JP2006234779A - 夜間におけるヘッドライト及びテールランプ位置検出方法並びに夜間走行車両計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】解決しようとする課題は、絵素ポイントの輝度変化のみで夜間走行車両の前端及び後端の位置を決定させることであり、その目的を達成するために、ヘッドライト光が路面反射する光やバンパー面から反射する光、更にはサイドランプの光に係る輝度変化に係る誤検知を除去を案出することにある。
【解決手段】輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、スキャンライン上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが高レベルから低レベル又はその逆へ変化するポイントのピーク（立ち下がり微分のピーク又は立ち上がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし一旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをヘッドライトやテールランプの位置と決定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、道路交通情報や道路整備情報に活用するために、走行車両をＣＣＤカメラで撮像し、その画像を画像処理して走行車両を解析するのではなく、特定絵素ポイントの輝度変化をきっかけとして数々の解析を自動処理するという新規・ユニーク・安価な方法（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法 以下、背景技術と称する）を夜間走行車両用に累積的進歩させる方法を提供するものである。

背景技術では、特定絵素ポイントの輝度変化をきっかけとして数々の解析を自動処理するが、夜間においては、輝度変化のきっかけをつかむのが難しく精度の向上が希求されている。図１に示すように昼間は車体１がカメラに映るが、夜間においては車体１はカメラに映らない。夜間においては路面反射２、ヘッドライト５及びテールランプ６がカメラに映るのである。

解決しようとする問題点は、疑似輝度変化の除去である。ここで、疑似輝度変化とは、ヘッドライト光の路面反射する光やバンパー面から反射する光、更にはサイドランプの光に係る輝度変化のことである。これらの光による誤検知を除去しない限り、ヘッドライトとテールランプを正確に特定することはできない。

そこで、本発明は、可変インジケータの全体形状を縦二本に対抗してなる点線ラインＴ１及びＴ２を使用した移動物体の解析方法において、輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、点線ラインＴ１上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピーク（立ち下がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし一旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをヘッドライトの位置と決定することを特徴とする夜間におけるヘッドライト位置検出方法と、
前記予め設定した条件を、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピークを立て続けに短い間隔で検出した場合は２番目の候補ポイントを確定ポイントとし、立て続けでない場合には最初の候補ポイントをそれぞれ確定ポイントとすることで、疑似輝度変化によるヘッドライトの誤検出を除去することを特徴とする夜間におけるヘッドライト位置検出方法と、
可変インジケータの全体形状を縦二本に対抗してなる点線ラインＴ１及びＴ２を使用した移動物体の解析方法において、輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、点線ラインＴ２上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが低レベルから高レベルへ変化するポイントのピーク（立ち上がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし一旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをテールランプの位置と決定することを特徴とする夜間におけるテールランプ位置検出方法と、
前記予め設定した条件を、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピークを短い間隔で検出した場合は、テールランプではない候補ポイントとして認定すると共に、ブロック分けした位置情報で候補ポイントを差別化し、ヘッドライトの位置情報と照らして一致する候補ポイントを確定ポイントとすることで、疑似輝度変化によるテールランプの誤検出を除去することを特徴とする夜間におけるテールランプ位置検出方法と、
可変インジケータの全体形状を縦二本に対抗してなる点線ラインを使用した移動物体の解析方法において、輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、前記点線ライン上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピーク（立ち下がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし一旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをヘッドライトの位置と決定し、同様に、輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、前記点線ライン上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが低レベルから高レベルへ変化するポイントのピーク（立ち上がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし一旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをテールランプの位置と決定し、ヘッドライトの検出からテールランプの検出までの間の計測カウンタ値を元に前記解析方法を使用して車両の速度と車長を算出することを特徴とする夜間走行車両計測方法と、
前記予め設定した条件を、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピークを立て続けに短い間隔で検出した場合は２番目の候補ポイントを確定ポイントとし、立て続けでない場合には最初の候補ポイントをそれぞれ確定ポイントとすることを予め設定した条件として、疑似輝度変化によるヘッドライトの誤検出を除去すると共に、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピークを短い間隔で検出した場合は、テールランプではない候補ポイントとして認定すると共に、ブロック分けした位置情報で候補ポイントを差別化し、ヘッドライトの位置情報と照らして一致する候補ポイントを確定ポイントとすることで、疑似輝度変化によるテールランプの誤検出を除去することを特徴とする夜間走行車両計測方法と、
計測カウンタを２個用意することを特徴とする前記夜間走行車両計測方法とをそれぞれ提供しようとするものである。

大掛かりな装置をベースに画像処理する技術に比べ、国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法は、安価な装置で、画像処理方法と等価の車両解析を現実に実現している。本発明により、夜間におけるによる背景技術の弱点を補完することとなって累積的進歩を果たし、実用の適用範囲が広がることとなる。

ヘッドライトの輝度レベルが、高レベルから低レベルに変化するポイントを、立ち下がり微分を用いて検出して、ヘッドライト位置を確定する。路面反射による輝度レベルのピークとヘッドライトに係る輝度レベルのピークについて、両ピークの検出ポイントが比較的近接していることに着目し、この点を予め設定した条件（２番目のポイントを採用するように仕組む）としてプログラム上で判別処理する。路面反射とヘッドライトが一体化した場合、最初に検出したポイントがヘッドライトの位置となる。ヘッドライト検出時に、その位置情報を記録し、テールランプ検出処理時に活用する。

運転席上部ランプ、サイドランプ等は位置情報から信号として無視する。位置情報は検出エリアをブロックに分け、検出ポイントの位置情報を得る。運転席上部ランプは、ヘッドライトとの距離（長さ）を測定し車長として妥当かの判断（通常、軽自動車の長さが基準となる）と、位置情報により運転席上部ランプとして判断し無視する。サイドランプは、検出ポイントが、ヘッドライト検出ポイントよりも外側で検出され、尚且つ、一光点のみで検出されるので判別処理が出来、無視する。サイドランプは、複数個検出されるが同理由により無視する処理を行う。

テールランプは、サイドランプ検出ポイントの位置ではなく、ヘッドライト検出ポイント付近の位置で、２光点検出されるので判別が出来るが、より確実に、テールランプであることを認識する為に、テールランプの候補として上げ、計測カウンタ値を保持する。
テールランプ候補検出以降、後続車が有った場合、後続車のヘッドライトによって照らされ、全体の輝度レベルが上がる（暗から明の立ち上がり微分で検出）ことで、前記候補が、テールランプであることが確定する。テールランプ候補検出以降、後続車が無い場合、輝度レベルが低い状態がつづく為、タイムアウト処理により前記候補が、テールランプであることを確定する。

単車（二輪車）の場合、ヘッドライトとテールランプは、それぞれ一箇所（１光点）のみで検出され、間隔が狭く、各ランプの位置情報が、ほぼ同じになる為、二輪車と判別できる。

本発明に於いて、カメラ３が路面を映すアングルは、走行車線の真上からずらした位置で、片側の車両側面のみが映るようなアングルを条件とする。この条件下においては、サイドランプ７はカメラに映るが、サイドランプ４はカメラに映らない。（図２参照）
図５において、Ｔ１は最初にヘッドライトを検出する役割があり、Ｔ２は続けてヘッドライトを検出する役割と、車両１の後方に向かって等価的にスキャンしてテールランプを検出する役割がある。Ｔ１がヘッドライトを検出した時点で計測カウンタが起動し、Ｔ２がヘッドライトを検出した時点で計測カウンタのカウンタ値を保持する。この計測カウンタ値とＴ１乃至Ｔ２間の距離の関係で車速が導き出せる。Ｔ２でのヘッドライト検出後も計測カウンタを起動しつづけ、テールランプの検出時点で、再度、計測カウンタのカウンタ値を保持し、計測カウンタを止める。前記車速と、テールランプ検出時点での計測カウンタのカウンタ値を掛け、長さ関数の値を算出する。この算出値からＴ１、Ｔ２間の距離を差し引くと、走行車両の車長が導き出せる。

車両のライトやランプから間接的に車長を計測するには、以下の手順を用いる。
▲１▼ヘッドライトの位置を検出する（Ｔ１及びＴ２で検出）。
ヘッドライト５を図１のＴ１で検出するに当たり、車両が走行することは前方から後方に向かって、順にスキャンしたと同等になるが、輝度レベルのピークレベルの位置を検出する際にライト光の輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化する（立ち下り微分のピーク）ポイントを検出し、ヘッドライトの位置と判定する。だだし、図３に示すように、ヘッドライト５の路面反射２の縁にも輝度変化の大きいポイントＡがあり、ヘッドライト５の位置と誤判定する場合がある。そこで、Ｔ１でポイントＡを最初に検出した後、近接した２番目のポイントＢをつづけて検出した場合は、間隔が狭いため、２番目のポイントＢをヘッドライト５の位置として判定し補正をする。その際、Ｔ１がヘッドライト５を検出した時点で、車長を計測するための計測カウンタを起動するが、ヘッドライト５の位置を補正する場合は、そのカウンタに補正をかける必要がある。具体的には、ポイントＡの検出時点で起動している計測カウンタを初期化して、再起動をかけカウンタを起動させるようにする。

図６において、矢印で示すポイントＡはヘッドライト５があたる部分とあたらない部分の縁であり、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化する境界である。そして、矢印で示すポイントＢはヘッドライト５自身と車体１との縁であり、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化する境界である。図中Ｌは高い輝度レベルの範囲である。図６の場合、車両１の前方から順にスキャンしていくと最初にポイントＡで輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントを検出した後、低い輝度レベルの範囲がわずかにあり、その後、ヘッドライト５で高い輝度レベルに変わり、２番目として、ポイントＢで再び輝度レベルが高レベルから低レベルに変化するポイントを検出する。ここで必要とされる検出ポイントはヘッドライト５の位置であるポイントＢなのだが、ポイントＡが先に検出されるためポイントＡがヘッドライト５の位置として間違って検出されてしまう。そこで、ポイントＡとポイントＢとの間隔が狭いことを利用して、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントを短い間隔で続けて検出した場合は、２番目のポイントＢがヘッドライト５の位置として処理する。

車両によっては、バンパー部の構造などで、自身のヘッドライト光が反射し、ヘッドライト５の路面反射２とヘッドライト５が一体化して、図７のポイントＡとポイントＢにあたる部分も一体化する（Ａ＝Ｂ）場合がある。このときは、最初に検出した輝度レベルの変化ポイントが、ヘッドライト５の位置となる。ヘッドライト５の検出判定が完了したら、その位置情報（四輪車は２箇所）を保持し、且つ以降のＴ２でのテールランプ６検出する為のパラメータ情報に活用する。図７に示すＬは高い輝度レベルの範囲である。

図７で示すようにヘッドライト５と路面反射２が一体化してカメラ３に映る場合、輝度レベルが高レベルから低レベルに変化するポイントは１つだけとなる。この時は、最初に検出した輝度レベルの変化ポイントがヘッドライト５の位置になる。

図５で示すようにヘッドライト５は、Ｔ１と同様にＴ２においても検出を行う。

▲２▼テールランプ６の位置を検出する（Ｔ２で検出）。
図４をもとにして以下に説明する。
Ｔ１はＢの位置でヘッドライト５を検出して役目は終わるが、Ｔ２はヘッドライト５の検出の後、テールランプ６の検出を行う。
テールランプ６を検出するには、ヘッドライト５をＴ２で検出した後、つづけて、Ｔ２は車両１を後方に向かって等価的にスキャンし、次のピークレベルの位置を検出する。この検出位置がテールランプとなる。しかし、車両１によっては、テールランプ６を検出する前に、他のランプ（車両１のサイドに付いているサイドランプ７等）を検出する場合があり、テールランプ６の誤検出が生じる。そこで、テールランプ６以外の検出物をキャンセルさせる（テールランプ６の検出確度を上げる）ために、以下の処理を実行する。

図４をもとにして以下に説明する。
Ｔ２はＢの位置でヘッドライト５を検出した後、Ｃの位置で運転席上部のランプを検出するが、この検出したランプがテールランプ６か否かの判定をする。それは、Ｂ−Ｃ間の時間差から距離換算した場合、その長さが車長として妥当か否かが基準になる。しかしながら、ここでのＢ−Ｃ間距離は短いため、結果としてテールランプ６の検出ではないと判定し、次のランプ検出を続行する。

Ｃの位置につづいて、Ｔ２がＤの位置で車両側面のサイドランプ７を検出するので、これも検出したランプがテールランプ６か否かの判定が必要になるが、サイドランプ７は、そのランプを検出した位置情報で判定する。まず、車両やランプの検出エリアを任意のブロック（上記例ではイからヘまでの６ブロック）に分け、どのブロックでランプを検出しているかの情報を得る。その位置情報とヘッドライト２の検出位置情報との相違点からサイドランプ７であることを判定し、次のランプ検出を続行する。（ヘッドライト５は、ロとホのブロックで検出しているのに対し、Ｄの位置にあるランプはヘのブロックで検出する。したがって、ヘッドライト５の検出位置よりも、外側で１箇所のみで検出していることからサイドランプ７であると判定する。）

Ｔ２がＤの位置につづいて、Ｅ、Ｆの位置で車両側面のランプを検出するが、これも検出したランプの位置情報が、Ｄの位置にあるランプと同様にヘのブロックで検出する。したがって、サイドランプ７であることを判定し、次のランプ検出を続行する。

Ｔ２がＦの位置につづいて、Ｇの位置でランプを検出するが、このランプがテールランプ６であるかどうかの判定を行う。そこで、検出位置情報を確認すると、サイドランプ７を検出した場合のような車両の外側（ヘのブロック）ではなく、ヘッドライト５を検出した位置付近（ロとホのブロック）が検出位置になっている。したがって、テールランプ６の候補として保持しつつ、次のランプ検出を続行する。

Ｔ２がＧの位置でのランプ検出以降、一定時間（任意）ランプの検出が無い（輝度レベルが低い状態がつづく）場合は、タイムアウト処理によって、Ｇの位置までさかのぼり、Ｇがテールランプ６であったと判定できる。

Ｔ２がＧの位置でのランプ検出以降、検出エリア全体にわたり、輝度レベルが上がることが検知されれば、それは、後続車のヘッドライト５が路面を照らしていることを意味するため、Ｇの位置でのランプがテールランプ６であると判定できる。

二輪車８の場合、ヘッドライト５は１箇所のみで検出され、しかもＴ１とＴ２のヘッドライト５の検出位置情報から、そのブロック（図の例ではニのブロック）付近で検知され、Ｔ２での検出されるランプが、テールランプ６であると判断し二輪車と判定される。

▲３▼ヘッドライト５とテールランプ６の検出位置から車長を算出する。
図５をもとに以下に説明する。Ｔ１でのヘッドライト５の検出時から起動している計測カウンタ値は、Ｔ２のテールランプ６の検出時にまで保持しているので、その値（時間関数の値）と、計測速度を掛けることで、図５に示す長さＮ１が算出できる。その長さＮ１からＴ１とＴ２の間隔長Ｎ２を差し引くことで車長が算出できる。ここで、計測速度とは、ヘッドライト５を、Ｔ１、Ｔ２の２箇所でそれぞれ検出し、検出する時間差と、Ｔ１、Ｔ２間の距離から車両の速度を算出する。

図８は実質カメラ１個でＴ１及びＴ２を得ているため、実測する場合、Ｔ１及びＴ２は図のような角度で計測している。この状態において車速や車長を計測する時、Ｔ１で車頭のヘッドライトの先端を捉える位置にあり、それから車が進んでＴ２の位置にヘッドライトがきた時、カメラの位置とヘッドライトの位置に高低差が有り、ライトの明暗は鋭く峻別できる位置関係にある。又、車がさらに進みＴ２で車尾を捉える位置の時、車尾のテールランプを確実に捉える位置となる。従って、夜間でも車頭と車尾の位置を物理的にも輪郭を際立たせるため、精度向上がはかれる。更に、車速や車長を算出するために、極めて接近して後続車が来る走行車に対して、計測カウンタを（Ａ）、（Ｂ）の２個用意することで、接近車に対応することができる。尚、カメラは、既述した通り、カメラ３が路面を映すアングルは、走行車線の真上からずらした位置で、片側の車両側面のみが映るようなアングルを条件とする。こうすることで、光源を３次元に覗くことができ、ライトの明暗を鋭く峻別できることに結びつく。

図９に示すように、Ｔ２で車両αのテールランプの位置を検出するより早く、Ｔ１で後続車両βのヘッドライトの位置を検出するケースにおいて説明する。車両αを計測する時、１個の計測カウンタのみの場合では、Ｔ１で車両αの車頭（ヘッドライトの位置）を検出した時点で計測カウンタを起動し、Ｔ２で車両αの車尾（テールランプの位置）を検出する時点まで、その計測カウンタを占有している。従って、接近してきた後続車両βの車頭がＴ１の位置にきても、計測するカウンタが１個であるため、後続車両βの計測用としてカウンタを起動することができない。一方、２個の計測カウンタを使用する場合、計測カウンタ（Ａ）を車両αの計測用として、Ｔ１で車両αの車頭（ヘッドライトの位置）を検出した時点からＴ２で車両αの車尾（テールランプの位置）を検出する時点まで専用使用する。そして、後続車両βの車頭がＴ１の位置にきた時には、計測カウンタ（Ｂ）を車両βの計測用として起動し、Ｔ２で車両βの車尾を検出する時点まで専用使用する。即ちカウンタを交互に専用使用とする。以下、車両γがＴ１の位置にきた時、計測カウンタ（Ａ）が起動しはじめ以後繰り返す。

本発明は国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法を基礎に、改良に改良を加えた発明であり、特に夜間に走行する車両に対し精度向上が計れる。

説明図である。 説明図である。 説明図である。 説明図である。 説明図である。 説明図である。 説明図である。 説明図である。 説明図である。

符号の説明

１ 車体
２ 路面反射
３ カメラ
４ サイドランプ
５ ヘッドライト
６ テールランプ
７ サイドランプ
８ 二輪車
Ａ ポイント
Ｂ ポイント
Ｌ 高い輝度レベルの範囲
Ｎ１ Ｔ１でヘッドライトを検出してからＴ２でテールランプを検出するまでに移動する距離
Ｎ２ 検出ポイントになっているＴ１とＴ２の間隔

Claims (7)

1. 可変インジケータの全体形状を縦二本に対抗してなる点線ラインＴ１及びＴ２を使用した移動物体の解析方法において、輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、点線ラインＴ１上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピーク（立ち下がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし一旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをヘッドライトの位置と決定することを特徴とする夜間におけるヘッドライト位置検出方法。
2. 輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピークを立て続けに短い間隔で検出した場合は２番目の候補ポイントを確定ポイントとし、立て続けでない場合には最初の候補ポイントをそれぞれ確定ポイントとすることを予め設定した条件として、疑似輝度変化によるヘッドライトの誤検出を除去することを特徴とする請求項１記載の夜間におけるヘッドライト位置検出方法。
3. 可変インジケータの全体形状を縦二本に対抗してなる点線ラインＴ１及びＴ２を使用した移動物体の解析方法において、輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、点線ラインＴ２上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが低レベルから高レベルへ変化するポイントのピーク（立ち上がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし一旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをテールランプの位置と決定することを特徴とする夜間におけるテールランプ位置検出方法。
4. 輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピークを短い間隔で検出した場合は、テールランプではない候補ポイントとして認定すると共に、ブロック分けした位置情報で候補ポイントを差別化し、ヘッドライトの位置情報と照らして一致する候補ポイントを確定ポイントとすることを予め設定した条件として、疑似輝度変化によるテールランプの誤検出を除去することを特徴とする請求項３記載の夜間におけるテールランプ位置検出方法。
5. 可変インジケータの全体形状を縦二本に対抗してなる点線ラインを使用した移動物体の解析方法において、輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、前記点線ライン上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピーク（立ち下がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし−旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをヘッドライトの位置と決定し、同様に、輝度レベルを高レベルと低レベルの大きく二つの区分に分け、前記点線ライン上の絵素ポイントの輝度変化を、輝度レベルが低レベルから高レベルへ変化するポイントのピーク（立ち上がり微分のピーク）で検出して、これを候補ポイントとし一旦メモリしておき、予め設定した条件で前記候補ポイントを判別処理して確定ポイントを得て、この確定ポイントをテールランプの位置と決定し、ヘッドライトの検出からテールランプの検出までの間の計測カウンタ値を元に前記解析方法を使用して車両の速度と車長を算出することを特徴とする夜間走行車両計測方法。
6. 輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピークを立て続けに短い間隔で検出した場合は２番目の候補ポイントを確定ポイントとし、立て続けでない場合には最初の候補ポイントをそれぞれ確定ポイントとすることを予め設定した条件として、疑似輝度変化によるヘッドライトの誤検出を除去すると共に、輝度レベルが高レベルから低レベルへ変化するポイントのピークを短い間隔で検出した場合は、テールランプではない候補ポイントとして認定すると共に、ブロック分けした位置情報で候補ポイントを差別化し、ヘッドライトの位置情報と照らして一致する候補ポイントを確定ポイントとすることを予め設定した条件として、疑似輝度変化によるテールランプの誤検出を除去することを特徴とする請求項５記載の夜間走行車両計測方法。
7. 計測カウンタを２個用意することを特徴とする請求項５及び請求項６記載の夜間走行車両計測方法。

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