JP2006209511A - 画像認識装置及び画像認識方法、並びにそれを用いた位置特定装置、車両制御装置及びナビゲーション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像情報取得手段3と、撮像位置情報取得手段7と、地物情報格納手段8と、画像情報の撮像領域内に含まれる地物についての地物情報を地物情報格納手段8から取得する地物情報取得手段9と、取得された地物情報に基づいて、画像情報の撮像領域内に画像認識の対象となる認識対象地物が複数含まれるか否かを判断する判断手段15と、認識対象地物が複数含まれると判断した場合に、一の認識対象地物の画像認識を、他の認識対象地物の画像認識結果、及び地物情報に含まれる位置情報に基づく一の認識対象地物と他の認識対象地物との位置関係を用いて行う画像認識手段10と、を備える。
【選択図】 図1
Description
これにより、一の認識対象地物について、画像情報から得られる特徴が希薄である場合や良好な画像情報を得られない場合等においても、誤認識を避けつつ前記一の認識対象地物の画像の認識率を高めることが可能となる。
これにより、道路の路面に設けられた平面的なペイント表示と、道路に沿って設けられた道路標識や信号機等の立体物とを組み合わせた画像認識も可能になり、認識対象地物の画像の認識率をより高めることが可能となる。
以下に、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る画像認識装置1のハードウエア構成の概略を示すブロック図である。本実施形態では、図2に示すように、本発明に係る画像認識装置1を車両Mに搭載した場合を例として説明する。
また、インターフェース回路12は、画像前処理回路13へ送る画像情報Gとは別に、直接画像メモリ14へも画像情報Gを出力する。したがって、画像メモリ14には、画像前処理回路13により前処理を行った後の画像情報G2と、前処理を行っていないそのままの画像情報G1との両方が格納されることになる。
本実施形態においては、この画像情報取得部3が、本発明における「画像情報取得手段」を構成する。
よって、本実施形態においては、これらのGPS受信機4、方位センサ5、距離センサ6及び撮像位置特定演算部7が、本発明における「撮像位置情報取得手段」を構成する。
この撮像位置特定演算部7は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア或いはその両方で実装された構成を備えている。
道路形状レイヤL2は、道路ネットワークレイヤL1に関連付けられて格納され、道路11の形状を示すレイヤである。具体的には、2つのノードNの間(リンクL上)に配置されて緯度及び経度で表現された地図上の位置情報を有する多数の道路形状補完点Sの情報と、各道路形状補完点Sにおける道路幅Wの情報とを有して構成されている。
本実施形態においては、具体的には地物情報Cとして、道路11の路面に設けられたペイント表示の地物情報Cp、道路11に沿って設けられた各種の道路標識や信号機等の立体物の地物情報Cf等の各種の地物についての情報が地物レイヤL3に格納されている。ここで、ペイント表示には、例えば、車線を分ける区画線(実線、破線、二重線等の区画線の種類の情報も含む。)、ゼブラゾーン、停止線、横断歩道、各レーンの進行方向を指定する進行方向別通行区分表示、速度表示等が含まれる。また、正確にはペイントによるものではないが、同じく道路11の路面に設けられるマンホールもここではペイント表示に含めてもよい。また、立体物としては、各種の道路標識や信号機のほか、ガードレール、建物、電柱、看板等の道路11上又は道路11の周辺に設けられる様々な立体物が含まれる。
よって、本実施形態においては、この地図情報データベース8が、本発明における「地物情報格納手段」を構成する。
この際、上記のとおり画像情報Gの撮像位置情報はある程度の誤差を含んだ値となっているので、領域Bの範囲は、撮像領域Aよりも当該誤差分以上に広い範囲とすると好適である。また、例えば撮像装置2の撮像方向が図6(a)に示すように車両Mの進行方向とほぼ一致するような場合等であって、撮像位置から遠方に位置する地物が撮像領域Aに含まれる場合には、そのような遠方の地物の画像認識は困難であるので、撮像位置から一定距離の範囲より外側にある地物についての地物情報Cは抽出しないようにすると好適である。
本実施形態においては、この地物情報取得演算部9が、本発明における「地物情報取得手段」を構成する。
ここで、認識対象地物は、地図情報データベース8に地物情報Cが格納されている地物の中で画像認識演算部10による画像認識の対象となる地物である。各地物を画像認識の対象とするか否かは、当該地物の種類等に応じて予め設定しておき、地物情報Cの内容として格納しておくことが可能である。この際、画像認識装置1による画像認識結果の利用の態様等に応じて、画像認識が必要な地物や、当該画像認識が必要な地物の画像認識に有用な地物等を認識対象地物として設定しておくと好適である。また、当然ながら、地図情報データベース8に地物情報Cが格納されている全ての地物を認識対象地物として設定することも可能である。
よって、本実施形態においては、この認識対象地物数判断部15が、本発明における「判断手段」を構成する。
この画像認識演算部10は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア或いはその両方で実装された構成を備えている。
本実施形態においては、この画像認識演算部10が、本発明における「画像認識手段」を構成する。
これらの画像認識演算部10の各処理部による画像認識処理については、後にフローチャートに基づいて詳細に説明する。
一方、認識対象地物数判断部15により画像情報Gの撮像領域A内に認識対象地物が複数含まれないと判断した場合には(ステップ#06:NO)、単独の認識対象地物についての画像認識を行う単独画像認識処理を行う(ステップ#08)。
本実施形態においては、このステップ#71の画像認識結果と地物情報Cとが一致するか否かの判断に際しては、地物情報変換処理部10bにおいて、ステップ#05で取得された、画像情報Gの撮像領域Aに含まれる認識対象地物についての各地物情報Cについて、撮像位置特定演算部7から出力された画像情報Gの撮像位置情報、及び各地物情報Cに含まれる位置情報に基づいて、画像情報G2内での各認識対象地物の位置に対応する画像内位置を演算し、各地物情報Cを演算された画像内位置に基づいて配置する配置変換処理を行う。これにより、各地物情報Cを、ステップ#71による画像情報Gの画像認識結果と容易に対比可能な形式の情報にすることができる。ただし、上記のとおり画像情報Gの撮像位置情報はある程度の誤差を含んだ値となっているので、ここでは、各地物情報Cの内容及び各地物情報Cの位置関係に基づいて対比を行うこととしている。
本実施形態においては、1又は2以上の未認識地物のそれぞれが本発明における「一の認識対象地物」に相当し、その他の1又は2以上の認識済地物が本発明における「他の認識対象地物」に相当する。
上記のとおり、図6(b)に示す例では、認識済地物が一時停止標識(Gf1)のみであるため、いずれの認識済地物の画像を基準として停止線の画像Gp1の存在する領域Eの推測を行うかが問題になることはない。しかし、一般的には認識済地物が複数となる場合は多く存在すると考えられる。このような場合、例えば停止線の画像Gp1の存在する領域Eを推測するのに適した地物として予め関連情報に定められている1又は2以上の地物の画像を基準として用いることにより、より正確に停止線の画像Gp1の存在する領域Eを推測することが可能になる。
なお、一の未認識地物の地物情報Cについて、関連情報により関連付けられている認識済地物が複数存在する場合には、それらの全ての画像を基準として用いることが可能である。ただし、それらの内の任意の一つの画像を基準として用いることも可能である。
図6(b)に示す例では、停止線の画像の候補として、撮像位置の前方において左右方向に伸びる画像Gp1と画像Gp2とがある。しかし、認識アルゴリズム調整部10dにおいて、ステップ#74による停止線が存在すると推測される画像情報G中の領域Eに基づいて、当該領域E内で停止線であるか否かの判断基準が他の領域より低くなるように認識アルゴリズムを調整することにより、地物認識処理部10aにおいては、画像Gp1が停止線の画像であると認識することができる。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図9は、本実施形態に係る位置特定装置19のハードウエア構成の概略を示すブロック図である。この図に示すように、本実施形態に係る位置特定装置19は、上記第一の実施形態に係る画像認識装置1の構成に加えて、画像情報Gの撮像位置をより詳細に特定するための演算処理を行う詳細位置特定演算部16を備えている。
この詳細位置特定演算部16は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア或いはその両方で実装された構成を備えている。
次に、詳細位置特定演算部16は、地図情報データベース8から、画像認識演算部10により認識された各認識対象地物についての地物情報Cを読み出す。これにより、画像情報G内の各認識対象地物についての地物情報Cに含まれる位置情報を取得する。この地物情報Cに含まれる位置情報は、地図上の正確な位置を表す情報となっている。
そして、以上のように求められた画像情報G内の画像認識された各認識対象地物と撮像位置との位置関係と、各認識対象地物の地物情報Cに含まれる位置情報とに基づいて、詳細位置特定演算部16は、画像情報Gの精度の高い位置を地図上で特定する演算を行い、詳細撮像位置情報として出力する。
したがって、例えば、詳細位置特定演算部16から出力された詳細撮像位置情報と、地図情報データベース8に格納されている地図情報に含まれる車両Mの周辺の道路形状や各種の地物情報Cとに基づいて、例えばレーンキープ、衝突防止、事故防止等のための操舵や加減速等といった車両Mの走行制御を好適に行うことが可能となる。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図10は、本実施形態に係るナビゲーション装置20のハードウエア構成の概略を示すブロック図である。この図に示すように、本実施形態に係るナビゲーション装置20は、上記第二の実施形態に係る位置特定装置19の構成に加えて、ナビゲーション用演算処理部17及び表示部18を備えている。本実施形態においては、地図情報データベース8が本発明における「地図情報格納手段」に相当し、ナビゲーション用演算処理部17及び表示部18が本発明における「自位置表示手段」に相当する。
したがって、本実施形態においては、この撮像位置特定演算部7が本発明における「自位置補正手段」をも構成する。
ナビゲーション用演算処理部17は、撮像位置特定演算部7から送られた補正後の撮像位置情報に基づいて、それを車両Mの位置情報として、その位置周辺の地図情報を、地図情報データベース8から取得する。そして、取得した地図上に、自車位置を表す図形を重ね合わせ、表示部18に自車位置及びその周辺の地図を表示する処理を行う。
また、このように自車位置を詳細に特定することにより、ナビゲーション装置20においては、例えば車線単位等での自位置の詳細な表示を行うことや、詳細に認識される自位置の情報に基づいて最適なタイミングで経路案内を行うこと等も可能となる。
(1)上記実施形態では、地物情報Cが、地物の形状情報及び色彩情報の双方を備える場合について説明したが、地物情報Cが、地物の形状情報又は色彩情報のいずれか一方のみを備える構成とすることも好適な実施形態の一つである。この場合、画像認識演算部10では、地物情報Cが有する形状情報又は色彩情報の一方を用いて認識対象地物の画像認識を行うことになる。
また、画像認識装置1等の全ての構成が車両Mに搭載されるとは限らない。すなわち、撮像装置2を除く一部の構成が、インターネット等の通信ネットワークを介して接続された状態で車両Mの外に設置されており、ネットワークを介して情報や信号の送受信を行うことにより、画像認識装置1を構成するものとすることもできる。この場合、例えば画像認識演算部10の機能を車外のサーバ等により実行させることも可能である。
2:撮像装置
3:画像情報取得部(画像情報取得手段)
4:GPS受信機(撮像位置情報取得手段)
5:方位センサ(撮像位置情報取得手段)
6:距離センサ(撮像位置情報取得手段)
7:撮像位置特定演算部(撮像位置情報取得手段)
8:地図情報データベース(地物情報格納手段)
9:地物情報取得演算部(地物情報取得手段)
10:画像認識演算部(画像認識手段)
10c:領域推測部(領域推測手段)
15:認識対象地物数判断部(判断手段)
19:位置特定装置
20:ナビゲーション装置
A:撮像領域
C:地物情報
Cf:立体物の地物情報
Cp:ペイント表示の地物情報
E:未認識地物が存在すると推測される領域
G:画像情報
Claims (11)
- 道路上で撮像した画像情報を取り込む画像情報取得手段と、
前記画像情報の撮像位置情報を取得する撮像位置情報取得手段と、
地物についての位置情報を含む地物情報を格納する地物情報格納手段と、
前記撮像位置情報及び前記地物情報に含まれる位置情報に基づいて、前記画像情報の撮像領域内に含まれる1又は2以上の地物についての前記地物情報を前記地物情報格納手段から取得する地物情報取得手段と、
前記地物情報取得手段により取得された前記地物情報に基づいて、前記画像情報の撮像領域内に画像認識の対象となる認識対象地物が複数含まれるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記認識対象地物が複数含まれると判断した場合に、一の認識対象地物の画像認識を、他の認識対象地物の画像認識結果、及び前記地物情報に含まれる位置情報に基づく前記一の認識対象地物と前記他の認識対象地物との位置関係を用いて行う画像認識手段と、
を備える画像認識装置。 - 前記画像認識手段は、前記判断手段により前記認識対象地物が複数含まれると判断した場合には、前記画像情報の全体についての画像認識処理を行い、前記地物情報取得手段により取得された前記地物情報と対比して前記画像情報の撮像領域内に含まれる複数の認識対象地物のそれぞれの認識の可否に応じて、認識されなかった認識対象地物を前記一の認識対象地物とし、認識された認識対象地物を前記他の認識対象地物とする請求項1に記載の画像認識装置。
- 前記地物情報は、近接する位置に存在する地物同士を関連付ける関連情報を備え、
前記画像認識手段は、前記一の認識対象地物についての前記地物情報に、他の地物情報を関連付ける関連情報が含まれている場合には、当該関連付けられた他の地物情報に対応する認識対象地物の画像認識結果を優先的に用いて前記一の認識対象地物の画像認識を行う請求項1又は2に記載の画像認識装置。 - 前記画像認識手段は、他の認識対象地物の画像認識結果、及び前記地物情報に含まれる位置情報に基づく前記一の認識対象地物と前記他の認識対象地物との位置関係に基づいて、前記一の認識対象地物が存在する前記画像情報中の領域を推測する領域推測手段を備え、その推測結果に基づいて前記一の認識対象地物についての画像認識処理を行う請求項1から3の何れか一項に記載の画像認識装置。
- 前記画像認識手段は、前記領域推測手段による推測結果に基づいて、前記一の認識対象地物の画像が存在すると推測される領域内では前記一の認識対象地物であるか否かの判断基準が他の領域より低くなるように認識アルゴリズムを調整して、前記一の認識対象地物の画像の認識を行う請求項4に記載の画像認識装置。
- 前記地物情報は、当該地物の形状情報及び色彩情報の一方又は双方を備え、
前記画像認識手段は、前記地物情報の形状情報及び色彩情報の一方又は双方を用いて認識対象地物の画像認識を行う請求項1から5の何れか一項に記載の画像認識装置。 - 前記地物情報格納手段に格納する地物情報として、道路の路面に設けられたペイント表示の地物情報と、道路に沿って設けられた立体物の地物情報とを有する請求項1から6の何れか一項に記載の画像認識装置。
- 前記請求項1から7の何れか一項に記載の画像認識装置を備え、前記認識対象地物の画像認識結果と、認識された各認識対象地物についての地物情報に含まれる位置情報とに基づいて、前記画像情報の撮像位置を、前記撮像位置情報取得手段により取得される撮像位置情報よりも詳細に特定する位置特定装置。
- 前記請求項1から7の何れか一項に記載の画像認識装置を備え、前記認識対象地物の画像認識結果と、認識された各認識対象地物についての地物情報に含まれる位置情報とに基づいて、前記画像情報の撮像位置を、前記撮像位置情報取得手段により取得される撮像位置情報よりも詳細に特定し、特定された撮像位置を車両の位置として車両の走行制御を行う車両制御装置。
- 前記請求項1から7の何れか一項に記載の画像認識装置と、地図情報を格納した地図情報格納手段と、この地図情報格納手段から取得した地図上に自位置を表示する自位置表示手段とを備え、
前記認識対象地物の画像認識結果と、認識された各認識対象地物についての地物情報に含まれる位置情報とに基づいて、前記画像情報の撮像位置を、前記撮像位置情報取得手段により取得される撮像位置情報よりも詳細に特定し、特定された撮像位置に基づいて自位置表示手段に表示する自位置を補正する自位置補正手段を備えるナビゲーション装置。 - 道路上で撮像した画像情報を取り込む画像情報取得工程と、
前記画像情報の撮像位置情報を取得する撮像位置情報取得工程と、
前記撮像位置情報及び地物情報格納手段に格納された地物情報に含まれる位置情報に基づいて、前記画像情報の撮像領域内に含まれる1又は2以上の地物についての前記地物情報を前記地物情報格納手段から取得する地物情報取得工程と、
前記地物情報取得工程により取得された前記地物情報に基づいて、前記画像情報の撮像領域内に画像認識の対象となる認識対象地物が複数含まれるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程により前記認識対象地物が複数含まれると判断した場合に、一の認識対象地物の画像認識を、他の認識対象地物の画像認識結果、及び前記地物情報に含まれる位置情報に基づく前記一の認識対象地物と前記他の認識対象地物との位置関係を用いて行う画像認識工程と、
を備える画像認識方法。
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