JP3476177B2 - 物体有無判定方法および物体移動判定方法ならびにその実施装置 - Google Patents

物体有無判定方法および物体移動判定方法ならびにその実施装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体有無判定方法
および物体移動判定方法ならびにその実施装置に関し、
特に、広範囲な場所で既知物体の有無判定を行うための
画像処理方法およびその実施装置に適用して有効な技術
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、広範囲な場所での撮影や計測は、
ラインセンサカメラが使用されてきた。ラインセンサカ
メラによる計測では、一般のカメラでは撮影不可能な広
範囲にわたる1枚の画像が取得できるため、鉄道用トン
ネルやレールの亀裂検出に提案されている(文献1:表
題「鉄道用整備管理のための長大画像データベース」、
画像電子学会研究会予稿95−02−01を参照)が、
エッジ抽出や2値化処理など単純なフィルタ処理が使用
されているにすぎない。
【0003】一方、TVカメラおよび高精細カメラなど
のエリアセンサカメラは、例えば、故障車両や駐車車両
発見のため車両の前面部および後方部を特徴とし車両を
識別する方法や駐車場管理のため駐車場枠内の車両検出
など物体認識のために多く用いられてきた(文献2:表
題「道路交通システムにおける画像認識の現状と技術課
題」,電子情報通信学会PRMU研究会、1997/0
5/16を参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来のエリアセ
ンサを用いた場合では、図6(a)に示すように、セン
サ周辺部のみに識別範囲が限定されてしまう上、オクリ
ュージョンの問題を発生する。
【0005】図6(a)はエリアセンサの場合の撮影範
囲を示し、図6(b)はラインセンサカメラの場合の撮
影範囲を示し、図中の1,2,3,4は撮影物体であ
る。
【0006】広範囲な場所での物体識別という課題を考
えた場合、TVカメラによる識別では、撮影視野に識別
領域が限定されてしまうという問題点がある。また、ラ
インセンサカメラを用いた場合では、広範囲な画像の取
得や単純なフィルタ処理は行われているが、画像の水平
方向の距離が奥行きの変化に無関係で一定であるという
特徴を活して使用した識別は行われていない。
【0007】本発明は、従来技術の問題点を解決し、新
しい物体認識法およびその実施装置を提案するものであ
り、本発明の目的は、ラインセンサカメラを使用し一般
のTVカメラでは撮影不可能な広範囲な場所での物体の
有無および移動の判定が可能となる技術を提供すること
にある。
【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明ら
かにする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0010】(1)所定の移動方向に移動する移動物体
上から物体の有無を判定する方法であって、識別すべき
物体の前記移動方向の長さと該識別すべき物体中に含ま
れる特徴的形状を記憶する過程と、前記移動物体に設
置されたラインセンサカメラで撮影した画像と前記ライ
ンセンサカメラで撮影中の画像の奥行き方向距離とを同
期させ前記移動物体の一定移動距離間隔で取得する過程
と、前記ラインセンサカメラで撮影した画像から奥行き
方向距離とは無関係に前記移動方向の距離が求められる
ことに基づいて、前記画像の奥行き方向距離と前記識別
すべき物体の前記移動方向の長さとから前記ラインセン
サカメラで取得した画像の内必要な部分画像を抽出す
る過程と、前記部分画像における前記特徴的形状の有無
を判断する過程と、前記特徴的形状の有無から物体の有
無を判断する過程とからなることを特徴とする。
【0011】(2)前記(1)の物体有無判定方法にお
いて、前記物体の有無の判定対象が停車中の車両である
ことを特徴とする。
【0012】(3)前記(2)の物体有無判定方法にお
いて、前記特徴的形状をタイヤの形状とし、前記特徴的
形状の有無を判断する過程において、円または楕円の検
出過程を有することを特徴とする。
【0013】(4)前記(1)ないし(3)のいずれか
に記載の物体有無判定方法を同一経路に対して所定の時
間間隔で2回実施し、同一位置における同一物体の存在
有無により物体の移動を判定することを特徴とする。
【0014】(5)所定の移動方向に移動する移動物体
上からの物体の有無を判定する装置であって、前記移動
物体に設置されたラインセンサカメラと、前記移動物体
に設置され、前記ラインセンサカメラで撮影中の画像の
奥行き方向距離を測定する距離センサと、前記ラインセ
ンサカメラで撮影した画像と前記距離センサで測定した
奥行き方向距離とを同期させ、前記移動物体の一定移動
距離間隔で取得して蓄積する手段と、識別すべき物体の
前記移動方向の長さと該識別すべき物体中に含まれる特
徴的形状を蓄積する手段と、前記ラインセンサカメラで
撮影した画像から奥行き方向距離とは無関係に前記移動
方向の距離が求められることに基づいて、距離センサで
測定した奥行き方向距離と前記識別すべき物体の前記移
動方向の長さとから前記ラインセンサカメラで取得した
画像内の必要な部分画像を抽出する手段と、前記部分画
像と前記特徴的形状とを比較し、前記認識すべき物体の
有無判定を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【0015】すなわち、本発明は、広範囲な場所での既
知物体の有無判定において、ラインセンサカメラと距離
センサを移動物体に設置し、前記ラインセンサカメラに
より画像を取得する手段と、前記距離センサにより前記
ラインセンサカメラからの奥行き方向の距離を測定する
手段と、前記ラインセンサカメラより取得された画像と
前記距離センサから測定された距離とを同期させ画像の
奥行きを取得し蓄積する手段と、予め識別すべき物体に
含まれる形状特徴を蓄積する手段と、前記ラインセンサ
カメラから撮影された画像および前記画像の奥行きと前
記識別すべき形状特徴とを比較し前記認識すべき物体の
有無判定を行う手段とを有することを特徴とする。
【0016】前述した手段によれば、本発明では、ライ
ンセンサカメラより取得された画像と距離センサから測
定された距離とを同期させ画像の奥行きを取得し、識別
すべき物体に含まれる形状特徴の1つである水平方向の
長さの比較からその物体が含まれる可能性のある部分画
像を抽出できる。さらに、画像のテキスチャ比較によ
り、識別すべき物体の有無判定を行うことが可能とな
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態(実施例)を詳細に説明する。
【0018】(実施形態1)図1は本発明の実施形態1
の広範囲な場所での物体有無判定方法を実施するための
装置である。図1に示す情報処理装置101には、バス
ライン109を介して、記憶装置102、ディスプレイ
などの表示装置103および測定装置104が接続され
る。ただし、記憶装置102内には、測定値蓄積部10
7および物体形状特徴蓄積部108が設けられる。ま
た、測定装置104内には、距離センサ105およびラ
インセンサカメラ106が設けられる。ここで、距離セ
ンサ105は、例えば、ミリ波レーダや超音波センサな
どの距離測定装置である。
【0019】図2は本実施形態1の広範囲な場所での物
体有無判定方法における測定系の一例を示す図である。
前記測定系では、距離センサ105を超音波センサ20
3とする。図2において、有無判定を行う対象物体を路
肩上の停車車両201とし、図1に示す装置を積載する
車両を移動車両202とする。移動車両202には、ラ
インセンサカメラ205からの出力と、ラインセンサカ
メラ205と同位置に設置された超音波センサ203か
らの出力とを移動車両202の一定走行距離間隔で記録
するためのロータリーエンコーダ204が取り付けられ
る。
【0020】図3は本実施形態1の広範囲な場所での物
体有無判定方法の処理手順の一例を示すフローチャート
である。本実施形態1の物体有無判定方法の処理手順
は、図3に示すように、車両の長さに基づく部分画像の
抽出を行うステップS301、比較対象となるテキスチ
ャの抽出を行うステップS302、テキスチャ比較によ
る類似度計算を行うステップS303および類似度に基
づく車両の有無判定を行うステップS304の各処理ス
テップからなる。
【0021】図3のフローチャートに従い、以下に車両
の有無判定方法の一例を説明する。まず、車両の長さに
基づく部分画像の抽出を行う(ステップS301)。ス
テップS301において、超音波センサ203からの奥
行き値およびラインセンサカメラ205からの画像から
車両が含まれると考えられる部分画像の抽出を行う。
【0022】図4は超音波センサ203およびラインセ
ンサカメラ205の出力の一例を示す図であり、ライン
センサカメラ205の地上高さをセンサ高403とした
ときのラインセンサカメラ205の出力の画像を40
1、同位置での超音波センサ203の出力を402とす
る。
【0023】ただし、超音波センサ203からの出力4
02において、横軸は移動車両の走行距離、縦軸は奥行
き値である。図4に示すように、超音波センサ203に
より移動車両からの奥行き値が測定できるため、奥行き
値が一定の閾値404以下のとき、物体の存在が確認で
きる。ラインセンサカメラ205からの画像401は、
水平方向、即ち、ラインセンサカメラ205の移動方向
では平行投影であり、垂直方向では透視投影であるとい
う特徴を持っている。従って、奥行きの距離に対して無
関係に、画像から水平方向の距離を求めることが可能で
ある。閾値404以下に含まれる領域の始点をa、終点
をbとすると、前記ラインセンサカメラの特徴からab
間の長さより実空間中の長さを測定できる。従って、そ
の長さが判定すべき車両の長さにほぼ一致すれば、部分
画像としてab間の画像を抽出する。
【0024】次に、抽出した部分画像から、比較対象と
なるテキスチャ領域の抽出を行う(ステップS30
2)。
【0025】図5は有無判定を行う時のテキスチャの一
例であり、車輪部分のテキスチャを車輪テキスチャA5
02および車輪テキスチャB503、両車輪の中心間距
離を車両間距離L501とする。また、センサ高505
の線上のテキスチャを側面テキスチャ504とする。車
輪テキスチャ領域の抽出は、車輪が円型をしているた
め、円を抽出することを考える。ただし、撮影時の画像
の歪みを考慮し、楕円抽出を行う。
【0026】まず、部分画像にフィルタ処理を施しエッ
ジ抽出を行う(文献3:表題「画像解析ハンドブッ
ク」、東京大学出版会発行を参照)。次に、エッジ抽出
画像に対し、楕円検出用のハフ変換により画像中の楕円
を抽出する(文献4:表題「Hough変換と階層化画
像を用いた欠損楕円の検出」、電子情報通信学会論文誌
J73−D−IIを参照)。
【0027】ここで、長短の半径がα,β、回転角θの
テンプレート楕円Tを考える。中心座標点を(x,y)
とし、楕円Tの輪郭座標上に存在するエッジ点総数Cを
計算する。その値が閾値以上となる中心座標点、楕円パ
ラメータを求めることにより、楕円を検出する。ライン
センサカメラからの画像401の特徴により、実空間中
での水平方向の楕円径を求めることができるため、既知
車両の車輪径と比較することで容易に車輪部を抽出でき
る。一方、側面テキスチャとして、奥行き変化に対する
歪みが小さいセンサ高505付近のテキスチャを使用す
る。
【0028】次に、予め蓄積された車両とのテキスチャ
比較による類似度計算を行う(ステップS303)。テ
キスチャの比較方法として差分値や相関値を使用するも
のがあるが、ここでは、正規化相関(前記文献3を参
照)を用いる。車輪検出により、ある程度の位置合わせ
は可能であるが完全にそれを行うことはできない。従っ
て、ずらしマッチングにより最大の正規化相関値をもつ
テキスチャを検出することで位置合わせを行い、類似度
を求めることにする。このずらしマッチング後の各正規
化相関値が正規化された各テキスチャの類似度となる。
【0029】各テキスチャ類似度を統合し、類似度に基
づく車両の有無判定を行う。求められた各テキスチャ類
似度と共に、車輪間距離Lの類似度も考慮する。0から
1まで正規化された各類似度をgi、0に近いほど類似
度が高いとすれば、一般に統合類似度Gは次の数1およ
び数2の式で表わすことができる。
【0030】
【数1】
【0031】
【数2】
【0032】前記数1の式のGの閾値処理により車両の
有無判定が可能となる。
【0033】(実施形態2)本実施形態2は前述の実施
形態1の物体有無判定方法を用いて物体の移動を判定す
る方法である。
【0034】前述の実施形態1の物体有無判定方法のス
テップS303の次に、抽出された物体がある時間経過
後に移動したかどうかの判定を行う(ステップS30
4)。ここでは、前述の実施形態1と同様に、前記物体
を停車車両、移動物体を移動可能な車両とする。まず、
前述の本実施形態1と同様な方法で、同一経路において
2回、物体有無判定を行う。同一経路内の同一位置にあ
る車両の存在が確認された部分画像の組を作成し、有無
判定に使用した各テキスチャの前記組間の類似度gi
計算する。同様に統合類似度Gを求め閾値処理によっ
て、同一車両の有無を判定し、車両の移動判定を行うこ
とが可能となる。
【0035】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
【0036】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0037】本発明によれば、広範囲な場所で既知物体
の有無判定方法および装置を使用することにより移動物
体上から物体の有無を判定することが可能となる。ま
た、本発明の物体有無判定方法を使用することにより、
広範囲な場所での物体の移動判定を移動物体上から行う
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の広範囲な場所での物体有
無判定方法を実施するための装置である。
【図2】本実施形態1の広範囲な場所での物体有無判定
方法における測定系の一例を示す図である。
【図3】本実施形態1の広範囲な場所での物体有無判定
方法のフローチャートである。
【図4】本実施形態1のラインセンサカメラおよび超音
波センサの出力例を示す図である。
【図5】本実施形態1の類似度計算の対象となるテキス
チャ例を示す図である。
【図6】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
101…情報処理装置、102…記憶装置、103…表
示装置、104…測定装置、105…距離センサ、10
6…ラインセンサカメラ、107…測定値蓄積部、10
8…物体形状特徴蓄積部、109…バスライン、201
…停車車両、202…移動車両、203…超音波セン
サ、204…ロータリーエンコーダ、205…ラインセ
ンサカメラ、401…ラインセンサカメラからの画像、
402…超音波センサからの出力、403…センサ高、
404…閾値、501…車輪間距離L、502…車輪テ
キスチャA、503…車輪テキスチャB、504…側面
テキスチャ、505…センサ高。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−200988(JP,A) 特開 平5−344509(JP,A) 特開 平8−235488(JP,A) 特開 平4−86998(JP,A) 特開 平4−268978(JP,A) 特開 平3−83473(JP,A) 特開 平10−97695(JP,A) 仲西正外2名,時空間画像処理による 走行車両像自動抽出法,電子情報通信学 会論文誌D−II,1994年 9月,Vo l. J77−D−II, No.9,p p. 1716−1726 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 - 7/60 G06T 1/00 G08G 1/00 - 1/16 H04N 7/18

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の移動方向に移動する移動物体上か
    ら物体の有無を判定する方法であって、 識別すべき物体の前記移動方向の長さと該 識別すべき物
    体中に含まれる特徴的形状を記憶する過程と、前記移動物体に設置された ラインセンサカメラで撮影し
    画像と前記ラインセンサカメラで撮影中の画像の奥行
    方向距離とを同期させ前記移動物体の一定移動距離間
    隔で取得する過程と、前記ラインセンサカメラで撮影した画像から奥行き方向
    距離とは無関係に前記移動方向の距離が求められること
    に基づいて、 前記画像の奥行き方向距離と前記識別すべ
    き物体の前記移動方向の長さとから前記ラインセンサカ
    メラで取得した画像の内必要な部分画像を抽出する過
    程と、 前記部分画像における前記特徴的形状の有無を判断する
    過程と、前記 特徴的形状の有無から物体の有無を判断する過程と
    からなることを特徴とする物体有無判定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の物体有無判定方法に
    いて、前記物体の有無の判定対象が停車中の車両である
    ことを特徴とする物体有無判定方法。
  3. 【請求項3】 請求項に記載の物体有無判定方法に
    いて、前記特徴的形状をタイヤの形状とし、前記特徴的
    形状の有無を判断する過程において、円または楕円の検
    出過程を有することを特徴とする物体有無判定方法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の物
    体有無判定方法を同一経路に対して所定の時間間隔で2
    回実施し、同一位置における同一物体の存在有無により
    物体の移動を判定することを特徴とする物体移動判定方
    法。
  5. 【請求項5】 所定の移動方向に移動する移動物体上か
    ら物体の有無を判定する装置であって、 前記 移動物体に設置されたラインセンサカメラと、前記 移動物体に設置され、前記ラインセンサカメラで撮
    影中の画像の奥行き方向距離を測定する距離センサと、 前記ラインセンサカメラで撮影した画像と前記距離セン
    サで測定した奥行き方 距離とを同期させ、前記移動物
    体の一定移動距離間隔で取得して蓄積する手段と、識別
    すべき物体の前記移動方向の長さと該識別すべき物体中
    に含まれる特徴的形状を蓄積する手段と、 前記ラインセンサカメラで撮影した画像から奥行き方向
    距離とは無関係に前記移動方向の距離が求められること
    に基づいて、前記距離センサで測定した奥行き方向距離
    と前記識別すべき物体の前記移動方向の長さとから前記
    ラインセンサカメラで取得した画像内の必要な部分画像
    を抽出する手段と、 前記部分画像と前記特徴的形状 とを比較し、前記認識す
    べき物体の有無判定を行う手段とを備えたことを特徴と
    する物体有無判定装置。
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仲西正外2名,時空間画像処理による走行車両像自動抽出法,電子情報通信学会論文誌D−II,1994年 9月,Vol. J77−D−II, No.9,pp. 1716−1726

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