JP4055785B2 - 移動物体の高さ検出方法及び装置並びに物体形状判定方法及び装置 - Google Patents
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このため、従来の大型/小型の2車種情報よりも、より詳細な情報を高精度かつ安価に提供する方法が求められている。
また、特開平11−175880号公報では、複数カメラを路上に設置し、カメラ間の視差より、カメラからの距離を算出し、詳細な車両形状を算出しているが、複数のカメラを用いるため、機器コストが高くなる。また重量も1カメラより増加するため、設置コストも上がる。さらに、カメラ間の光軸の方向を厳密に調整する必要もあり、取り扱いが難しい。
また、この物体の高さ情報を用いれば、車両の外郭形状(シルエット)を容易に合成することができる。
従って、本発明は、従来よりも簡単な構成の装置を用いて物体の高さを算出できる移動物体の高さ検出方法及び装置を提供することを目的とする。
「特徴ラインを画面上で追跡することにより、当該特徴ラインの高さを算出する」とは、具体的には、請求項1の「(c)予め移動物体の速度、高さの異なる各特徴ラインについて、各特徴ラインの高さと、各速度と、各特徴ラインがカメラの撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する時間とを対応付けしておき、前記検出された移動物体の速度と、前記特徴ラインが撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する時間とに基づいて、当該特徴ラインの高さを算出する」、請求項2の「(c′)予め移動物体の速度、高さの異なる各特徴ラインについて、各特徴ラインの高さと、各速度と、各特徴ラインがカメラの撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する見かけ上の速度とを対応付けしておき、前記検出された移動物体の速度と、前記特徴ラインが撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する見かけ上の速度とに基づいて、」、又は請求項3の「(c″)あらかじめ速度、高さの異なる特徴ラインの時間軌跡のパターンを用意し、測定した特徴ラインの時間軌跡点を同じ、速度のパターン群にフィッティングさせることにより、当該特徴ラインの高さを算出する」という内容である。
そこで、当該移動物体の速度を検出するとともに、当該画像に表れる、移動物体の移動方向に垂直な移動物体の特徴ラインを検出し、前記特徴ラインを画面上で追跡することにより、当該特徴ラインの高さを算出することができる。
「特徴ラインを画面上で追跡することにより、当該特徴ラインの高さを算出する」とは、具体的には、請求項4の「予め移動物体の速度、高さの異なる各特徴ラインについて、各特徴ラインの高さと、各速度と、各特徴ラインがカメラの撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する時間とを対応付けしておき、前記検出された移動物体の速度と、前記特徴ラインが撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する時間とに基づいて、当該特徴ラインの高さを算出する」、請求項5の「予め移動物体の速度、高さの異なる各特徴ラインについて、各特徴ラインの高さと、各速度と、各特徴ラインがカメラの撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する見かけ上の速度とを対応付けしておき、前記検出された移動物体の速度と、前記特徴ラインが撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する見かけ上の速度とに基づいて、当該特徴ラインの高さを算出する」、又は請求項6の「あらかじめ速度、高さの異なる特徴ラインの時間軌跡のパターンを用意し、測定した特徴ラインの時間軌跡点を同じ、速度のパターン群にフィッティングさせることにより、当該特徴ラインの高さを算出する」という内容である。
また、本発明の物体形状判定方法は、前記移動物体の高さ検出方法に基づいて検出された複数の特徴ラインを結合することにより、当該移動物体のシルエット画像を生成する方法である。本発明の物体形状判定装置は、前記本発明の物体形状判定方法と実質同一発明にかかる装置である。
図1は、本発明の移動物体の高さ検出装置を含む物体形状判定装置の構成図を示す。
道路上方に道路面を俯瞰するように、カメラ2を所定の高さに設置している。カメラ2の視野範囲5は、道路の一車線上にある。
カメラ2の撮影画像は、映像ケーブル3を通して計測装置4に入力される。計測装置4は、通信手段を持ち、計測結果を遠隔地の処理センターに提供することができる。
カメラ2の視野範囲5は、図2のように車両のバンパーやフロントガラスなどの、移動物体の移動方向に垂直なラインである水平ラインが抽出しやすい程度の視野(左右方向2〜3m、上下方向2〜3m程度)とする。
図3は、計測装置4の構成例を示す図である。
計測装置4は、画像入力部41、A/D変換部42、画像メモリ43、演算部44、通信部45を有する。
図4は、計測装置4の行う物体形状算出処理方法を示すフローチャートである。
演算部44は、画像入力部41を通して画像を取り込み、画像メモリ43に記憶させる(ステップS1)。画像の取り込み間隔は、例えば1秒間に30枚とする。
演算部44は、画像メモリ43に記憶された画像に基づいて、画面の中に車両が存在するかどうかを検出する(ステップS2)。
この枠内において、車両有無を判定する。
例えば、予め車両が存在しない場合の路面画像(以下、背景画像と呼ぶ)を作成しておき、取り込んだ画像(以下、入力画像と呼ぶ)との明るさの差を算出し、閾値以上の変化が検出された場合を車両有りとし、閾値以下の変化の場合は車両なしとする(ステップS3)。
車両ありと判定された場合、車両の速度検出を行う(ステップS4)。車両の速度検出は公知の手段を用いることができる。例えば、カメラ2の下に超音波式ドップラーレーダを設置して、車両の速度を測定することができる。また、道路に埋め込み式の車両感知器を2つ設置し、車両がこれらの車両感知器を通過した時間を測定して、車両の速度を知ることができる。
図6は、特徴ライン抽出処理を説明するための詳細フローチャートである。
まず、各画素毎に、前時刻と現時刻の明るさの差を算出し、その差が閾値以上ある場合、時間差分変化ありとする(ステップT1)。これは、路面標示等の動かない路面のエッジを消すためである。
計算式は、例えば
D=I11×1+I12×2+I13×1-I31×1-I32×2-I33×1
である(Ijkは、行列の第j行第k列の画素の輝度を表す)。
図8は、細線化された水平エッジ画像の一例を示す図である。
このヒストグラムに基づいて、画面の上部から下部にかけて(下部から上部でもよい)、水平エッジ数が、その水平ラインの上下に隣接する水平ラインと比較して閾値以上大きいラインを抽出する。これは図7に円で囲んだ、尖ったピークの部分に該当する。この尖ったラインを「特徴ライン」という。
以下、次に取り込んだ画像に基づいて、ステップS2以下の処理を繰り返す。
ステップS3で、画像内に車両がなくなったと判定された場合、ステップS7に移り、今までの車両検出回数をしきい値nと比較する。
車両検出回数が閾値nを超えていたら、ステップS8に移り、特徴ラインの高さ算出処理に入る。
図9は、検出された特徴ラインの画面上の位置を縦軸に、時刻を横軸にとったグラフである。特徴ラインが3本写った場合を例示している。
図9において、各特徴ラインの軌跡は、画面上における見かけの動きであり、各時刻における実空間上での位置を射影したものである。車両の走行に従って、特徴ラインが画面の上から下へ移動している。
図10のように、実空間での座標系を(X,Y,Z)とし、カメラ2の撮影面上での座標系を(P,Q)とする。
実空間では、垂直方向をZ、道路の延びる方向をY、道路を横断する方向をXにとる。
カメラ2は、道路の延長線上に設置されており、その撮影面では、道路横断方向Xと平行に横軸Pをとり、横軸Pと直角に縦軸Qをとる。縦軸Qは、道路の垂直方向Zに対して、俯角に相当する角度αだけ傾いているものとする。
撮影面上での座標q(単位:画素数)と、実空間上での座標点(y,z)には、(1)(2)式の関係式が成立する。
z=H−(ftanα−ξ)y/(ξtanα+f) (1)
ξ=(Sq/Nq)q (2)
ここで、ξは特徴ラインの撮像面上の高さである。微少時間(画面上下範囲を通過する時間)内での車両の移動速度vは検出済みであるから、所定時刻からの経過時間に基づいて各時刻でのY座標y(t)が算出できる。
すると(1)式から、前記y(t)に基づいて、ξ(t)が時間の関数として算出できる。このξ(t)を使えば、(2)式からq(t)が時間の関数として求まる。
従って、このq(t)を時間の関数として、曲線Uを描くことができる。
特徴ラインの実空間上での高さzを変数(パラメータ)とし、高さzを変えていけば、複数のq(t)を描いた曲線群ができる。
同図では、各曲線とも、時刻t0における撮影面上の高さを同一値qsに統一している。また同図で、高さzは、z0>z1>z2の関係がある。
高さz0に対応する曲線U0は、短い時間で撮影面を上端から下端まで(撮影面の上端から下端までを「カメラ2の視野」という)通過していることがわかる。この現象は、高さの高い物体、例えば車両の屋根などは、比較的短時間でカメラ2の視野を横切るという経験則に対応している。
従って、車両の移動速度が分かっているとして、特徴ラインがこのカメラ2の視野を通過する時間Tを測定すれば、当該物体の高さが求まる。
例えば図11では、特徴ラインの時々刻々の軌跡例がプロットされており、それらの点がカメラ2の視野を通過するのに時間Tかかっているとする。この時間Tをかけてカメラ2の視野を通過する曲線U*を特定することができる。曲線U*に対応する高さをz*とすると、そのz*が特徴ラインの実空間上での高さとなる。
例えば図11では、撮影された特徴ラインの時々刻々の軌跡がプロットされているが、それらの点は、曲線U*にフィットしているとする。曲線U*に対応する高さをz*とすると、そのz*が特徴ラインの実空間上での高さとして求まる。
しかし、1つの移動速度に対応する曲線群を持っておけば、他の移動速度の曲線群は、時間のスケールを延び縮みさせるだけで簡単に求めることができる。
以上の説明では、図11に示したように、グラフ上で時間を計り、曲線形の一致を調べていたが、これらの処理は、実際には、コンピュータの計算処理機能を利用して行うことは言うまでもない。例えば、前記曲線形の一致を調べるには、最小自乗法など、公知の最尤推定法を用いればよい。
したがって、特徴ライン位置を結合することにより、図12に示すように、車両のシルエット画像を作成できる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、物体として道路を走行する車両を想定したが、移動物体であれば、歩行者、航空機であってもよい。また、水面の上を航行する船舶であっても、その形状を判定することができる。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
3 映像ケーブル
4 計測装置
41 画像入力部
42 A/D変換部
43 画像メモリ
44 演算部
45 通信部
Claims (10)
- (a)物体が移動する場所を俯瞰するカメラにより、当該場所を周期的に撮影し、
(b)撮影した画像内に移動物体が検出された場合に、その移動物体の速度を検出するとともに、当該画像に表れる、移動物体の移動方向に垂直な移動物体の特徴ラインとを検出し、
(c)予め移動物体の速度、高さの異なる各特徴ラインについて、各特徴ラインの高さと、各速度と、各特徴ラインがカメラの撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する時間とを対応付けしておき、前記検出された移動物体の速度と、前記特徴ラインが撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する時間とに基づいて、当該特徴ラインの高さを算出する移動物体の高さ検出方法。 - (a)物体が移動する場所を俯瞰するカメラにより、当該場所を周期的に撮影し、
(b)撮影した画像内に移動物体が検出された場合に、その移動物体の速度を検出するとともに、当該画像に表れる、移動物体の移動方向に垂直な移動物体の特徴ラインとを検出し、
(c′)予め移動物体の速度、高さの異なる各特徴ラインについて、各特徴ラインの高さと、各速度と、各特徴ラインがカメラの撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する見かけ上の速度とを対応付けしておき、前記検出された移動物体の速度と、前記特徴ラインが撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する見かけ上の速度とに基づいて、当該特徴ラインの高さを算出する移動物体の高さ検出方法。 - (a)物体が移動する場所を俯瞰するカメラにより、当該場所を周期的に撮影し、
(b)撮影した画像内に移動物体が検出された場合に、その移動物体の速度を検出するとともに、当該画像に表れる、移動物体の移動方向に垂直な移動物体の特徴ラインとを検出し、
(c″)あらかじめ速度、高さの異なる特徴ラインの時間軌跡のパターンを用意し、測定した特徴ラインの時間軌跡点を同じ、速度のパターン群にフィッティングさせることにより、当該特徴ラインの高さを算出する移動物体の高さ検出方法。 - 道路面を俯瞰するように所定の高さに設置されたカメラと、
カメラの撮影画像を取り込み処理する計測装置と、
カメラの画面上に設定した検出範囲内で移動物体が検出された場合に、その移動物体の速度を検出する速度検出手段と、
前記計測装置は、当該画像に表れる、移動物体の移動方向に垂直な移動物体の特徴ラインを検出する特徴ライン検出手段と、
予め移動物体の速度、高さの異なる各特徴ラインについて、各特徴ラインの高さと、各速度と、各特徴ラインがカメラの撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する時間とを対応付けしておき、前記検出された移動物体の速度と、前記特徴ラインが撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する時間とに基づいて、当該特徴ラインの高さを算出する高さ算出手段とを備える移動物体の高さ検出装置。 - 道路面を俯瞰するように所定の高さに設置されたカメラと、
カメラの撮影画像を取り込み処理する計測装置と、
カメラの画面上に設定した検出範囲内で移動物体が検出された場合に、その移動物体の速度を検出する速度検出手段と、
前記計測装置は、当該画像に表れる、移動物体の移動方向に垂直な移動物体の特徴ラインを検出する特徴ライン検出手段と、
予め移動物体の速度、高さの異なる各特徴ラインについて、各特徴ラインの高さと、各速度と、各特徴ラインがカメラの撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する見かけ上の速度とを対応付けしておき、前記検出された移動物体の速度と、前記特徴ラインが撮影画面の所定位置から所定位置まで通過する見かけ上の速度とに基づいて、当該特徴ラインの高さを算出する高さ算出手段とを備える移動物体の高さ検出装置。 - 道路面を俯瞰するように所定の高さに設置されたカメラと、
カメラの撮影画像を取り込み処理する計測装置と、
カメラの画面上に設定した検出範囲内で移動物体が検出された場合に、その移動物体の速度を検出する速度検出手段と、
前記計測装置は、当該画像に表れる、移動物体の移動方向に垂直な移動物体の特徴ラインを検出する特徴ライン検出手段と、
あらかじめ速度、高さの異なる特徴ラインの時間軌跡のパターンを用意し、測定した特徴ラインの時間軌跡点を同じ、速度のパターン群にフィッティングさせることにより、当該特徴ラインの高さを算出する高さ算出手段とを備える移動物体の高さ検出装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の移動物体の高さ検出方法に基づいて検出された複数の特徴ラインを結合することにより、当該移動物体のシルエット画像を生成する物体形状判定方法。
- 前記移動物体が車両であり、当該車両のシルエット画像に基づき車種判定する請求項7記載の物体形状判定方法。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の移動物体の高さ検出方法に基づいて検出された複数の特徴ラインを結合することにより、当該移動物体のシルエット画像を生成する物体形状判定装置。
- 前記移動物体が車両であり、当該車両のシルエット画像に基づき車種判定する請求項9記載の物体形状判定装置。
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