JP2015153312A - vehicle driving support device - Google Patents

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渡辺 隆行
Takayuki Watanabe
隆行 渡辺
康介 棟方
Kosuke Munakata
康介 棟方
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle driving support device which is mountable on a vehicle, whose cost, processing burden and processing time can be reduced and which can detect a point of time when a traffic light changes from red to green.SOLUTION: A vehicle driving support device 1 includes; a camera 10 which captures images of a scene ahead of a host vehicle and outputs images having luminance values corresponding to respective pixels; an image storage unit 12 for storing first and second images captured at a predetermined time interval; a differential image generation unit 20 which generates a differential image by calculating difference between the first and second images; an area/feature extraction unit 30 which extracts a particular area where the luminance value changes from the differential image and extracts a feature quantity corresponding to the particular area; and a traffic light change determination unit 40 which determines the presence of a traffic light that has changed from red to green based on the extracted feature quantity.

Description

本発明は、交差点等で停車時に赤信号から青信号への変化時に所定の通知を行う車両運転支援装置に関する。   The present invention relates to a vehicle driving support device that performs a predetermined notification when a vehicle changes from a red signal to a green signal when stopping at an intersection or the like.

従来から、信号機の色と円形度から点灯色を認識するようにした信号機認識装置(例えば、特許文献1参照。)や、固定カメラで消灯時の輝度値を記憶しておいて信号機の点灯、消灯を判別するようにした信号識別装置(例えば、特許文献2参照。)が知られている。これらを用いることにより、信号機のある交差点等で停車した後、信号機が赤から青に変わったタイミングを認識することが可能となる。   Conventionally, a traffic light recognition device (see, for example, Patent Document 1) that recognizes a lighting color based on the color and circularity of a traffic light, or by turning on a traffic light by storing a luminance value when the stationary camera is turned off, 2. Description of the Related Art A signal identification device (for example, see Patent Document 2) that determines whether the light is turned off is known. By using these, it is possible to recognize the timing when the traffic light has changed from red to blue after stopping at an intersection with the traffic light.

特開2009−244946号公報JP 2009-244946 A 特開2000−353292号公報JP 2000-353292 A

ところで、上述した特許文献1に開示された信号機認識装置では、輝度情報に基づいて点灯色を識別しているため、カラーカメラとRGB3色分の画像メモリが必要になって部品コストが増大するとともに、処理の負担が重くなるという問題があった。   By the way, in the traffic signal recognition apparatus disclosed in Patent Document 1 described above, since the lighting color is identified based on the luminance information, a color camera and an image memory for three colors of RGB are required, and the component cost increases. There was a problem that the burden of processing became heavy.

また、上述した特許文献2に開示された信号識別装置では、信号機の点灯部分全体を撮影した画像から信号機1周期分(約150秒)の輝度値を取り込む必要があり、道路を走行中の車両に搭載されたカメラで撮影した画像を用いる場合を想定すると、信号待ちの時間を利用して短時間で処理することができないという問題があった。   Further, in the signal identification device disclosed in Patent Document 2 described above, it is necessary to take in a luminance value for one cycle of the traffic light (about 150 seconds) from an image obtained by photographing the entire lighting portion of the traffic light, and the vehicle traveling on the road Assuming the case where an image taken with a camera mounted on the camera is used, there is a problem that processing cannot be performed in a short time using a signal waiting time.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、車両に搭載可能であって、コスト低減、処理負担の軽減、処理時間の短縮が可能であり、赤信号から青信号への変化の時点を検出することができる車両運転支援装置を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and its purpose is that it can be mounted on a vehicle and can reduce cost, reduce processing load, and shorten processing time. An object of the present invention is to provide a vehicle driving support device capable of detecting the time of change to a green light.

上述した課題を解決するために、本発明の車両運転支援装置は、自車両の前方を撮像して各画素に対応する輝度値を有する画像を出力する撮像手段と、撮像手段によって所定の時間間隔で撮像された第1および第2の画像を格納する画像格納手段と、画像格納手段から第1および第2の画像を読み出し、これらの画像の差分を演算して差分画像を生成する差分画像生成手段と、差分画像生成手段によって生成された差分画像の中から、輝度値が変化する特定領域を抽出するとともに、この特定領域に対応する特徴量を抽出する領域・特徴抽出手段と、領域・特徴抽出手段によって抽出された特徴量に基づいて、点灯状態が赤から青に変化した信号機があるか否かを判定する信号変化判定手段とを備えている。   In order to solve the above-described problem, a vehicle driving support apparatus according to the present invention captures an image of the front of the host vehicle and outputs an image having a luminance value corresponding to each pixel, and a predetermined time interval by the imaging unit. Image storage means for storing the first and second images picked up in step, and differential image generation for reading out the first and second images from the image storage means and calculating a difference between these images to generate a difference image And a region / feature extraction unit for extracting a specific area in which the luminance value changes from the difference image generated by the difference image generating unit, and extracting a feature amount corresponding to the specific region, and a region / feature Signal change determination means for determining whether there is a traffic light whose lighting state has changed from red to blue based on the feature amount extracted by the extraction means.

カラー画像ではなく輝度値を有する画像を用いて信号機の点灯状態が赤から青に変化したことを検出することができるため、撮像素子数が少なく処理能力が低い制御部を備えた安価なカメラを用いることができるとともに、得られた画像を用いて処理を行う際の処理負担の軽減および処理時間の短縮が可能となる。   Since it is possible to detect that the lighting state of the traffic light has changed from red to blue using an image having a luminance value instead of a color image, an inexpensive camera equipped with a control unit having a small number of image sensors and low processing capability is provided. In addition to being able to be used, it is possible to reduce the processing load and the processing time when processing is performed using the obtained image.

また、上述した信号変化判定手段によって点灯状態が赤から青に変化した信号機がある旨の判定がなされたときに車両の運転者に対して所定の通知を行う通知手段をさらに備えることが望ましい。これにより、信号機が赤から青に変化したことに気付かない運転者に対してその変化を知らせることができ、余裕のある車両の発進動作が可能となる。   In addition, it is desirable to further include notification means for performing a predetermined notification to the vehicle driver when it is determined by the signal change determination means that there is a traffic light whose lighting state has changed from red to blue. As a result, the driver who does not notice that the traffic light has changed from red to blue can be notified of the change, and the vehicle can be started with a sufficient margin.

また、上述した特定領域は、円形形状を有することが望ましい。これにより、輝度値が変化した領域がたくさん含まれる場合に、信号灯に対応する特定領域を絞り込むことが可能となる。   Moreover, it is desirable that the specific region described above has a circular shape. Thereby, when a lot of areas where the luminance value has changed are included, the specific area corresponding to the signal lamp can be narrowed down.

また、上述した領域・特徴抽出手段によって抽出される特徴量には、特定領域の大きさ、位置、輝度が変化する向きが含まれることが望ましい。これにより、点灯から消灯に移行した信号灯と反対に消灯から点灯に移行した信号灯の存在や、これらの相対的な位置や大きさを知ることができ、赤から青に変化した信号機を特定することが可能となる。   The feature amount extracted by the region / feature extraction means described above preferably includes the direction in which the size, position, and luminance of the specific region change. This makes it possible to know the presence of signal lights that have changed from light-off to light-on, as well as their relative positions and sizes, and to identify traffic lights that have changed from red to blue. Is possible.

また、上述した信号変化判定手段は、特徴量に基づいて、2つの特定領域の大きさが一致し、これら2つの特定領域が左右あるいは上下に並んでおり、右側あるいは上側の領域の輝度が変化する向きが輝度の減少を示すとともに左側あるいは下側の特定領域の輝度が変化する向きが輝度の増加を示す場合に、点灯状態が赤から青に変化した信号機がある旨の判定を行うことが望ましい。これにより、1つの信号機に含まれる赤信号灯の消灯と青信号灯の点灯を正確に判定することが可能となる。   Further, the signal change determination means described above has the same size of the two specific areas based on the feature quantity, the two specific areas are arranged side by side, and the luminance of the right or upper area changes. Determining that there is a traffic light whose lighting state has changed from red to blue when the direction in which the brightness changes and the direction in which the brightness of the left or lower specific area changes indicates an increase in brightness. desirable. This makes it possible to accurately determine whether the red signal lamp included in one traffic light is turned off and the green signal lamp is turned on.

また、上述した第1および第2の画像のそれぞれは、連続した撮像によって得られた複数の画像の輝度値を平均化することにより生成されることが望ましい。これにより、LED(発光ダイオード)を光源とした信号灯が所定周期で点滅する場合であっても、この点滅のタイミングとは関係なく点灯状態にある信号灯を確実に撮像することが可能となる。   Each of the first and second images described above is preferably generated by averaging the luminance values of a plurality of images obtained by continuous imaging. As a result, even when a signal lamp using an LED (light emitting diode) as a light source blinks at a predetermined cycle, it is possible to reliably image the signal lamp in a lit state regardless of the blink timing.

また、自車両が停車中か否かを判定する停車判定手段をさらに備え、停車判定手段によって自車両が停車中であることが判定されたときに、差分画像生成手段、領域・特徴抽出手段、信号変化判定手段による動作が行われることが望ましい。信号機の赤から青への切り替わり判定を停車中のみ行うことにより、走行中の処理負担をさらに軽減することができる。   Further, the vehicle further includes a stop determination unit that determines whether or not the host vehicle is stopped, and when the stop determination unit determines that the host vehicle is stopped, a difference image generation unit, a region / feature extraction unit, It is desirable that the operation by the signal change determination means is performed. By performing the switching determination of the traffic light from red to blue only while the vehicle is stopped, the processing burden during traveling can be further reduced.

一実施形態の車両運転支援装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle driving assistance device of one Embodiment. 車両前方の信号機が赤から青に変化した時点を検出して通知を行う動作手順を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure which detects and notifies when the traffic signal ahead of a vehicle changes from red to blue. 撮像された画像と差分画像の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the imaged image and a difference image. 画像の平均化の説明図である。It is explanatory drawing of the averaging of an image.

以下、本発明を適用した一実施形態の車両運転支援装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態の車両運転支援装置1の構成を示す図である。この車両運転支援装置1は、車両に搭載されており、信号機のある位置で停車中にこの信号機が赤信号から青信号に変化した時点を検出して所定の通知を行うものである。   Hereinafter, a vehicle driving support apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle driving support device 1 according to an embodiment. The vehicle driving support device 1 is mounted on a vehicle and detects a point in time when the traffic light changes from a red light to a green light while the vehicle is stopped at a certain position of the traffic light, and performs a predetermined notification.

図1に示すように、本実施形態の車両運転支援装置1は、カメラ10、画像格納部12、差分画像生成部20、領域・特徴抽出部30、信号変化判定部40、通知部50、停車判定部60を備えている。   As shown in FIG. 1, the vehicle driving support device 1 of this embodiment includes a camera 10, an image storage unit 12, a difference image generation unit 20, a region / feature extraction unit 30, a signal change determination unit 40, a notification unit 50, and a stop. A determination unit 60 is provided.

カメラ10は、車両前方の所定範囲が撮像範囲として設定されており、この撮像範囲を所定の解像度で撮像し、各画素に対応する輝度値を有する画像を出力する。本実施形態では、車両前方の信号機を撮像する必要があるため、少なくとも車両前方であって高さ4m以上の範囲を含む撮像範囲が設定されている。また、後段の処理では、信号機に含まれる赤信号灯と青信号灯の形状および輝度を識別することが可能な解像度が設定されている。カメラ10によって、例えば1/30秒毎に撮像範囲が撮像され、それぞれの撮像によって得られた画像が出力される。画像格納部12は、カメラ10から出力される画像を格納する。   The camera 10 has a predetermined range set in front of the vehicle as an imaging range, images the imaging range with a predetermined resolution, and outputs an image having a luminance value corresponding to each pixel. In this embodiment, since it is necessary to image a traffic light in front of the vehicle, an imaging range including at least a range of 4 m or more in front of the vehicle is set. Further, in the subsequent processing, a resolution that can identify the shape and brightness of the red signal light and the green signal light included in the traffic light is set. The camera 10 captures an imaging range, for example, every 1/30 seconds, and outputs an image obtained by each imaging. The image storage unit 12 stores an image output from the camera 10.

差分画像生成部20は、所定間隔(例えば1秒)で撮像された一組の画像を画像格納部12から読み出し、これらの一組の画像の差分を演算して差分画像を生成する。この差分の演算は、各画像を構成する画素毎に輝度値の差分を算出することにより行われる。1秒前の画像を「第1の画像」、第1の画像に対して1秒後の画像を「第2の画像」とすると、第2の画像を構成する各画素の輝度値から第1の画像を構成する各画素の輝度値を差し引くことにより差分画像が生成される。   The difference image generation unit 20 reads a set of images captured at a predetermined interval (for example, 1 second) from the image storage unit 12, calculates a difference between the set of images, and generates a difference image. This difference calculation is performed by calculating a difference in luminance value for each pixel constituting each image. Assuming that an image one second before is a “first image” and an image one second after the first image is a “second image”, the first value is determined based on the luminance value of each pixel constituting the second image. A difference image is generated by subtracting the luminance value of each pixel constituting the image.

領域・特徴抽出部30は、差分画像生成部20によって生成された差分画像の中から、第1および第2の画像の間で輝度が変化した領域の中から円形形状の領域を抽出するとともに、この抽出した領域に対応する特徴量を抽出する。信号機の赤信号灯が継続して点灯している場合には、第1の画像の各画素の輝度値と第2の画像の各画素の輝度値は同じになるため、差分画像に含まれる各画素の値は「0」となる。これに対し、第1の画像の撮像時点と第2の画像の撮像時点の間で信号機の点灯状態が赤から青に変化した場合には、差分画像において、赤信号灯および青信号灯に対応する領域の値が「0」以外の値を有することになる。例えば、図3(A)に示すように、第1の画像(D1)に含まれる赤信号灯に対応する各画素の輝度値をR(>0)、図3(B)に示すように、第2の画像(D2)に含まれる青信号灯に対応する各画素の輝度値を+B(>0)とすると、図3(C)に示す差分画像(D3)では、赤信号灯に対応する領域の値が「−R」、青信号灯に対応する領域の値が「+B」となる。   The region / feature extraction unit 30 extracts a circular-shaped region from the region where the luminance has changed between the first and second images from the difference image generated by the difference image generation unit 20, A feature amount corresponding to the extracted region is extracted. When the red light of the traffic light is continuously lit, the luminance value of each pixel of the first image and the luminance value of each pixel of the second image are the same, so each pixel included in the difference image The value of “0” is “0”. On the other hand, if the lighting state of the traffic light changes from red to blue between the first image capturing time point and the second image capturing time point, areas corresponding to the red signal light and the blue signal light in the difference image Has a value other than “0”. For example, as shown in FIG. 3A, the luminance value of each pixel corresponding to the red signal lamp included in the first image (D1) is R (> 0), and as shown in FIG. Assuming that the luminance value of each pixel corresponding to the green signal lamp included in the second image (D2) is + B (> 0), in the difference image (D3) shown in FIG. 3C, the value of the area corresponding to the red signal lamp Is “−R”, and the value of the area corresponding to the green light is “+ B”.

実際には、第1および第2の画像には、撮像範囲に含まれる車両のウィンカーが点滅したりブレーキランプなどが点灯や消灯したりするため、差分画像においてこれらに対応する領域の各画素も0以外の値を有する。   Actually, in the first and second images, since the blinker of the vehicle included in the imaging range blinks or the brake lamp or the like is turned on or off, each pixel in the region corresponding to these in the difference image is also displayed. Has a value other than zero.

領域・特徴抽出部30は、値が0以外の値を有する領域の中から円形形状の領域を抽出するとともに、この円形形状の領域の大きさ(直径)および位置(座標)と、輝度勾配(正/負)を抽出する。上述した例では、差分画像において値が「−R」となる領域の輝度勾配は「負」、値が「+B」となる領域の輝度勾配は「正」となる。また、輝度勾配とは、輝度が変化する向きであって、第1の画像を基準に第2の画像の各画素の輝度を考えたときに輝度値が減少する場合(第1の画像内で点灯していた赤信号灯が第2の画像内で消灯している場合)に「負」、反対に、輝度値が増加する場合(第1の画像内で消灯していた青信号灯が第2の画像内で点灯している場合)に「正」となる。   The area / feature extraction unit 30 extracts a circular area from areas having values other than 0, and the size (diameter) and position (coordinates) of the circular area and the luminance gradient ( (Positive / negative) is extracted. In the example described above, the luminance gradient of the region having the value “−R” in the difference image is “negative”, and the luminance gradient of the region having the value “+ B” is “positive”. The luminance gradient is the direction in which the luminance changes, and the luminance value decreases when the luminance of each pixel of the second image is considered based on the first image (within the first image). “Negative” when the red signal light turned on is turned off in the second image), on the contrary, when the luminance value increases (the blue signal light turned off in the first image is the second light) It is “Positive” when it is lit in the image.

信号変化判定部40は、領域・特徴抽出部30によって抽出された円形形状の領域に対応する特徴量に基づいて、点灯状態が赤から青に変化した信号機の有無を判定する。具体的には、特徴抽出の対象となった円形形状の領域が2つ以上存在する場合に、それらに含まれる2つの領域を一組として選択し、全ての組合せについて以下の関係を満たすか否かをチェックする。   The signal change determination unit 40 determines the presence / absence of a traffic light whose lighting state has changed from red to blue based on the feature amount corresponding to the circular region extracted by the region / feature extraction unit 30. Specifically, when there are two or more circular regions that are the target of feature extraction, select two regions included in them as a set, and whether the following relationship is satisfied for all combinations: To check.

(1)2つの領域の大きさが一致すること
(2)2つの領域が左右あるいは上下に並んでいること
(3)右側あるいは上側の領域の輝度勾配が負(赤信号灯)で、左側あるいは下側の領域の輝度勾配が正(青信号灯)であること
信号変化判定部40は、(1)〜(3)の全ての関係を満たす2つの領域が存在する場合には、1つの信号機の点灯状態が赤から青に変化した旨の判定を行う。
(1) The size of the two areas must be the same. (2) The two areas should be aligned side by side or top and bottom. (3) The luminance gradient of the right or upper area is negative (red signal light), The luminance gradient of the area on the side is positive (green signal light). When there are two areas that satisfy all the relationships (1) to (3), the signal change determination unit 40 turns on one traffic light. It is determined that the state has changed from red to blue.

通知部50は、信号変化判定部40によって信号機の点灯状態が赤から青に変化した旨の判定が行われたときに所定の通知を行う。例えば、通知の具体例として、所定の通知音を出力する、「青信号に変わりました」等の音声を出力する、表示装置(図示せず)に所定の画像を表示する、メータパネル内の所定の表示部を点灯(あるいは点滅)させる、などが考えられる。   The notification unit 50 performs a predetermined notification when the signal change determination unit 40 determines that the lighting state of the traffic light has changed from red to blue. For example, as a specific example of notification, a predetermined notification sound is output, a sound such as “changed to a green light” is output, a predetermined image is displayed on a display device (not shown), a predetermined in a meter panel It is conceivable to turn on (or blink) the display part.

停車判定部60は、自車両が停車中か否かを判定する。例えば、この判定は、車速センサ(図示せず)から一定距離毎に出力される車速パルスに基づいて行う場合や、車両制御装置(図示せず)から入力される車両の走行状態を示す信号に基づいて行う場合などが考えられる。   The stop determination unit 60 determines whether or not the host vehicle is stopped. For example, this determination is performed based on a vehicle speed pulse output at a certain distance from a vehicle speed sensor (not shown), or a signal indicating a vehicle running state input from a vehicle control device (not shown). The case where it carries out based on, etc. can be considered.

上述したカメラ10が撮像手段に、画像格納部12が画像格納手段に、差分画像生成部20が差分画像生成手段に、領域・特徴抽出部30が領域・特徴抽出手段に、信号変化判定部40が信号変化判定手段に、通知部50が通知手段に、停車判定部60が停車判定手段にそれぞれ対応する。   The above-described camera 10 is an imaging unit, the image storage unit 12 is an image storage unit, the difference image generation unit 20 is a difference image generation unit, the area / feature extraction unit 30 is an area / feature extraction unit, and the signal change determination unit 40. Corresponds to the signal change determination unit, the notification unit 50 corresponds to the notification unit, and the stop determination unit 60 corresponds to the stop determination unit.

本実施形態の車両運転支援装置1はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図2は、車両前方の信号機が赤から青に変化した時点を検出して通知を行う動作手順を示す流れ図である。   The vehicle driving support apparatus 1 of this embodiment has such a configuration, and the operation thereof will be described next. FIG. 2 is a flowchart showing an operational procedure for detecting and notifying when the traffic light in front of the vehicle changes from red to blue.

停車判定部60は、自車両が停車中か否かを判定する(ステップ100)。自車両が走行中の場合には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。また、自車両が停車している場合にはステップ100の判定において肯定判断が行われる。   The stop determination unit 60 determines whether or not the host vehicle is stopped (step 100). If the host vehicle is traveling, a negative determination is made, and this determination is repeated. Further, when the host vehicle is stopped, an affirmative determination is made in the determination of step 100.

次に、カメラ10による撮像が行われると(ステップ102)、画像格納部12はカメラ10から出力される画像を取得して格納する(ステップ104)。また、差分画像生成部20は、この画像(第2の画像)とともに1秒前の画像(第1の画像)を画像格納部12から読み出して(ステップ106)、これら2つの画像の差分を演算して差分画像を生成する(ステップ108)。   Next, when imaging by the camera 10 is performed (step 102), the image storage unit 12 acquires and stores an image output from the camera 10 (step 104). Further, the difference image generation unit 20 reads out the image (first image) one second before together with this image (second image) from the image storage unit 12 (step 106), and calculates the difference between these two images. Then, a difference image is generated (step 108).

次に、領域・特徴抽出部30は、差分画像に含まれる輝度が変化した円形形状の領域(特定領域)と、この特定領域に対応する特徴量(大きさ、座標、輝度勾配)を抽出する(ステップ110)。   Next, the region / feature extraction unit 30 extracts a circular region (specific region) in which the luminance included in the difference image is changed and a feature amount (size, coordinates, luminance gradient) corresponding to the specific region. (Step 110).

次に、信号変化判定部40は、抽出した円形形状の領域(特定領域)の数は2以上であるか否かを判定する(ステップ112)。円形形状の領域が1つあるいは全くない場合には否定判断が行われ、ステップ100に戻って停車判定以降の動作が繰り返される。また、円形形状の領域が2つ以上含まれる場合にはステップ112の判定において肯定判断が行われる。   Next, the signal change determination unit 40 determines whether or not the number of extracted circular regions (specific regions) is 2 or more (step 112). If there is one or no circular area, a negative determination is made, and the process returns to step 100 and the operations after the stop determination are repeated. If two or more circular regions are included, an affirmative determination is made in step 112.

次に、信号変化判定部40は、2つの領域を一組とし、全ての組合せについて、信号機の点灯状態が赤から青に変化したときの特徴(上述した(1)〜(3)の関係)を有するか否かを判定する(ステップ114)。この特徴を有するものが存在する場合には肯定判断が行われ、信号変化判定部40は、信号機の点灯状態が赤から青に変化したことを検出(判定)する(ステップ116)。また、信号機の点灯状態が赤から青に変化したときの特徴を有する組み合わせが存在しない場合にはステップ114の判定において否定判断が行われ、ステップ100に戻って停車判定以降の動作が繰り返される。次に、通知部50は、信号機の点灯状態が赤から青に変化したことを運転者に知らせる通知を行う(ステップ118)。   Next, the signal change determination unit 40 sets two areas as one set, and the characteristics when the lighting state of the traffic light changes from red to blue for all the combinations (the relations (1) to (3) described above). Is determined (step 114). If there is something having this characteristic, an affirmative determination is made, and the signal change determination unit 40 detects (determines) that the lighting state of the traffic light has changed from red to blue (step 116). Further, when there is no combination having a feature when the lighting state of the traffic light changes from red to blue, a negative determination is made in the determination in step 114, and the operation after the stop determination is repeated by returning to step 100. Next, the notification unit 50 notifies the driver that the lighting state of the traffic light has changed from red to blue (step 118).

このように、本実施形態の車両運転支援装置1では、カラー画像ではなく輝度値を有する画像を用いて信号機の点灯状態が赤から青に変化したことを検出することができるため、撮像素子数が少なく処理能力が低い制御部を備えた安価なカメラ10を用いることができるとともに、得られた画像を用いて処理を行う際の処理負担の軽減および処理時間の短縮が可能となる。   Thus, in the vehicle driving support device 1 of the present embodiment, it is possible to detect that the lighting state of the traffic light has changed from red to blue using an image having a luminance value instead of a color image. Therefore, it is possible to use an inexpensive camera 10 having a control unit with a low processing capability and a reduction in processing load and processing time when processing is performed using the obtained image.

また、点灯状態が赤から青に変化した信号機がある旨の判定がなされたときに車両の運転者に対して所定の通知を行うことにより、信号機が赤から青に変化したことに気付かない運転者に対してその変化を知らせることができ、余裕のある車両の発進動作が可能となる。   In addition, when it is determined that there is a traffic light whose lighting state has changed from red to blue, a predetermined notification is given to the driver of the vehicle so that the driver does not notice that the traffic light has changed from red to blue. The person can be notified of the change, and the vehicle can be started with a sufficient margin.

また、輝度値が変化した領域(特定領域)の形状を円形形状のみに限定することにより、輝度値が変化した領域がたくさん含まれる場合に、信号灯に対応する特定領域を絞り込むことが可能となる。   In addition, by limiting the shape of the region (specific region) where the luminance value has changed to only a circular shape, the specific region corresponding to the signal lamp can be narrowed down when there are many regions where the luminance value has changed. .

また、輝度値が変化した特定領域とともに抽出する特徴量に、この特定領域の大きさ、位置、輝度が変化する向き(輝度勾配)を含ませることにより、点灯から消灯に移行した信号灯と反対に消灯から点灯に移行した信号灯の存在や、これらの相対的な位置や大きさを知ることができ、赤から青に変化した信号機を特定することが可能となる。   In addition, by including the size, position, and direction in which the luminance changes (luminance gradient) in the feature value extracted together with the specific area where the luminance value has changed, this is the opposite of a signal lamp that has been switched from on to off. It is possible to know the presence of signal lights that have been switched from off to on, and their relative positions and sizes, and to identify traffic lights that have changed from red to blue.

また、抽出した特徴量に基づいて、2つの特定領域の大きさが一致し、これら2つの特定領域が左右あるいは上下に並んでおり、右側あるいは上側の領域の輝度が変化する向きが輝度の減少を示すとともに左側あるいは下側の特定領域の輝度が変化する向きが輝度の増加を示す場合に、点灯状態が赤から青に変化した信号機がある旨の判定を行っている。これにより、1つの信号機に含まれる赤信号灯の消灯と青信号灯の点灯を正確に判定することが可能となる。   In addition, based on the extracted feature amount, the sizes of the two specific areas match, and these two specific areas are arranged side by side or vertically, and the direction in which the luminance of the right or upper area changes changes in luminance. When the direction in which the luminance of the left or lower specific area changes indicates an increase in luminance, it is determined that there is a traffic light whose lighting state has changed from red to blue. This makes it possible to accurately determine whether the red signal lamp included in one traffic light is turned off and the green signal lamp is turned on.

また、信号機の赤から青への切り替わり判定を停車中のみ行うことにより、走行中の処理負担をさらに軽減することができる。   In addition, the processing load during traveling can be further reduced by determining whether the traffic light is switched from red to blue only while the vehicle is stopped.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、画像格納部12に格納された第1および第2の画像を読み出してこれらの差分画像を生成したが、これら第1および第2の画像のそれぞれは、連続した撮像によって得られた複数の画像の輝度値を平均化することにより生成するようにしてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the first and second images stored in the image storage unit 12 are read and these difference images are generated. Each of the first and second images is captured continuously. The brightness values of a plurality of images obtained by the above may be averaged.

図4は、画像の平均化の説明図である。例えば、1秒間に30枚(33ms間隔)の割合で画像が撮像され、その中の連続した8枚の画像の各画素の輝度値が平均化されて第1あるいは第2の画像が生成される。図4に示す例では、33ms間隔で撮像される順番に、各画像に1、2、3、・・・、31、32、33、・・・の番号が付されている。例えば、1〜8の8枚の画像を平均化して第1の画像(A1)が生成されるものとすると、その1秒後に撮像された31〜38の8枚の画像を平均化して第2の画像(A2)が生成される。このようにして生成される第1の画像(A1)と第2の画像(A2)を用いて図2に示す一連の動作が行われる。同様にして、2〜9の8枚の画像を平均化して第1の画像(B1)が生成され、その1秒後に撮像された32〜39の8枚の画像を平均化して第2の画像(B2)が生成される。このようにして生成される第1の画像(B1)と第2の画像(B2)を用いて図2に示す一連の動作が行われる。さらに、3〜10の8枚の画像を平均化して第1の画像(C1)が生成され、その1秒後に撮像された33〜40の8枚の画像を平均化して第2の画像(C2)が生成される。このようにして生成される第1の画像(C1)と第2の画像(C2)を用いて図2に示す一連の動作が行われる。   FIG. 4 is an explanatory diagram of image averaging. For example, images are captured at a rate of 30 images per second (interval of 33 ms), and the luminance values of the pixels of 8 consecutive images are averaged to generate the first or second image. . In the example shown in FIG. 4, the numbers 1, 2, 3,..., 31, 32, 33,. For example, if the first image (A1) is generated by averaging eight images 1 to 8, the eight images 31 to 38 captured one second later are averaged to obtain the second image. Image (A2) is generated. A series of operations shown in FIG. 2 is performed using the first image (A1) and the second image (A2) generated in this way. Similarly, the 8 images 2 to 9 are averaged to generate the first image (B1), and the 8 images 32 to 39 captured 1 second later are averaged to obtain the second image. (B2) is generated. A series of operations shown in FIG. 2 is performed using the first image (B1) and the second image (B2) generated in this way. Further, the eight images 3 to 10 are averaged to generate the first image (C1), and the eight images 33 to 40 captured one second later are averaged to obtain the second image (C2). ) Is generated. A series of operations shown in FIG. 2 is performed using the first image (C1) and the second image (C2) generated in this way.

このように、図4に示す例では、33ms間隔で図2に示す一連の動作が繰り返される。これにより、LED(発光ダイオード)を光源とした信号灯が所定周期で点滅する場合であっても、この点滅のタイミングとは関係なく点灯状態にある信号灯を確実に撮像することが可能となる。   As described above, in the example shown in FIG. 4, the series of operations shown in FIG. 2 is repeated at intervals of 33 ms. As a result, even when a signal lamp using an LED (light emitting diode) as a light source blinks at a predetermined cycle, it is possible to reliably image the signal lamp in a lit state regardless of the blink timing.

また、上述した実施形態では、第1の画像と第2の画像の差分を演算して差分画像を生成したため、この差分画像の各画素に対応させて輝度値を持たせたが、輝度値そのものに代えてこの輝度値を二値化した情報を用いるようにしてもよい。これにより、差分画像のデータ量を削減するとともに、差分画像を用いた処理負担の軽減が可能となる。   In the above-described embodiment, since the difference image is generated by calculating the difference between the first image and the second image, the luminance value is given to each pixel of the difference image. Instead of this, information obtained by binarizing the luminance value may be used. As a result, the data amount of the difference image can be reduced and the processing load using the difference image can be reduced.

また、輝度値を用いるまでに、ガウシアンフィルタ等を用いて差分画像の各画素輝度値を平滑化処理するようにしてもよい。これにより、輝度が変化した各画素とそれ以外の画素を二値化により確実に分けることが可能になる。   Further, before using the luminance value, each pixel luminance value of the difference image may be smoothed using a Gaussian filter or the like. This makes it possible to reliably separate each pixel whose luminance has changed from other pixels by binarization.

上述したように、本発明によれば、カラー画像ではなく輝度値の画像を用いて信号機の点灯状態が赤から青に変化したことを検出することができるため、撮像素子や処理能力が低い制御部を備えた安価なカメラを用いることができるとともに、得られた画像を用いて処理を行う際の処理負担の軽減および処理時間の短縮が可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to detect that the lighting state of the traffic light has changed from red to blue using an image having a luminance value instead of a color image. It is possible to use an inexpensive camera provided with a unit, and to reduce the processing load and processing time when processing is performed using the obtained image.

1 車両運転支援装置
10 カメラ
12 画像格納部
20 差分画像生成部
30 領域・特徴抽出部
40 信号変化判定部
50 通知部
60 停車判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle driving assistance device 10 Camera 12 Image storage part 20 Difference image generation part 30 Area | region / feature extraction part 40 Signal change determination part 50 Notification part 60 Stop determination part

Claims (7)

自車両の前方を撮像して各画素に対応する輝度値を有する画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段によって所定の時間間隔で撮像された第1および第2の画像を格納する画像格納手段と、
前記画像格納手段から前記第1および第2の画像を読み出し、これらの画像の差分を演算して差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像生成手段によって生成された前記差分画像の中から、輝度値が変化する特定領域を抽出するとともに、この特定領域に対応する特徴量を抽出する領域・特徴抽出手段と、
前記領域・特徴抽出手段によって抽出された特徴量に基づいて、点灯状態が赤から青に変化した信号機があるか否かを判定する信号変化判定手段と、
を備えることを特徴とする車両運転支援装置。
Imaging means for imaging the front of the host vehicle and outputting an image having a luminance value corresponding to each pixel;
Image storage means for storing first and second images imaged at predetermined time intervals by the imaging means;
Differential image generation means for reading the first and second images from the image storage means and calculating a difference between these images to generate a difference image;
A region / feature extraction unit that extracts a specific region in which a luminance value changes from the difference image generated by the difference image generation unit, and extracts a feature amount corresponding to the specific region;
Based on the feature amount extracted by the region / feature extraction unit, a signal change determination unit that determines whether there is a traffic light whose lighting state has changed from red to blue; and
A vehicle driving support device comprising:
請求項1において、
信号変化判定手段によって点灯状態が赤から青に変化した信号機がある旨の判定がなされたときに車両の運転者に対して所定の通知を行う通知手段をさらに備えることを特徴とする車両運転支援装置。
In claim 1,
Vehicle driving assistance, further comprising notification means for making a predetermined notification to the vehicle driver when it is determined by the signal change determination means that there is a traffic light whose lighting state has changed from red to blue. apparatus.
請求項1または2において、
前記特定領域は、円形形状を有することを特徴とする車両運転支援装置。
In claim 1 or 2,
The vehicle driving support device according to claim 1, wherein the specific region has a circular shape.
請求項1〜3のいずれか一項において、
前記領域・特徴抽出手段によって抽出される前記特徴量には、前記特定領域の大きさ、位置、輝度が変化する向きが含まれることを特徴とする車両運転支援装置。
In any one of Claims 1-3,
The vehicle driving support apparatus, wherein the feature amount extracted by the region / feature extraction unit includes a direction in which the size, position, and luminance of the specific region change.
請求項4において、
前記信号変化判定手段は、前記特徴量に基づいて、2つの前記特定領域の大きさが一致し、これら2つの前記特定領域が左右あるいは上下に並んでおり、右側あるいは上側の前記領域の輝度が変化する向きが輝度の減少を示すとともに左側あるいは下側の前記特定領域の輝度が変化する向きが輝度の増加を示す場合に、点灯状態が赤から青に変化した信号機がある旨の判定を行うことを特徴とする車両運転支援装置。
In claim 4,
The signal change determining means is configured such that the two specific areas have the same size based on the feature amount, the two specific areas are arranged side by side, and the luminance of the right or upper area is When the direction of change indicates a decrease in luminance and the direction of change in the luminance of the specific area on the left or lower side indicates an increase in luminance, it is determined that there is a traffic light whose lighting state has changed from red to blue. A vehicle driving support device.
請求項1〜5のいずれかは、
前記第1および第2の画像のそれぞれは、連続した撮像によって得られた複数の画像の輝度値を平均化することにより生成されることを特徴とする車両運転支援装置。
Any one of claims 1 to 5
Each of the said 1st and 2nd image is produced | generated by averaging the luminance value of the several image obtained by the continuous imaging, The vehicle driving assistance apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1〜6のいずれか一項において、
自車両が停車中か否かを判定する停車判定手段をさらに備え、
前記停車判定手段によって自車両が停車中であることが判定されたときに、前記差分画像生成手段、前記領域・特徴抽出手段、前記信号変化判定手段による動作が行われることを特徴とする車両運転支援装置。
In any one of Claims 1-6,
The vehicle further comprises stop determination means for determining whether or not the host vehicle is stopped,
When the stop determination means determines that the host vehicle is stopped, the vehicle is operated by the difference image generation means, the region / feature extraction means, and the signal change determination means. Support device.
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