JP2009267924A - Imaging system and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラで撮像した画像信号から特定被写体の抽出や認識等の画像処理を行う撮像システムおよび画像処理方法に関する。 The present invention relates to an imaging system and an image processing method for performing image processing such as extraction and recognition of a specific subject from an image signal captured by a camera.
自動車ボディにカメラを設置し、車両周囲をモニタリングして運転者の死角画像をモニタに表示するなど、さまざまな運転補助機能を提供する撮像システムが実用化されている。さらには、撮影画像をモニタに表示するだけでなく、画像処理技術を用いて撮影画像の中から特定の被写体を抽出するなどの機能を有する撮像システムも可能になっている。特定の被写体としては、たとえば、撮影画像中の輝度情報や輪郭情報から道路上の車線白線(レーン)を検出したり、赤外線画像からパタンマッチング法などにより人物を検出したりすることができる。このような機能を実装した撮像システムは、自動車ボディに単数または複数のカメラを装着し、カメラからの画像信号を中央制御装置に伝送して演算処理し、抽出した被写体の画像を表示する構成となっている。 An imaging system that provides various driving assistance functions has been put into practical use, such as installing a camera on an automobile body, monitoring the surroundings of the vehicle, and displaying a driver's blind spot image on the monitor. Furthermore, an imaging system having a function of not only displaying a captured image on a monitor but also extracting a specific subject from the captured image using an image processing technique is possible. As a specific subject, for example, a lane white line (lane) on a road can be detected from luminance information and contour information in a captured image, or a person can be detected from an infrared image by a pattern matching method or the like. An imaging system that implements such a function has a configuration in which one or a plurality of cameras are mounted on an automobile body, an image signal from the cameras is transmitted to a central control device, processed, and an extracted subject image is displayed. It has become.
車載用撮像システムにおいては、カメラで撮影した画像をモニタに瞬時に表示する必要があり、カメラの撮像素子での結像からモニタでの画像表示に至るまでの遅延時間をいかに短縮するかが重要である。CCDやMOSなど一般的な撮像素子は、受光面の画素信号を走査して順次画像信号を出力する。従って、カメラから中央制御装置への伝送を最小の遅延時間で行うには、撮像素子の走査順序通りに画素信号を伝送し表示することが最も効率が良い。さらに、カメラと中央制御装置との同期方法や効率的な画像信号の伝送方法に関して、さまざまな方式の提案がなされている。例えば特許文献1には、カメラの数や走行状況に応じて撮影画像の出力フォーマットを切換える車載カメラシステムが開示される。また特許文献2には、複数のカメラで撮像した同期性のない映像を1フレームの映像に配置する場合、フィールド単位でアドレス変換処理を開始する映像信号処理装置が開示される。 In an in-vehicle imaging system, it is necessary to instantly display an image captured by a camera on a monitor, and it is important to reduce the delay time from image formation on the image sensor of the camera to image display on the monitor. It is. A general imaging device such as a CCD or MOS scans pixel signals on a light receiving surface and sequentially outputs image signals. Therefore, in order to perform transmission from the camera to the central control device with the minimum delay time, it is most efficient to transmit and display the pixel signals in the scanning order of the image sensor. Further, various methods have been proposed for a method of synchronizing the camera and the central control device and an efficient method of transmitting an image signal. For example, Patent Document 1 discloses an in-vehicle camera system that switches the output format of a captured image in accordance with the number of cameras and the running situation. Patent Document 2 discloses a video signal processing apparatus that starts address conversion processing in units of fields when non-synchronous videos captured by a plurality of cameras are arranged in one frame of video.
前記特許文献1や特許文献2に記載の技術によれば、カメラで撮影した画像信号を効率良く中央制御装置に伝送することが可能である。しかしながら、中央制御装置にて上記した白線(レーン)検出や人物抽出などの画像処理を行う場合、複雑な演算処理を必要とすることから処理時間が増大する。その結果、処理結果の画像を表示するまでの遅延時間を増大させる要因となる。画像処理のために高度な機能を付加するほど遅延時間は増大する傾向にあり、画像処理の高機能化と表示遅延時間の短縮化とは相反する要請となっていた。これを解決するには、カメラでの撮像から、伝送、中央制御装置での画像処理といった全体の処理の流れを考慮して、遅延時間の増大を防止する必要がある。従来の技術では、このような観点で充分な配慮がなされていなかった。 According to the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is possible to efficiently transmit an image signal captured by a camera to a central control device. However, when image processing such as white line (lane) detection and person extraction described above is performed in the central control device, processing time increases because complicated arithmetic processing is required. As a result, the delay time until the processing result image is displayed becomes a factor. As advanced functions are added for image processing, the delay time tends to increase, and there has been a conflicting demand between the enhancement of image processing functionality and the reduction of display delay time. In order to solve this, it is necessary to prevent an increase in the delay time in consideration of the entire processing flow from imaging with the camera to transmission and image processing with the central control unit. In the prior art, sufficient consideration has not been made in this respect.
本発明の目的は、中央制御装置での画像処理に必要な時間を確保しつつ、撮像システム全体としての遅延時間の増大を防止できる撮像システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an imaging system capable of preventing an increase in delay time of the entire imaging system while securing a time required for image processing in a central control device.
本発明は、カメラで撮影した画像を中央制御装置に伝送し、特定被写体の抽出や認識の画像処理を行って画像表示する撮像システムであって、カメラは、撮影画像から中央制御装置にて画像処理に用いる画像特徴情報を生成する映像処理回路と、画像特徴情報を含む画像情報を中央制御装置に伝送する伝送処理回路とを備え、中央制御装置は、カメラから伝送された画像特徴情報を用いて特定被写体の抽出や認識の画像処理を行う画像処理回路と、処理した画像を合成して画像表示部に表示する表示処理部を備える。 The present invention is an imaging system that transmits an image captured by a camera to a central control device, performs image processing for extraction and recognition of a specific subject, and displays the image. A video processing circuit for generating image feature information used for processing, and a transmission processing circuit for transmitting image information including the image feature information to the central control unit. The central control unit uses the image feature information transmitted from the camera. An image processing circuit that performs image processing for extracting and recognizing a specific subject, and a display processing unit that synthesizes the processed images and displays them on the image display unit.
ここに伝送処理回路は中央制御装置に画像情報を伝送するとき、画像処理に用いる画像特徴情報を当該映像フレーム内で先行して伝送する。好ましくは、画像特徴情報は、撮影画像の縮小画像、または撮影画像の輝度信号である。 Here, when transmitting image information to the central control unit, the transmission processing circuit transmits image feature information used for image processing in advance in the video frame. Preferably, the image feature information is a reduced image of the captured image or a luminance signal of the captured image.
本発明は、カメラで撮影した画像を中央制御装置に伝送し、特定被写体の抽出や認識の画像処理を行って画像表示する画像処理方法であって、カメラは、撮影画像から中央制御装置にて画像処理に用いる画像特徴情報を生成し、画像特徴情報を含む画像情報を中央制御装置に伝送し、中央制御装置は、カメラから伝送された画像特徴情報を用いて特定被写体の抽出や認識の画像処理を行い、処理した画像を合成して画像表示部に表示する。 The present invention is an image processing method for transmitting an image captured by a camera to a central control device, performing image processing for extraction and recognition of a specific subject, and displaying the image. Image feature information used for image processing is generated, and image information including the image feature information is transmitted to the central control device. The central control device uses the image feature information transmitted from the camera to extract and recognize a specific subject. Processing is performed, and the processed images are combined and displayed on the image display unit.
本発明によれば、カメラで撮影した画像の画像処理を快適に行い、リアルタイム性に優れた撮像システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the image processing of the image image | photographed with the camera can be performed comfortably, and the imaging system excellent in real-time property can be provided.
図1は、本発明による撮像システムの一実施例を示すシステム構成図である。
本実施例の撮像システムは、車両に4台のカメラA,B,C,D(符号10A,10B,10C,10D)を設置し、各カメラ10からの画像信号を伝送路20を介して中央制御装置30に伝送し、中央制御装置30において各画像の合成と特定の被写体の抽出処理を行い、画像表示部40に表示する構成である。実施例ではカメラを4台設置したが、適宜必要な台数(1台の場合も含む)とすれば良い。画像処理機能としては、白線(レーン)検出、人物抽出などの画像処理を行い、画像表示部40上に、符号41,42に示すような、白線(レーン)や人物の位置を示すマーカー等を表示する。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of an imaging system according to the present invention.
In the imaging system of the present embodiment, four cameras A, B, C, and D (
画像処理を効率よく実行するために、各カメラ10A〜10Dと中央制御装置30は、共通の映像フレーム同期信号を元に同期制御される。この同期信号は中央制御装置30から発行するが、カメラ側から発行することもできる。また、中央制御装置30にて画像処理を迅速に実行するために、各カメラから、画像処理実行上必要となる画像の一部情報ないし画像からの抽出情報(以下、画像特徴情報と呼ぶ)を付加したり時間的に優先して伝送するようにした。以下、カメラから中央制御装置30に伝送する画像信号を画像情報とも呼ぶ。
In order to execute image processing efficiently, the
各カメラ10A〜10Dにおいては、光学系11から撮像素子12に結像した映像は、映像処理回路13で処理される。映像処理回路13は、撮影画像に対してワイドダイナミックレンジ処理や縮小画像の生成処理を施す。
In each of the cameras 10 </ b> A to 10 </ b> D, an image formed on the
まず、ワイドダイナミックレンジ処理について説明する。中央制御装置30にて画像処理を有効に実施するためには、白とびや黒沈みのない適正なコントラストが確保された画像を提供する必要がある。特に自動車用途では、対向車のヘッドライトを浴びたときやトンネルの出口に差し掛かったときなどに白とびや黒沈みが生じやすく、そういった高コントラスト被写体への対応が重要になる。ワイドダイナミックレンジ技術はこれに対処するための手法である。具体的には、露出時間を変更して例えば2回の撮像を行い、2枚の撮影画像を一旦メモリ15に格納し、混合比率を調整しながら広いダイナミックレンジの出力画像を生成するものである。
First, the wide dynamic range process will be described. In order for the
次に縮小画像生成は、画像サイズ(画素数)を縮小した画像を作成する。中央制御装置30にて行う画像処理は特定の被写体を抽出するものであるから、被写体のサイズに応じた分解能を有する縮小画像を提供することで抽出処理の高速化を図ることができる。縮小画像生成の簡便な方法としてサンプリング法がある。この方法は画素値を単純に間引くものであるが、ノイズ成分が混入し偽信号を発生する場合がある。縮小画像生成のもう1つの方法としてスケーリング法がある。この方法は縮小元領域の画素値の平均を求めて代表させるもので、偽信号の発生を少なくすることができる。対象とする被写体の種類に応じて、生成方法を適宜選択すれば良い。縮小画像生成処理は、メモリ15内の画素の配列に従って順次処理するので、入力画像データに対して遅延時間が少なくほぼリアルタイムで処理することができる。
Next, reduced image generation creates an image with a reduced image size (number of pixels). Since the image processing performed by the
映像処理回路13で処理された画像は、再度メモリ15に格納される。伝送処理回路14は、メモリ15に格納された画像データを所定の順序で読み出し、伝送路20に向けて送信する。伝送する画像情報21は、画像処理に用いる画像特徴情報(縮小画像、輝度信号)を含み、また後述するデータフォーマットとしている。
The image processed by the
中央制御装置30では、伝送路20から受信した各カメラの画像情報21を、伝送処理回路31を介して、一旦メモリ32に格納する。画像処理回路33は、受信した画像から白線(レーン)検出、人物抽出などの画像処理を行う。その際、画像情報21に含まれる画像特徴情報(縮小画像、輝度信号)を用いることで、画像処理を効率良く実行する。表示処理回路34は、各カメラからの画像について視点変換処理、画像合成処理などを施し、抽出した被写体を含めて合成画像を生成して画像表示部40に出力する。
In the
本実施例では、カメラ10から中央制御装置30に伝送する画像情報21のフォーマットに特徴があるが、以下、それについて説明する。
図2は、比較のために従来の画像情報のフォーマットの例を示す図である。ここでは、最も標準的なデジタル映像伝送規格であるCCIR656フォーマットに準拠させた場合の信号配列を示す。
The present embodiment is characterized by the format of the image information 21 transmitted from the camera 10 to the
FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional image information format for comparison. Here, a signal arrangement in the case of conforming to the CCIR656 format which is the most standard digital video transmission standard is shown.
この場合の画像情報は、映像フレーム同期信号のタイミングT200に基づいて、輝度信号(Y)と色差信号(U,V)を交互に送信する。そして1つの映像フレーム01の信号を全て送信したタイミングT201にて、中央制御装置30のメモリ32には映像フレーム01のデータが全て揃うことになる。
As the image information in this case, the luminance signal (Y) and the color difference signals (U, V) are alternately transmitted based on the timing T200 of the video frame synchronization signal. Then, at the timing T201 when all the signals of one video frame 01 are transmitted, all the data of the video frame 01 are prepared in the
このタイミングT201にて、画像処理回路33は、白線認識や人物抽出のための認識抽出処理210を開始する。また表示処理回路34は、表示画像を生成するために各カメラの画像の合成処理220を開始する。これらの処理結果を次の映像フレーム02での表示画像に反映させようとする場合、それぞれの処理を、次の映像フレーム02の同期信号のタイミングT202(表示開始時刻)までに完了させねばならない。
At this timing T201, the
このうち、表示処理回路34による表示処理220においては、画面の合成方法や演算方法を頻繁に変更することは必要がないため処理回路の大半をハードウェア化し易い。よって、処理時間が短くても大きな問題とはならない。しかしながら画像処理回路33による認識抽出処理210においては、刻一刻と変化する画像に対して様々な処理の分岐や参照画像との比較、過去画像の参照による動きベクトルの導出などの処理が複合的に行われる。よって、必然的にマイクロプロセッサによるソフトウェア処理が関与する割合が高くなる。従って、短い処理時間では対応が困難であり、画像表示の遅れや破綻が発生することになる。
Among these, in the
これに対し図3は、本実施例における画像情報のフォーマットの一例を示す図である。この場合のカメラ10から中央制御装置30へ伝送する画像情報は、映像フレーム01の同期信号のタイミングT300に基づいて、まず人物抽出のパタンマッチング用に使用する縮小画像(S)を先行して送信する。次に、タイミングT301にて白線検出に使用する輝度信号(Y)を、最後にタイミングT302にて色差信号(U,V)の順に送信する。ここで縮小画像(S)は、映像処理回路13により映像フレーム01の画像データを用いて作成されたもの、すなわち、輝度信号(Y)や色差信号(U,V)と同一フレームに属するものである。また伝送処理回路14は、メモリ15に格納された画像信号から上記の各タイミングで、最初に縮小画像(S)、次に輝度信号(Y)、最後に色差信号(U,V)の順に読み出すことで、上記のデータフォーマットを得る。
On the other hand, FIG. 3 is a diagram showing an example of a format of image information in the present embodiment. In this case, the image information transmitted from the camera 10 to the
本実施例の場合、画像処理回路33は、T301にて縮小画像(S)を用いて人物抽出処理310を迅速に開始することができる。次に、T302にて輝度信号(Y)を用いて白線認識処理320を迅速に開始することができる。その結果、前記図2と比較し、次の映像フレーム02の同期信号のタイミングT304までの処理時間は大幅に拡大され、画像処理回路33による認識抽出処理310,320を余裕を持って実行することができ、処理が破綻することを防止できる。本実施例では、縮小画像(S)を第1優先、輝度信号(Y)を第2優先として伝送したが、画像処理の目的に応じてこれらの順序を入れ替えても良い。
In the case of the present embodiment, the
なお、本実施例では、映像フレーム01のデータが全て揃うタイミングT303は、縮小画像(S)を伝送する時間だけ後半にずれ込むことになる。そのため、表示処理回路34による表示処理330は遅れたタイミングT303から開始することになり、前記図2と比較し処理時間は短くなるが、前述した理由により元々余裕があるので影響は少ない。
In this embodiment, the timing T303 at which all the data of the video frame 01 are prepared is shifted to the latter half by the time for transmitting the reduced image (S). Therefore, the
本実施例によれば、中央制御装置30での認識・抽出処理の開始タイミングを早めるとともに演算処理時間を十分確保するようにしたので、撮像から表示に至るまでの全体の遅延時間の増大を抑えた撮像システムを提供することができる。
According to the present embodiment, since the start timing of the recognition / extraction processing in the
なお、本実施例では、中央制御装置において縮小画像を用いたパタンマッチングによる人物抽出処理、および、輝度信号を用いた白線認識を行うこととして説明したが、必ずしもこれらに限定するものではない。例えば撮影画像から被写体のエッジ情報を抽出して、画像処理用の情報として用いることができる。中央制御装置で行う抽出・認識処理の方式にあわせて、それらの処理に必要な画像特徴情報を画像情報内で優先して伝送することで、同様の効果が得られることは言うまでもない。 In the present embodiment, the central control apparatus has been described as performing person extraction processing by pattern matching using a reduced image and white line recognition using a luminance signal. However, the present invention is not necessarily limited thereto. For example, it is possible to extract edge information of a subject from a captured image and use it as information for image processing. It goes without saying that the same effect can be obtained by preferentially transmitting the image feature information necessary for the processing in the image information in accordance with the extraction / recognition processing method performed by the central control unit.
10…カメラ、
11…光学系、
12…撮像素子、
13…映像処理回路、
14…伝送処理回路、
15…メモリ、
20…伝送路、
21…画像情報、
30…中央制御装置、
31…伝送処理回路、
32…メモリ、
33…画像処理回路、
34…表示処理回路、
40…画像表示部、
41…マーカー信号(白線)、
42…マーカー信号(人物)。
10 ... Camera,
11 ... Optical system,
12: Image sensor,
13 ... Video processing circuit,
14 ... transmission processing circuit,
15 ... Memory,
20 ... transmission line,
21 ... Image information,
30 ... Central control unit,
31 ... Transmission processing circuit,
32 ... Memory,
33. Image processing circuit,
34 ... display processing circuit,
40. Image display unit,
41. Marker signal (white line),
42: Marker signal (person).
Claims (6)
上記カメラは、撮影画像から上記中央制御装置にて画像処理に用いる画像特徴情報を生成する映像処理回路と、上記画像特徴情報を含む画像情報を上記中央制御装置に伝送する伝送処理回路とを備え、
上記中央制御装置は、上記カメラから伝送された上記画像特徴情報を用いて特定被写体の抽出や認識の画像処理を行う画像処理回路と、処理した画像を合成して画像表示部に表示する表示処理部を備えることを特徴とする撮像システム。 In an imaging system that transmits an image captured by a camera to a central control device and performs image processing for extraction and recognition of a specific subject,
The camera includes a video processing circuit that generates image feature information used for image processing in the central control device from a captured image, and a transmission processing circuit that transmits image information including the image feature information to the central control device. ,
The central control device includes an image processing circuit that performs image processing for extracting and recognizing a specific subject using the image feature information transmitted from the camera, and a display process for combining the processed images and displaying the combined images on an image display unit. An imaging system comprising a unit.
前記カメラと前記中央制御装置は共通の同期信号に基づいて前記撮影画像を映像フレーム毎に処理し、
前記伝送処理回路は前記中央制御装置に前記画像情報を伝送するとき、画像処理に用いる前記画像特徴情報を当該映像フレーム内で先行して伝送することを特徴とする撮像システム。 The imaging system according to claim 1,
The camera and the central control unit process the captured image for each video frame based on a common synchronization signal,
When the transmission processing circuit transmits the image information to the central control device, the image characteristic information used for image processing is transmitted in advance in the video frame.
前記画像特徴情報は、前記撮影画像の縮小画像、または前記撮影画像の輝度信号であることを特徴とする撮像システム。 The imaging system according to claim 1 or 2,
The imaging system, wherein the image feature information is a reduced image of the captured image or a luminance signal of the captured image.
上記カメラは、撮影画像から上記中央制御装置にて画像処理に用いる画像特徴情報を生成し、該画像特徴情報を含む画像情報を上記中央制御装置に伝送し、
上記中央制御装置は、上記カメラから伝送された上記画像特徴情報を用いて特定被写体の抽出や認識の画像処理を行い、処理した画像を合成して画像表示部に表示することを特徴とする画像処理方法。 In an image processing method for transmitting an image captured by a camera to a central control device, performing image processing for extraction and recognition of a specific subject, and displaying an image,
The camera generates image feature information used for image processing in the central control device from a captured image, transmits image information including the image feature information to the central control device,
The central control device performs image processing for extracting and recognizing a specific subject using the image feature information transmitted from the camera, synthesizes the processed images, and displays them on an image display unit Processing method.
前記カメラと前記中央制御装置は共通の同期信号に基づいて前記撮影画像を映像フレーム毎に処理し、
前記カメラは前記中央制御装置に前記画像情報を伝送するとき、画像処理に用いる前記画像特徴情報を当該映像フレーム内で先行して伝送することを特徴とする画像処理方法。 The image processing method according to claim 4,
The camera and the central control unit process the captured image for each video frame based on a common synchronization signal,
An image processing method according to claim 1, wherein when the image information is transmitted to the central controller, the camera transmits the image feature information used for image processing in advance in the video frame.
前記画像特徴情報は、前記撮影画像の縮小画像、または前記撮影画像の輝度信号であることを特徴とする画像処理方法。 The image processing method according to claim 4 or 5,
The image processing method, wherein the image feature information is a reduced image of the captured image or a luminance signal of the captured image.
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JP2012120088A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-21 | Fujitsu Ten Ltd | Image recognition device |
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2008
- 2008-04-28 JP JP2008117145A patent/JP2009267924A/en active Pending
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