JP4013872B2 - Obstacle detection device - Google Patents

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Description

本発明は、障害物を検出する障害物検出装置に関し、特に、画像の移動量と画像の類似度に基づいて、障害物を検出する障害物検出装置に関する。   The present invention relates to an obstacle detection device that detects an obstacle, and more particularly, to an obstacle detection device that detects an obstacle based on the amount of movement of an image and the similarity of images.

車両にカメラ装置を搭載し、自車両周辺を撮像して障害物を検出し、車両運転者に報知する装置がある。この種の装置では、撮像画像から衝突可能性の有無を判断し、衝突の可能性がある障害物を検出することが求められる。   There is a device that mounts a camera device on a vehicle, images the surroundings of the host vehicle, detects an obstacle, and notifies the vehicle driver. In this type of apparatus, it is required to determine the possibility of a collision from a captured image and detect an obstacle with a possibility of a collision.

たとえば、特許文献1には、車両の左右に搭載された一対のステレオ式CCDカメラで車両周辺を撮像し、撮像した画像の左右のずれ量を検出し、そのずれ量に基づいて測定された障害物と自車両との距離及びそれから算出される障害物の相対速度に基づき、衝突可能性がある障害物が存在する場合は警報を作動させる車両用障害物警報装置が記載されている。
特開平8−110224号公報
For example, in Patent Document 1, an image of the periphery of a vehicle is captured by a pair of stereo CCD cameras mounted on the left and right of the vehicle. There is described a vehicle obstacle alarm device that activates an alarm when there is an obstacle that may collide based on the distance between the object and the vehicle and the relative speed of the obstacle calculated from the distance.
JP-A-8-110224

しかしながら、従来の技術では、ステレオ画像処理で距離を検出するため、2つのカメラが必要となり、機器構成の複雑化、コストアップを招くという問題があった。また、距離を正確に計測するためには、2つのカメラの光軸合わせを正確に行う必要があり、工数およびコストを要するという不都合があった。
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、1つのカメラで衝突可能性のある障害物を検出することができる障害物検出方法および障害物検出装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional technique, since the distance is detected by stereo image processing, two cameras are required, and there is a problem in that the device configuration is complicated and the cost is increased. In addition, in order to accurately measure the distance, it is necessary to accurately align the optical axes of the two cameras, and there is a disadvantage that man-hours and costs are required.
The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and provides an obstacle detection method and an obstacle detection apparatus capable of detecting an obstacle that may collide with a single camera. Objective.

本発明によれば、周囲を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された画像から、少なくとも相対的に移動する障害物の画像に対応する追跡領域を検出する追跡可能領域検出手段と、撮像手段により異なるタイミングで撮像された2つの画像に基づいて、追跡領域の移動量を算出する領域移動量算出手段と、移動量が算出された、移動前の追跡領域と移動後の追跡領域との類似度を算出する領域類似度算出手段と、この領域移動量算出手段により算出された移動量と、領域類似度算出手段により算出された類似度とに基づいて、障害物を検出する障害物検出手段とを有する障害物検出装置を提供することができる。   According to the present invention, an imaging unit that images the surroundings, a trackable region detection unit that detects at least a tracking region corresponding to an image of an obstacle moving relatively from the image captured by the imaging unit, and the imaging unit The movement amount calculation means for calculating the movement amount of the tracking area based on two images captured at different timings according to the above, and the similarity between the tracking area before the movement and the tracking area after the movement in which the movement amount is calculated Area similarity calculating means for calculating the degree, obstacle detecting means for detecting an obstacle based on the movement amount calculated by the area movement amount calculating means and the similarity calculated by the area similarity calculating means It is possible to provide an obstacle detection device having

これにより、1つのカメラで障害物の存在を検出することができる。   Thereby, the presence of an obstacle can be detected with one camera.

以下、図面に基づき本実施形態の障害物検出装置100を説明する。本実施形態の障害物検出装置100は、ユーザが搭乗する車両に搭載され、車両の周囲に存在する障害物を検出する。   Hereinafter, the obstacle detection apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The obstacle detection apparatus 100 according to the present embodiment is mounted on a vehicle on which a user is boarded, and detects obstacles existing around the vehicle.

図1に本実施形態に係る障害物検出装置100のブロック構成を示した。   FIG. 1 shows a block configuration of an obstacle detection apparatus 100 according to the present embodiment.

図1に示すように、障害物検出装置100は、撮像手段1と、追跡可能領域検出手段2と、領域移動量算出手段3と、領域類似度算出手段4と、障害物検出手段5とを有している。具体的には、少なくとも、撮像した画像情報に基づいて追跡領域を判断し、判断した追跡領域の移動量と類似度とを算出し、算出した移動量と類似度に基づいて障害物の存在を判断するプログラムを格納したROMと、このROMに格納されたプログラムを実行することで、追跡可能領域検出手段2、領域移動量算出手段3、領域類似度算出手段4、障害物検出手段5として機能するCPUと、記憶手段6として機能するRAMとを備えている。   As shown in FIG. 1, the obstacle detection apparatus 100 includes an imaging unit 1, a trackable region detection unit 2, a region movement amount calculation unit 3, a region similarity calculation unit 4, and an obstacle detection unit 5. Have. Specifically, at least the tracking area is determined based on the captured image information, the movement amount and similarity of the determined tracking area are calculated, and the presence of an obstacle is determined based on the calculated movement amount and similarity. ROM that stores a program to be determined, and functions as a traceable area detection unit 2, an area movement amount calculation unit 3, an area similarity calculation unit 4, and an obstacle detection unit 5 by executing the program stored in the ROM And a RAM functioning as the storage means 6.

また、障害物検出装置100は、障害物の検出結果に基づいて種々の警報を発する警告装置200、または運転を支援する走行支援装置300の少なくともいずれか一方と情報の授受が可能となるように車載LANにより接続されている。   In addition, the obstacle detection device 100 can exchange information with at least one of the warning device 200 that issues various warnings based on the detection result of the obstacle and the driving support device 300 that supports driving. It is connected by an in-vehicle LAN.

以下、各構成について説明する。   Each configuration will be described below.

「撮像手段1」は、例えば、ビデオカメラであり、車両の前方を一定の周期(時間間隔Δt)で撮像する。撮像した画像は画像記憶部61に記憶される。なお、撮像手段1となるカメラの左右方向の光軸は車両の直進方向と一致させ、カメラの上下方向の光軸は水平となるように設置する。   The “imaging means 1” is, for example, a video camera, and images the front of the vehicle at a constant cycle (time interval Δt). The captured image is stored in the image storage unit 61. The left and right optical axes of the camera serving as the imaging unit 1 are set to coincide with the straight traveling direction of the vehicle, and the vertical optical axis of the camera is set to be horizontal.

「追跡可能領域検出手段2」は、撮像手段1が異なるタイミングで撮像した2つの画像に基づいて、車両に対し少なくとも相対的に移動する障害物を検出するため、障害物の画像に対応する追跡領域を検出する。追跡領域は任意に設定してもよいが、本実施形態では画像の濃淡変化に基づいて移動体の追跡が可能な領域を検出する。すなわち、本実施形態の追跡可能領域検出手段2は、複数の方向に濃淡変化を有する画像領域を追跡領域として検出する。このようにしたのは、検出対象が追跡できる領域は、複数の方向に濃淡変化を有する領域であり、道路上の白線のように、画像上において一様な濃淡変化を持つ領域では、移動方向が濃淡変化の方向と垂直となる場合、追跡対象の移動量を検出することは困難だからである。   The “trackable area detecting unit 2” detects an obstacle moving at least relative to the vehicle based on two images captured by the imaging unit 1 at different timings. Therefore, the tracking corresponding to the image of the obstacle is performed. Detect areas. The tracking area may be arbitrarily set, but in the present embodiment, an area where the moving body can be tracked is detected based on a change in lightness and darkness of the image. That is, the traceable area detecting unit 2 of the present embodiment detects an image area having a change in shading in a plurality of directions as a tracking area. In this way, the area that can be tracked by the detection target is an area that has light and shade changes in multiple directions. This is because it is difficult to detect the amount of movement of the tracking target when is perpendicular to the direction of light and shade change.

具体的に、追跡可能領域検出手段2は、エッジ検出部21と、分散値算出部22と、判断部23とを有している。エッジ検出部21は、撮像手段1により撮像された画像のエッジを検出する。本実施形態のエッジ検出部21は、画像記憶部61に記憶されている画像を読み出し、縦方向および横方向のエッジを検出するためのフィルタをかけ、エッジの縦、横の成分の大きさ(dI/dx,dI/dy:Iは画素値)をそれぞれ求める。次に、検出されたエッジに含まれるノイズ成分を除去するために、求めた縦、横のエッジ成分の大きさの2乗和がしきい値th1以上の画素を抽出し、抽出した画素に基づいてエッジを検出する。   Specifically, the traceable area detection unit 2 includes an edge detection unit 21, a variance value calculation unit 22, and a determination unit 23. The edge detection unit 21 detects the edge of the image captured by the imaging unit 1. The edge detection unit 21 of the present embodiment reads an image stored in the image storage unit 61, applies a filter for detecting vertical and horizontal edges, and determines the vertical and horizontal component sizes ( dI / dx, dI / dy: I is a pixel value). Next, in order to remove a noise component included in the detected edge, a pixel whose sum of squares of the obtained vertical and horizontal edge components is greater than or equal to a threshold th1 is extracted, and based on the extracted pixel To detect edges.

分散値算出部22は、複数の方向に濃淡変化を有する領域を検出するため、前記エッジ検出部により検出されたエッジの縦方向成分と横方向成分との大きさの比の分散値を、前記画像の所定領域ごとに算出する。具体的には、分散値算出部22は、エッジの縦方向成分と横方向成分の大きさの比を求めて、濃度勾配方向を求める。次に、ノイズが除去された後のエッジが示されている画像を縦方向および横方向に沿って等間隔な格子状に分割する。図2は、上述した方法を用いて撮像画像からエッジを検出した画像を、格子状に分割した状態を示す模式図である。図2に示す分割された1の格子が、追跡可能領域の検出処理を行う単位領域である。分散値算出部22は、この分割された単位領域ごとに、エッジの縦方向成分と横方向成分との大きさの比の分散値を求める。   Since the variance value calculation unit 22 detects a region having light and shade changes in a plurality of directions, the variance value of the ratio of the size of the vertical component and the horizontal component of the edge detected by the edge detection unit is calculated. Calculation is performed for each predetermined area of the image. Specifically, the variance value calculation unit 22 obtains the density gradient direction by obtaining the ratio of the magnitudes of the vertical and horizontal components of the edge. Next, the image in which the edge from which the noise has been removed is shown is divided into a lattice shape at equal intervals along the vertical direction and the horizontal direction. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a state in which an image in which an edge is detected from a captured image using the above-described method is divided into a lattice shape. The divided one grid shown in FIG. 2 is a unit area for performing the process of detecting the traceable area. The variance value calculation unit 22 obtains a variance value of the ratio of the size of the vertical component and the horizontal component of the edge for each of the divided unit regions.

判断部23は、分散値算出部22により算出された分散値が所定の値よりも大きい所定領域を、前記障害物の移動を追跡するための追跡領域として判断する。これは、分割された矩形領域内のエッジ勾配方向が一方向であれば、分散値は小さくなり、複数方向のエッジ勾配を持つ場合、分散値は大きくなるという傾向に基づく。言い換えると、判断部23は、求めた単位領域の分散値が所定のしきい値th2より小さければ、エッジ勾配方向は一方向である可能性が高いため、濃度勾配と垂直な方向に移動する物体を検出することは難しいと判断し、一方、求めた分散値が所定のしきい値th2以上であれば、複数方向のエッジ勾配を有しているため、移動体がいずれの方向に移動しても障害物に対応する領域の追跡が可能と判断する。つまり、判断部23は、求めた分散値が所定のしきい値th2以上である領域を追跡領域と判断する。図2に示した撮像画像に基づいて、判断部23により判断された追跡領域を図3に示した。   The determination unit 23 determines a predetermined area in which the variance value calculated by the variance value calculation unit 22 is larger than a predetermined value as a tracking area for tracking the movement of the obstacle. This is based on the tendency that if the edge gradient direction in the divided rectangular area is one direction, the variance value is small, and if the edge gradient direction is in a plurality of directions, the variance value is large. In other words, the determination unit 23 determines that the edge gradient direction is likely to be one direction if the obtained variance value of the unit region is smaller than the predetermined threshold th2. On the other hand, if the obtained dispersion value is equal to or greater than the predetermined threshold th2, the moving body moves in any direction because it has edge gradients in multiple directions. Also, it is determined that the area corresponding to the obstacle can be tracked. That is, the determination unit 23 determines that an area where the obtained variance value is equal to or greater than the predetermined threshold th2 is a tracking area. FIG. 3 shows the tracking area determined by the determination unit 23 based on the captured image shown in FIG.

追跡可能領域検出手段2の判断部23は、追跡領域と判断した領域の始点位置(たとえば左上隅)、画像サイズ(幅,高さ)、および、原画像の画像パターンを、各単位領域を特定する識別番号に対応づけて追跡領域情報記憶部62に記憶させる。以下、移動量、相関値の算出の基準となる、移動前の追跡領域の画像パターンを「基準パターン」という。   The determination unit 23 of the traceable area detecting unit 2 identifies each unit area by specifying the start point position (for example, the upper left corner), the image size (width and height) of the area determined as the tracking area, and the image pattern of the original image. The tracking area information storage unit 62 stores the identification number in association with the identification number. Hereinafter, the image pattern of the tracking area before movement, which is a reference for calculating the movement amount and the correlation value, is referred to as “reference pattern”.

なお、追跡可能領域検出手段2は、撮像手段1によって時間Δtの間隔にて撮像された画像ごとに、新たな追跡領域を検出する。新たに検出された追跡領域が、領域移動量の算出が行われている領域と異なる領域であれば、新しい追跡領域として、その始点位置、画像サイズ、画像パターンを追跡領域情報記憶部62に記憶する。新しい追跡領域であるか否かの判定は、追跡領域情報記憶部62に記憶されている追跡領域の始点位置およびサイズに基づいて行う。   The trackable area detection unit 2 detects a new tracking area for each image captured by the imaging unit 1 at an interval of time Δt. If the newly detected tracking area is an area different from the area where the area movement amount is being calculated, the starting position, image size, and image pattern are stored in the tracking area information storage unit 62 as a new tracking area. To do. Whether or not it is a new tracking area is determined based on the starting point position and size of the tracking area stored in the tracking area information storage unit 62.

撮像手段1により撮像された新たな画像に関する情報が画像記憶部61に入力されると、「領域移動量算出手段3」は、撮像手段1により異なるタイミングで撮像された2つの画像に基づいて追跡領域の移動量を算出する。この領域移動量算出手段3は、相関値算出部31と、決定部32と、算出部33とを有する。   When information related to a new image captured by the imaging unit 1 is input to the image storage unit 61, the “region movement amount calculation unit 3” tracks based on the two images captured at different timings by the imaging unit 1. The amount of movement of the area is calculated. The area movement amount calculation means 3 includes a correlation value calculation unit 31, a determination unit 32, and a calculation unit 33.

この移動量の検出方法を説明すると、まず、相関値算出部31は、追跡領域の移動先を検出するために探索領域を設定する。この探索領域は、追跡領域を含み、追跡領域の外側へ向かって所定画素数分だけ拡張させた領域である。本実施形態では追跡領域の4辺に対して垂直方向外側に1画素づつ拡張させた探索領域を設定した。この探索領域内で基準パターン(記憶された追跡領域の画像パターン)を1画素づつ、ずらしながら、基準パターンと新規画像データの追跡領域との相関値を算出する。なお、相関値の算出にあたり、基準パターンの位置は1画素単位で移動させる(ずらす)ので、相関値が得られる位置も1画素単位となるが、複数の相関値を用いて補間演算を行うことにより、相関値が最大となる位置を1画素以下の精度で求めることができる。その結果、追跡領域の移動先を1画素以下の精度で求めることができる。   The movement amount detection method will be described. First, the correlation value calculation unit 31 sets a search area in order to detect the movement destination of the tracking area. This search area is an area that includes the tracking area and is extended by a predetermined number of pixels toward the outside of the tracking area. In the present embodiment, a search area is set that is expanded by one pixel outward in the vertical direction with respect to the four sides of the tracking area. The correlation value between the reference pattern and the tracking area of the new image data is calculated while shifting the reference pattern (the stored tracking area image pattern) by one pixel within the search area. In calculating the correlation value, the position of the reference pattern is moved (shifted) in units of one pixel, so the position where the correlation value is obtained is also in units of one pixel, but interpolation calculation is performed using a plurality of correlation values. Thus, the position where the correlation value is maximized can be obtained with an accuracy of 1 pixel or less. As a result, the movement destination of the tracking area can be obtained with an accuracy of 1 pixel or less.


決定部32は、相関値算出部31により算出された相関値が最大となる探索領域に移動後の障害物画像が存在するとみなし、その探索領域を移動後の追跡領域として決定する。本実施形態では、算出された相関値がしきい値th3以上であり、かつ、最大となる領域を、基準パターンの移動後の追跡領域として決定する。

The determination unit 32 determines that the obstacle image after movement exists in the search region where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit 31 is maximum, and determines the search region as the tracking region after movement. In the present embodiment, the area where the calculated correlation value is equal to or greater than the threshold th3 and is the maximum is determined as the tracking area after the movement of the reference pattern.

算出部33は、決定部32により決定された移動後の追跡領域の位置と、追跡領域検出手段2により検出された追跡領域(基準パターンに対応する追跡領域)の位置とを比較し、移動量を算出する。追跡領域の移動量は、画像座標に基づいて、水平方向x、垂直方向yの各方向成分として表される。図4には、図3に示した各追跡領域について算出された移動量の移動成分をベクトルで示した。   The calculation unit 33 compares the position of the tracking region after movement determined by the determination unit 32 with the position of the tracking region (tracking region corresponding to the reference pattern) detected by the tracking region detection unit 2, and the amount of movement Is calculated. The movement amount of the tracking area is expressed as each direction component in the horizontal direction x and the vertical direction y based on the image coordinates. In FIG. 4, the movement component of the movement amount calculated for each tracking region shown in FIG. 3 is shown as a vector.

決定部32により決定された移動後の追跡領域の位置、および算出部33により算出された移動量は、追跡領域情報記憶部62に記憶される。ただし、新規画像との相関値がしきい値th3未満の場合は、画像中の同一の部位が移動したと判断することはできないので、対応する追跡領域に関する情報を初期化する。また、追跡領域の始点位置(始点座標)が所定の範囲(水平方向x、垂直方向y)から外れた場合は、対応する追跡領域に関する情報を初期化する。これは、画像上における静止物や自車両の移動方向と異なる方向に移動する検出対象は、自車両の移動に伴って消失点(撮像画像中心)から周辺方向(撮像画像外側)に移動し、時間の経過とともに撮像範囲の外に出るためである。初期化された追跡領域に関しては、後述する障害物検出手段5による検出処理は行われない。   The tracking region position after movement determined by the determination unit 32 and the movement amount calculated by the calculation unit 33 are stored in the tracking region information storage unit 62. However, if the correlation value with the new image is less than the threshold th3, it cannot be determined that the same part in the image has moved, so the information regarding the corresponding tracking area is initialized. Also, when the start point position (start point coordinates) of the tracking area deviates from a predetermined range (horizontal direction x, vertical direction y), information on the corresponding tracking area is initialized. This is because the detection target moving in a direction different from the moving direction of the stationary object or the host vehicle on the image moves from the vanishing point (center of the captured image) to the peripheral direction (outside of the captured image) with the movement of the host vehicle. This is because the camera goes out of the imaging range as time passes. With respect to the initialized tracking area, detection processing by the obstacle detection means 5 described later is not performed.

「領域類似度算出手段4」は、領域移動量算出手段3にて移動量が算出された「移動前の追跡領域(基準パターン)」と「移動後の追跡領域」との類似度を算出する。本実施形態の領域類似度算出手段4は、移動前の追跡領域と移動後の追跡領域との相関値に基づいて類似度を算出する。具体的には、領域類似度算出手段4は、領域移動量算出手段3が移動量の算出処理(移動先の検出処理)において求めた相関値を取得し、当該相関値を用いて類似度を算出する。本実施形態では、追跡領域検出処理において予め算出された相関値を用いることができるため、演算処理を迅速に行うことができる。   The “region similarity calculation unit 4” calculates the similarity between the “tracking region before movement (reference pattern)” whose movement amount is calculated by the region movement amount calculation unit 3 and the “tracking region after movement”. . The area similarity calculation unit 4 according to the present embodiment calculates the similarity based on the correlation value between the tracking area before movement and the tracking area after movement. Specifically, the region similarity calculation unit 4 acquires the correlation value obtained by the region movement amount calculation unit 3 in the movement amount calculation processing (movement destination detection processing), and uses the correlation value to calculate the similarity. calculate. In the present embodiment, since the correlation value calculated in advance in the tracking area detection process can be used, the calculation process can be performed quickly.

「障害物検出手段5」は、領域移動量算出手段3により算出された移動量と、領域類似度算出手段4により算出された類似度とに基づいて、障害物を検出する。このようにしたのは、移動量だけでは区別できない、衝突可能性のある障害物と衝突可能性のない障害物とを区別するためである。衝突可能性と移動量との関係を検討すると、衝突可能性のある「相対的に自車両に向かって移動する車や人」は撮像手段1(障害物検出装置100が搭載された自車両)に向かって移動するため、画像上での横方向の移動量は小さい。また、「遠方の物体」および「自車両と同じ方向に移動する前方の走行車両」などの衝突可能性の低い物体も、その移動量が小さい。さらに、障害物は高さを持つため、路面に存在するものに比べて画像上における縦方向の移動量も小さい。すなわち、移動量の小さい領域には衝突可能性の高い障害物と衝突可能性の低い障害物との両方が含まれ、追跡領域の移動量のみに基づいて、これらを区別することはできない。   The “obstacle detection unit 5” detects an obstacle based on the movement amount calculated by the region movement amount calculation unit 3 and the similarity calculated by the region similarity calculation unit 4. The reason for this is to distinguish between an obstacle with a possibility of collision and an obstacle without a possibility of collision, which cannot be distinguished only by the amount of movement. Examining the relationship between the possibility of collision and the amount of movement, the “car or person relatively moving toward the own vehicle” with the possibility of collision is the imaging means 1 (the own vehicle on which the obstacle detection device 100 is mounted). Therefore, the amount of movement in the horizontal direction on the image is small. Also, the amount of movement of an object with low possibility of collision such as “distant object” and “front traveling vehicle moving in the same direction as the own vehicle” is small. Furthermore, since the obstacle has a height, the amount of movement in the vertical direction on the image is smaller than that on the road surface. That is, an area with a small amount of movement includes both obstacles with high possibility of collision and obstacles with low possibility of collision, and these cannot be distinguished based only on the amount of movement of the tracking area.

本実施形態では、移動量と類似度とに基づいて衝突可能性を判断するため、衝突可能性のある障害物と衝突可能性のない障害物とを区別し、衝突可能性のある障害物を検出することができる。   In this embodiment, in order to determine the possibility of a collision based on the amount of movement and the similarity, an obstacle with a possibility of collision is distinguished from an obstacle without a possibility of collision, and an obstacle with a possibility of collision is identified. Can be detected.

次に、衝突可能性と類似度との関係を検討すると、図5に示すように、対象物(障害物を含む)までの距離と像の大きさは反比例の関係にあり、対象物が近づいてくると像の大きさも急激に変化するため、画像の類似度は大きく変化することがわかる。類似度を正規化相関値として考えると、対象物との距離が近ければ、正規化相関値は大きく変化する。   Next, considering the relationship between the possibility of collision and the degree of similarity, as shown in FIG. 5, the distance to the object (including the obstacle) and the size of the image are inversely proportional, and the object approaches. As the image size changes abruptly, it can be seen that the similarity of the image changes greatly. Considering the similarity as a normalized correlation value, if the distance from the object is close, the normalized correlation value changes greatly.

図6には、図3に示した追跡領域a,b,c,dについて、対象物(障害物)の追跡時における相関値の経時的変化を示した。(b)のような「遠方の対象物」や(c)のような「自車両と同じ方向に移動する前方車両」は、追跡前後の距離変化率、すなわち対象物までの距離に対する追跡前後での距離変化量の割合が少なく、拡大率の変化が小さいため、正規化相関値の変化が小さい。他方、(a)のような「相対的に自車両に向かって移動する車や人」や(d)のような「高さのある障害物」は、追跡前後の距離変化が大きく、拡大率の変化が大きいため、正規化相関値の変化が大きい。   FIG. 6 shows temporal changes in correlation values during tracking of an object (obstacle) for the tracking areas a, b, c, and d shown in FIG. The “distant object” as in (b) and the “front vehicle moving in the same direction as the host vehicle” as in (c) are the distance change rate before and after tracking, that is, before and after tracking with respect to the distance to the object. Since the ratio of the distance change amount is small and the change of the enlargement ratio is small, the change of the normalized correlation value is small. On the other hand, the “height obstacle” such as “a car or a person relatively moving toward the vehicle” as in (a) or the “height obstacle” as in (d) has a large change in distance before and after tracking, and the enlargement ratio Since the change in is large, the change in the normalized correlation value is large.

発明者は、近傍にある障害物の画像に対応する追跡領域では、類似度または相関値の変化量が大きくなる点に着目し、移動量のみでは区別できない「衝突の可能性」を領域移動量と領域類似度とに基づいて、障害物の存在を判断することとした。これにより、移動量が小さい「相対的に自車両(衝突判断主体)に向かって移動する障害物」「遠方の物体」「自車車両と同じ方向に移動する前方の車両」の中から、衝突可能性のある自車両の近くに存在する障害物を選択的に検出することができる。   The inventor noticed that the amount of change in similarity or correlation value is large in the tracking area corresponding to the obstacle image in the vicinity. And the presence of an obstacle based on the similarity of the area. As a result, the collision amount can be selected from among “obstacles that move relatively toward the own vehicle (collision determination subject)”, “distant objects”, and “front vehicles that move in the same direction as the own vehicle” with a small amount of movement. It is possible to selectively detect an obstacle present near a possible host vehicle.

具体的に本実施形態では、追跡領域の移動量が第1のしきい値(th4)以下であり、類似度の変化量が第2のしきい値(th5)以上である追跡領域が存在するとき、衝突可能性のある障害物の存在を検出し、その追跡領域に認識された対象物を障害物と判断する。追跡領域の類似度の変化量は、相関値の変化量に基づいて算出されるが、相関値の個々の値はばらつくので、実際の処理では、一定サンプル数での近似直線を求め、その直線の「傾き」を類似度の変化量または相関値の変化量として用いることが好ましい。こうすることにより、信頼性の高い検出処理が可能となる。   Specifically, in the present embodiment, there is a tracking region in which the movement amount of the tracking region is equal to or smaller than the first threshold value (th4) and the amount of change in similarity is equal to or larger than the second threshold value (th5). At this time, the presence of an obstacle with a possibility of collision is detected, and the object recognized in the tracking area is determined as an obstacle. The amount of change in the similarity of the tracking region is calculated based on the amount of change in the correlation value. However, since the individual values of the correlation value vary, in an actual process, an approximate straight line with a certain number of samples is obtained, and the straight line is obtained. Is preferably used as the amount of change in similarity or the amount of change in correlation value. This makes it possible to perform highly reliable detection processing.

図7に、追跡領域a〜dについての移動量と相関値変化量との関係を示した。図7の斜線を付した部分が、追跡領域の移動量が第1のしきい値(th4)以下であり、かつ類似度(相関値)の変化量が第2のしきい値(th5)以上の条件を満たす部分である。追跡領域a(図3)の移動量と類似度変化量は、この条件を満たすため、障害物検出手段5は、追跡領域aの画像に含まれる対象物を障害物として検出する。ここで用いるしきい値(th4)及びしきい値(th5)は、個別具体的に設定することが好ましいため、実験を行い、実験結果に基づいて設定した。第1のしきい値、第2のしきい値のほか、本実施形態において用いるしきい値は、しきい値記憶部63に、予め記憶させておくことが好ましい。   FIG. 7 shows the relationship between the movement amount and the correlation value change amount for the tracking areas a to d. In the hatched portion of FIG. 7, the amount of movement of the tracking region is equal to or less than the first threshold (th4), and the amount of change in the similarity (correlation value) is equal to or greater than the second threshold (th5). This is the part that satisfies the conditions. Since the movement amount and the similarity change amount of the tracking area a (FIG. 3) satisfy this condition, the obstacle detection unit 5 detects the object included in the image of the tracking area a as an obstacle. The threshold value (th4) and threshold value (th5) used here are preferably set individually and specifically, so experiments were conducted and set based on the experimental results. In addition to the first threshold value and the second threshold value, the threshold value used in this embodiment is preferably stored in the threshold value storage unit 63 in advance.

次に、本実施形態の障害物検出装置100の処理手順を説明する。
図8は、本実施形態に係る障害物検出装置100の処理手順を示すフローチャートである。ステップS10から始まる処理は、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより始まる。ステップS10では、追跡領域情報記憶部62に記憶されている追跡領域情報を初期化して、ステップS20に進む。ステップS20では、撮像手段1が車両周辺、特に車両前方を撮像し、撮像した画像を画像記憶部61に記憶して、ステップS30に進む。
Next, a processing procedure of the obstacle detection apparatus 100 according to the present embodiment will be described.
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of the obstacle detection apparatus 100 according to the present embodiment. The process starting from step S10 starts when an ignition switch (not shown) is turned on. In step S10, the tracking area information stored in the tracking area information storage unit 62 is initialized, and the process proceeds to step S20. In step S20, the imaging means 1 images the periphery of the vehicle, particularly the front of the vehicle, stores the captured image in the image storage unit 61, and proceeds to step S30.

追跡可能領域検出手段2は、画像記憶部61に記憶されている画像に基づいて、追跡領域を検出する(ステップS30)。次に、領域移動量算出手段3は、撮像間隔Δtで異なるタイミングにおいて撮像された2つの画像に基づいて、移動する障害物に対応する追跡領域の移動量を算出する(ステップS40)。領域類似度算出手段4は、移動量が算出された移動前後の追跡領域の類似度を算出する(ステップS50)。障害物検出手段5は、移動量および類似度に基づいて、衝突可能性を判断し、衝突可能性のある障害物を検出する(ステップS60)。具体的には、追跡領域の移動量が第1のしきい値以下であり、追跡領域の類似度の変化量が第2のしきい値以上であるとき、衝突可能性があると判断し、当該追跡領域に撮像された対象物を障害物として検出する。   The traceable area detection unit 2 detects the tracking area based on the image stored in the image storage unit 61 (step S30). Next, the region movement amount calculation means 3 calculates the movement amount of the tracking region corresponding to the moving obstacle based on the two images captured at different timings at the imaging interval Δt (step S40). The area similarity calculation means 4 calculates the similarity of the tracking area before and after the movement for which the movement amount is calculated (step S50). The obstacle detection means 5 determines the possibility of collision based on the amount of movement and the similarity, and detects an obstacle with a possibility of collision (step S60). Specifically, when the movement amount of the tracking area is equal to or smaller than the first threshold value and the amount of change in the similarity of the tracking area is equal to or larger than the second threshold value, it is determined that there is a possibility of collision, An object imaged in the tracking area is detected as an obstacle.

障害物検出手段5による検出結果は、外部装置である警告装置200、および/または走行支援装置300へ向けて出力される。障害物の検出結果は、「障害物が存在する」という情報であってもよいし、画像情報に対応づけられた座標を参照して導かれた「障害物がどこに存在するか」という情報であってもよいし、パターンマッチング処理により導かれた「障害物は何か」という情報であってもよい。   The detection result by the obstacle detection means 5 is output to the warning device 200 and / or the driving support device 300 which are external devices. The obstacle detection result may be information that “the obstacle exists”, or information “where the obstacle exists” derived by referring to the coordinates associated with the image information. It may be information such as “what is an obstacle” derived by pattern matching processing.

障害物検出手段5の検出結果に応じて、警告装置200は運転者に警報を出力する(ステップS70)。警報は、画面表示によるものであってもよいし、音声案内によるものであってもよい。   Depending on the detection result of the obstacle detection means 5, the warning device 200 outputs an alarm to the driver (step S70). The alarm may be a screen display or a voice guidance.

ステップS70での処理が終わると、ステップS20に戻る。以後、撮像間隔Δtの周期で、ステップS20以降の処理が繰り返し行われる。   When the process in step S70 ends, the process returns to step S20. Thereafter, the processing after step S20 is repeatedly performed at a cycle of the imaging interval Δt.

本実施形態の障害物検出装置100によれば、追跡領域の移動量と類似度とに基づいて障害物を検出するため、1つのカメラで衝突可能性のある障害物を検出することができる。つまり、カメラを2つ以上設ける必要がない。このため、カメラを2つ以上有する装置のように、対象までの距離を計測する装置を設ける必要がなく、機器構成を簡素化することができる。また、カメラ同士の精密な光軸合わせを行う必要がなく、コストや工数を減らすことができる。   According to the obstacle detection apparatus 100 of the present embodiment, since an obstacle is detected based on the movement amount and similarity of the tracking area, it is possible to detect an obstacle that may collide with one camera. That is, it is not necessary to provide two or more cameras. For this reason, it is not necessary to provide a device for measuring the distance to the object as in a device having two or more cameras, and the device configuration can be simplified. In addition, it is not necessary to perform precise optical axis alignment between cameras, and costs and man-hours can be reduced.

障害物の検出処理において、追跡領域の移動量のしきい値と類似度の変化量のしきい値を設定し、設定されたしきい値に基づいて衝突可能性を判断することから、撮像された対象物のうち衝突可能性のある障害物を正確に検出することができる。   In the obstacle detection process, the threshold value for the amount of movement of the tracking area and the threshold value for the change in similarity are set, and the possibility of collision is determined based on the set threshold value. It is possible to accurately detect an obstacle that may collide among the detected objects.

追跡領域の移動量の算出処理において、追跡領域と探索領域との相関値を算出し、相関値に基づいて移動後の追跡領域を決定することにより、追跡領域の移動量を正確に算出することができる。また、類似度の算出処理において、相関値を用いて類似度を算出することにより、追跡領域の移動量算出処理において算出した相関値を利用することができ、障害物検出処理の迅速化を図ることができる。   In the process of calculating the movement amount of the tracking area, the correlation value between the tracking area and the search area is calculated, and the movement area of the tracking area is accurately calculated by determining the tracking area after movement based on the correlation value. Can do. Also, by calculating the similarity using the correlation value in the similarity calculation process, the correlation value calculated in the tracking area movement amount calculation process can be used, and the obstacle detection process can be speeded up. be able to.

さらに、障害物の移動を追跡するため、複数の濃淡変化を有する領域を追跡領域として設定し、障害物を正確に検出できる領域において障害物を検出するため、精度の高い検出処理を行うことができる。   Furthermore, in order to track the movement of the obstacle, a region having a plurality of shade changes is set as the tracking region, and the obstacle can be detected in the region where the obstacle can be accurately detected, so that highly accurate detection processing can be performed. it can.

本実施形態では、車両に搭載され、車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置100について説明したが、これに限定されることなく、ロボット、工作機械等に用いることもできる。   In the present embodiment, the obstacle detection apparatus 100 that is mounted on a vehicle and detects obstacles around the vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this, and the obstacle detection apparatus 100 can also be used for a robot, a machine tool, or the like.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described in order to facilitate understanding of the present invention, and is not described in order to limit the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

本実施形態に係る障害物検出装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the obstacle detection apparatus which concerns on this embodiment. 追跡領域の検出処理を説明するための第1の図である。It is a 1st figure for demonstrating the detection process of a tracking area | region. 追跡領域の検出処理を説明するための第2の図である。It is a 2nd figure for demonstrating the detection process of a tracking area | region. 追跡領域の移動量の算出処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation process of the movement amount of a tracking area | region. 障害物の距離と拡大率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance of an obstruction, and an expansion rate. 相関値の時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of a correlation value. 障害物の検出処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection process of an obstruction. 本実施形態に係る障害物検出装置の処理手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process sequence of the obstruction detection apparatus which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100…障害物検出装置
1…撮像手段
2…追跡可能領域検出手段
3…領域移動量算出手段
4…領域類似度算出手段
5…障害物検出手段
6…記憶手段
61…画像記憶部
62…追跡領域情報記憶部
63…しきい値記憶部
200…警告装置
300…走行支援装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Obstacle detection apparatus 1 ... Imaging means 2 ... Traceable area detection means 3 ... Area movement amount calculation means 4 ... Area similarity calculation means 5 ... Obstacle detection means 6 ... Storage means 61 ... Image memory | storage part 62 ... Tracking area | region Information storage unit 63 ... threshold value storage unit 200 ... warning device 300 ... travel support device

Claims (4)

自車両の前方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像から、少なくとも相対的に移動する障害物の画像に対応する追跡領域を検出する追跡可能領域検出手段と、
前記撮像手段により異なるタイミングで撮像された2つの画像に基づいて、前記追跡領域の移動量を算出する領域移動量算出手段と、
前記移動量が算出された、移動前の追跡領域と移動後の追跡領域との類似度を算出する領域類似度算出手段と、
前記領域移動量算出手段により算出された前記追跡領域の画像上における移動量が撮像画像内の周囲構造物を排除するための第1のしきい値以下であり、かつ前記類似度算出手段により算出された前記追跡領域の画像の類似度の変化量が第2のしきい値以上である追跡領域があるとき、当該追跡領域に対応する画像に含まれる対象物を衝突可能性のある障害物として検出する障害物検出手段とを有する障害物検出装置。
Imaging means for imaging the front of the host vehicle ;
A traceable area detecting means for detecting a tracking area corresponding to an image of an obstacle moving relatively at least from an image captured by the imaging means;
Area movement amount calculation means for calculating the movement amount of the tracking area based on two images imaged at different timings by the imaging means;
Area similarity calculating means for calculating the similarity between the tracking area before movement and the tracking area after movement, in which the movement amount is calculated;
The movement amount on the image of the tracking area calculated by the area movement amount calculation means is equal to or less than a first threshold value for excluding surrounding structures in the captured image , and is calculated by the similarity calculation means. When there is a tracking area in which the amount of change in the similarity of the image of the tracking area is equal to or greater than the second threshold, an object included in the image corresponding to the tracking area is regarded as an obstacle that may collide. obstruction detection system having an obstacle detection means for detecting.
前記領域移動量算出手段は、
前記検出された追跡領域と、当該追跡領域を基準として設定された探索領域との相関値を算出する相関値算出部と、
前記相関値算出部により算出された相関値が最大となる探索領域を、移動後の追跡領域として決定する決定部と、
前記決定部により決定された移動後の追跡領域の位置と、前記追跡可能領域検出手段により検出された移動前の追跡領域の位置とを比較し、移動量を算出する算出部とを有する請求項1に記載の障害物検出装置。
The area movement amount calculation means includes:
A correlation value calculation unit for calculating a correlation value between the detected tracking region and a search region set with reference to the tracking region;
A determination unit that determines a search region where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum as a tracking region after movement;
Claim with a calculation unit and the position of the tracking area after movement determined by the determining unit compares the position of the tracking area before movement detected by the tracking area detecting unit calculates a movement amount obstacle detection device according to 1.
前記領域類似度算出手段は、前記移動前の追跡領域と前記移動後の追跡領域との相関値に基づいて類似度を算出する請求項2に記載の障害物検出装置。 The obstacle detection device according to claim 2 , wherein the area similarity calculation unit calculates a similarity based on a correlation value between the tracking area before the movement and the tracking area after the movement. 前記追跡可能領域検出手段は、前記画像のエッジを検出するエッジ検出部と、
前記エッジ検出部により検出されたエッジの縦方向成分と横方向成分との大きさの比の分散値を、前記画像の所定領域ごとに算出する分散値算出部と、
前記分散値算出部により算出された分散値が所定の値よりも大きい所定領域を、前記障害物の移動を追跡するための追跡領域として判断する判断部とを有する請求項1〜3のいずれかに記載の障害物検出装置。
The traceable area detection means includes an edge detection unit that detects an edge of the image;
A variance value calculating unit that calculates a variance value of a ratio of magnitudes of vertical and horizontal components of an edge detected by the edge detecting unit for each predetermined region of the image;
The determination unit according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: a determination unit that determines a predetermined region in which the variance value calculated by the variance value calculation unit is greater than a predetermined value as a tracking region for tracking the movement of the obstacle. The obstacle detection apparatus according to 1.
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