JP2007072948A - Traffic signal lighting state identification method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の移動体の前方付近を撮影した画像に含まれている信号機の有無および点灯状態のいずれかあるいは両方を識別する信号機点灯状態識別方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a traffic light lighting state identification method and apparatus for identifying either or both of the presence and absence of a traffic light and a lighting state included in an image obtained by photographing the vicinity of the front of a moving body such as an automobile.
従来、自動車等の移動体にカメラを設置し、このカメラによって撮影された画像にもとづいて信号機や交通標識等を認識する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、2台のカメラで撮影された画像からステレオマッチング等の手法を用いて信号機や交通標識等を識別し、識別された信号機や交通標識等上の3点からその法線ベクトルを求め、その法線ベクトルから自車が従うべき信号機や交通標識であるか否かの判断をおこなう、という技術が開示されている。
特許文献1で開示された技術では、2台のカメラによって撮影された画像から、ステレオマッチング等の技術を用いて対象物表面の3点の3次元座標を求めた上で、3点の3次元座標から対象物の法線ベクトルを求める必要がある。
In the technique disclosed in
しかしながら、ステレオマッチングによる3次元座標の計算は、2つの画像を相互の色情報の対応をとりながら走査するという処理が必要なため、計算量が大きい、という課題があった。 However, the calculation of the three-dimensional coordinates by stereo matching has a problem that the amount of calculation is large because it is necessary to scan two images while corresponding to each other's color information.
また、夜間に点灯中の信号灯のような特徴点の特定が困難な対象物についていえば、2台のカメラで撮影された2つの画像から、ステレオマッチングに必要な、各々対応する特徴点を精度よく特定することが困難である、という課題があった。 For objects that are difficult to identify feature points, such as signal lights that are lit at night, the corresponding feature points required for stereo matching from two images taken with two cameras are accurately detected. There was a problem that it was difficult to specify well.
さらに、ステレオマッチングによって灯火の法線ベクトルを求めるために、2台のカメラが必要である、という課題があった。 Furthermore, there has been a problem that two cameras are required in order to obtain the normal vector of the lamp by stereo matching.
そこで、本発明は、上記課題を解決し、自車の通行に関係する信号機の有無や点灯状態を、少ない計算量で、特徴点の得難い灯火についても、1台のカメラ等によって、識別することが可能な信号機点灯状態識別方法および装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-described problems, and identifies the presence or absence of a traffic light related to the traffic of the own vehicle and the lighting state with a small amount of calculation, even with a light that is difficult to obtain a feature point, using a single camera or the like. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for identifying a traffic light lighting state that can be used.
本発明の信号機点灯状態識別方法は、自動車を含む移動体の前方付近を撮影した画像に含まれている信号機の有無および点灯状態のいずれかあるいは両方を識別する信号機点灯状態識別方法であって、
画像に含まれる信号機の灯火が楕円状であるか否かを判定するステップと、
灯火が楕円状である場合に楕円状の灯火の長径および短径から灯火の法線ベクトルを求めるステップと、
灯火の法線ベクトルから所定の基準値を基に灯火が自車の通行に関係するか否かを判定するステップとを含むものである。
The traffic light lighting state identification method of the present invention is a traffic light lighting state identification method for identifying either or both of the presence and absence of a traffic light and a lighting state included in an image obtained by capturing the vicinity of the front of a moving object including an automobile,
Determining whether the traffic light included in the image is elliptical;
Obtaining a normal vector of the lamp from the major axis and minor axis of the elliptical lamp when the lamp is elliptical; and
Determining whether or not the lamp is related to the traffic of the own vehicle based on a predetermined reference value from the normal vector of the lamp.
本発明の信号機点灯状態識別装置は、自動車を含む移動体の前方付近を撮影して画像に含まれている信号機の有無および点灯状態のいずれかあるいは両方を識別する信号機点灯状態識別装置であって、
画像に含まれる信号機の灯火が楕円状であるか否かを判定する手段と、
灯火が楕円状である場合に楕円状の灯火の長径および短径から灯火の法線ベクトルを求める手段と、
灯火の法線ベクトルから所定の基準値を基に灯火が自車の通行に関係するか否かを判定する手段とを備えたものである。
The traffic light lighting state identification device according to the present invention is a traffic light lighting state identification device that captures the vicinity of the front of a moving object including an automobile and identifies either or both of the presence of a traffic signal and the lighting state included in the image. ,
Means for determining whether or not the traffic light included in the image is elliptical;
Means for obtaining a normal vector of the lamp from the major axis and minor axis of the elliptical lamp when the lamp is elliptical;
Means for determining whether or not the lamp is related to traffic of the own vehicle based on a predetermined reference value from the normal vector of the lamp.
本発明の信号機点灯状態識別方法および装置によれば、自車の通行に関係する信号機の有無や点灯状態を、少ない計算量で、特徴点の得難い灯火についても、1台のカメラ等によって識別することが可能となる。 According to the traffic light lighting state identification method and apparatus of the present invention, the presence or absence of a traffic light related to the traffic of the own vehicle and the lighting state are identified by a single camera or the like even with a small amount of calculation and a light whose feature point is difficult to obtain. It becomes possible.
以下に、本発明に係る信号機点灯状態識別方法および装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, an embodiment of a traffic light lighting state identifying method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
まず、図1を用いて、本発明の一実施形態における信号機点灯状態識別装置の機能構成について説明する。図1に示すように、信号機点灯状態識別装置は、灯火検出部11、楕円判定部12、法線ベクトル計算部13、および灯火判定部14を有する。以下において、各構成要素について説明する。
First, the functional configuration of the traffic light lighting state identification device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the traffic light lighting state identification device includes a lamp detection unit 11, an
灯火検出部11は、画像の色、輝度情報等に基づき、灯火の候補を検出する。このとき、画像中に色、輝度が灯火と類似している物体が含まれている場合、実際の灯火と同様に灯火として検出されうる。 The lamp detection unit 11 detects lamp candidates based on image color, luminance information, and the like. At this time, if the image includes an object similar in color and brightness to the lamp, it can be detected as a lamp in the same manner as an actual lamp.
楕円判定部12は、灯火検出部11で検出された灯火に対して、灯火が楕円状か否かを判定する。ここで、図3を用いて、灯火が楕円状か否かを判定する処理の例を示す。まず、色、輝度情報に閾値を設けることによって画像を灯火部12aと非灯火部12bとに2値化する(図3(a))。次に、灯火部12aのX方向の幅a、およびY方向の幅b、および中心座標Oを求め(図3(b))、Oを中心としてX径a/2、Y径b/2の楕円12cを描く(図3(c))。最後に、灯火部12aに含まれる画素と楕円12cに含まれる画素との排他的論理和に属する画素(図3(d)の黒い部分)の面積と楕円12cに含まれる画素の面積の比が、特定の閾値以下であれば、灯火は楕円であり、そうでなければ灯火は楕円でない、と判断する。
The
法線ベクトル計算部13は、楕円のX径、Y径から、灯火の法線ベクトルと自車の進行方向ベクトルの差を求める。ここで、図4を用いて、楕円のX径、Y径から灯火の法線ベクトルPを求める処理の例を示す。図4において、灯火の法線ベクトルPと自車の進行方向との差θは、cos−1(a/b)で求まる。ここで、灯火の高さが法線ベクトルに与える影響については無視しているが、以下の灯火判定部14の処理例で述べられているように、本実施の形態では自車と灯火との路面上での距離が一定値以下の灯火については識別の対象から除外しているため問題ない。
The normal vector calculation unit 13 obtains the difference between the normal vector of the light and the traveling direction vector of the own vehicle from the X and Y diameters of the ellipse. Here, an example of a process for obtaining the normal vector P of the lamp from the X and Y diameters of the ellipse will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the difference θ between the normal vector P of the lamp and the traveling direction of the host vehicle is obtained by cos −1 (a / b). Here, although the influence of the lamp height on the normal vector is ignored, as described in the process example of the
灯火判定部14は、法線ベクトル計算部13で求めた灯火の法線ベクトルおよび灯火の径から、灯火が自車の通行に関係するか否かを判定する。以下に、灯火判定をおこなう処理の例を示す。
The
まず、灯火判定部14に入力された灯火の径が特定の閾値以上の灯火については、自車が従うべき灯火の候補から除外する。これは、灯火と自車との距離が近すぎる場合、灯火の高さ成分が法線ベクトルと自車の進行方向との差θに与える影響が大きくなり、灯火と自車の傾きを路面上に投影した角度とθとの相違が大きくなるためである。ただし、信号機の灯火状態の判断は交差点の停止線以前におこなう必要があるので、信号機と自社との距離は道幅以上となるような状況での灯火判定ができればよい。たとえば、道幅を10メートル、信号灯の高さを4メートル、カメラの設置位置の高さを1メートルとした場合、高さ方向が差θに与える影響はtan−1(0.3)、すなわち約16.6度と、十分小さな値となる。
First, lights having a diameter of a light input to the
なお、GPSやカーナビゲーションシステム等の情報から信号機と自車との距離を生成できる場合には、信号機と自車との距離が一定以下のものを自車が従うべき灯火の候補から削除する、という処理に置き換えてもよい。 If the distance between the traffic signal and the vehicle can be generated from information such as GPS and car navigation system, the distance between the traffic signal and the vehicle is less than a certain distance from the candidate lights to be followed by the vehicle, It may be replaced with the process.
次に、灯火判定部14に入力された灯火の法線ベクトルと自車の進行方向ベクトルの差θが、特定の閾値以上であるような灯火を、自車が従うべき灯火の候補から除外する。
Next, a light whose difference θ between the normal vector of the light input to the
最後に、自社が従うべき灯火の候補から除外されていない灯火のうち、画像中の径が最も大きい灯火を、自車が従うべき灯火として選択する。 Finally, the lamp having the largest diameter in the image is selected as the lamp to be followed by the vehicle among the lights not excluded from the lamp candidates to be followed by the company.
次に、図2を用いて、本発明の一実施形態における信号機点灯状態識別方法の動作について説明する。 Next, operation | movement of the traffic light lighting state identification method in one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.
まず、自車に設置されたカメラなどから、自車の前方付近の画像を入力する(ステップS1)。 First, an image near the front of the host vehicle is input from a camera or the like installed in the host vehicle (step S1).
次に、色、輝度等の情報に基づき、画像から点灯中の灯火を検出する(ステップS2)。 Next, based on information such as color and brightness, a light that is lit is detected from the image (step S2).
このとき、画像からは複数の灯火が検出されうる。 At this time, a plurality of lights can be detected from the image.
次に、灯火の形状が楕円状か否かを判断する(ステップS3)。ここで灯火が楕円状でないと判断された場合、この灯火は、色、輝度情報から誤検出された偽灯火とみなされる。 Next, it is determined whether or not the shape of the lamp is elliptical (step S3). Here, when it is determined that the lamp is not elliptical, the lamp is regarded as a false lamp erroneously detected from the color and luminance information.
次に、楕円状の灯火の長径、短径から灯火の法線ベクトルを計算する(ステップS4)。 Next, a normal vector of the lamp is calculated from the major axis and minor axis of the elliptical lamp (step S4).
次に、灯火の法線ベクトルに基づいて、灯火が自車の通行に関係するか否かを判断する(ステップS5)。関係する場合には灯火の点灯状態を出力する(ステップS6)。灯火が楕円状でない場合、自車の通行に関係ない場合および点灯状態を出力した場合には全ての灯火についてステップS3に戻り、ステップS3以降を繰り返す(ループ1)。 Next, based on the normal vector of the light, it is determined whether the light is related to the traffic of the own vehicle (step S5). If so, the lighting state of the lamp is output (step S6). If the lamp is not elliptical, if it is not related to the traffic of the own vehicle, or if a lighting state is output, the process returns to step S3 for all the lamps, and step S3 and subsequent steps are repeated (loop 1).
以上説明したとおり、上記実施の形態によれば、1台のカメラで撮影した画像から、自車が関連する信号機の灯火を識別することが可能である。 As described above, according to the above-described embodiment, it is possible to identify the light of the traffic signal related to the own vehicle from the image captured by one camera.
なお、上記実施の形態と、従来のステレオマッチングによる灯火識別手法等とを組み合わせることによって、より可用性の高い灯火識別手法が得られる。たとえば、自車に搭載されたカメラ2台が共に正しく動作しているときはステレオマッチングによる灯火識別をおこない、カメラ2台のうち1台からの画像が得られないような異常時には、1台のカメラの画像から上記実施の形態による灯火識別をおこなうことができる。 Note that, by combining the above-described embodiment with a conventional lamp identification technique using stereo matching, a more highly available lamp identification technique can be obtained. For example, when two cameras mounted on the vehicle are operating correctly, the light is identified by stereo matching, and when one of the two cameras cannot obtain an image, Light identification according to the above embodiment can be performed from the image of the camera.
また、上記実施の形態と、従来のステレオマッチングによる灯火識別手法等とを組み合わせることによって、より高精度な灯火識別手法が得られる。たとえば、遠距離の灯火など、ステレオマッチングによって法線ベクトルを得るために十分な画組精度の画像が得られない対象物に限って上記実施の形態による灯火識別をおこない、灯火が近づいてからステレオマッチングによる灯火識別をおこなうことができる。 Further, by combining the above-described embodiment with a conventional lighting identification method using stereo matching, a more accurate lighting identification method can be obtained. For example, the lighting identification according to the above embodiment is performed only on an object for which a normal vector cannot be obtained by stereo matching, such as a long-distance lighting, and stereo after the lighting approaches. Light identification by matching can be performed.
なお、本発明で自車という用語で述べている物は、自動車に限られているわけではなく、信号機の灯火の状態に従う移動手段であればよい。 In addition, the thing described by the term of the own vehicle in this invention is not necessarily restricted to a motor vehicle, What is necessary is just a moving means according to the lighting condition of a traffic light.
また、本発明でカメラという用語で述べている物は、イメージセンサ等、画像を得るための手段であればよい。 In addition, the object described in the term “camera” in the present invention may be any means for obtaining an image, such as an image sensor.
本発明にかかる信号機点灯状態識別方法および装置は、自車の通行に関係する信号機の有無や点灯状態を、少ない計算量で、特徴点の得難い灯火についても、1台のカメラ等によって識別することが可能となる等の効果を有し、自動車や列車等の信号機に従う移動体を制御する装置および方法として有用である。また、自動車のドライバーに対する警告発生手段としても応用できる。 The traffic light lighting state identifying method and apparatus according to the present invention identify the presence or absence of a traffic light related to the traffic of the own vehicle and the lighting state with a small amount of calculation, even for a light whose feature points are difficult to obtain, with a single camera or the like. It is useful as an apparatus and method for controlling a moving body according to a traffic signal such as an automobile or a train. It can also be applied as a warning generation means for automobile drivers.
11…灯火検出部
12…楕円判定部
13…法線ベクトル計算部
14…灯火判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ...
Claims (2)
前記画像に含まれる前記信号機の灯火が楕円状であるか否かを判定するステップと、
前記灯火が楕円状である場合に前記楕円状の前記灯火の長径および短径から前記灯火の法線ベクトルを求めるステップと、
前記灯火の前記法線ベクトルから所定の基準値を基に前記灯火が自車の通行に関係するか否かを判定するステップとを含む信号機点灯状態識別方法。 A signal lighting state identification method for identifying either or both of the presence and absence of a traffic signal and a lighting state included in an image obtained by photographing the vicinity of a moving object including an automobile,
Determining whether the traffic light included in the image is elliptical;
Obtaining a normal vector of the lamp from a major axis and a minor axis of the elliptical lamp when the lamp is elliptical; and
Determining whether or not the lamp is related to traffic of the vehicle based on a predetermined reference value from the normal vector of the lamp.
前記画像に含まれる前記信号機の灯火が楕円状であるか否かを判定する手段と、
前記灯火が楕円状である場合に前記楕円状の前記灯火の長径および短径から灯火の法線ベクトルを求める手段と、
前記灯火の前記法線ベクトルから所定の基準値を基に前記灯火が自車の通行に関係するか否かを判定する手段とを備えた信号機点灯状態識別装置。
A traffic light lighting state identification device for photographing the vicinity of the front of a moving body including an automobile and identifying either or both of the presence or absence of the traffic light included in the image and the lighting state,
Means for determining whether the light of the traffic light included in the image is elliptical;
Means for obtaining a normal vector of the lamp from the major axis and minor axis of the elliptical lamp when the lamp is elliptical;
A traffic light lighting state identification device comprising: means for determining whether or not the lamp is related to traffic of the own vehicle based on a predetermined reference value from the normal vector of the lamp.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015024180A1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Harman International Industries, Incorporated | Traffic light detection |
JP2018072884A (en) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | 株式会社リコー | Information processing device, information processing method and program |
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WO2015024180A1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Harman International Industries, Incorporated | Traffic light detection |
US9953229B2 (en) | 2013-08-20 | 2018-04-24 | Harman International Industries, Incorporated | Traffic light detection |
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