign image constituent line segment.

その可能性がないと判定されたときには、左垂直線分判別部350は処理を終了する。その可能性があると判定されたときには、ステップS358において部分画素群番号nの値が1だけ増大されて値3に変更され、処理はステップS352に戻る。ステップS352では、第n部分画素群内の明画素の数である部分画素群明画素数Npwnを計数する。その後ステップS353では、部分画素群番号nが1に等しいか否かが判定されるが、今の場合には、そうでないので、ステップS355において、第(n−1)部分画素群までの部分画素群に対して既にステップS355で計算された部分明画素数Npwに、ステップS352で計数された部分画素群明画素数Npwnが加算され、新たに部分明画素数Npwを得る。ステップS356において、部分画素群番号nが部分画素群数npに等しいか否かを判定し、今の仮定のようにn=3では、そうであるので、ステップS359において、処理中の左垂直線分が道路標識画像構成線分候補か否かが判定される。具体的には第3部分画素群までの部分画素群の部分画素数Npは今の場合は仮定により24に等しい。図9から、上記ステップS355で決定された部分明画素数Npwは、部分画素数Np=24に対する候補不合格最小部分明画素数Npl=16より大きいか否かにより、処理中の左垂直線分が道路標識画像構成線分候補か否かが判定される。   When it is determined that there is no such possibility, the left vertical line segment determination unit 350 ends the process. When it is determined that there is such a possibility, the value of the partial pixel group number n is increased by 1 and changed to the value 3 in step S358, and the process returns to step S352. In step S352, the number Npwn of partial pixel groups, which is the number of bright pixels in the nth partial pixel group, is counted. Thereafter, in step S353, it is determined whether or not the partial pixel group number n is equal to 1, but in this case, this is not the case, so in step S355, the partial pixels up to the (n−1) th partial pixel group are determined. The partial bright pixel count Npwn counted in step S352 is added to the partial bright pixel count Npw already calculated in step S355 for the group to newly obtain the partial bright pixel count Npw. In step S356, it is determined whether or not the partial pixel group number n is equal to the partial pixel group number np. If n = 3 as in the present assumption, this is the case. In step S359, the left vertical line being processed is determined. It is determined whether or not the minute is a road sign image constituent line segment candidate. Specifically, the number Np of partial pixels in the partial pixel group up to the third partial pixel group is equal to 24 in the present case. From FIG. 9, the left vertical line segment being processed depends on whether or not the number Npw of partial bright pixels determined in step S355 is larger than the number Npl = 16 of candidate partial minimum bright pixels with respect to the partial pixel number Np = 24. Is a road sign image constituent line segment candidate.

ステップS359において候補でないと判定されたときには、左垂直線分判別部350は処理を終了し、処理は線分候補検出部300に戻る。候補であると判定されたときには、ステップS360において、処理中の垂直線分に関する線分候補位置データが、線分候補位置データ25の一部として記憶装置20(図1)に記憶される。その後、左垂直線分判別部350は処理を終了し、処理は線分候補検出部300に戻る。   If it is determined in step S359 that the candidate is not a candidate, the left vertical line segment determination unit 350 ends the process, and the process returns to the line segment candidate detection unit 300. When it is determined as a candidate, in step S360, the line segment candidate position data regarding the vertical line segment being processed is stored in the storage device 20 (FIG. 1) as a part of the line segment candidate position data 25. Thereafter, the left vertical line segment determination unit 350 ends the process, and the process returns to the line segment candidate detection unit 300.

図10は、線分候補位置データ25に記憶されるデータの例を示す。上記のようにステップS359において処理中の左垂直線分が道路標識画像構成線分候補であると判定された場合には、処理中の道路の識別情報251と、処理中のセンターラインベクトルの識別情報252と、注目点Mの座標253と、道路領域の左右区別情報254としての、左側道路領域を示す文字「l」又は対応する符号「0」とが格納される。   FIG. 10 shows an example of data stored in the line segment candidate position data 25. As described above, if it is determined in step S359 that the left vertical line segment being processed is a road sign image constituent line segment candidate, the identification information 251 of the road being processed and the identification of the centerline vector being processed The information 252, the coordinates 253 of the attention point M, and the character “l” indicating the left road area or the corresponding code “0” as the road area left / right discrimination information 254 are stored.

図6に戻り、線分候補検出部300は、つぎに右垂直線分判別部370を実行する。右垂直線分判別部370は、ステップS305で選択された注目点Mを通り、センターラインベクトルに垂直で道路右側領域の道路端線に延在する右垂直線分について、左垂直線分判別部350と全く同じようにして、その右垂直線分が道路標識画像構成線分候補であるか否かを判定し、候補であると判定したときに、その右垂直線分に関する線分候補位置データを、線分候補位置データ25の一部として記憶装置20(図1)に記憶する。右垂直線分判別部370により記憶される線分候補位置データは、図10における、道路領域の左右区別情報254として、右側道路領域を示す文字「r」又は対応する符号「1」とを含んでいる点でのみ異なる。図6に戻り、右垂直線分判別部370の処理が終了すると、ステップS304以降が繰り返され、その後ステップS302以降が繰り返される、以上の処理が、全ての道路の全てのセンターラインベクトル上の全ての画素について繰り返される。   Returning to FIG. 6, the line segment candidate detection unit 300 next executes the right vertical line segment determination unit 370. The right vertical line segment discriminating unit 370 is a left vertical line segment discriminating unit for a right vertical line segment that passes through the attention point M selected in step S305 and is perpendicular to the center line vector and extends to the road end line of the right side area of the road. In the same manner as 350, it is determined whether or not the right vertical line segment is a road sign image constituent line segment candidate. When it is determined that the right vertical line segment is a candidate, the line segment candidate position data regarding the right vertical line segment is determined. Is stored in the storage device 20 (FIG. 1) as a part of the line segment candidate position data 25. The line segment candidate position data stored by the right vertical line segment discriminating unit 370 includes the letter “r” indicating the right road area or the corresponding code “1” as the left / right discrimination information 254 of the road area in FIG. 10. The only difference is that Returning to FIG. 6, when the processing of the right vertical line segment discriminating unit 370 is completed, step S304 and subsequent steps are repeated, and thereafter step S302 and subsequent steps are repeated. The above processing is performed for all center line vectors on all roads. Repeat for the other pixels.

図11は、人工衛星により地上を撮影して得られた実際の地表画像データで表される地表画像を示す図である。図11に示された道路は、図4に模式的に示されたように、片側3車線を有する道路で、左下から右上に直線的に伸びている。図11の中央付近に、二つの円でそれぞれ囲まれた二つの高架式道路標識がある。図12は、図11の地表画像に対して2値化部200により2値化処理を施して得られる2値化道路領域画像データ24が示す2値化道路領域画像である。図12において、二つの円が示すように、二つの道路標識画像のそれぞれに関して、当該道路標識画像を構成する、センターラインベクトルに垂直な線分として、センターラインベクトルから道路端までの範囲のほとんど全ての画素が明画素である線分があり、それらの線分が線分候補検出部300により道路標識画像構成線分候補として検出されることになる。   FIG. 11 is a diagram showing a ground image represented by actual ground image data obtained by photographing the ground with an artificial satellite. The road shown in FIG. 11 is a road having three lanes on one side, as schematically shown in FIG. 4, and linearly extends from the lower left to the upper right. There are two elevated road signs surrounded by two circles near the center of FIG. FIG. 12 is a binarized road area image indicated by the binarized road area image data 24 obtained by performing binarization processing by the binarization unit 200 on the ground image of FIG. In FIG. 12, as indicated by two circles, most of the range from the center line vector to the road edge is a line segment that constitutes the road sign image and is perpendicular to the center line vector. There are line segments in which all the pixels are bright pixels, and those line segments are detected by the line segment candidate detection unit 300 as road sign image constituent line segment candidates.

以上のように、本実施の形態では、広範囲にわたる道路標識画像を構成する線分の候補を地表画像から自動的に高速に検出することができる。特に、高架式道路標識は高速道路上の非常に大きな間隔で隔たって設置されている。したがった、センターライン上の多くの注目画素では、その画素を含む線分は道路標識画像を構成する線分の候補ではない。本発明において、そのような道路標識画像を構成する線分の候補ではないと早期に判別できるので、処理の高速化の効果が大きい。このように道路標識画像構成線分候補が検出された後は、その線分の周辺の画像のパターンを分析してそこに道路表記が設置されているか否かを自動的に判断させるようにすることも可能である。あるいは、検出された線分候補の近傍の画像を順次表示装置に拡大して表示させ、道路標識設置位置情報を生成しようとする者により、当該線分候補の近傍に現に高架式道路標識が設置されているか否かを目視により判定させるようにしてもよい。このようにして、候補として検出された垂直線分が道路標識を現に表すか否かを判定できた後では、情報収集車を高速道路に走行させて道路標識画像を撮影させて道路標識情報を取得するときに、現に道路標識があると判断された候補位置に、情報収集車が接近したときに、先行の車輛との車間距離を充分に保ち、かつ、走行速度を低下させるなどして、その候補位置にある道路標識の撮影を確実なものとすることができる。   As described above, in the present embodiment, line segment candidates constituting a wide range of road sign images can be automatically detected from the ground image at high speed. In particular, elevated road signs are installed at very large intervals on the highway. Therefore, in many attention pixels on the center line, the line segment including the pixel is not a candidate for the line segment constituting the road sign image. In the present invention, since it can be determined at an early stage that the line segment is not a candidate for such a road sign image, the effect of speeding up the process is great. After the road sign image constituent line segment candidate is detected in this way, the pattern of the image around the line segment is analyzed to automatically determine whether or not a road notation is installed there. It is also possible. Alternatively, an image of the vicinity of the detected line segment candidate is sequentially enlarged and displayed on the display device, and an elevated road sign is actually installed in the vicinity of the line segment candidate by a person who wants to generate road sign installation position information. You may make it determine visually whether it is carried out. In this way, after determining whether or not the vertical line segment detected as a candidate actually represents a road sign, the information collection vehicle is driven on the highway to photograph the road sign image to obtain the road sign information. When acquiring, when the information collection vehicle approaches the candidate position where it is determined that there is actually a road sign, the distance between the vehicle and the preceding vehicle is sufficiently maintained and the traveling speed is reduced, etc. The shooting of the road sign at the candidate position can be ensured.

以上の実施の形態では、一つのセンターラインベクトルに対する道路幅が24ビットである場合について具体的に説明した。一つのセンターラインベクトル内で道路幅が変化する場合もある。例えばセンターラインベクトルの始点と終点における道路幅が異なる場合がある。あるいは、道路の左側と右側とでは道路領域の幅が異なることがある。このように道路存在領域の幅が変化する場合にも、本発明は適用することができる。   In the above embodiment, the case where the road width for one centerline vector is 24 bits has been specifically described. The road width may change within one centerline vector. For example, the road width at the start point and end point of the center line vector may be different. Alternatively, the width of the road area may be different between the left side and the right side of the road. Thus, the present invention can also be applied when the width of the road presence area changes.

そのためには以下のように処理すればよい。図6の線分候補検出部300の処理として、ステップS304と左垂直線分350の間で、各注目点毎に、左側の道路領域の道路幅wlを決定し、道路幅wlの長さの垂直線分に含まれる総画素数Ntを決定し、上記の実施の形態で用いた比率Rを用いて最終的に部分画素数Npと候補不合格最小部分明画素数Nplとの間の、式8に代わる関係式を決定し、その後垂直線分を適当な複数の部分画素列に分割する分割数nを決定し、その後左垂直線分350を実行すればよい。注目点における左側道路領域の道路幅wl(m)は、例えば、上記実施の形態で用いたセンターラインベクトルのセンターラインベクトルの始点と終点における道路幅を補間して決定する。その後、衛星画像の解像度をP(m/画素)として、当該センターラインベクトル上の注目点から道路端線までの道路幅の長さの垂直線分に含まれる総画素数Ntを、W/Pの値により決定する。この画素数Ntと式1により、センターラインベクトルに垂直な線分が道路標識画像構成線分の候補であるために必要な明画素の数Nwが満たすべき条件を決定する。同様に候補適格最小画素数Ntrを式2より決定する。その後、式5により候補不合格最小部分明画素数Nplと部分画素の画素数Npとの関係を決定して、式7に代わる式を決定する。その結果を利用して、センターラインベクトルに垂直な線分が道路標識画像構成線分の候補となる可能性がないための条件として、部分画素数Npと候補不合格最小部分明画素数Nplとの間の、式8に代わる関係式を決定する。この関係式を用いて図9と同様な部分画素数Npと候補不合格最小部分明画素数Nplとの対比表を決定することも可能である。   For this purpose, the following processing may be performed. As the processing of the line segment candidate detection unit 300 in FIG. 6, the road width wl of the left road area is determined for each attention point between step S304 and the left vertical line segment 350, and the length of the road width wl is determined. The total number of pixels Nt included in the vertical line segment is determined, and an expression between the number of partial pixels Np and the number of candidate partial minimum bright pixels Npl is finally obtained using the ratio R used in the above embodiment. It is only necessary to determine a relational expression in place of 8 and then determine the division number n for dividing the vertical line segment into a plurality of appropriate partial pixel columns, and then execute the left vertical line segment 350. The road width wl (m) of the left road region at the point of interest is determined, for example, by interpolating the road widths at the start point and end point of the center line vector of the center line vector used in the above embodiment. Then, assuming that the resolution of the satellite image is P (m / pixel), the total number of pixels Nt included in the vertical line segment of the length of the road width from the point of interest on the center line vector to the road edge line is expressed as W / P Determined by the value of. Based on the number of pixels Nt and Expression 1, a condition that the number Nw of bright pixels necessary for the line segment perpendicular to the center line vector to be a candidate for the road sign image constituent line segment should be satisfied. Similarly, the candidate eligible minimum pixel number Ntr is determined from Equation 2. Thereafter, the relationship between the number of candidate partial minimum bright pixels Npl and the number of partial pixels Np is determined by Equation 5, and an equation in place of Equation 7 is determined. Using the result, as a condition that a line segment perpendicular to the center line vector cannot be a candidate for a road sign image constituent line segment, the number of partial pixels Np and the number of candidate partial minimum bright pixels Npl A relational expression instead of the expression 8 is determined. Using this relational expression, it is also possible to determine a comparison table between the number of partial pixels Np and the number of candidate rejected minimum partial bright pixels Npl similar to FIG.

上記実施の形態では、垂直線分の総画素数Ntが24あるときに、この線分を3分割して、それぞれ8画素からなる3つの部分画素列を決定した。垂直線分の総画素数Ntが24と異なるときにも、垂直線分を適当な数の部分画素列に分割する方法を決定しておけば。例えば、実施の形態では、1つの部分画素列が8画素からなり、その長さは、衛星画像の解像度から4(m)である。図4の場合には、片側の道路領域には3車線存在している。したがって、上記実施の形態では、一つの部分画素列の画素数は8ビットであり、一つの車線の幅に対応している。したがって、垂直線分の総画素数Ntが24と異なるときでも、一つの部分画素列の画素数は8ビットとし、あるいは一つの車線の幅に対応するように定めることができる。   In the above embodiment, when the total number of pixels Nt of the vertical line segment is 24, this line segment is divided into three to determine three partial pixel columns each consisting of 8 pixels. Even when the total number of pixels Nt of the vertical line segment is different from 24, a method for dividing the vertical line segment into an appropriate number of partial pixel columns should be determined. For example, in the embodiment, one partial pixel row is composed of 8 pixels, and the length thereof is 4 (m) from the resolution of the satellite image. In the case of FIG. 4, there are three lanes in the road area on one side. Therefore, in the above embodiment, the number of pixels in one partial pixel column is 8 bits, which corresponds to the width of one lane. Accordingly, even when the total number of pixels Nt of the vertical line segment is different from 24, the number of pixels of one partial pixel column can be set to 8 bits or to correspond to the width of one lane.

その後は、図6において、左垂直線分350を図8にしたがって実行し、その後、右垂直線分を判定するが、その判定の前に、右側道路領域の道路幅が左側道路領域と異なるときには、右垂直線分判別370を実行する前に、上に述べたように、右側道路領域の道路幅wを決定し、垂直線分の総画素数Ntを決定し、以下上に説明したように総画素数Ntを決定し、センターラインベクトルに垂直な線分が道路標識画像構成線分の候補となる可能性がないための条件として、部分画素数Npと候補不合格最小部分明画素数Nplとの間の、式8に代わる関係式を決定して、その後、右垂直線分判別370を同様に実行すればよい。   Thereafter, in FIG. 6, the left vertical line segment 350 is executed according to FIG. 8, and then the right vertical line segment is determined. Before the determination, when the road width of the right road area is different from the left road area, Before executing the right vertical line segment determination 370, as described above, the road width w of the right road region is determined, the total number of pixels Nt of the vertical line segment is determined, and as described above As a condition for determining the total number of pixels Nt and that there is no possibility that a line segment perpendicular to the center line vector is a candidate for a road sign image constituent line segment, the number of partial pixels Np and the number of candidate partial minimum bright pixels Npl A relational expression instead of the expression 8 is determined, and then the right vertical line segment determination 370 may be executed in the same manner.

本発明に係る画像の道路標識を認識可能な装置の一つの実施形態の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of an embodiment of an apparatus capable of recognizing a road sign of an image according to the present invention. 道路の模式図である。It is a schematic diagram of a road. (a)は、図2に示された道路に対する道路ベクトルの例を示す図である。(b)は、道路データの例を示す図である。(A) is a figure which shows the example of the road vector with respect to the road shown by FIG. (B) is a figure showing an example of road data. 道路の一つのセンターラインベクトルを含む部分道路領域を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the partial road area | region containing one centerline vector of a road. 図4に示された部分道路領域に対応する2値化部分道路領域画像を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the binarization partial road area image corresponding to the partial road area shown by FIG. 線分候補検出部の処理のフローチャートである。It is a flowchart of a process of a line segment candidate detection part. 一つのセンターラインベクトルに関して線分候補検出部で処理される左垂直線分と右垂直線分を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the left vertical line segment and right vertical line segment which are processed by the line segment candidate detection part regarding one center line vector. 線分候補検出部で実行される左垂直線分判別部の処理の概略フローチャートである。It is a schematic flowchart of the process of the left vertical line segment discrimination | determination part performed by a line segment candidate detection part. 部分画素数(Np)と候補不合格最小部分明画素数(Npl)とを対比して示す図である。It is a figure which compares and shows the number of partial pixels (Np) and the number of candidate partial minimum bright pixels (Npl). 線分候補位置データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of line segment candidate position data. 人工衛星により地上を撮影して得られた実際の地表画像データで表される地表画像を示す図である。It is a figure which shows the ground-surface image represented by the actual ground-surface image data obtained by image | photographing the ground with an artificial satellite. 図11の地表画像に対して2値化部により2値化処理を施して得られる2値化道路領域データが示す2値化道路領域画像である。12 is a binarized road area image indicated by binarized road area data obtained by performing binarization processing on the ground surface image of FIG. 11 by a binarization unit.

符号の説明Explanation of symbols

CL…センターライン、CV…センターラインベクトル、E1、E11、E12、E13、E2、E21、E22、E23…道路端線、R1、R2…高架式道路標識、S1、S2、S3…センターラインベクトルの始点、G1、G2、G3…センターラインベクトルの終点、w1、w2、w3…道路幅。   CL: Center line, CV: Center line vector, E1, E11, E12, E13, E2, E21, E22, E23 ... Road end line, R1, R2 ... Elevated road sign, S1, S2, S3 ... Center line vector Start point, G1, G2, G3 ... end point of center line vector, w1, w2, w3 ... road width.

Claims (2)

地表を上空から撮影して得られた地表画像データから、道路の少なくとも片側の領域の上空を通過するように設けられた高架式道路標識を表す道路標識画像を構成する線分の候補を検出する、道路標識画像構成線分候補の検出方法であって、
前記地表画像データからいずれかの道路が存在する道路領域を検出する道路領域検出ステップと、
当該道路領域のセンターライン上に当該道路の延在方向に沿って延在する一連の画素の各々について、当該画素を含み、当該センターラインから道路端が存在する領域まで達する、当該センターラインに垂直な方向に延在する、当該画素に対応する垂直線分のうち、明度が所定の閾値より高い明画素の数が、当該対応する垂直線分が前記高架式道路標識を示す道路標識画像を構成する線分を含むために必要な所定の数以上であるか否かに依存して、当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補であるか否かを判別する判別ステップと、
当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補であると判別されたとき、当該垂直線分の位置を表す位置情報を記憶する記憶ステップと、
を含み、
前記判別ステップは、
前記対応する垂直線分に含まれた一部の画素群に含まれた明画素の数を計数し、残りの画素が全て明画素であると仮定した場合に当該垂直線分に含まれた明画素の総数が前記所定数に達する可能性があるか否かを判定し、当該判定結果に依存して当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補となる可能性があるか否かを判定する可能性判定ステップと、
前記可能性判定ステップによる判定の結果、前記対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補となる可能性がないと判定されたとき、当該一部の画素群以外の残りの部分画素群内の明画素の数を計数しないで、当該対応する垂直線分は前記道路標識画像を構成する線分の候補でないと判別する早期判別ステップと、を含む、
ことを特徴とする道路標識画像構成線分候補の検出方法。
Candidate line segments constituting a road sign image representing an elevated road sign provided so as to pass over the area of at least one side of the road are detected from ground image data obtained by photographing the ground surface from the sky. A method for detecting candidate road segment image line segments,
A road area detecting step for detecting a road area where any road exists from the surface image data;
For each of a series of pixels extending along the extending direction of the road on the center line of the road area, the pixel including the pixel and reaching the area where the road edge exists from the center line is perpendicular to the center line The number of bright pixels whose brightness is higher than a predetermined threshold among the vertical line segments corresponding to the pixel extending in a certain direction constitutes a road sign image in which the corresponding vertical line segment indicates the elevated road sign Discriminating whether or not the corresponding vertical line segment is a candidate for the line segment constituting the road sign image, depending on whether or not the predetermined number or more is necessary to include the line segment Steps,
A storage step of storing position information representing the position of the vertical line segment when the corresponding vertical line segment is determined to be a line segment candidate constituting the road sign image;
Including
The determination step includes
The number of bright pixels included in some of the pixel groups included in the corresponding vertical line segment is counted, and when it is assumed that all the remaining pixels are bright pixels, the bright pixels included in the vertical line segment are counted. It is determined whether or not the total number of pixels may reach the predetermined number, and depending on the determination result, the corresponding vertical line segment may be a candidate for the line segment constituting the road sign image. A possibility determination step of determining whether or not there is;
As a result of the determination in the possibility determination step, when it is determined that the corresponding vertical line segment is not likely to be a line segment candidate constituting the road sign image, the remaining pixels other than the partial pixel group are determined. An early determination step of determining that the corresponding vertical line segment is not a candidate for the line segment constituting the road sign image without counting the number of bright pixels in the partial pixel group,
A road sign image constituent line segment candidate detection method characterized by the above.
地表を上空から撮影して得られた地表画像データから道路の途中に位置し、当該道路の少なくとも片側の領域の上空を横断するように設けられた高架式道路標識を表す道路標識画像を構成する線分の候補を検出する、道路標識画像構成線分候補を検出可能なプログラムであって、
前記地表画像データからいずれかの道路が存在する道路領域を検出する道路領域検出手段と、
当該道路領域のセンターライン上に当該道路の延在方向に沿って延在する一連の画素の各々について、当該画素を含み、当該センターラインから道路端が存在する領域まで達する、当該センターラインに垂直な方向に延在する、当該画素に対応する垂直線分のうち、明度が所定の閾値より高い画素の数が、当該対応する垂直線分が前記高架式道路標識を示す道路標識画像を構成する線分を含むために必要な所定の数以上であるか否かに依存して、当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補であるか否かを判別する判別手段と、
当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補であると判別されたとき、当該垂直線分の位置を表す位置情報を記憶する記憶手段、
としてコンピュータを機能させ、
前記判別手段は、
前記対応する垂直線分に含まれた一部の画素群に含まれた明画素の数を計数し、残りの画素が全て明画素であると仮定した場合に当該垂直線分に含まれた明画素の総数が前記所定数に達する可能性があるか否かを判定し、当該判定結果に依存して当該対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補となる可能性があるか否かを判定する可能性判定手段と、
前記可能性判定手段による判定の結果、前記対応する垂直線分が前記道路標識画像を構成する線分の候補となる可能性がないと判定されたとき、当該一部の画素群以外の残りの部分画素群内の明画素の数を計数しないで、当該対応する垂直線分は前記道路標識画像を構成する線分の候補でないと判別する早期判別手段と、
としてコンピュータを機能させる、
ことを特徴とする道路標識画像構成線分候補を検出可能なプログラム。
A road sign image representing an elevated road sign that is located in the middle of the road and crosses over the area of at least one side of the road from the ground image data obtained by photographing the ground surface from the sky. A program capable of detecting a candidate for a line segment and detecting a line segment candidate for a road sign image,
Road area detecting means for detecting a road area where any road is present from the surface image data;
For each of a series of pixels extending along the extending direction of the road on the center line of the road area, the pixel including the pixel and reaching the area where the road edge exists from the center line is perpendicular to the center line The number of pixels whose brightness is higher than a predetermined threshold among the vertical line segments corresponding to the pixel extending in a certain direction constitutes a road sign image in which the corresponding vertical line segment indicates the elevated road sign. A discriminating means for discriminating whether or not the corresponding vertical line segment is a candidate for the line segment constituting the road sign image depending on whether or not the predetermined number or more is necessary to include the line segment. When,
Storage means for storing position information representing the position of the vertical line segment when the corresponding vertical line segment is determined to be a line segment candidate constituting the road sign image;
Function as a computer
The discrimination means includes
The number of bright pixels included in some of the pixel groups included in the corresponding vertical line segment is counted, and when it is assumed that all the remaining pixels are bright pixels, the bright pixels included in the vertical line segment are counted. It is determined whether or not the total number of pixels may reach the predetermined number, and depending on the determination result, the corresponding vertical line segment may be a candidate for the line segment constituting the road sign image. Possibility determination means for determining whether or not there is,
As a result of the determination by the possibility determination means, when it is determined that there is no possibility that the corresponding vertical line segment is a candidate for the line segment constituting the road sign image, the remaining pixels other than the partial pixel group are determined. Early determination means for determining that the corresponding vertical line segment is not a candidate for the line segment constituting the road sign image without counting the number of bright pixels in the partial pixel group;
As a computer to function,
A program capable of detecting a candidate road segment image line segment.
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