JP2009043067A - Traffic light recognition system - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載した撮像手段により信号機を撮像して認識する信号機認識装置に関する。 The present invention relates to a traffic signal recognition device that captures and recognizes a traffic signal with an imaging means mounted on a vehicle.
ナビゲーションシステムで検出した交差点の位置と,テレビカメラで撮像した自車前方の画像とに基づいて信号機を検出をするとともに、信号機の点灯している発光体の色を判別して音声で車両を案内するものが、下記特許文献1により公知である。
ところで上記従来のものは、信号機の発光体を、赤、黄、青(緑)の色相の差と、輪郭の形状および直径とから判別しているが、信号機の発光体の候補となる画素の輝度を一定の閾値で判定しているため、その閾値が低すぎる場合には低輝度の看板等を信号機の発光体と誤認識してしまう問題があり、その閾値が高すぎる場合には信号機の発光体の強く光っている一部しか検出できず、信号機の発光体の検出漏れが発生する可能性がある。 By the way, in the above-mentioned conventional one, the light emitter of the traffic light is distinguished from the difference in hue of red, yellow, and blue (green) and the shape and diameter of the contour. Since the brightness is determined with a certain threshold value, if the threshold value is too low, there is a problem that a low-brightness signboard or the like may be mistakenly recognized as a light emitter of the traffic light. Only a part of the illuminant that is shining strongly can be detected, and there is a possibility that detection failure of the illuminant of the traffic light may occur.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、撮像手段で撮像した画像に基づき、信号機の発光体を看板等の物体から確実に識別して抽出することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reliably identify and extract a light emitter of a traffic light from an object such as a signboard based on an image captured by an imaging unit.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、車両に搭載した撮像手段により信号機を撮像して認識する信号機認識装置において、前記撮像手段で撮像した車両前方の画像から輝度が第1閾値以上の第1物体を抽出する第1抽出手段と、前記第1物体の周囲に所定の大きさの再抽出領域を設定する再抽出領域設定手段と、前記再抽出領域において輝度が前記第1閾値未満の第2閾値以上の第2物体を抽出する第2抽出手段と、前記第2物体が信号機の発光体であるか否かを判定する信号機判定手段とを備えることを特徴とする信号機認識装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a traffic signal recognition device that captures and recognizes a traffic signal by an imaging means mounted on a vehicle, from an image in front of the vehicle captured by the imaging means. First extraction means for extracting a first object having a luminance equal to or higher than a first threshold; re-extraction area setting means for setting a re-extraction area of a predetermined size around the first object; and brightness in the re-extraction area Comprising: a second extraction unit that extracts a second object that is equal to or greater than a second threshold value that is less than the first threshold value; and a traffic light determination unit that determines whether the second object is a light emitter of a traffic light. A traffic light recognition device is proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記第2閾値を設定する第2閾値設定手段を備え、前記第2閾値設定手段は、前記第1物体の最大輝度に基づいて前記第2閾値を設定することを特徴とする信号機認識装置が提案される。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the second threshold value setting means for setting the second threshold value is provided, and the second threshold value setting means includes the second object. A traffic signal recognizing device is proposed in which the second threshold value is set based on the maximum luminance.
尚、実施の形態のテレビカメラ11は本発明の撮像手段に対応する。
Note that the
請求項1の構成によれば、第1抽出手段が撮像手段で撮像した車両前方の画像から輝度が第1閾値以上の第1物体を抽出するので、輝度が低い看板等の物体が除外されて信号機の発光体を含む輝度が高い第1物体だけが抽出されるが、第1物体が信号機の発光体である場合には輝度が低い部分が欠けて輝度が高い部分だけが残る可能性がある。再抽出領域設定手段が第1物体の周囲に所定の大きさの再抽出領域を設定し、第2抽出手段が、看板等の低輝度の物体が存在しない比較的に狭い再抽出領域において輝度が前記第1閾値未満の第2閾値以上の第2物体を抽出するので、演算負荷を低く抑え、かつ看板等の誤検出を防止しながら信号機の発光体の全体を抽出することができる。よって信号機判定手段は前記第2物体が信号機の発光体であるか否かを精度良く判定することができる。 According to the configuration of the first aspect, since the first extraction unit extracts the first object having the luminance equal to or higher than the first threshold from the image in front of the vehicle imaged by the imaging unit, an object such as a signboard with low luminance is excluded. Only the first object with high luminance including the light emitter of the traffic light is extracted. However, when the first object is the light emitter of the traffic light, there is a possibility that the low luminance part is missing and only the high luminance part remains. . The re-extraction area setting means sets a re-extraction area of a predetermined size around the first object, and the second extraction means has a luminance in a relatively narrow re-extraction area where there is no low-luminance object such as a signboard. Since the second object that is equal to or greater than the second threshold value that is less than the first threshold value is extracted, the entire light emitter of the traffic light can be extracted while suppressing the calculation load and preventing erroneous detection of a signboard or the like. Therefore, the traffic light determining means can accurately determine whether or not the second object is a light emitter of the traffic light.
また請求項2の構成によれば、前記第2閾値を設定する第2閾値設定手段が第1物体の最大輝度に基づいて第2閾値を設定するので、信号機の発光体を最適の閾値で抽出することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the second threshold value setting means for setting the second threshold value sets the second threshold value based on the maximum luminance of the first object, the light emitter of the traffic light is extracted with the optimum threshold value. can do.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図7は本発明の実施の形態を示すもので、図1は信号機認識装置の電子制御ユニットのブロック図、図2はテレビカメラで撮像した自車前方の画像を示す図、図3は異なる閾値で抽出した信号機の発光体を示す図、図4はメインルーチンのフローチャート、図5は図4のステップS1のサブルーチンのフローチャート、図6は図4のステップS2のサブルーチンのフローチャート、図7は第2物体の位置および半径から信号機の発光体を判定するマップである。 1 to 7 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram of an electronic control unit of a traffic signal recognition device. FIG. 2 is a diagram showing an image in front of the own vehicle taken by a TV camera. FIG. 4 is a flowchart of a main routine, FIG. 5 is a flowchart of a subroutine of step S1 in FIG. 4, FIG. 6 is a flowchart of a subroutine of step S2 in FIG. Is a map for determining the light emitter of the traffic light from the position and radius of the second object.
図1に示すように、本実施の形態の信号機認識装置の電子制御ユニットUは、第1抽出手段M1と、再抽出領域設定手段M2と、第2抽出手段M3と、信号機判定手段M4と、第2閾値設定手段M5とを備える。第1抽出手段M1には、車両に搭載した撮像手段としてのテレビカメラ11が接続される。
As shown in FIG. 1, the electronic control unit U of the traffic signal recognition apparatus of the present embodiment includes a first extraction unit M1, a re-extraction area setting unit M2, a second extraction unit M3, a traffic signal determination unit M4, Second threshold setting means M5. The first extraction unit M1 is connected to a
電子制御ユニットUには輝度の第1閾値が予め記憶されており、第1抽出手段M1は、テレビカメラ11で撮像した自車の進行方向前方の画像(図2参照)から輝度が前記第1閾値以上の第1物体を抽出する。図2に示すように、テレビカメラ11で撮像した画像には信号機12以外に看板13,14等が映っており、看板13,14は信号機12と誤認識される可能性があるため、第1物体から確実に除外する必要がある。信号機12と看板13,14とには輝度に大きな差があり、ランプやLEDで自ら発光する信号機12の発光体の輝度は高く、自ら発光しない看板13,14の輝度は低くなる。よって前記第1閾値を看板13,14の輝度よりも高く、信号機12の発光体の輝度よりも低い値に設定することで、看板13,14を除外して信号機12の発光体の可能性がある第1物体を抽出することができる。
The electronic control unit U stores a first threshold value of luminance in advance, and the first extraction means M1 has the first luminance value from the front image (see FIG. 2) in the traveling direction of the host vehicle captured by the
図3(A)は閾値が低すぎる場合であって、信号機12の発光体はその輪郭よりもはみ出した領域が抽出されている。このような低すぎる閾値では、発光体の寸法や形状を正しく認識できないだけでなく、看板13,14も抽出されてしまうために信号機12と看板13,14とを識別することができない。
FIG. 3A shows a case where the threshold value is too low, and an area that protrudes beyond the contour of the light emitter of the
図3(B)は閾値として前記第1閾値を採用した場合であって、信号機12の発光体の全体ではなく、中央部の輝度の高い部分だけが抽出されて発光体の寸法や形状を正しく認識できないが、看板13,14は抽出されないために信号機12と看板13,14とを識別することができる。
FIG. 3B shows the case where the first threshold value is adopted as the threshold value, and not the entire light emitter of the
再抽出領域設定手段M2は、発光体の最大輝度が検出された部分を中心として所定範囲(例えば、40ピクセル×40ピクセル)を再抽出領域(図2参照)として設定し、第2抽出手段M3が再抽出領域において新たな第2閾値を用いて再抽出を行う。このときに使用される第2閾値を設定する第2閾値設定手段M5は、前記第1閾値よりも低い第2閾値で第2物体の抽出を行う。再抽出を行う領域は第1物体(例えば、信号機12の発光体)の近傍の限られた範囲であるため、低い第2閾値で抽出を行っても、低輝度の看板13,14等が第2物体として抽出されてしまう虞はない。
The re-extraction area setting means M2 sets a predetermined range (for example, 40 pixels × 40 pixels) as a re-extraction area (see FIG. 2) around the portion where the maximum luminance of the light emitter is detected, and the second extraction means M3 Performs re-extraction in the re-extraction region using a new second threshold value. The second threshold value setting means M5 for setting the second threshold value used at this time extracts the second object with a second threshold value lower than the first threshold value. Since the region where re-extraction is performed is a limited range in the vicinity of the first object (for example, the light emitter of the traffic light 12), even if extraction is performed with a low second threshold, the low-
この第2閾値を用いて抽出を行うと、図3(B)に示すように、値の高い第1閾値で抽出を行った第1物体(例えば、信号機12の発光体)が実際の寸法よりも小さく抽出されたのに対し、図3(C)に示すように、信号機12の発光体を実際の寸法に近い寸法で抽出することができる。そして、信号機判定手段M4は、第2抽出手段M3により抽出した第2物体が信号機12の発光体であるか否かを、その寸法、位置および色等に基づいて判定する。
When extraction is performed using the second threshold value, as shown in FIG. 3B, the first object (for example, the light emitter of the traffic light 12) extracted with the first threshold value having a high value is larger than the actual size. In contrast, as shown in FIG. 3C, the light emitter of the
次に、図4〜図6のフローチャートに基づいて、上記作用を更に詳細に説明する。 Next, the above operation will be described in more detail based on the flowcharts of FIGS.
図4のメインルーチンのステップS1で、テレビカメラ11の画像から信号機12の発光体領域を含む灯火領域(輝度の高い領域)を抽出し、続くステップS2で前記灯火領域から信号機12を検出する。
In step S1 of the main routine of FIG. 4, a lighting area (high luminance area) including the light emitter area of the
灯火領域抽出ルーチンを示す図5のフローチャートのステップS11でテレビカメラ11により自車前方の画像を撮像し、ステップS12で前記画像の各画素をRGB(赤、緑、青の光の3原色で表される色の表現方法)からHSV[色度(色相)、彩度、輝度(明度)による色の表現方法]に変換する。続くステップS13で前記画像の各画素から第1閾値以上の画素を第1物体として検出する。前記第1閾値は色度、彩度、輝度の各々について設定されており、0〜360の段階表現(あるいは0〜100の%表現)により、例えば、色度は0〜150,331〜360(0〜42%,55〜100%)、彩度は270〜360(75〜100%)、輝度は180〜360(50〜100%)である。
In step S11 of the flowchart of FIG. 5 showing the lighting region extraction routine, an image in front of the vehicle is picked up by the
続くステップS14で第1閾値以上の画素の輝度および彩度の最大値を算出し、ステップS15で輝度および彩度を含む第2閾値を、前記最大値の50%に設定する。即ち、第2閾値の輝度は前記最大輝度の50%に設定され、第2閾値の彩度は前記最大彩度の50%に設定される。 In the subsequent step S14, the maximum values of the luminance and saturation of the pixels equal to or higher than the first threshold value are calculated, and in step S15, the second threshold value including the luminance and saturation is set to 50% of the maximum value. That is, the brightness of the second threshold is set to 50% of the maximum brightness, and the saturation of the second threshold is set to 50% of the maximum saturation.
続くステップS16で最大輝度の画素を中心に20ピクセル×20ピクセルの再抽出領域を設定し、ステップS17で前記再抽出領域において前記第2閾値以上の画素を第2物体として抽出する。 In the subsequent step S16, a re-extraction area of 20 pixels × 20 pixels is set centering on the pixel having the maximum luminance, and in the re-extraction area, a pixel having the second threshold value or more is extracted as a second object in the re-extraction area.
信号機検出ルーチンを示す図6のフローチャートのステップS21で第2閾値以上の画素が形成する領域が信号機12の発光体の形状である円形であり、かつステップS22で第2閾値以上の画素が形成する領域の中心の高さおよび直径が所定の範囲に収まっていれば、それが信号機12の発光体であると判断する。
The area formed by the pixels having the second threshold value or more in step S21 of the flowchart of FIG. 6 showing the traffic light detection routine is a circle that is the shape of the light emitter of the
図7は前記ステップS22の判断基準を示すマップであり、縦軸は最大輝度の画素の画面上の位置を示し、横軸は第2閾値以上の画素が形成する領域の半径を示している。第2物体としての信号機12が自車に近ければ、その位置は画面上の上側にあり、かつ半径は大きくなり、逆に信号機12が自車から遠ければ、その位置は画面上の下側にあり、かつ半径は小さくなるため、図7の斜線の領域に存在する第2物体を信号機12の発光体であると判断することができる。
FIG. 7 is a map showing the criteria for judgment in step S22. The vertical axis indicates the position of the pixel having the maximum luminance on the screen, and the horizontal axis indicates the radius of the region formed by the pixel having the second threshold value or more. If the
このようにして第2物体が信号機12の発光体であると判断されると、ステップS23に移行し、そこで色度が0〜30,331〜360(0〜8%,92〜100%)の範囲にあれば、ステップS24で赤信号が点灯していると判断する。またステップS25で色度が31〜90(9〜25%)の範囲にあれば、ステップS26で黄信号が点灯していると判断する。またステップS27で色度が91〜150(26〜42%)の範囲にあれば、ステップS28で青(緑)信号が点灯していると判断する。
When the second object is thus determined to be the light emitter of the
以上説明したように、テレビカメラ11で撮像した車両前方の画像から輝度が第1閾値以上の第1物体を抽出することで、輝度が低い看板13,14等の物体を除外して信号機12の発光体を含む輝度が高い第1物体だけが抽出されるが、信号機12は発光体の輝度が低い部分が欠けて輝度が高い部分だけが残るため、信号機12の発光体として正しく認識されない可能性がある。そこで第1物体の周囲に所定の大きさの再抽出領域を設定し、看板13,14等の低輝度の物体が存在しない再抽出領域において輝度が前記第1閾値未満の第2閾値以上の第2物体を抽出するので、演算負荷を低く抑えながら、看板13,14等の物体を除外して信号機12の発光体の全体を抽出することができる。これにより、第2物体が信号機12の発光体であるか否かを精度良く判定することができる。しかも第2物体を抽出する第2閾値を第1物体の最大輝度の半分の値として設定するので、信号機12の発光体を最適の第2閾値で抽出することができる。
As described above, by extracting the first object having a luminance equal to or higher than the first threshold from the image in front of the vehicle imaged by the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態では第1閾値を色度、彩度、輝度に基づいて設定しているが、それを輝度だけに基づいて設定しても良い。 For example, although the first threshold value is set based on chromaticity, saturation, and luminance in the embodiment, it may be set based only on luminance.
また実施の形態では第2閾値を輝度および彩度に基づいて設定しているが、それを輝度だけ。あるいは輝度、彩度および色度に基づいて設定しても良い。 In the embodiment, the second threshold is set based on the luminance and the saturation, but only the luminance is set. Or you may set based on a brightness | luminance, saturation, and chromaticity.
また実施の形態では横型の信号機12を例示したが、本願発明は縦型の信号機に対しても適用することができる。
In the embodiment, the
11 テレビカメラ(撮像手段)
12 信号機
M1 第1抽出手段
M2 再抽出領域設定手段
M3 第2抽出手段
M4 信号機判定手段
M5 第2閾値設定手段
11 TV camera (imaging means)
12 traffic light M1 first extraction means M2 re-extraction area setting means M3 second extraction means M4 traffic light determination means M5 second threshold value setting means
Claims (2)
前記撮像手段(11)で撮像した車両前方の画像から輝度が第1閾値以上の第1物体を抽出する第1抽出手段(M1)と、
前記第1物体の周囲に所定の大きさの再抽出領域を設定する再抽出領域設定手段(M2)と、
前記再抽出領域において輝度が前記第1閾値未満の第2閾値以上の第2物体を抽出する第2抽出手段(M3)と、
前記第2物体が信号機(12)の発光体であるか否かを判定する信号機判定手段(M4)と、
を備えることを特徴とする信号機認識装置。 In a traffic signal recognition device that captures and recognizes a traffic signal (12) by an imaging means (11) mounted on a vehicle,
First extraction means (M1) for extracting a first object having a luminance equal to or higher than a first threshold from an image ahead of the vehicle imaged by the imaging means (11);
Re-extraction area setting means (M2) for setting a re-extraction area of a predetermined size around the first object;
A second extracting means (M3) for extracting a second object having a luminance equal to or higher than a second threshold value less than the first threshold value in the re-extraction region;
Traffic light determination means (M4) for determining whether or not the second object is a light emitter of the traffic light (12);
A traffic light recognizing device comprising:
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