JP2012174117A - 移動体検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フレームデータを取得する毎に、このフレームデータと、1フレーム前のフレームデータとを差分したフレーム差分画像データ(S40)を、ブロック画素を単位として分割し、ブロック画素毎に離散コサイン変換(DCT)を行うことにより、二次元DCT係数を算出し(S60,S70)、二次元DCT係数を蓄積して記憶する(S100)。そして、二次元DCT係数の各要素の値を配列して特徴ベクトルを構成し、フレーム差分画像データ内における同一位置のブロック画素毎に特徴ベクトルを時系列で並べて時系列ベクトルを生成する(S120)。その後、ブロック画素に移動体が写っている状態で得られる時系列ベクトルのサンプルを主成分分析して得られた主成分ベクトルに、時系列ベクトルを作用させて主成分毎の主成分得点を算出する(S130〜S150)。
【選択図】図2
Description
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、動きベクトルを用いることなく撮影画像から移動体を検出する技術を提供することを目的とする。
ところで、動きのある移動体が撮影画像に写っている場合には、差分撮影画像に移動体の輪郭が現れる。そして、この輪郭がシャープに現れていれば、差分撮影画像に離散コサイン変換(DCT)を行うことにより算出された二次元DCT係数の交流成分が高い値を示す。このため、移動体の検出に差分撮影画像の二次元DCT係数を用いることができる。
また、請求項1に記載の無線通信装置において、当該移動体検出装置が、車両に搭載され、撮影装置が、車両の前方を撮影し、撮影画像内における水平線の位置である画像内水平線位置が予め設定されている場合には、請求項2に記載のように、交流成分電力算出手段が、DCT係数算出手段により算出された二次元DCT係数における交流成分の和を交流成分電力として、交流成分電力をブロック画素毎に算出し、第1背景判断手段が、撮影画像内において画像内水平線位置よりも上方に位置するブロック画素について、ブロック画素の交流成分電力が、予め設定された上方高電力判定値以上である場合に、ブロック画素は高電力背景であると判断し、第2背景判断手段が、撮影画像内において画像内水平線位置よりも上方に位置するブロック画素について、ブロック画素の交流成分電力が、上方高電力判定値より小さくなるように設定された上方低電力判定値以下である場合に、ブロック画素は低電力背景であると判断し、第3背景判断手段が、撮影画像内において画像内水平線位置よりも下方に位置するブロック画素について、ブロック画素の交流成分電力が、予め設定された下方高電力判定値以上である場合に、ブロック画素は高電力背景であると判断し、第4背景判断手段が、撮影画像内において画像内水平線位置よりも下方に位置するブロック画素について、ブロック画素の交流成分電力が、下方高電力判定値より小さくなるように設定された下方低電力判定値以下である場合に、ブロック画素は低電力背景であると判断し、候補領域設定手段が、撮影画像内における画像内水平線位置の周辺に位置し、且つ、第1,2,3,4背景判断手段により高電力背景または低電力背景であると判断されなかったブロック画素により構成される撮影画像内の領域を遠方移動体候補領域として設定し、主成分分析禁止手段が、候補領域設定手段により設定された遠方移動体候補領域外のブロック画素について、主成分分析手段による主成分得点算出処理の実行を禁止するようにしてもよい。
このように構成された移動体検出装置では、第1背景判断手段が、画像内水平線位置よりも上方に位置し、且つ、交流成分電力が上方高電力判定値以上であるブロック画素を、「ビルまたは電柱などに起因する高電力背景」であると判断する。また第2背景判断手段が、画像内水平線位置よりも上方に位置し、且つ、交流成分電力が上方低電力判定値以下であるブロック画素を、「空などに起因する低電力背景」であると判断する。また第3背景判断手段が、画像内水平線位置よりも下方に位置し、且つ、交流成分電力が下方高電力判定値以上であるブロック画素を、「道路の白線または砂利などに起因する高電力背景」であると判断する。また第4背景判断手段が、画像内水平線位置よりも下方に位置し、且つ、交流成分電力が下方低電力判定値以下であるブロック画素を、「道路などに起因する低電力背景」であると判断する。
図1は、本発明が適用された移動体検出装置1の構成を表すブロック図である。
移動体検出装置1は、自動車等の車両に搭載されて使用されるものであり、カメラ10と、位置検出器20と、表示装置30と、記憶装置40と、解析ユニット50とを備える。
また記憶装置40は、カメラ10の撮影画像から移動体を検出するのに必要な各種データを記憶するものである。
ここで、移動体検出装置1の解析ユニット50が実行する移動体検出処理の手順を、図2および図3を用いて説明する。図2は移動体検出処理の前半部分を示すフローチャート、図3は移動体検出処理の後半部分を示すフローチャートである。この移動体検出処理は、解析ユニット50にフレームデータが入力する度に実行される処理である。
クラス1: 200>ACP≧100
クラス2: 500>ACP≧200
クラス3: 1000>ACP≧500
クラス4: 3000>ACP≧1000
クラス5: ACP≧3000
またS100にて、S70にて算出された二次元DCT係数を、記憶装置40に記憶する。そしてS110にて、処理対象ブロック画素BLK(kf,kb)が主成分分析候補領域内に含まれているか否かを判断する。なお主成分分析候補領域は、図5に示すように、S30の処理で特定された遠方移動体候補領域RFと、自車両前方で自車両から近距離または中距離に位置する領域において予め設定された領域RN(以下、近・中距離監視領域RNという)とから構成される。
この遠方移動体候補領域特定処理が実行されると、解析ユニット50は、まずS310にて、前回フレームデータが入力したときに算出された交流成分電力ACP(kf,kb)について、フレームデータにより構成される表示画面全体の和(以下、交流成分電力和AAC(kf)という)を算出する。
また、二次元DCT係数における交流成分の和である交流成分電力ACPをブロック画素毎に算出し(S80)、フレームデータ内において水平線HZよりも上方に位置するブロック画素について、交流成分電力ACPが高電力背景判定電力値ACPhighより大きい場合に、ブロック画素は高電力背景であると判断するとともに(S350)、空領域判定電力値ACPskyより小さい場合に、ブロック画素は低電力背景であると判断する(S340)。さらに、フレームデータ内において水平線HZよりも下方に位置するブロック画素について、交流成分電力ACPが高電力背景判定電力値ACPhighより大きい場合に、ブロック画素は高電力背景であると判断するとともに(S400)、交流成分電力ACPが道路判定電力値ACPgroundより小さい場合に、ブロック画素は低電力背景であると判断する(S390)。
また、処理対象ブロック画素BLK(kf,kb)の交流成分電力ACP(kf,kb)と同じ大きさの交流成分電力を有するブロックが、1フレーム前の処理対象ブロック画素BLK(kf−1,kb)の水平方向近傍に存在する場合に、このブロックと処理対象ブロック画素BLK(kf,kb)との間の距離から水平移動度を算出する(S210)。さらに、処理対象ブロック画素BLK(kf,kb)の交流成分電力ACP(kf,kb)と同じ大きさの交流成分電力を有するブロックが、1フレーム前の処理対象ブロック画素BLK(kf−1,kb)の垂直方向近傍に存在する場合に、このブロックと処理対象ブロック画素BLK(kf,kb)との間の距離から垂直移動度を算出する(S220)。
以上説明した実施形態において、カメラ10は本発明における撮影装置、S40の処理は本発明における画像差分手段、S60およびS70の処理は本発明におけるDCT係数算出手段、S100の処理は本発明におけるDCT係数記憶手段、S120の処理は本発明における時系列ベクトル生成手段、S130〜S150の処理は本発明における主成分分析手段、フレームデータは本発明における撮影画像、フレーム差分画像データは本発明における差分撮影画像である。
例えば上記実施形態では、評価関数PCACPが式(8)に示すように乗算型であるものを示したが、下式(9)に示すように、重み付け加算型としてもよい。
Claims (6)
- 同一の撮影装置を用いて連続して撮影することにより、撮影時刻がそれぞれ異なる複数の撮影画像を取得し、前記撮影画像内に写る移動体を検出する移動体検出装置であって、
1つの前記撮影画像を取得すると、該撮影画像と、該撮影画像より前に取得された撮影画像とが差分された画像である差分撮影画像を作成する画像差分手段と、
前記画像差分手段により作成された前記差分撮影画像を、予め設定された画素数で構成されたブロック画素を単位として分割し、前記ブロック画素毎に離散コサイン変換(DCT)を行うことにより、二次元DCT係数を算出するDCT係数算出手段と、
前記DCT係数算出手段により前記二次元DCT係数が算出される毎に、該二次元DCT係数を蓄積して記憶するDCT係数記憶手段と、
前記DCT係数記憶手段により記憶された前記二次元DCT係数の各要素の値を配列して特徴ベクトルを構成するとともに、前記差分撮影画像内における同一位置の前記ブロック画素毎に前記特徴ベクトルを時系列で並べることにより時系列ベクトルを生成する時系列ベクトル生成手段と、
前記ブロック画素に前記移動体が写っている状態で得られる時系列ベクトルのサンプルを主成分分析して得られた主成分ベクトルに、前記時系列ベクトル生成手段により生成された前記時系列ベクトルを作用させて主成分毎の主成分得点を算出する主成分得点算出処理を行う主成分分析手段とを備える
ことを特徴とする移動体検出装置。 - 当該移動体検出装置は、車両に搭載され、
前記撮影装置は、前記車両の前方を撮影し、前記撮影画像内における水平線の位置である画像内水平線位置が予め設定され、
前記DCT係数算出手段により算出された前記二次元DCT係数における交流成分の和を交流成分電力として、前記交流成分電力を前記ブロック画素毎に算出する交流成分電力算出手段と、
前記撮影画像内において前記画像内水平線位置よりも上方に位置する前記ブロック画素について、前記ブロック画素の前記交流成分電力が、予め設定された上方高電力判定値以上である場合に、前記ブロック画素は高電力背景であると判断する第1背景判断手段と、
前記撮影画像内において前記画像内水平線位置よりも上方に位置する前記ブロック画素について、前記ブロック画素の前記交流成分電力が、前記上方高電力判定値より小さくなるように設定された上方低電力判定値以下である場合に、前記ブロック画素は低電力背景であると判断する第2背景判断手段と、
前記撮影画像内において前記画像内水平線位置よりも下方に位置する前記ブロック画素について、前記ブロック画素の前記交流成分電力が、予め設定された下方高電力判定値以上である場合に、前記ブロック画素は高電力背景であると判断する第3背景判断手段と、
前記撮影画像内において前記画像内水平線位置よりも下方に位置する前記ブロック画素について、前記ブロック画素の前記交流成分電力が、前記下方高電力判定値より小さくなるように設定された下方低電力判定値以下である場合に、前記ブロック画素は低電力背景であると判断する第4背景判断手段と、
前記撮影画像内における前記画像内水平線位置の周辺に位置し、且つ、前記第1,2,3,4背景判断手段により高電力背景または低電力背景であると判断されなかったブロック画素により構成される前記撮影画像内の領域を遠方移動体候補領域として設定する候補領域設定手段と、
前記候補領域設定手段により設定された前記遠方移動体候補領域外の前記ブロック画素について、前記主成分分析手段による前記主成分得点算出処理の実行を禁止する主成分分析禁止手段とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の移動体検出装置。 - 前記主成分分析手段により算出された主成分得点の大きさに基づいて、前記ブロック画素に前記移動体が写っているか否かを判断する移動体判断手段と、
前記移動体判断手段による判断が行われた前記ブロック画素を含む前記撮影画像と、該撮影画像より前に取得された撮影画像とを用いて、前記ブロック画素内に写っている前記移動体について、前記撮影画像における水平方向への移動度である水平移動度と、前記撮影画像における垂直方向への移動度である垂直移動度とを算出する移動度算出手段と、
前記移動体が写っていると前記移動体判断手段により判断された前記ブロック画素について、前記移動度算出手段により算出された垂直移動度が予め設定された垂直移動体判定値より大きく、且つ、前記移動度算出手段により算出された水平移動度が予め設定された水平移動体判定値より小さい場合には、前記ブロック画素に前記移動体が写っていないと判断する移動体判断修正手段とを備える
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の移動体検出装置。 - 前記移動度算出手段は、
前記移動体が写っていると前記移動体判断手段により判断された前記ブロック画素を判断対象ブロック画素とし、
前記判断対象ブロック画素を含む撮影画像より前に取得された撮影画像内において、前記判断対象ブロック画素の水平方向に位置する前記ブロック画素のうち前記判断対象ブロック画素の前記交流成分電力と同じ値を有する前記ブロック画素を水平同電力ブロック画素とし、
前記撮影画像内における前記判断対象ブロック画素と前記水平同電力ブロック画素との間の距離に基づいて、前記水平移動度を算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の移動体検出装置。 - 前記移動度算出手段は、
前記移動体が写っていると前記移動体判断手段により判断された前記ブロック画素を判断対象ブロック画素とし、
前記判断対象ブロック画素を含む撮影画像より前に取得された撮影画像内において、前記判断対象ブロック画素の垂直方向に位置する前記ブロック画素のうち前記判断対象ブロック画素の前記交流成分電力と同じ値を有する前記ブロック画素を垂直同電力ブロック画素とし、
前記撮影画像内における前記判断対象ブロック画素と前記垂直同電力ブロック画素との間の距離に基づいて、前記垂直移動度を算出する
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の移動体検出装置。 - 前記撮影画像内の前記ブロック画素の前記交流成分電力が、予め設定された高電力判定値以上か否かを判断する高電力ブロック判断手段と、
前記交流成分電力が前記高電力判定値以上であると前記高電力ブロック判断手段により判断された前記ブロック画素が、前記候補領域設定手段により設定された前記遠方移動体候補領域外に位置しているか否かを判断する候補領域外判断手段と、
前記候補領域外判断手段により前記遠方移動体候補領域外に位置していると判断された前記ブロック画素が、前記車両から近距離に位置するものが撮影される前記ブロック画素であるか否かを判断する近距離ブロック判断手段と、
前記車両から近距離に位置する前記ブロック画素であると前記近距離ブロック判断手段により判断された前記ブロック画素を高電力近距離ブロック画素として、前記高電力近距離ブロック画素を含む前記撮影画像と、該撮影画像より前に取得された撮影画像とを用いて、前記高電力近距離ブロック画素について、前記撮影画像における水平方向への移動度である水平移動度を算出する水平移動度算出手段と、
前記高電力近距離ブロック画素について、前記移動度算出手段により算出された水平移動度が予め設定された水平移動体判定値以上である場合には、前記高電力近距離ブロック画素に前記移動体が写っていると判断する高電力移動体判断手段とを備える
ことを特徴とする請求項2〜請求項5の何れか1項に記載の移動体検出装置。
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