JP4321821B2 - 画像認識装置及び画像認識方法 - Google Patents
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Description
さらに、地図情報から取得される道路特徴情報に基づいて認識対象物が存在すると推測される領域内について、他の領域よりも認識対象物を認識し易くなるように認識アルゴリズムを調整して画像認識を行うので、撮影時の天候や明るさ等の条件により、或いは認識対象物やその周辺の状態や種類等により認識対象物とその周辺とで輝度や色彩等の差が小さい場合等であっても、認識対象物の認識率を高めることができる。
さらに、地図情報から取得される道路特徴情報に基づいて認識対象物が存在すると推測される領域内について、他の領域よりも認識対象物を認識し易くなるように認識アルゴリズムを調整して画像認識を行うので、撮影時の天候や明るさ等の条件により、或いは認識対象物やその周辺の状態や種類等により認識対象物とその周辺とで輝度や色彩等の差が小さい場合等であっても、認識対象物の認識率を高めることができる。
本実施形態では、本発明に係る画像認識装置1を車両Mに搭載した場合を例として説明する。図1は、本実施形態に係る画像認識装置1のハードウエア構成の概略を示すブロック図である。
ここで、位置特定演算部7、GPS受信機4、方位センサ5、距離センサ6、及び地図情報データベース8は、車両に搭載され、車両の経路案内等を行うためのナビゲーション装置の構成を利用することができる。この場合、位置特定演算部7、GPS受信機4、方位センサ5、距離センサ6等が、本発明における「位置情報取得手段」に相当する。
また、インターフェース回路12は、画像前処理回路13へ送る画像情報Gとは別に、直接画像メモリ14へも画像情報Gを出力する。したがって、画像メモリ14には、画像前処理回路13により前処理を行った後の画像情報G2と、前処理を行っていないそのままの画像情報G1との両方が格納されることになる。
本実施形態においては、この画像情報取得部3が、本発明における「画像情報取得手段」を構成する。
この位置特定演算部7は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア或いはその両方で実装された構成を備えている。
図3は、地図情報データベース8に格納されている地図情報の内容を示す説明図である。この図に示すように、本実施形態に係る地図情報データベース8には、地図情報として、道路ネットワークレイヤL1、道路形状レイヤL2、地物レイヤL3が格納されている。
道路ネットワークレイヤL1は、道路11間の接続情報を示すレイヤである。具体的には、緯度及び経度で表現された地図上の位置情報を有する多数のノードNの情報と、2つのノードNを連結して道路11を構成する多数のリンクLの情報とを有して構成されている。また、各リンクLは、そのリンク情報として、道路11の種別(高速道路、有料道路、国道、県道等の種別)やリンク長さ等の情報を有している。
道路形状レイヤL2は、道路ネットワークレイヤL1に関連付けられて格納され、道路11の形状を示すレイヤである。具体的には、2つのノードNの間(リンクL上)に配置されて緯度及び経度で表現された地図上の位置情報を有する多数の道路形状補完点Sの情報と、各道路形状補完点Sにおける道路幅Wの情報とを有して構成されている。
なお、地図情報データベース8は、例えば、ハードディスクドライブ、DVD−ROMを備えたDVDドライブ、CD−ROMを備えたCDドライブ等のように、情報を記憶可能な記録媒体とその駆動手段とを有する装置をハードウエア構成として備えている。
本実施形態においては、この道路特徴情報取得演算部9が、本発明における「道路特徴情報取得手段」を構成する。
また、この画像情報認識演算部10において画像認識を行う認識対象物は、上述したペイント表示P、走行不可能領域I、及び各種の標識15や信号機16等の地物レイヤL3に地物情報として格納されている地物に対応するものとする。
本実施形態においては、この画像情報認識演算部10が、本発明における「画像情報認識手段」を構成する。
第一の画像認識処理方法は、画像情報Gから認識対象物の画像候補を抽出して道路特徴情報Cと対比し、道路特徴情報Cとの整合性が高い画像候補を認識対象物の画像として認識する処理方法である。
また、第二の画像認識処理方法は、道路特徴情報Cに基づいて画像情報G中における認識対象物の画像が存在する領域を推測し、その推測結果に基づいて、認識対象物の画像が存在すると推測される領域内では認識対象物であるか否かの判断基準が他の領域より低くなるように認識アルゴリズムを調整して、画像情報Gの中から認識対象物の画像を認識する処理方法である。
本実施形態においては、後にフローチャートを用いて説明するように、画像情報認識演算部10は、これらの第一及び第二の画像認識処理方法を組み合わせて、道路11の路面に設けられたペイント表示Pと、道路11に隣接する走行不可能領域Iとを認識する処理を行う。そのため、この画像情報認識演算部10は、ペイント表示認識演算部10a、道路特徴情報照合部10b、領域推測部10c、及び走行不可能領域認識部10dを備えている。
なお、この画像認識処理の例において、ペイント表示Pは、道路11の路面との輝度や色彩の差が大きく画像認識が比較的容易であるため、本発明における「第一の認識対象物」に相当する。一方、路肩、歩道、分離帯等の走行不可能領域Iは、道路11やその周囲との輝度や色彩の差が小さいためにエッジ検出等によっても輪郭を特定することが困難な場合が多く、画像認識がペイント表示Pよりも困難であるため、本発明における「第二の認識対象物」に相当する。
また、各地物の形状情報は、上記位置情報により特定される位置を基準として縦、横、高さ方向にそれぞれどれだけの大きさを有し、どのような形状(シルエット)を備えているか等の情報を有する。この形状情報は、画像情報Gとの対比が容易となるように簡略化して表された情報とすると好適である。
各地物の色彩情報は、例えば道路標識等の一様な色彩でない地物の場合には、上記形状情報の中の領域毎に色彩情報が格納された情報とすると好適である。
上記のとおり、本例ではペイント表示Pが本発明における「第一の認識対象物」に相当するので、このペイント表示Pの画像認識を行うペイント表示認識演算部10aが、本発明における「第一対象物認識手段」を構成する。
したがって、本実施形態においては、この道路特徴情報照合部10bが、本発明における「道路特徴情報照合手段」を構成する。
図8(a)は、画像情報Gからステップ#72の処理により抽出されたペイント表示Pの画像のみを表した図である。なお、右側の破線の区画線の画像GP2bは、車両の画像GSとともにペイント表示Pの画像候補から除外されているので、ここで抽出されたペイント表示Pの画像には含まれない(なお、図8(a)においては点線で示している)。
本実施形態においては、ステップ#08において走行不可能領域Iの画像が存在すると推測された領域A4及びA7内について、走行不可能領域Iであるか否かの判断基準が他の領域(ここでは領域A5及びA6)よりも低くなるように認識アルゴリズムを調整する。すなわち、上述のとおり、歩道I1、分離帯I2、路肩等の走行不可能領域Iは、道路11やその周囲との輝度や色彩の差が小さいためにエッジ検出等によっても輪郭を特定することが困難な場合が多く、ペイント表示Pよりも画像認識が一般的に困難である。そこで、走行不可能領域Iの画像が存在すると推測された領域A4及びA7について、他の領域よりも走行不可能領域Iと認識しやすくする方向に認識アルゴリズムを調整することにより、走行不可能領域Iの認識率を高めることができる。
なお、走行不可能領域Iであるか否かの判断基準が他の領域よりも低くなるように認識アルゴリズムを調整するためには、走行不可能領域Iの画像が存在すると推測された領域A4及びA7における判断基準を他の領域に対して低くする方法の他に、他の領域の判断基準を領域A4及びA7に対して高くする方法や、領域A4及びA7における判断基準を他の領域に対して低くするとともに他の領域の判断基準を領域A4及びA7に対して高くする方法等がある。この認識アルゴリズムの具体的な調整方法は、走行不可能領域Iの認識方法に応じた方法とする。
一方、領域A4、A6、及びA7は、エッジ点数はある程度多くなっている。結論からいうと、領域A4及びA7はそれぞれ歩道I1又は中央分離帯I2といった走行不可能領域Iが存在することによりエッジ点数が多くなっているのに対して、領域A6は前方の車両の画像Gs及びその車両の画像Gsに隠れた破線の区画線GP2bが存在することによりエッジ点数が多くなっている。しかし、エッジ点数のみからそれが走行不可能領域Iであるか否かを判断することは困難である。
(1)上記のとおり、図4のフローチャートに示す実施形態では、第一の画像認識処理方法と第二の画像認識処理方法とを組み合わせて、道路11の路面に設けられたペイント表示Pと、道路11に隣接する走行不可能領域Iとを認識する場合について説明したが、第一の画像認識処理方法のみを用いてペイント表示Pや走行不可能領域Iの画像候補を抽出して道路特徴情報Cと対比し、道路特徴情報Cとの整合性が高い画像候補をペイント表示Pや走行不可能領域Iの画像として認識する画像認識を行うことも当然に可能である。
また、第二の画像認識処理方法のみを用いてペイント表示Pや走行不可能領域Iの画像認識を行うことも可能である。すなわち、位置特定演算部7により特定された撮像位置と道路特徴情報Cとに基づいて画像情報G中におけるペイント表示Pや走行不可能領域Iの画像が存在する領域を推測し、その推測結果に基づいて、ペイント表示Pや走行不可能領域Iの画像が存在すると推測される領域内ではペイント表示Pや走行不可能領域Iであるか否かの判断基準が他の領域より低くなるように認識アルゴリズムを調整して、画像情報Gの中から認識対象物の画像を認識する画像認識を行うことも可能である。
また、画像認識装置1の全ての構成が車両Mに搭載されるとは限らない。すなわち、撮像装置2を除く一部の構成が、インターネット等の通信ネットワークを介して接続された状態で車両Mの外に設置されており、ネットワークを介して情報や信号の送受信を行うことにより、画像認識装置1を構成するものとすることもできる。この場合、例えば画像情報認識演算部10の機能を車外のサーバ等により実行させることも可能である。
2:撮像装置
3:画像情報取得部(画像情報取得手段)
7:位置特定演算部
8:地図情報データベース
9:道路特徴情報取得演算部(道路特徴情報取得手段)
10:画像情報認識演算部(画像情報認識手段)
10a:ペイント表示認識演算部(第一対象物認識手段)
10b:道路特徴情報照合部(道路特徴情報照合手段)
10c:領域推測部(領域推測手段)
10d:走行不可能領域認識部(第二対象物認識手段)
G:画像情報
C:道路特徴情報
P:ペイント表示
I:走行不可能領域
Claims (14)
- 道路上で撮像した画像情報を取り込む画像情報取得手段と、
地図情報から前記画像情報の撮像位置周辺の地物に関する道路特徴情報を取得する道路特徴情報取得手段と、
前記道路特徴情報を用いて前記画像情報の認識処理を行い、前記画像情報の中に含まれる前記地物に対応する認識対象物の画像を認識する画像情報認識手段と、
を備え、
前記画像情報認識手段は、前記道路特徴情報に基づいて前記画像情報中における前記認識対象物の画像が存在する領域を推測し、その推測結果に基づいて、前記認識対象物の画像が存在すると推測される領域内では前記認識対象物であるか否かの判断基準が他の領域より低くなるように認識アルゴリズムを調整して前記認識対象物の画像を認識する認識処理を行う画像認識装置。 - 前記画像情報認識手段は、前記認識処理と組み合わせて、前記画像情報から前記認識対象物の画像候補を抽出して前記道路特徴情報と対比し、前記道路特徴情報との整合性が高い前記画像候補を前記認識対象物の画像として認識する認識処理を行う請求項1に記載の画像認識装置。
- 前記道路特徴情報は、前記地物に関する位置情報と、形状情報及び色彩情報の少なくとも一方とを含む請求項1又は2に記載の画像認識装置。
- 前記地物として、道路の路面に設けられたペイント表示及び道路に隣接する走行不可能領域の一方又は双方を含む請求項1から3の何れか一項に記載の画像認識装置。
- 道路上で撮像した画像情報を取り込む画像情報取得手段と、
地図情報から前記画像情報の撮像位置周辺の第一及び第二の地物に関する道路特徴情報を取得する道路特徴情報取得手段と、
前記画像情報の中に含まれる、認識が比較的容易な前記第一の地物に対応する第一の認識対象物の画像を認識する第一対象物認識手段と、
前記第一対象物認識手段による前記第一の認識対象物の画像の認識結果と、前記道路特徴情報取得手段により取得された前記第一の地物に関する前記道路特徴情報とを対比し、前記画像情報と前記道路特徴情報との照合を行う道路特徴情報照合手段と、
前記道路特徴情報照合手段による照合結果に基づいて、前記画像情報中における、前記第一の認識対象物より認識が困難な前記第二の地物に対応する第二の認識対象物の画像が存在する領域を推測する領域推測手段と、
前記領域推測手段による推測結果に基づいて、前記第二の認識対象物の画像が存在すると推測される領域内では前記第二の認識対象物であるか否かの判断基準が他の領域より低くなるように認識アルゴリズムを調整して、前記画像情報の中に含まれる前記第二の認識対象物の画像の認識を行う第二対象物認識手段と、
を備える画像認識装置。 - 前記第一対象物認識手段は、前記画像情報から前記第一の認識対象物の画像候補を抽出し、
前記道路特徴情報照合手段は、前記第一の認識対象物の画像候補と前記道路特徴情報取得手段により取得された前記第一の地物に関する前記道路特徴情報とを対比し、整合性が高い前記第一の認識対象物の画像候補を前記第一の認識対象物の画像として認識し、認識された前記第一の認識対象物の画像を基準として前記画像情報と前記道路特徴情報との照合を行う請求項5に記載の画像認識装置。 - 前記道路特徴情報は、前記第一及び第二の地物に関する位置情報と、形状情報及び色彩情報の少なくとも一方とを含む請求項5又は6に記載の画像認識装置。
- 前記第一の地物は道路の路面に設けられたペイント表示であり、前記第二の地物は道路に隣接する走行不可能領域である請求項5から7の何れか一項に記載の画像認識装置。
- 前記道路特徴情報取得手段は、ナビゲーション装置を構成する地図情報データベースが有する地図情報から、前記撮像装置による前記画像情報の撮像時に、前記ナビゲーション装置を構成する位置情報取得手段により取得された位置周辺の前記道路特徴情報を取得する請求項1から8の何れか一項に記載の画像認識装置。
- 前記画像情報取得手段は、車両に搭載した撮像装置により撮像した画像情報を所定の時間間隔で取り込む請求項1から9の何れか一項に記載の画像認識装置。
- 請求項1に記載の画像認識装置を備えるとともに、
前記画像情報認識手段による認識結果に基づいて車両の走行制御を行う走行制御手段を備える車両制御装置。 - 請求項1に記載の画像認識装置を備えるとともに、
前記地図情報を有する地図情報データベースと、
自位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記画像情報認識手段による認識結果に基づいて前記自位置情報を補正する自位置補正手段と、を備えるナビゲーション装置。 - 道路上で撮像した画像情報を取り込む画像情報取得工程と、
地図情報から前記画像情報の撮像位置周辺の地物に関する道路特徴情報を取得する道路特徴情報取得工程と、
前記道路特徴情報を用いて前記画像情報の認識処理を行い、前記画像情報の中に含まれる前記地物に対応する認識対象物の画像を認識する画像情報認識工程と、
を有し、
前記画像情報認識工程は、前記道路特徴情報に基づいて前記画像情報中における前記認識対象物の画像が存在する領域を推測し、その推測結果に基づいて、前記認識対象物の画像が存在すると推測される領域内では前記認識対象物であるか否かの判断基準が他の領域より低くなるように認識アルゴリズムを調整して前記認識対象物の画像を認識する認識処理工程を含む画像認識方法。 - 道路上で撮像した画像情報を取り込む画像情報取得工程と、
地図情報から前記画像情報の撮像位置周辺の第一及び第二の地物に関する道路特徴情報を取得する道路特徴情報取得工程と、
前記画像情報の中に含まれる、認識が比較的容易な前記第一の地物に対応する第一の認識対象物の画像を認識する第一対象物認識工程と、
前記第一対象物認識工程による前記第一の認識対象物の画像の認識結果と、前記道路特徴情報取得工程により取得された前記第一の認識対象物に関する前記道路特徴情報とを対比し、前記画像情報と前記道路特徴情報との照合を行う道路特徴情報照合工程と、
前記道路特徴情報照合工程による照合結果に基づいて、前記画像情報中における、前記第一の認識対象物より認識が困難な前記第二の地物に対応する第二の認識対象物の画像が存在する領域を推測する領域推測工程と、
前記領域推測工程による推測結果に基づいて、前記第二の認識対象物の画像が存在すると推測される領域内では前記第二の認識対象物であるか否かの判断基準が他の領域より低くなるように認識アルゴリズムを調整して、前記画像情報の中に含まれる前記第二の認識対象物の画像の認識を行う第二対象物認識工程と、
を有する画像認識方法。
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