JP3390515B2 - 位置対応付け方法、車両速度算出方法および車両速度算出装置 - Google Patents
位置対応付け方法、車両速度算出方法および車両速度算出装置Info
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- JP3390515B2 JP3390515B2 JP04745294A JP4745294A JP3390515B2 JP 3390515 B2 JP3390515 B2 JP 3390515B2 JP 04745294 A JP04745294 A JP 04745294A JP 4745294 A JP4745294 A JP 4745294A JP 3390515 B2 JP3390515 B2 JP 3390515B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像面における位置と
観測面における位置を対応つける位置対応付け方法，車
両速度算出方法および車両速度算出装置に関するもので
ある。カメラから入力される画像は、空間的に広い範囲
の情報を含むため、広範囲の観測・監視に適している。
画像を用いて観測を行う場合には、観測・監視を行う平
面の何処に事象が起きているかを知らなければならな
い。そのためには、カメラの画像面における位置と観測
面における位置の対応付けが必要である。なお、カメラ
の画像面とは、被写体の光学像がレンズを介して投射さ
れるカメラの光電変換面（例えば、２次元のＣＣＤイメ
ージ・センサ）と考えて良い。
観測面における位置を対応つける位置対応付け方法，車
両速度算出方法および車両速度算出装置に関するもので
ある。カメラから入力される画像は、空間的に広い範囲
の情報を含むため、広範囲の観測・監視に適している。
画像を用いて観測を行う場合には、観測・監視を行う平
面の何処に事象が起きているかを知らなければならな
い。そのためには、カメラの画像面における位置と観測
面における位置の対応付けが必要である。なお、カメラ
の画像面とは、被写体の光学像がレンズを介して投射さ
れるカメラの光電変換面（例えば、２次元のＣＣＤイメ
ージ・センサ）と考えて良い。
【０００２】カメラの設置位置，設置角度，レンズの焦
点距離が既知であれば、画像面における位置を観測面に
おける位置に変換することは可能である。しかし、一般
にはこれらの正確な値を求めること（キャリブレーショ
ン）は非常に手間のかかる作業であり、また、カメラの
設置された環境が変化する度にやり直さなければならな
い。本発明者は、観測面上に存在する既知のマーカを参
照することによって、キャリブレーションを行うことな
く、画像面上における位置と観測面上における位置を対
応つける方式を発明した。本発明は、道路の交通量監
視，セキュリィティ・システムにおける侵入者監視，プ
ラントの異常検出など，広く監視の分野に利用される。
点距離が既知であれば、画像面における位置を観測面に
おける位置に変換することは可能である。しかし、一般
にはこれらの正確な値を求めること（キャリブレーショ
ン）は非常に手間のかかる作業であり、また、カメラの
設置された環境が変化する度にやり直さなければならな
い。本発明者は、観測面上に存在する既知のマーカを参
照することによって、キャリブレーションを行うことな
く、画像面上における位置と観測面上における位置を対
応つける方式を発明した。本発明は、道路の交通量監
視，セキュリィティ・システムにおける侵入者監視，プ
ラントの異常検出など，広く監視の分野に利用される。
【０００３】
【従来の技術】図１１は画像面と観測面の関係を示す図
である。従来の方法では、先ず観測面上における位置と
画像面上における位置を対応付けるモデルを数式で表
す。図１１のようにテレビ・カメラを設置した場合、観
測面上の位置と画像面上の位置の関係は次式で表せる。 Ｙ＝ｆ・ｔａｎ（ｔａｎ-1（ｈ／ｙ）−θ）
である。従来の方法では、先ず観測面上における位置と
画像面上における位置を対応付けるモデルを数式で表
す。図１１のようにテレビ・カメラを設置した場合、観
測面上の位置と画像面上の位置の関係は次式で表せる。 Ｙ＝ｆ・ｔａｎ（ｔａｎ-1（ｈ／ｙ）−θ）
【０００４】次に観測面上の正確に位置が判る点にマー
カを設置し、画像面上でのマーカの位置を記録する。同
様に幾つかの点にマーカを設置し、観測面上の位置と画
像面上の位置が対応した組を求める。これらの組を数式
に代入し、カメラの設置位置，設置角度，レンズの焦点
距離を未知数として連立方程式を解く。得られた解を数
式に代入すると、観測面上の位置と画像面上の位置を対
応付ける数式が決まる。この数式により、画像内の全て
の画素について観測面上における位置が求められる。
カを設置し、画像面上でのマーカの位置を記録する。同
様に幾つかの点にマーカを設置し、観測面上の位置と画
像面上の位置が対応した組を求める。これらの組を数式
に代入し、カメラの設置位置，設置角度，レンズの焦点
距離を未知数として連立方程式を解く。得られた解を数
式に代入すると、観測面上の位置と画像面上の位置を対
応付ける数式が決まる。この数式により、画像内の全て
の画素について観測面上における位置が求められる。
【０００５】例えば、移動物体の速度を算出する場合
は、この対応付けによって、画像面での移動速度から観
測面での移動速度が求められる。物体が時刻ｔに画像中
の座標（ｘt ，ｙt ）で観測され、時刻Ｔで座標
（ｘT ，ｙT ）で観測されたとすると、この物体の画像
内での移動距離ｌは、ｌ＝｛（ｘt −ｘt ）2 ＋（ｙt
−ｙT）2 ｝1/2 で表される。ｌに対応する観測面での
距離Ｌを求めることによって、物体の移動速度Ｖは、Ｖ
＝Ｌ÷（Ｔ−ｔ）から計算できる。
は、この対応付けによって、画像面での移動速度から観
測面での移動速度が求められる。物体が時刻ｔに画像中
の座標（ｘt ，ｙt ）で観測され、時刻Ｔで座標
（ｘT ，ｙT ）で観測されたとすると、この物体の画像
内での移動距離ｌは、ｌ＝｛（ｘt −ｘt ）2 ＋（ｙt
−ｙT）2 ｝1/2 で表される。ｌに対応する観測面での
距離Ｌを求めることによって、物体の移動速度Ｖは、Ｖ
＝Ｌ÷（Ｔ−ｔ）から計算できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】カメラの設置位置，設
置角度，レンズの焦点距離を求める作業は非常に手間が
かかる。さらに、手間をかけても正確にこれらの値を求
めることは難しい。これらの値が正確に求まらなけれ
ば、画像面における位置と観測面における位置を対応付
ける際に、誤差を生ずる。１画素がそれぞれ誤差を含ん
でいる場合は、画像内における２画素間の距離が大きく
なればなる程，誤差が累積されて、観測面における距離
に変換した際の誤差が大きくなる。また、カメラの設置
条件が少しでも変化すれば、カメラの設置位置，設置角
度，レンズの焦点距離を求め直さなければならないた
め、柔軟性，簡易性に欠ける。
置角度，レンズの焦点距離を求める作業は非常に手間が
かかる。さらに、手間をかけても正確にこれらの値を求
めることは難しい。これらの値が正確に求まらなけれ
ば、画像面における位置と観測面における位置を対応付
ける際に、誤差を生ずる。１画素がそれぞれ誤差を含ん
でいる場合は、画像内における２画素間の距離が大きく
なればなる程，誤差が累積されて、観測面における距離
に変換した際の誤差が大きくなる。また、カメラの設置
条件が少しでも変化すれば、カメラの設置位置，設置角
度，レンズの焦点距離を求め直さなければならないた
め、柔軟性，簡易性に欠ける。
【０００７】本発明は、この点に鑑みて創作されたもの
であって、カメラの設置位置や設置角度，レンズの焦点
距離を求めることなく、観測面上の位置と画像面上の位
置を簡単に対応付けできるようにすることを目的として
いる。
であって、カメラの設置位置や設置角度，レンズの焦点
距離を求めることなく、観測面上の位置と画像面上の位
置を簡単に対応付けできるようにすることを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の位置対応付け
方法は、観測面上に存在する間隔と大きさが既知である
マーカの光学像をカメラで写し、観測面上の上記マーカ
が矩形でない場合に、 一つのマーカに対して外接矩形を
設定し、設定した外接矩形の一辺を基準線として、該基
準線と画像面の水平軸が平行になるようにカメラを設置
するとともに、残りのマーカについて、一辺が基準線と
平行になるように、外接矩形を設定し、観測面上におけ
る上記マーカの大きさと間隔と、カメラの画像面上の上
記マーカの外接矩形の大きさと間隔に基づいて、画像面
上における位置と観測面上における位置とを対応付ける
ことを特徴とするものである。
方法は、観測面上に存在する間隔と大きさが既知である
マーカの光学像をカメラで写し、観測面上の上記マーカ
が矩形でない場合に、 一つのマーカに対して外接矩形を
設定し、設定した外接矩形の一辺を基準線として、該基
準線と画像面の水平軸が平行になるようにカメラを設置
するとともに、残りのマーカについて、一辺が基準線と
平行になるように、外接矩形を設定し、観測面上におけ
る上記マーカの大きさと間隔と、カメラの画像面上の上
記マーカの外接矩形の大きさと間隔に基づいて、画像面
上における位置と観測面上における位置とを対応付ける
ことを特徴とするものである。
【０００９】請求項２の車両速度算出方法は、車両の走
行方向に間隔を置いて設けられ、間隔と大きさが既知で
ある複数個のマーカを持つ道路上の観測区間をカメラで
写し、道路上の観測区間における位置とカメラの画像面
上における位置とを対応付け、所定の時間間隔をおいて
生成される観測時刻毎に、道路上の観測区間をカメラで
写し、カメラの画像面上での画像に基づいて車両を抽出
し、抽出された車両の画像面上における位置に基づい
て、当該車両の道路上での位置を求め、複数の観測時刻
における道路上での車両の位置に基づいて、当該車両の
速度を算出することを特徴とするものである。
行方向に間隔を置いて設けられ、間隔と大きさが既知で
ある複数個のマーカを持つ道路上の観測区間をカメラで
写し、道路上の観測区間における位置とカメラの画像面
上における位置とを対応付け、所定の時間間隔をおいて
生成される観測時刻毎に、道路上の観測区間をカメラで
写し、カメラの画像面上での画像に基づいて車両を抽出
し、抽出された車両の画像面上における位置に基づい
て、当該車両の道路上での位置を求め、複数の観測時刻
における道路上での車両の位置に基づいて、当該車両の
速度を算出することを特徴とするものである。
【００１０】図１は請求項３の車両速度算出装置の原理
説明図である。請求項３の車両速度算出装置は、走行方
向に間隔を置いて配置され、間隔と大きさが既知である
複数個のマーカを持つ道路上の観測区間上に存在する物
体の光学像を入力するテレビ・カメラ，フレーム・メモ
リ，およびテレビ・カメラから出力されるアナログ電気
信号をＡ／Ｄ変換してフレーム・メモリに格納する手段
を有する画像入力部と、画像面上での位置と観測区間上
での位置を対応付ける際に起動される位置対応付け手段
と、車両の速度を測定する際に起動される測定手段とを
具備する車両速度算出装置であって、位置対応付け手段
は、フレーム・メモリにおける多値画像を２値化し、２
値化画像の各行毎に画素値の総和を求め、総和が所定値
以下である行と総和が所定値を越える行の境界となる行
位置を求め、求められた境界となる行位置ならびに観測
区間上におけるマーカの長さ及び間隔に基づいて、画像
面上における位置と観測区間上における位置とを対応付
ける距離テーブルを作成し、測定手段は、観測時刻毎に
フレーム・メモリに画像を格納させ、フレーム・メモリ
に格納された今回の画像と背景画像とを比較することに
より、動いている画像部分を抽出し、今回の画像中にお
ける動いていると判定された画像部分の画素に所定値を
付与し他の画素に対しては他の所定値を付与することに
よって２値化画像を生成し、２値化画像における連結さ
れている所定値の画素に対しては同一のラベルを与え、
各ラベル毎に垂直方向の位置および面積を記録し、異な
る観測時刻で得られたラベル毎の垂直方向の位置および
面積を比較することにより、同一の車両に属する観測時
刻毎のラベルを見つけ、同一の車両毎に観測時刻と垂直
方向の位置を記録し、距離テーブルならびに車両毎に記
録された観測時刻および垂直方向の位置に基づいて、道
路上での車両の速度を計算することを特徴するものであ
る。
説明図である。請求項３の車両速度算出装置は、走行方
向に間隔を置いて配置され、間隔と大きさが既知である
複数個のマーカを持つ道路上の観測区間上に存在する物
体の光学像を入力するテレビ・カメラ，フレーム・メモ
リ，およびテレビ・カメラから出力されるアナログ電気
信号をＡ／Ｄ変換してフレーム・メモリに格納する手段
を有する画像入力部と、画像面上での位置と観測区間上
での位置を対応付ける際に起動される位置対応付け手段
と、車両の速度を測定する際に起動される測定手段とを
具備する車両速度算出装置であって、位置対応付け手段
は、フレーム・メモリにおける多値画像を２値化し、２
値化画像の各行毎に画素値の総和を求め、総和が所定値
以下である行と総和が所定値を越える行の境界となる行
位置を求め、求められた境界となる行位置ならびに観測
区間上におけるマーカの長さ及び間隔に基づいて、画像
面上における位置と観測区間上における位置とを対応付
ける距離テーブルを作成し、測定手段は、観測時刻毎に
フレーム・メモリに画像を格納させ、フレーム・メモリ
に格納された今回の画像と背景画像とを比較することに
より、動いている画像部分を抽出し、今回の画像中にお
ける動いていると判定された画像部分の画素に所定値を
付与し他の画素に対しては他の所定値を付与することに
よって２値化画像を生成し、２値化画像における連結さ
れている所定値の画素に対しては同一のラベルを与え、
各ラベル毎に垂直方向の位置および面積を記録し、異な
る観測時刻で得られたラベル毎の垂直方向の位置および
面積を比較することにより、同一の車両に属する観測時
刻毎のラベルを見つけ、同一の車両毎に観測時刻と垂直
方向の位置を記録し、距離テーブルならびに車両毎に記
録された観測時刻および垂直方向の位置に基づいて、道
路上での車両の速度を計算することを特徴するものであ
る。
【００１１】
【作用】本発明の位置対応付け方法では、観測面上に設
置された大きさと間隔が既知の物体、白線等のマーカの
光学像をカメラで写し、観測面上の上記マーカが矩形で
ない場合に、一つのマーカに対して外接矩形を設定し、
設定した外接矩形の一辺を基準線として、該基準線と画
像面の水平軸が平行になるようにカメラを設置するとと
もに、残りのマーカについて、一辺が基準線と平行にな
るように、外接矩形を設定し、観測面上における上記マ
ーカの大きさと間隔と、カメラの画像面上の上記マーカ
の外接矩形の大きさと間隔に基づいて、画像面上におけ
る位置と観測面上における位置とを対応付ける。観測面
上でのマーカの大きさとマーカ間の距離は既知であるか
ら、画像面上におけるマーカが写っている点について
は、観測面上での位置と画像面上での位置を対応付ける
ことが出来る。幾つかの点について対応付けできれば、
適当な補間を行うことによって全体の対応付けが出来
る。
置された大きさと間隔が既知の物体、白線等のマーカの
光学像をカメラで写し、観測面上の上記マーカが矩形で
ない場合に、一つのマーカに対して外接矩形を設定し、
設定した外接矩形の一辺を基準線として、該基準線と画
像面の水平軸が平行になるようにカメラを設置するとと
もに、残りのマーカについて、一辺が基準線と平行にな
るように、外接矩形を設定し、観測面上における上記マ
ーカの大きさと間隔と、カメラの画像面上の上記マーカ
の外接矩形の大きさと間隔に基づいて、画像面上におけ
る位置と観測面上における位置とを対応付ける。観測面
上でのマーカの大きさとマーカ間の距離は既知であるか
ら、画像面上におけるマーカが写っている点について
は、観測面上での位置と画像面上での位置を対応付ける
ことが出来る。幾つかの点について対応付けできれば、
適当な補間を行うことによって全体の対応付けが出来
る。
【００１２】請求項３の車両速度算出装置の作用につい
て説明する。位置対応付け手段は、請求項１の位置対応
付け方法と同様な処理を行い、位置対応付けをおこな
う。測定手段は、観測時間毎に画像をフレーム・メモリ
に書き込み、フレーム・メモリに格納されている今回の
画像と背景画像を比較することにより、動いている画像
部分を抽出し、今回の画像中における動いていると判定
された画像部分の画素に対しては例えば１の値を付与し
他の画素に対しては０の値を付与することにより、２値
化画像を生成する。
て説明する。位置対応付け手段は、請求項１の位置対応
付け方法と同様な処理を行い、位置対応付けをおこな
う。測定手段は、観測時間毎に画像をフレーム・メモリ
に書き込み、フレーム・メモリに格納されている今回の
画像と背景画像を比較することにより、動いている画像
部分を抽出し、今回の画像中における動いていると判定
された画像部分の画素に対しては例えば１の値を付与し
他の画素に対しては０の値を付与することにより、２値
化画像を生成する。
【００１３】そして、２値化画像における連結されてい
る１の画素に対しては同一のラベルを付与し、各ラベル
毎に垂直方向の位置（最大値または最小値）および面積
を記録し、ｉ番目の観測時刻とｉ＋１番目の観測時刻で
得られたラベル毎の垂直方向の位置および面積を比較す
ることにより、同一の車両に属する観測時刻毎のラベル
を見つけ、同一の車両毎に観測時刻と垂直方向の位置を
記録し、距離テーブルならびに車両毎に記録された観測
時刻および垂直方向の位置に基づいて、道路上での車両
の速度を計算する。
る１の画素に対しては同一のラベルを付与し、各ラベル
毎に垂直方向の位置（最大値または最小値）および面積
を記録し、ｉ番目の観測時刻とｉ＋１番目の観測時刻で
得られたラベル毎の垂直方向の位置および面積を比較す
ることにより、同一の車両に属する観測時刻毎のラベル
を見つけ、同一の車両毎に観測時刻と垂直方向の位置を
記録し、距離テーブルならびに車両毎に記録された観測
時刻および垂直方向の位置に基づいて、道路上での車両
の速度を計算する。
【００１４】
【実施例】図２は矩形マーカの設定の例を示す図、図３
は矩形でないマーカの設定の例を示す図である。先ず観
測面にマーカを設置する。観測面に任意のマーカを設置
できる場合は、処理を容易にするため図２のように矩形
のマーカを用いる。このとき一つの矩形マーカの一辺を
基準線とする。他の矩形マーカは一辺が基準線と平行に
なるように設置する。おな、図２の黒の部分は実際には
白であり、図２の白の部分は実際には白以外の色であ
る。後述する図３においても同様である。
は矩形でないマーカの設定の例を示す図である。先ず観
測面にマーカを設置する。観測面に任意のマーカを設置
できる場合は、処理を容易にするため図２のように矩形
のマーカを用いる。このとき一つの矩形マーカの一辺を
基準線とする。他の矩形マーカは一辺が基準線と平行に
なるように設置する。おな、図２の黒の部分は実際には
白であり、図２の白の部分は実際には白以外の色であ
る。後述する図３においても同様である。
【００１５】図３のように、マーカが矩形でない場合
は、先ず一つのマーカに対して外接矩形を設定する。そ
して、設定した外接矩形の一辺を基準線とする。残りの
マーカについては一辺が基準線と平行になるように外接
矩形を設定する。外接矩形を用いることによってマーカ
が矩形でない場合にも矩形と同様に扱うことが出来る。
このとき、基準線と画像面の水平軸が平行になるように
カメラを設置する。
は、先ず一つのマーカに対して外接矩形を設定する。そ
して、設定した外接矩形の一辺を基準線とする。残りの
マーカについては一辺が基準線と平行になるように外接
矩形を設定する。外接矩形を用いることによってマーカ
が矩形でない場合にも矩形と同様に扱うことが出来る。
このとき、基準線と画像面の水平軸が平行になるように
カメラを設置する。
【００１６】図４は画像面上のマーカの例を示す図であ
る。上述のようにマーカ及びカメラを設置した場合、観
測面のマーカは画像面に図４のように投影される。ｙ1
に対応するＹ軸上の位置を０にすると、ｙ2 に対応する
観測面上の位置ｌ1 はｌ1 ＝ｓ1 ，ｙ3 に対応する観測
面上の位置ｌ2 はｌ2 ＝ｓ1 ＋ｓ2 ，ｙ4 に対応する観
測面上の位置ｌ3 はｌ3 ＝ｓ1 ＋ｓ2 ＋ｓ3 ，ｙ5 に対
応する観測面上の位置ｌ4 はｌ4 ＝ｓ1 ＋ｓ2 ＋ｓ3 ＋
ｓ4 ，ｙ6 に対応する観測面上の位置ｌ6 はｌ6 ＝ｓ1
＋ｓ2 ＋ｓ3 ＋ｓ4 ＋ｓ5 と表せる。
る。上述のようにマーカ及びカメラを設置した場合、観
測面のマーカは画像面に図４のように投影される。ｙ1
に対応するＹ軸上の位置を０にすると、ｙ2 に対応する
観測面上の位置ｌ1 はｌ1 ＝ｓ1 ，ｙ3 に対応する観測
面上の位置ｌ2 はｌ2 ＝ｓ1 ＋ｓ2 ，ｙ4 に対応する観
測面上の位置ｌ3 はｌ3 ＝ｓ1 ＋ｓ2 ＋ｓ3 ，ｙ5 に対
応する観測面上の位置ｌ4 はｌ4 ＝ｓ1 ＋ｓ2 ＋ｓ3 ＋
ｓ4 ，ｙ6 に対応する観測面上の位置ｌ6 はｌ6 ＝ｓ1
＋ｓ2 ＋ｓ3 ＋ｓ4 ＋ｓ5 と表せる。
【００１７】図５は画像面における位置と観測面におけ
る位置の対応関係を示す図、図６は画像面上の全ての位
置に対応する観測面上の位置を示す図である。上述のよ
うにして、画像面上の位置ｙ1 ，…，ｙ6 と観測面上の
位置ｌ1 ，…，ｌ6 とを対応付けると、図５が得られ
る。図５の各点を通る曲線をスプライン曲線等で求め、
既知の点の間を内挿すると、図６に示す曲線が得られ
る。
る位置の対応関係を示す図、図６は画像面上の全ての位
置に対応する観測面上の位置を示す図である。上述のよ
うにして、画像面上の位置ｙ1 ，…，ｙ6 と観測面上の
位置ｌ1 ，…，ｌ6 とを対応付けると、図５が得られ
る。図５の各点を通る曲線をスプライン曲線等で求め、
既知の点の間を内挿すると、図６に示す曲線が得られ
る。
【００１８】道路を走る自動車の速度を算出する本発明
の応用例について説明する。図７はこのような場合のテ
レビ・カメラの設置を示す図である。図７において、左
側は側面から見た図、右側は上方より見た図である。こ
の応用例では、図７に示すように、白線の引いてある道
路の斜め上方にカメラを設置し、既知である白線の長さ
及び間隔から画像面上での距離と道路上での距離の対応
付けを行い、走行する車両の速度を計測する。カメラ
は、１秒あたり３０枚（ビデオ・レート）の画像を撮
影，処理するものとする。
の応用例について説明する。図７はこのような場合のテ
レビ・カメラの設置を示す図である。図７において、左
側は側面から見た図、右側は上方より見た図である。こ
の応用例では、図７に示すように、白線の引いてある道
路の斜め上方にカメラを設置し、既知である白線の長さ
及び間隔から画像面上での距離と道路上での距離の対応
付けを行い、走行する車両の速度を計測する。カメラ
は、１秒あたり３０枚（ビデオ・レート）の画像を撮
影，処理するものとする。
【００１９】図８は道路を走る自動車の速度を算出する
本発明の応用例を実施するための装置の１例を示す図で
ある。同図において、１は画像入力部、２は処理領域指
定部、３は２値化部、４はエッジ抽出部、５は距離テー
ブル作成部、６は車両抽出部、７は車両対応付け部、８
は速度算出部をそれぞれ示している。
本発明の応用例を実施するための装置の１例を示す図で
ある。同図において、１は画像入力部、２は処理領域指
定部、３は２値化部、４はエッジ抽出部、５は距離テー
ブル作成部、６は車両抽出部、７は車両対応付け部、８
は速度算出部をそれぞれ示している。
【００２０】画像入力部１では、テレビ・カメラから入
力された画像をＡ／Ｄ変換し、フレーム・メモリ（図示
せず）に蓄える。入力される画像の大きさは水平方向
（ｘ軸方向）が６４０画素，垂直方向（ｙ軸方向）が４
８０画素であり、１画素あたり８ビットの解像度であ
る。画像は４８０行，６４０列の行列と考えられる。
力された画像をＡ／Ｄ変換し、フレーム・メモリ（図示
せず）に蓄える。入力される画像の大きさは水平方向
（ｘ軸方向）が６４０画素，垂直方向（ｙ軸方向）が４
８０画素であり、１画素あたり８ビットの解像度であ
る。画像は４８０行，６４０列の行列と考えられる。
【００２１】画像領域指定部２では、画像内で白線部分
および車両が通過する部分を指定する。以後の処理では
画像領域指定部２で指定した領域のみを扱う。２値化部
３では、入力された画像の中で、明るさが０以上で閾値
未満の画素は明るさ０の画素、閾値以上で２５５以下の
画素は明るさ１の画素として出力する。２値化処理によ
って、白線部分は明るさ１、白線以外の部分は明るさ０
である画像を得る。
および車両が通過する部分を指定する。以後の処理では
画像領域指定部２で指定した領域のみを扱う。２値化部
３では、入力された画像の中で、明るさが０以上で閾値
未満の画素は明るさ０の画素、閾値以上で２５５以下の
画素は明るさ１の画素として出力する。２値化処理によ
って、白線部分は明るさ１、白線以外の部分は明るさ０
である画像を得る。
【００２２】エッジ抽出部４では、２値化の結果得られ
た画像に対して、明るさが０の部分と１の部分の境界を
求める。具体的には、先ず画像の各行ごとの明るさの総
和を算出し、ｉ行の総和をＰiに記録する。もしｉ行に
白線がなければＰi は０、白線があれば０以外の値にな
る。そこで、Ｐ1 から順番に０から０以外に変化する行
と，０以外から０に変化する行とを記録する。記録した
行が白線の境界が存在する行になる。記録した行の番号
が小さい順にｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ6 と記号を付ける。
た画像に対して、明るさが０の部分と１の部分の境界を
求める。具体的には、先ず画像の各行ごとの明るさの総
和を算出し、ｉ行の総和をＰiに記録する。もしｉ行に
白線がなければＰi は０、白線があれば０以外の値にな
る。そこで、Ｐ1 から順番に０から０以外に変化する行
と，０以外から０に変化する行とを記録する。記録した
行が白線の境界が存在する行になる。記録した行の番号
が小さい順にｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ6 と記号を付ける。
【００２３】距離テーブル作成部５では、既知である白
線の長さｓおよび間隔ｄ，並びに画像中で白線の境界が
存在する位置から、画像中での距離と道路上での距離の
対応付けを行う。ｙ1 に対応する位置を０とすると、ｙ
2 は位置ｓ，ｙ3 は位置ｓ＋ｄ，ｙ4 は位置２ｓ＋ｄ，
ｙ5 は位置２ｓ＋２ｄ，ｙ6 は位置３ｓ＋２ｄとなる。
ｙ1 ，…，ｙ6 以外の点については補間により決定す
る。以上の手順にしたがって、画像面上の垂直方向の全
ての点について観測面における位置を決定し、距離テー
ブル（図示せず）に格納する。
線の長さｓおよび間隔ｄ，並びに画像中で白線の境界が
存在する位置から、画像中での距離と道路上での距離の
対応付けを行う。ｙ1 に対応する位置を０とすると、ｙ
2 は位置ｓ，ｙ3 は位置ｓ＋ｄ，ｙ4 は位置２ｓ＋ｄ，
ｙ5 は位置２ｓ＋２ｄ，ｙ6 は位置３ｓ＋２ｄとなる。
ｙ1 ，…，ｙ6 以外の点については補間により決定す
る。以上の手順にしたがって、画像面上の垂直方向の全
ての点について観測面における位置を決定し、距離テー
ブル（図示せず）に格納する。
【００２４】車両抽出部６では、画像から動いている車
両を１台ずつ取り出す。まず、平均背景画像と入力画像
の差分を取り、画像中の動いている部分を取り出す。平
均背景は予めメモリに蓄えられており、画像が入力され
る度に入力画像との間で全画素について明るさの比較を
行い、差がある画像については入力画像に近づくよう
に、明るさを更新する。この処理によって、環境が変化
する場合にも、変化に適応した背景を用いることが出来
る。詳細は「画像処理装置（特願平５−７３３１９
号）」を参照されたい。次に適当な閾値で２値化を行
い、明るさが閾値以上の部分、即ち動いている部分のみ
が明るさ１、その他は明るさ０である画像を生成する。
両を１台ずつ取り出す。まず、平均背景画像と入力画像
の差分を取り、画像中の動いている部分を取り出す。平
均背景は予めメモリに蓄えられており、画像が入力され
る度に入力画像との間で全画素について明るさの比較を
行い、差がある画像については入力画像に近づくよう
に、明るさを更新する。この処理によって、環境が変化
する場合にも、変化に適応した背景を用いることが出来
る。詳細は「画像処理装置（特願平５−７３３１９
号）」を参照されたい。次に適当な閾値で２値化を行
い、明るさが閾値以上の部分、即ち動いている部分のみ
が明るさ１、その他は明るさ０である画像を生成する。
【００２５】次に、図９のように連結した部分に同じラ
ベルを付ける処理を行う。この処理によって画像中で一
つの物体を表している部分には同一のラベルが付けられ
る。ラベル付けの詳細については、特開平３−２０６５
７４号公報（ラスタ操作型ラベリング処理方式）を参照
されたい。次に、各ラベル毎に、図１０に示すように、
各ラベル毎にｙ座標の最大値及び面積を求めて記録す
る。画像を撮影した全ての観測時刻において以上の処理
を行う。
ベルを付ける処理を行う。この処理によって画像中で一
つの物体を表している部分には同一のラベルが付けられ
る。ラベル付けの詳細については、特開平３−２０６５
７４号公報（ラスタ操作型ラベリング処理方式）を参照
されたい。次に、各ラベル毎に、図１０に示すように、
各ラベル毎にｙ座標の最大値及び面積を求めて記録す
る。画像を撮影した全ての観測時刻において以上の処理
を行う。
【００２６】車両対応付け部７では、異なる時刻に撮影
した画像についてそれぞれ車両抽出部でラベル付けされ
た車両の対応付けを行う。ビデオ・レートで画像処理を
行うため、対応付けの候補は少ない。なぜなら、画像を
撮影する時間間隔が短いために、画像間で車両の位置や
見え方は余り変化しないからである。具体的な対応付け
の方法は、時間的に連続した２つの画像間で、(a) 面積
の差が小さい，(b) ｙ座標の最大値の差が小さい（位置
の変化が少ない）と言う条件を満たすラベルを、同一の
車両と判定する。そして、同一と判定した車両毎に、そ
れぞれ観測された時刻とｙ座標の最大値（画像中での車
両の位置とする）を記録する。なお、ラベルの位置を最
大値で表しているが、最小値で表すことも出来る。
した画像についてそれぞれ車両抽出部でラベル付けされ
た車両の対応付けを行う。ビデオ・レートで画像処理を
行うため、対応付けの候補は少ない。なぜなら、画像を
撮影する時間間隔が短いために、画像間で車両の位置や
見え方は余り変化しないからである。具体的な対応付け
の方法は、時間的に連続した２つの画像間で、(a) 面積
の差が小さい，(b) ｙ座標の最大値の差が小さい（位置
の変化が少ない）と言う条件を満たすラベルを、同一の
車両と判定する。そして、同一と判定した車両毎に、そ
れぞれ観測された時刻とｙ座標の最大値（画像中での車
両の位置とする）を記録する。なお、ラベルの位置を最
大値で表しているが、最小値で表すことも出来る。
【００２７】速度算出部８では、距離テーブルを用い
て、車両毎に記録した画像面上の位置を道路上での位置
に変換し、観測時刻毎の道路上での位置を求め、位置の
推移から道路上での速度を計算する。具体的には、時刻
と位置の対応関係から最小二乗法を用いて速度を求め
る。
て、車両毎に記録した画像面上の位置を道路上での位置
に変換し、観測時刻毎の道路上での位置を求め、位置の
推移から道路上での速度を計算する。具体的には、時刻
と位置の対応関係から最小二乗法を用いて速度を求め
る。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、 (i) 観測面内のマーカを参照することにより、カメラの
設定条件を求めることなく、画像面における位置と観測
面における値を対応付けることが出来る。 (ii)道路上の白線のように予め設置してあるマーカを利
用することによって、より簡易性が増す。と言う顕著な
効果を奏することが出来る。
によれば、 (i) 観測面内のマーカを参照することにより、カメラの
設定条件を求めることなく、画像面における位置と観測
面における値を対応付けることが出来る。 (ii)道路上の白線のように予め設置してあるマーカを利
用することによって、より簡易性が増す。と言う顕著な
効果を奏することが出来る。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】矩形マーカの設定の例を示す図である。
【図３】矩形でないマーカの設定の例を示す図である。
【図４】画像面上のマーカの例を示す図である。
【図５】画像面における位置と観測面における位置の対
応関係の例を示す図である。
応関係の例を示す図である。
【図６】画像面上の全ての位置に対応する観測面上の位
置の例を示す図である。
置の例を示す図である。
【図７】道路を走る自動車の速度を算出する本発明の応
用例におけるカメラの設置を説明する図である。
用例におけるカメラの設置を説明する図である。
【図８】道路を走る自動車の速度を算出する本発明の応
用例を実施するための装置の１例を示す図である。
用例を実施するための装置の１例を示す図である。
【図９】ラベル付けされた画像の例を示す図である。
【図１０】各ラベルの特徴量の例を示す図である。
【図１１】画像面と観測面との関係を示す図である。
１ 画像入力部
２ 処理領域指定部
３ ２値化部
４ エッジ抽出部
５ 距離テーブル作成部
６ 車両抽出部
７ 車両対応付け部
８ 速度算出部
フロントページの続き
(72)発明者 江川 宏一
神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地
富士通株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−172531（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−209109（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−120258（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−146145（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−15605（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−303625（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01P 3/36
G06T 1/00
G01C 3/00 - 3/32
G01B 11/00 - 11/30
Claims (3)
- 【請求項１】 観測面上に存在する間隔と大きさが既知
であるマーカの光学像をカメラで写し、 観測面上の上記マーカが矩形でない場合に、一つのマー
カに対して外接矩形を設定し、設定した外接矩形の一辺
を基準線として、該基準線と画像面の水平軸が平行にな
るようにカメラを設置するとともに、残りのマーカにつ
いて、一辺が基準線と平行になるように、外接矩形を設
定し、 観測面上における上記マーカの大きさと間隔と、カメラ
の画像面上の上記マーカの外接矩形の大きさと間隔に基
づいて、 画像面上における位置と観測面上における位置
とを対応付けることを特徴とする位置対応付け方法。 - 【請求項２】 車両の走行方向に間隔を置いて設けら
れ、間隔と大きさが既知である複数個のマーカを持つ道
路上の観測区間をカメラで写し、道路上の観測区間にお
ける位置とカメラの画像面上における位置とを対応付
け、 所定の時間間隔をおいて生成される観測時刻毎に、道路
上の観測区間をカメラで写し、カメラの画像面上での画
像に基づいて車両を抽出し、 抽出された車両の画像面上における位置に基づいて、当
該車両の道路上での位置を求め、 複数の観測時刻のおける道路上での車両の位置に基づい
て、当該車両の速度を算出することを特徴とする車両速
度算出方法。 - 【請求項３】 車両の走行方向に間隔を置いて配置さ
れ、間隔と大きさが既知である複数個のマーカを持つ道
路上の観測区間上に存在する物体の光学像を入力するテ
レビ・カメラ、フレーム・メモリ、およびテレビ・カメ
ラから出力されるアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換してフ
レーム・メモリに格納する手段を有する画像入力部と、 画像面上での位置と観測区間上での位置を対応付ける際
に起動される位置対応付け手段と、 車両の速度を測定する際に起動される測定手段とを具備
する車両速度算出装置であって、 位置対応付け手段は、フレーム・メモリにおける多値画
像を２値化し、 ２値化画像の各行毎に画素値の総和を求め、総和が所定
値以下である行と総和が所定値を越える行の境界となる
行位置を求め、 求められた境界となる行位置ならびに観測区間上におけ
るマーカの長さ及び間隔に基づいて、画像面上における
位置と観測区間上における位置とを対応付ける距離テー
ブルを作成し、 測定手段は、観測時刻毎にフレーム・メモリに画像を格
納させ、 フレーム・メモリに格納された今回の画像と背景画像と
を比較することにより、動いている画像部分を抽出し、
今回の画像中における動いていると判定された画像部分
の画素に所定値を付与し他の画素に対しては他の所定値
を付与することによって２値化画像を生成し、 ２値化画像における連結されている所定値の画素に対し
ては同一のラベルを与え、各ラベル毎に垂直方向の位置
および面積を記録し、 異なる観測時刻で得られたラベル毎の垂直方向の位置及
び面積を比較することにより、同一の車両に属する観測
時刻毎のラベルを見つけ、同一の車両毎に観測時刻と垂
直方向の位置を記録し、 距離テーブルならびに車両毎に記録された観測時刻およ
び垂直方向の位置に基づいて、道路上での車両の速度を
計算することを特徴とする車両速度算出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04745294A JP3390515B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 位置対応付け方法、車両速度算出方法および車両速度算出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04745294A JP3390515B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 位置対応付け方法、車両速度算出方法および車両速度算出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260809A JPH07260809A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3390515B2 true JP3390515B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=12775554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04745294A Expired - Fee Related JP3390515B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 位置対応付け方法、車両速度算出方法および車両速度算出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3390515B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE102004060402A1 (de) * | 2004-12-14 | 2006-07-13 | Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Fahrzeuggeschwindigkeit |
| GB0516403D0 (en) * | 2005-08-10 | 2005-09-14 | Trw Ltd | Method and apparatus for determining motion of a vehicle |
| JP4948338B2 (ja) * | 2007-09-20 | 2012-06-06 | アルパイン株式会社 | 車間距離計測装置 |
| JP5304064B2 (ja) * | 2008-07-09 | 2013-10-02 | 日産自動車株式会社 | 速度計測装置および速度計測方法 |
| CN108292469B (zh) | 2015-12-09 | 2021-02-05 | 笠原一 | 位置信息确定方法、装置以及计算机存储介质 |
| CN109791037B (zh) * | 2016-10-02 | 2021-01-08 | 笠原一 | 位置信息确定方法、位置信息确定装置、以及，记忆媒体 |
| KR20220004016A (ko) * | 2020-06-30 | 2022-01-11 | 상하이 센스타임 인텔리전트 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 속도 측정 방법 및 장치, 전자 기기 및 저장 매체 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP04745294A patent/JP3390515B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07260809A (ja) | 1995-10-13 |
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