JP2013174998A - 車両検出装置及び車両検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車種には関係なくどのような車種の車両であっても同一の処理で検出することのできる車両検出装置及び車両検出方法を提供する。
【解決手段】本発明の車両検出装置１は、走行している車両の側面を撮像可能な撮像部２と、撮像部２で撮像された画像に対して特徴点を含んだ領域を処理領域として設定する処理領域設定部３と、撮像時刻の異なる複数の画像に基づいて特徴点の動きを検出する動き検出部４と、特徴点の動きの平均値を求める平均動き推定部５と、特徴点の動きから動きの平均値を差し引くことによって特徴点の相対的な動きを求める相対動き検出部６と、特徴点毎に求められた相対的な動きに基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成部７と、ヒストグラムの分布に基づいて処理領域の画像が回転体であるか否かを判定することによって車両を検出する回転判定部８とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像した画像に基づいて車両を検出する車両検出装置及び車両検出方法に関する。

従来、撮像した画像に基づいて車両を検出するシステムとしては、例えば三次元画像撮像装置を用いて取得した三次元データから車軸を検知する車軸検知システムがあり、特許文献１が開示されている。

特開２０１１−１０８２２３号公報

しかしながら、上述した従来の車軸検知システムでは、車両全体のヒストグラムに占めるタイヤの割合から車両を検出していたので、トラックや普通車などの車種の違いによってその比率にはバラつきがあり、それぞれの車種に応じた対処をしなければならないという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、車種には関係なくどのような車種の車両であっても同一の処理で検出することのできる車両検出装置及び車両検出方法を提供することを目的とする。

本発明は、走行している車両の側面を撮像可能な撮像部と、撮像部で撮像された画像に対して車両としての特徴を示す特徴点を含んだ領域を処理領域として設定する処理領域設定部と、撮像時刻の異なる複数の画像に設定された処理領域の画像に基づいて特徴点の動きを検出する動き検出部と、動き検出部で検出された特徴点の動きの平均値を求める平均動き推定部と、特徴点の動きから動きの平均値を差し引くことによって特徴点の相対的な動きを求める相対動き検出部と、処理領域内にある特徴点毎に求められた相対的な動きに基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、ヒストグラムの分布に基づいて処理領域の画像が回転体であるか否かを判定することによって車両を検出する回転判定部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る車両検出装置及び車両検出方法によれば、処理領域の画像が回転体であるか否かを判定することによってタイヤの回転運動を検出するので、車種には関係なくどのような車種の車両であっても同一の処理で検出することができる。

本発明の一実施形態に係る車両検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両検出装置を車両に搭載した場合の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両検出装置によって検出された特徴点の動きの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両検出装置によって検出された相対的な動きの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両検出装置によって検出される水平動きと垂直動きの関係を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る車両検出装置による角速度の算出方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る車両検出装置によって検出されたヒストグラムの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両検出装置による車両検出処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る車両検出装置による効果を説明するための図である。

以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。

［運転支援装置の構成］
図１は、本実施形態に係る車両検出装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両検出装置１は、走行している車両の側面を撮像可能な撮像部２と、撮像部２で撮像された画像に対して処理領域を設定する処理領域設定部３と、撮像時刻の異なる複数の画像に設定された処理領域の画像に基づいて特徴点の動きを検出する動き検出部４と、動き検出部４で検出された特徴点の動きの平均値を求める平均動き推定部５と、特徴点の動きから動きの平均値を差し引くことによって特徴点の相対的な動きを求める相対動き検出部６と、処理領域内にある特徴点毎に求められた相対的な動きに基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成部７と、ヒストグラムの分布に基づいて処理領域の画像が回転体であるか否かを判定する回転判定部８とを備えている。

本実施形態に係る車両検出装置１は、例えば図２に示すように自車両２０に搭載され、自車両２０の側方に向けて設置された撮像部２で画像を撮像して自車両２０の側方を並走する車両を検出する。

撮像部２は、自車両２０の側方に向けて光軸が水平かつ自車両の進行方向と垂直になるように取り付けられたカメラであり、タイヤの回転を検出できるように５００ｆｐｓ程度の高速撮像が可能なものである。

処理領域設定部３は、撮像部２で撮像された画像に対して、車両としての特徴を示す回転体の候補となる特徴点を含んだ領域を処理領域として複数設定する。通常、処理領域は位置（水平位置と垂直位置）と大きさ（水平サイズと垂直サイズ）の４つのパラメータで規定される。したがって、４つのパラメータを様々な値に設定することにより、処理領域設定部３はパラメータの値に応じた処理領域を設定する。

動き検出部４は、撮像時刻の異なる複数の画像に設定された処理領域内の画像に基づいて特徴点の水平方向の動きと垂直方向の動きを検出する。一般的に、動きはオプティカルフローによって表すことができ、例えば非特許文献１にオプティカルフローの検出方法について詳細に開示されている。

［非特許文献１］
Bruce D. Lucas and Takeo Kanade, "An Iterative Image Registration Technique with an Application to Stereo Vision", IJCAI, pp.674-679, 1981.
非特許文献１に開示されている方法は広く利用されているが、処理コストが大きいために高速カメラのフレームレートで連続して処理を行うことは難しい。そこで、本実施形態では、特許文献２に開示されている高速カメラを利用した動き検出方法を用いることにする。

［特許文献２］
特開２００５−２０９１５５号公報
特許文献２に開示されている方法では、図３（ａ）に示すような画像上の動きから、図３（ｂ）に示す水平動きと、図３（ｃ）に示す垂直動きとを検出することができるので、動き検出部４はこれらの水平動きと垂直動きをそれぞれ出力する。

平均動き推定部５は、図３（ｂ）に示すように処理領域の中心に所定の中心領域３０を設定し、この中心領域３０で検出された水平動きの平均値を算出することにより特徴点の動きの平均値を求めている。

相対動き検出部６は、動き検出部４で検出された特徴点の動きから平均動き推定部５で検出された動きの平均値を差し引くことによって、中心領域３０に対する特徴点の相対的な動きを求めている。例えば、図３（ｂ）に示す水平動きに基づいて特徴点の相対的な動きを求めると、図４に示すような結果となる。

ヒストグラム作成部７は、処理領域内にある特徴点毎に求められた相対的な動きに基づいてヒストグラムを作成する。まず、相対動き検出部６で検出された相対的な動きから角速度を算出する。ここで、図５に示すように角速度をω、中心からの距離をｒ、角度をθとすると、速度はｒωとなる。これを水平方向と垂直方向に分解すると、それぞれｒωｃｏｓθ、ｒωｓｉｎθとなる。これらが実際に動き検出部４で観測される水平動きと垂直動きになる。そして、これらのｒωｃｏｓθとｒωｓｉｎθのそれぞれをｒｃｏｓθ、ｒｓｉｎθで割れば角速度ωを得ることができる。また、動き検出部４で非特許文献１の方法を採用した場合には、検出される動き（オプティカルフロー）はｒωとなるので、単にｒで割るだけで角速度ωを得ることができる。ただし、ｒ、ｃｏｓθ、ｓｉｎθのいずれかが限りなくゼロに近い値をとる場合には除算を実施すると不安定になるので、このような特徴点ではこれ以降の処理は行わないようにする必要がある。そこで、本実施形態では図６に示すように処理領域６０から中心部分の領域６５（平均動き検出部５で用いた中心領域３０と同じでよい）を除いた領域を４等分し、領域６１と領域６３では水平動きからのみ角速度ωを求め、領域６２と領域６４では垂直動きからのみ角速度ωを求めるようにする。こうして求めた角速度ωは、所定の値幅で区間を区切って各区間毎に角速度ωの値を累積する投票処理を行うことによって図７に示すようなヒストグラムを作成する。ヒストグラムはノイズの影響を排除するために平滑化を行うことが好ましい。

回転判定部８は、ヒストグラム作成部７で作成されたヒストグラムの分布に基づいて処理領域の画像が回転体であるか否かを判定し、これによって車両を検出する。処理領域の画像が回転体である場合には、角速度ωがすべての個所で同じ値となるので、ヒストグラムは鋭く尖った形状になる。そこで、この性質を利用して回転判定部８はヒストグラムの分散が所定値以下となるときに処理領域の画像を回転体であると判定する。ただし、ヒストグラムにピークが複数含まれている場合には、単一の回転体とは考えにくいので、非回転体であると判定する。そして、処理領域の画像が回転体であると判定されると、回転判定部８は撮像された画像が車両であると判定して車両を検出する。

［車両検出処理］
以下、図８に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る車両検出処理の手順を説明する。

図８に示すように、本実施形態に係る車両検出処理では、まずステップＳ１０１において、撮像部２によって自車両２０の側方を撮像し、自車両２０の周辺を走行している車両の側面を撮像する。

次に、ステップＳ１０２では、処理領域設定部３が、撮像部２で撮像された画像に対して処理領域を設定する。この処理領域は、車両としての特徴を示す特徴点を含んだ領域であり、具体的には回転体の候補となるような特徴点を含んだ領域である。また、処理領域設定部３は位置（水平位置と垂直位置）と大きさ（水平サイズと垂直サイズ）の４つのパラメータで処理領域を規定しており、このパラメータを初期値から終了値まで所定のステップサイズで変更しながら以下に示す処理を実行する。そして、ステップＳ１０３では、動き検出部４が撮像時刻の異なる複数の画像に設定された処理領域の画像に基づいて特徴点の動きを検出する。ここで検出される特徴点の動きは路面に対して平行な方向の水平動きと垂直な方向の垂直動きの２方向における特徴点の動きを検出する。

次に、ステップＳ１０４では、平均動き推定部５が処理領域の中心に所定の中心領域３０を設定し、この中心領域３０で検出された水平動きの平均値を算出することによって特徴点の動きの平均値を求める。

こうして動きの平均値が求められると、ステップＳ１０５では処理領域設定部３が動きの平均値が予め設定された所定の閾値未満であるか否かを判定する。閾値としては、例えばほぼ０に近い値を設定することができ、動きの平均値が閾値未満のときには処理領域に回転体が含まれていないと判断してステップＳ１０２へ戻り、閾値以上のときにはステップＳ１０６へ移行して処理を継続する。

ステップＳ１０６では、相対動き検出部６が、処理領域内で検出された特徴点の動きから平均動き推定部５で検出された動きの平均値を差し引くことによって、中心領域３０に対する特徴点の相対的な動きを求める。そして、ステップ１０７において、ヒストグラム作成部７は処理領域内の特徴点毎に求められた相対的な動きに基づいてヒストグラムを作成する。具体的なヒストグラムの作成方法としては、まず相対的な動きから角速度を算出し、この角速度を所定の値幅毎に累積していくことによってヒストグラムを作成する。

次に、ステップＳ１０８では、回転判定部８がヒストグラムに基づいて処理領域の画像が回転体であるか否かを判定する。具体的にはヒストグラムの分散が所定値以下のときに処理領域の画像を回転体であると判定する。そして、回転体であると判定すると、回転判定部８は撮像された画像が車両であると判定して車両を検出する。

こうして回転体であるか否かの判定が行われると、ステップＳ１０９では、処理領域設定部３が、処理領域を規定する４つのパラメータ（水平位置、垂直位置、水平サイズ、垂直サイズ）の値が終了値に達したか否かを判定する。本実施形態に係る車両検出処理は４つのパラメータを初期値から終了値まで所定のステップサイズで変更しながら行われている。したがって、パラメータが終了値に達していない場合にはステップＳ１０２に戻ってステップサイズを変更して上述した処理を繰り返し行い、終了値に達している場合には本実施形態に係る車両検出処理は終了する。

［実施形態の効果］
上述したように、本実施形態に係る車両検出装置によれば、処理領域の画像が回転体であるか否かを判定することによってタイヤの回転運動を検出するので、車種には関係なくどのような車種の車両であっても同一の処理で検出することができる。例えば、図９に示すように普通乗用車の形状と大型トラックの形状は大きく異なっているが、回転体であるタイヤの特徴は変わらない。したがって、特許文献１に示す従来の方法では車両全体のヒストグラムに占めるタイヤの割合から車両を検出していたので、トラックや普通車などの車種の違いに応じて対処しなければならなかったが、本発明に係る車両検出装置によれば車種の違いに関係なく同一の処理であらゆる車両を検出することができる。

また、本実施形態に係る車両検出装置によれば、路面に対して平行な方向の水平動きと垂直な方向の垂直動きの２方向における特徴点の動きを検出するので、タイヤの水平移動と垂直移動を分けて検出することができる。これによりタイヤの回転に加えて車両の移動分が含まれる水平移動成分と、車両の移動分を含まない垂直移動成分を分けて検出することができ、より正確に車両を検出することができる。

さらに、本実施形態に係る車両検出装置によれば、動きの平均値が所定の閾値未満のときに処理領域の設定を解除するので、回転体以外の物体を検出対象から容易に除外することができ、これによって車両の検出に要する時間とコストを削減することができる。

また、本実施形態に係る車両検出装置によれば、相対的な動きから角速度を求め、角速度を所定の値幅毎に累積することによってヒストグラムを作成するので、同一の車両であればタイヤのどの領域から検出されても等しい値となる角速度によってヒストグラムを作成することができ、これによって正確に車両を検出することができる。

さらに、本実施形態に係る車両検出装置によれば、ヒストグラムに複数のピークが存在している場合には処理領域の画像は回転体ではないと判定するので、単一の回転体であればヒストグラムのピークは１つとなることを利用して容易に回転体であるか否かを判定することができる。

以上、本発明の車両検出装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることが可能である。

１ 車両検出装置
２ 撮像部
３ 処理領域設定部
４ 動き検出部
５ 平均動き推定部
６ 相対動き検出部
７ ヒストグラム作成部
８ 回転判定部
２０ 自車両
３０ 中心領域

Claims (6)

1. 走行している車両の側面を撮像可能な撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像された画像に対して、車両としての特徴を示す特徴点を含んだ領域を処理領域として設定する処理領域設定手段と、
   撮像時刻の異なる複数の画像に設定された前記処理領域の画像に基づいて前記特徴点の動きを検出する動き検出手段と、
   前記動き検出手段で検出された前記特徴点の動きの平均値を求める平均動き推定手段と、
   前記特徴点の動きから前記動きの平均値を差し引くことによって前記特徴点の相対的な動きを求める相対動き検出手段と、
   前記処理領域内にある特徴点毎に求められた前記相対的な動きに基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
   前記ヒストグラムの分布に基づいて前記処理領域の画像が回転体であるか否かを判定することによって車両を検出する回転判定手段と
   を備えることを特徴とする車両検出装置。
2. 前記動き検出手段は、路面に対して平行な方向の水平動きと垂直な方向の垂直動きの２方向における前記特徴点の動きを検出することを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置。
3. 前記処理領域設定手段は、前記動きの平均値が所定の閾値未満のときに前記処理領域の設定を解除することを特徴とする請求項１または２に記載の車両検出装置。
4. 前記ヒストグラム作成手段は、前記相対的な動きから角速度を求め、前記角速度を所定の値幅毎に累積することによってヒストグラムを作成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両検出装置。
5. 前記回転判定手段は、前記ヒストグラムに複数のピークが存在している場合には前記処理領域の画像は回転体ではないと判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両検出装置。
6. 走行している車両の側面を撮像手段で撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップで撮像された画像に対して、車両としての特徴を示す特徴点を含んだ領域を処理領域として設定する処理領域設定ステップと、
   撮像時刻の異なる複数の画像に設定された前記処理領域の画像に基づいて前記特徴点の動きを検出する動き検出ステップと、
   前記動き検出ステップで検出された前記特徴点の動きの平均値を求める平均動き推定ステップと、
   前記特徴点の動きから前記動きの平均値を差し引くことによって前記特徴点の相対的な動きを求める相対動き検出ステップと、
   前記処理領域内にある特徴点毎に求められた前記相対的な動きに基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成ステップと、
   前記ヒストグラムの分布に基づいて前記処理領域の画像が回転体であるか否かを判定することによって車両を検出する回転判定ステップと
   を含むことを特徴とする車両検出方法。

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