JP4922642B2 - Vehicle detection device and vehicle detection method - Google Patents

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本発明は、カメラ等により撮影して得られた画像から車両を検出する車両検出装置及び車両検出方法に関する。   The present invention relates to a vehicle detection device and a vehicle detection method for detecting a vehicle from an image obtained by photographing with a camera or the like.

従来より、ビデオカメラにより撮影した画像に対し背景差分やフレーム差分処理、あるいはライト検出処理を行って得られた車両候補について、時系列の追跡処理を組み合わせて車両検出処理を行い、個別車両の軌跡を判断して交通量の計測、もしくは停止等の突発異常事象を検出することが行われている。   Conventionally, for vehicle candidates obtained by performing background difference, frame difference processing, or light detection processing on images captured by a video camera, vehicle detection processing is performed by combining time-series tracking processing, and the trajectory of individual vehicles It is possible to measure the traffic volume or detect sudden abnormal events such as stoppage.

このような車両検出処理を行う装置として、撮影された画像の車両の存在する確率の高い車両候補領域から車両領域を検出する車両領域検出装置であり、領域の画像の濃淡値の左右対称度を評価する左右対称度評価部と、領域の画像の画像の濃淡値の分散度を評価する分散度評価部と、領域の下部領域の画像の濃淡値と、領域下部に近接する領域の画像の濃淡値との差分を評価する下部濃淡平均値評価部と、各評価部による評価結果により車両候補領域が車両領域であるか否かを判断する領域判定部とを有する車両領域検出装置が知られている。   As a device for performing such vehicle detection processing, it is a vehicle region detection device that detects a vehicle region from a vehicle candidate region with a high probability that a vehicle in the photographed image exists, and determines the left-right symmetry of the gray value of the image in the region. Symmetry evaluation unit for evaluation, dispersion degree evaluation unit for evaluating the variance of the gray value of the image in the region, gray value of the image in the lower region of the region, and the shade of the image in the region close to the lower portion of the region There is known a vehicle area detection device having a lower gray level average value evaluation unit that evaluates a difference from a value and an area determination unit that determines whether a vehicle candidate area is a vehicle area based on an evaluation result by each evaluation unit Yes.

この装置の領域判定部においては、左右対称度評価部によって評価された左右対称度、分散値評価部によって評価された分散値、下部濃淡平均値評価部によって評価された下部濃淡平均値によって評価された下部濃淡平均値を所定の閾値と比較することで車両領域の判定を行っている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−039306号公報
In the area determination unit of this apparatus, the left / right symmetry evaluated by the left / right symmetry evaluation unit, the variance value evaluated by the variance value evaluation unit, and the lower gray level average value evaluated by the lower gray level average value evaluation unit are evaluated. The vehicle region is determined by comparing the lower grayscale average value with a predetermined threshold (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-039306

しかしながら、車両が走行している場所において何らかの外乱(天候の変化など)が発生した場合、上記のように閾値が固定であると、交通流計測や突発事象検出が正しく検出できない可能性があるという事情があった。また、所定の閾値を用いる場合には、車両検出処理を行う際に車両が走行している場所の環境ごと(屋外、トンネル、周囲に照明がある等)に複数の閾値を用意する必要があり、閾値の設定に手間がかかるという事情があった。   However, if some disturbance (such as a change in weather) occurs in the location where the vehicle is traveling, traffic flow measurement and sudden event detection may not be detected correctly if the threshold is fixed as described above. There was a situation. In addition, when a predetermined threshold value is used, it is necessary to prepare a plurality of threshold values for each environment (outdoor, tunnel, lighting around, etc.) where the vehicle is traveling when performing vehicle detection processing. There was a situation that it took time to set the threshold.

本発明は、上記従来の事情を鑑みてなされたものであって、車両検出を行うための閾値の設定に手間がかからず、何らかの外乱が発生しても車両候補を確実に検出することができる車両検出装置および車両検出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and does not require time and effort to set a threshold for vehicle detection, and can reliably detect a vehicle candidate even if some disturbance occurs. An object of the present invention is to provide a vehicle detection device and a vehicle detection method.

上記目的を達成するために、本発明の車両検出装置は、逐次画像を撮像して入力し現画像とする画像入力部と、前記画像入力部によって逐次入力される複数の現画像に基づいて背景画像を作成する背景画像作成部と、前記現画像および前記背景画像に基づいて、差分画像を作成する差分画像作成部と、前記差分画像から特徴のある領域を有する車両候補領域を検出する車両候補領域検出部と、前記車両候補領域の特徴のある領域を車両として認識する車両認識部と、前記車両認識部によって認識された認識車両を車両であると確定する車両確定部とを有し、前記車両確定部は、現在の車両候補領域における輝度信号の分散値と時間的要素を伴って順次取得された複数の車両候補領域における複数の輝度信号の分散値から算出され逐次更新される動的な分散閾値とを比較し、前記比較の結果、前記現在の車両候補領域における輝度信号の分散値が前記分散閾値より大きい場合に前記認識車両を車両であると確定する構成としている。 In order to achieve the above object, a vehicle detection apparatus according to the present invention includes an image input unit that captures and inputs sequential images to obtain a current image, and a background based on a plurality of current images that are sequentially input by the image input unit. A background image creation unit that creates an image, a difference image creation unit that creates a difference image based on the current image and the background image, and a vehicle candidate that detects a vehicle candidate region having a characteristic region from the difference image An area detection unit, a vehicle recognition unit that recognizes a characteristic region of the vehicle candidate region as a vehicle, and a vehicle determination unit that determines that the recognized vehicle recognized by the vehicle recognition unit is a vehicle, vehicle determination unit is calculated from the variance of the plurality of luminance signals in a plurality of vehicle candidate regions which are sequentially obtained with a dispersion value and time elements of the luminance signal in the current vehicle candidate region is sequentially updated Comparing the dynamic variance threshold value, the result of the comparison, it has a configuration in which the dispersion value of the luminance signal in the current vehicle candidate region is determined to be the vehicle of the recognition vehicle when the larger variance threshold.

この構成により、環境の変化やカメラの経年変化による影響を受けることなく、また外乱が発生した場合でも誤検出や未検出をなくすことができ、より安定した車両検出、車両の確定を行うことができる。また、例えば車両が長時間停止していた場合に背景画像に車両が落ち込んでしまった場合にも、再発進して現画像中に車両が存在しない場合の車両の誤検出を簡単に防止することができる。   This configuration eliminates the effects of environmental changes and camera aging, and eliminates false detections and undetections even when disturbances occur, enabling more stable vehicle detection and vehicle determination. it can. In addition, for example, when the vehicle has been stopped for a long time, even if the vehicle has fallen into the background image, it is possible to easily prevent erroneous detection of the vehicle when the vehicle restarts and there is no vehicle in the current image. Can do.

本発明の車両検出方法は、逐次画像が撮像されて入力し現画像とする画像入力ステップと、前記画像入力ステップにおいて逐次入力される複数の現画像に基づいて背景画像が作成されるステップと、前記現画像および前記背景画像に基づいて、差分画像が作成されるステップと、前記差分画像から特徴のある領域を有する車両候補領域が検出される車両候補領域検出ステップと、前記車両候補領域の特徴のある領域が車両として認識される車両認識ステップと、前記車両認識ステップにおいて認識された認識車両が車両であると確定される車両確定ステップとを有し、前記車両確定ステップは、現在の車両候補領域における輝度信号の分散値と時間的要素を伴って順次取得された複数の車両候補領域における複数の輝度信号の分散値から算出され逐次更新される動的な分散閾値との比較が行われ、前記比較の結果、前記現在の車両候補領域における輝度信号の分散値が前記分散閾値より大きい場合に前記認識車両が車両であると確定される方法としている。 The vehicle detection method of the present invention includes an image input step in which images are sequentially captured and input to form a current image, and a background image is created based on a plurality of current images sequentially input in the image input step; A step of creating a difference image based on the current image and the background image, a vehicle candidate region detection step of detecting a vehicle candidate region having a characteristic region from the difference image, and a feature of the vehicle candidate region A vehicle recognition step in which a certain region is recognized as a vehicle, and a vehicle determination step in which the recognized vehicle recognized in the vehicle recognition step is determined to be a vehicle. calculated from the variance value of a plurality of luminance signals in a plurality of vehicle candidate regions which are sequentially obtained with a dispersion value and time elements of the luminance signal in the region Re successive approximation of the updated are dynamic, distributed threshold is performed, the result of the comparison, said the dispersion value of the current luminance signal in the vehicle candidate region is the recognition vehicle vehicle when the larger variance threshold value The method is determined.

この構成により、環境の変化やカメラの経年変化による影響を受けることなく、また外乱が発生した場合でも誤検出や未検出をなくすことができ、より安定した車両検出、車両の確定を行うことができる。また、例えば車両が長時間停止していた場合に背景画像に車両が落ち込んでしまった場合にも、再発進して現画像中に車両が存在しない場合の車両の誤検出を簡単に防止することができる。   This configuration eliminates the effects of environmental changes and camera aging, and eliminates false detections and undetections even when disturbances occur, enabling more stable vehicle detection and vehicle determination. it can. In addition, for example, when the vehicle has been stopped for a long time, even if the vehicle has fallen into the background image, it is possible to easily prevent erroneous detection of the vehicle when the vehicle restarts and there is no vehicle in the current image. Can do.

本発明は、車両検出を行うための閾値の設定に手間がかからず、何らかの外乱が発生しても車両候補を確実に検出することができる車両検出装置および車両検出方法を提供することができる。   The present invention can provide a vehicle detection device and a vehicle detection method capable of reliably detecting a vehicle candidate even if some disturbance occurs without taking time and effort to set a threshold for vehicle detection. .

以下、本発明の実施形態の車両検出装置及び車両検出方法について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, a vehicle detection device and a vehicle detection method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態における車両検出装置100のブロック図である。この車両検出装置100は、現画像入力手段1、背景画像作成手段2、差分画像作成手段3、2値化画像作成手段4、外接矩形検出手段5、車両認識手段6、車両追跡手段7、車両確定手段8、画像格納手段10を有する。   FIG. 1 is a block diagram of a vehicle detection device 100 according to an embodiment of the present invention. The vehicle detection device 100 includes a current image input unit 1, a background image generation unit 2, a difference image generation unit 3, a binary image generation unit 4, a circumscribed rectangle detection unit 5, a vehicle recognition unit 6, a vehicle tracking unit 7, a vehicle A determination unit 8 and an image storage unit 10;

ここで、現画像入力手段1は画像入力部の一例である。また、背景画像作成部2は背景画像作成手段2の一例である。また、差分画像作成手段3は差分画像作成部の一例である。また、外接矩形検出手段5は車両候補領域検出部の一例である。また、車両認識手段6は車両認識部の一例である。また、車両確定手段8は車両確定部の一例である。   Here, the current image input means 1 is an example of an image input unit. The background image creation unit 2 is an example of the background image creation unit 2. Moreover, the difference image creation means 3 is an example of a difference image creation unit. The circumscribed rectangle detecting means 5 is an example of a vehicle candidate area detecting unit. The vehicle recognition means 6 is an example of a vehicle recognition unit. The vehicle determination means 8 is an example of a vehicle determination unit.

現画像入力手段1は、ビデオカメラ等により現画像を逐次入力する。背景画像作成手段2は、現画像格納手段11によって格納された現画像や背景画像格納手段11によって格納された元の背景画像を基に、平均化もしくは累積化などによって背景画像を作成する。差分画像作成手段3は、現画像格納手段11によって格納された現画像および背景画像格納手段12によって格納された背景画像の差分をとり、背景差分処理やフレーム差分処理などを用いて差分画像を作成する。2値化画像作成手段4は、差分画像格納手段13によって格納された差分画像の2値化画像を作成する。   The current image input means 1 sequentially inputs the current image with a video camera or the like. The background image creation means 2 creates a background image by averaging or accumulation based on the current image stored by the current image storage means 11 and the original background image stored by the background image storage means 11. The difference image creation means 3 takes the difference between the current image stored by the current image storage means 11 and the background image stored by the background image storage means 12 and creates a difference image using background difference processing, frame difference processing, or the like. To do. The binarized image creating unit 4 creates a binarized image of the difference image stored by the difference image storing unit 13.

外接矩形検出手段5は、2値化画像格納手段14によって格納された2値化画像から特徴のある部分だけを車両候補の外接矩形として検出する。通常、車両が走行している時間帯が昼間などの場合は、通常の差分処理としてフレーム差分や背景差分法などによって差分画像を作成し、この差分画像を基に車両候補矩形を抽出するが、車両が走行している時間帯が夜間などの場合は、車両のライトにより車両候補矩形を抽出する方法も用いられることがある。この方法(ライト検出処理ともいう)では、車両において点灯されているライト対を検出することで車両候補を検出する。   The circumscribed rectangle detecting unit 5 detects only a characteristic part from the binarized image stored by the binarized image storing unit 14 as a circumscribed rectangle of the vehicle candidate. Normally, when the time zone in which the vehicle is traveling is daytime, a difference image is created by frame difference or background difference method as a normal difference process, and a vehicle candidate rectangle is extracted based on this difference image. When the time zone during which the vehicle is traveling is at night or the like, a method of extracting the vehicle candidate rectangle by the vehicle light may be used. In this method (also referred to as light detection processing), a vehicle candidate is detected by detecting a light pair that is lit in the vehicle.

車両認識手段6は、外接矩形検出手段5が検出した外接矩形の領域に含まれる画像データに対して、パターン認識等の手法を用いて処理することにより、外接矩形内の像を車両として認識する。   The vehicle recognition means 6 recognizes the image in the circumscribed rectangle as a vehicle by processing the image data included in the circumscribed rectangle area detected by the circumscribed rectangle detecting means 5 using a technique such as pattern recognition. .

車両確定手段8は、現画像格納手段1によって格納された現画像の車両認識手段6によって認識された外接矩形における分散値を算出し、算出した分散値と閾値とを比較して車両を確定する、もしくは、現画像格納手段1によって格納された現画像における前記車両認識手段6によって車両と認識された外接矩形と同座標に位置する前記背景画像格納手段12によって格納された背景画像における矩形内において相関係数を算出し、その結果に基づいて車両を確定する。車両確定手段8に関しての詳しい説明に関しては後述する。車両追跡手段7は、車両確定手段8によって確定された車両の追跡処理を行う。   The vehicle determination means 8 calculates a variance value in the circumscribed rectangle recognized by the vehicle recognition means 6 of the current image stored by the current image storage means 1 and compares the calculated variance value with a threshold value to determine the vehicle. Or in the rectangle in the background image stored by the background image storage means 12 located at the same coordinates as the circumscribed rectangle recognized as the vehicle by the vehicle recognition means 6 in the current image stored by the current image storage means 1 The correlation coefficient is calculated, and the vehicle is determined based on the result. Detailed description regarding the vehicle determination means 8 will be described later. The vehicle tracking unit 7 performs a tracking process of the vehicle determined by the vehicle determination unit 8.

また、画像格納手段10は、現画像入力手段1により入力された現画像を格納する現画像格納手段11、背景画像作成手段2により作成された背景画像を格納する背景画像格納手段12、差分画像作成手段3により作成された差分画像を格納する差分画像格納手段13、及び2値化画像作成手段4により作成された2値化画像を格納する2値化画像格納手段14を有する。   The image storage means 10 includes a current image storage means 11 for storing the current image input by the current image input means 1, a background image storage means 12 for storing the background image created by the background image creation means 2, and a difference image. A difference image storage unit 13 for storing the difference image created by the creation unit 3 and a binarized image storage unit 14 for storing the binarized image created by the binarized image creation unit 4 are provided.

次に、車両確定手段8に関して詳説する。
まず、外接矩形検出手段5によって検出された車両候補矩形内に車両が存在する条件は、(1)車両候補矩形内の現画像と背景画像との相関係数が低いか、あるいは(2)車両候補矩形内の現画像の分散値が大きいかのいずれかである。車両候補矩形内の現画像から分散値を求める際には、例えば図3(a)における現画像の微分画像内の車両候補矩形の下部の部分から分散値を算出する。このように算出するのは、車両候補矩形内に車両が存在して例えばナンバープレート、車両の影やライトなどのエッジが多く存在することになり、分散値が大きな値となるためである。
Next, the vehicle determination means 8 will be described in detail.
First, the condition that the vehicle exists in the vehicle candidate rectangle detected by the circumscribed rectangle detecting means 5 is (1) the correlation coefficient between the current image and the background image in the vehicle candidate rectangle is low, or (2) the vehicle Either the variance value of the current image in the candidate rectangle is large. When obtaining the variance value from the current image in the vehicle candidate rectangle, for example, the variance value is calculated from the lower portion of the vehicle candidate rectangle in the differential image of the current image in FIG. The reason for this calculation is that the vehicle exists in the vehicle candidate rectangle and there are many edges such as license plates, vehicle shadows and lights, and the variance value becomes a large value.

この相関係数は0〜1にて正規化された係数であり、そのまま定量的に使用することができる。相関係数の算出対象である画像サイズがM×N(M、Nは自然数)の画像Iと画像Tの相関係数は、次式のようになる。   This correlation coefficient is a coefficient normalized by 0 to 1, and can be used quantitatively as it is. The correlation coefficient between the image I and the image T, whose image size is M × N (M and N are natural numbers), which is a correlation coefficient calculation target, is expressed by the following equation.

Figure 0004922642
Figure 0004922642

相関係数は−1〜1の間の値を取るが、本実施形態においては車両候補矩形において現画像と背景画像の相関係数値が例えば0.7未満であれば、相関がそれほど高くないため、現画像に車両が存在すると判断することにする。   Although the correlation coefficient takes a value between −1 and 1, in this embodiment, if the correlation coefficient value between the current image and the background image is less than 0.7 in the vehicle candidate rectangle, the correlation is not so high. It is determined that a vehicle exists in the current image.

これに対して、分散値に関しては環境によって、あるいは経年変化によって影響を受ける。その結果、分散値との比較を行う閾値があらかじめ定められている値(固定値)であると、例えば経年変化によってカメラなどは撮像する画像がぼけてしまう、つまりコントラストが低下する傾向にあるので分散値が小さくなり、車両候補が存在したとしても車両として検出されない可能性がある。そこで、この閾値を固定値ではなく走行する車両より動的に算出することができれば、環境変化、経年変化等に対応することができる。   On the other hand, the variance value is affected by the environment or aging. As a result, if the threshold value for comparison with the variance value is a predetermined value (fixed value), for example, the camera or the like is blurred due to secular change, that is, the contrast tends to decrease. The variance value becomes small, and even if a vehicle candidate exists, it may not be detected as a vehicle. Therefore, if this threshold value can be dynamically calculated from a traveling vehicle instead of a fixed value, it is possible to cope with environmental changes, secular changes, and the like.

前述の通り、車両確定手段8は、車両と認識された外接矩形の現画像に基づいて分散値を算出し、算出した分散値と閾値とを比較して車両を確定するが、本実施形態ではその閾値を車両の時系列の追跡処理によって動的に変化させる。具体的には、図3(a)のようなトンネル内においては例えば1台の車両に対して80メートル追跡し、その間に車両候補矩形を20回程抽出し、車両を認識する。この作業を同じ場所で100台分繰り返すことによって、約2000台の車両候補を取得することができる。この2000台の車両候補に基づいて、分散値を算出する。   As described above, the vehicle determination means 8 calculates a variance value based on the current image of the circumscribed rectangle recognized as a vehicle, and compares the calculated variance value with a threshold value to determine the vehicle. The threshold value is dynamically changed by tracking the time series of the vehicle. Specifically, in a tunnel as shown in FIG. 3A, for example, 80 meters of one vehicle is tracked, and a vehicle candidate rectangle is extracted about 20 times during that time to recognize the vehicle. By repeating this work for 100 vehicles at the same place, about 2000 vehicle candidates can be acquired. A variance value is calculated based on the 2000 vehicle candidates.

また、本実施形態においては分散値との比較を行う閾値、相関係数を算出するために、現画像、背景画像それぞれについて微分画像を用いることにする。図3は本発明の実施形態における車両検出装置100が抽出する車両候補矩形を示す図である。図3(a)は現画像の微分画像(エッジ画像)を示しており、太枠は車両候補矩形を示している。図3(b)は背景画像の微分画像(エッジ画像)を示しており、太枠は図3(a)の車両候補矩形と同一の位置の矩形である。   In the present embodiment, differential images are used for the current image and the background image in order to calculate a threshold value and a correlation coefficient for comparison with the variance value. FIG. 3 is a diagram showing vehicle candidate rectangles extracted by the vehicle detection device 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A shows a differential image (edge image) of the current image, and a thick frame shows a vehicle candidate rectangle. FIG. 3B shows a differential image (edge image) of the background image, and the thick frame is a rectangle at the same position as the vehicle candidate rectangle of FIG.

また、図4は本発明の実施形態における車両検出装置100が抽出する車両候補矩形を示す図(背景画像に車両が落ち込んだ場合)である。図4(a)は背景画像の微分画像(エッジ画像)を示しており、太枠は車両候補矩形を示している。図4(b)は現画像の微分画像(エッジ画像)を示しており、太枠は図4(a)の車両候補矩形と同一の位置の矩形である。   FIG. 4 is a diagram showing vehicle candidate rectangles extracted by the vehicle detection device 100 according to the embodiment of the present invention (when the vehicle falls in the background image). FIG. 4A shows a differential image (edge image) of a background image, and a thick frame shows a vehicle candidate rectangle. FIG. 4B shows a differential image (edge image) of the current image, and the thick frame is a rectangle at the same position as the vehicle candidate rectangle of FIG.

これらの微分画像を作成する際には、例えばエッジ検出に用いられるSobelフィルタなどが利用される。このように微分画像を用いることにより、エッジが強調されロバスト性が向上する。この微分画像を用いた方が、より安定した車両の確定処理を行うことができるが、微分画像を用いずに車両の確定処理を行ってもよい。   When creating these differential images, for example, a Sobel filter used for edge detection is used. By using the differential image in this way, the edge is enhanced and the robustness is improved. Although the more stable vehicle determination process can be performed using the differential image, the vehicle determination process may be performed without using the differential image.

次に、本実施形態における車両の検出方法について説明する。
図2は本発明の本実施形態における車両検出装置100の車両検出時の動作フロー図である。本実施形態では、車両の検出処理には通常は背景差分、フレーム差分処理等を用いるが、夜間などにおいてこれらの処理方法では車両の検出が困難である場合には、ライト検出処理(車両がライトを点灯している時の車両候補の検出に有効)も使用される。
Next, a vehicle detection method in this embodiment will be described.
FIG. 2 is an operation flowchart when the vehicle detection apparatus 100 according to the present embodiment of the present invention detects the vehicle. In the present embodiment, background detection, frame difference processing, and the like are normally used for vehicle detection processing. However, when it is difficult to detect a vehicle by these processing methods at night or the like, light detection processing (vehicle light Is also useful for detecting vehicle candidates when lit.

また、本実施形態において動的に算出する閾値は、通常の差分処理、ライト検出処理のそれぞれにおいて求めている。これは、車両がライトを点灯している場合と点灯していない場合とでは、同程度の経年変化が発生している場合においても車両候補矩形内の分散値が大きく異なるためである。   Further, the threshold value dynamically calculated in the present embodiment is obtained in each of the normal difference process and the light detection process. This is because the variance value in the vehicle candidate rectangle is greatly different between the case where the vehicle is lit and the case where the vehicle is not lit even when the same aging has occurred.

まず、現画像入力手段1は現画像を逐次入力し、時系列的に入力された現画像から背景画像作成手段2は背景画像を作成する(ステップS1)。具体的には、例えば初期背景として30秒間の現画像の積和演算を行う。そして差分画像作成手段3は現画像と背景画像の差分画像を作成する(ステップS2)。続いて、その差分画像から2値化画像作成手段4は2値化画像を作成する(ステップS3)。そして外接矩形検出手段5は2値化画像中の特徴量として認められる部分を外接矩形として検出する(ステップS4)。ここでは矩形として検出しているが、矩形以外によって検出してもよい。そして、車両認識手段6は検出した外接矩形内の像を車両として認識する。(ステップS5)。   First, the current image input unit 1 sequentially inputs the current image, and the background image generation unit 2 generates a background image from the current image input in time series (step S1). Specifically, for example, a product-sum operation is performed on the current image for 30 seconds as an initial background. Then, the difference image creating means 3 creates a difference image between the current image and the background image (step S2). Subsequently, the binarized image creating means 4 creates a binarized image from the difference image (step S3). Then, the circumscribed rectangle detecting means 5 detects a portion recognized as a feature amount in the binarized image as a circumscribed rectangle (step S4). Although it is detected as a rectangle here, it may be detected by other than a rectangle. And the vehicle recognition means 6 recognizes the detected image in the circumscribed rectangle as a vehicle. (Step S5).

ライトが未点灯であれば(ステップS6)、車両確定手段8は、車両と認識された外接矩形の下部領域の現画像の微分画像の分散値Sdを順次加算するとともに、分散値Sdの2乗値を順次加算していく(ステップS7)。そして、車両確定手段8は、加算された分散値の数が所定のサンプル数Nに達すれば(ステップS8)、分散値Sdの平均値Sd_mと分散値Sdの分散値Sd_m2を算出し、この平均値Sd_mからこの分散値Sd_m2に重み係数Kをかけて除算した新たな閾値Sd_thを算出する(ステップS9)。そして、車両確定手段8は、その分散値Sdが閾値Sd_th以上であるか、もしくは矩形内における現画像と背景画像の相関係数が所定値未満(例えば0.7未満など)であるかを判定する(ステップS10)。分散値が閾値以上もしくは相関係数が所定値未満であれば、車両確定手段8は、外接矩形内の像を車両であると確定する(ステップS11)。   If the light is not lit (step S6), the vehicle determination means 8 sequentially adds the differential value Sd of the differential image of the current image in the lower area of the circumscribed rectangle recognized as a vehicle, and squares the variance value Sd. The values are added sequentially (step S7). Then, when the number of added variance values reaches a predetermined sample number N (step S8), the vehicle determination means 8 calculates an average value Sd_m of the variance values Sd and a variance value Sd_m2 of the variance values Sd, and this average A new threshold value Sd_th is calculated by dividing the value Sd_m by the weighting factor K to the variance value Sd_m2 (step S9). Then, the vehicle determination unit 8 determines whether the variance value Sd is equal to or greater than the threshold value Sd_th, or whether the correlation coefficient between the current image and the background image in the rectangle is less than a predetermined value (for example, less than 0.7). (Step S10). If the variance value is greater than or equal to the threshold value or the correlation coefficient is less than the predetermined value, the vehicle determination unit 8 determines that the image in the circumscribed rectangle is a vehicle (step S11).

ライトが点灯していれば(ステップS6)、同様にして、車両確定手段8は、車両と認識された外接矩形の下部領域の現画像の微分画像の分散値Sdを順次加算するとともに、分散値Sdの2乗値を順次加算していく(ステップS13)。そして、車両確定手段8は、加算された分散値の数が所定のサンプル数Nに達すれば(ステップS14)、分散値Sdの平均値Sd_m_lと分散値Sdの分散値Sd_m_l2を算出し、この平均値Sd_m_lからこの分散値Sd_m_l2に重み係数Kをかけて除算した新たな閾値Sd_th_lを算出する(ステップS15)。そして車両確定手段8は、その分散値Sdが閾値Sd_th_l以上であるか、もしくは矩形内における現画像と背景画像の相関係数が所定値未満(例えば0.7未満など)であるかを判定する(ステップS16)。分散値が閾値以上もしくは相関係数が所定値未満であれば、車両確定手段8は、外接矩形内の像を車両であると確定する(ステップS11)。   If the light is on (step S6), similarly, the vehicle determination means 8 sequentially adds the variance value Sd of the differential image of the current image in the lower area of the circumscribed rectangle recognized as the vehicle, and the variance value. The square value of Sd is sequentially added (step S13). Then, when the number of added variance values reaches a predetermined sample number N (step S14), the vehicle determination means 8 calculates an average value Sd_m_l of the variance value Sd and a variance value Sd_m_l2 of the variance value Sd, and this average A new threshold value Sd_th_l obtained by dividing the variance value Sd_m_l2 by the weighting coefficient K from the value Sd_m_l is calculated (step S15). Then, the vehicle determination unit 8 determines whether the variance value Sd is equal to or greater than the threshold value Sd_th_l or whether the correlation coefficient between the current image and the background image in the rectangle is less than a predetermined value (for example, less than 0.7). (Step S16). If the variance value is greater than or equal to the threshold value or the correlation coefficient is less than the predetermined value, the vehicle determination unit 8 determines that the image in the circumscribed rectangle is a vehicle (step S11).

このようにして、車両確定手段8は、車両と認識された外接矩形の現画像の分散値を閾値と比較して車両を確定する。そして、この車両の確定を終えると、車両追跡手段7は、その車両の追跡処理を行う(ステップS12)。これにより、個別車両の軌跡を正確に判断することができ、ビデオカメラが設置された場所の交通量の計測、もしくは停止等の突発異常事象を検出することができる。   In this way, the vehicle determination means 8 determines the vehicle by comparing the variance value of the circumscribed rectangular current image recognized as a vehicle with the threshold value. When the determination of the vehicle is completed, the vehicle tracking means 7 performs a tracking process for the vehicle (step S12). As a result, the trajectory of the individual vehicle can be accurately determined, and sudden abnormal events such as measurement of traffic volume or stoppage of the place where the video camera is installed can be detected.

本実施形態では、車両検出装置100が車両と認識された外接矩形の現画像の分散値を閾値と比較して車両を確定する車両確定手段8を有しており、その現画像の分散値と比較する閾値を車両の時系列の追跡処理によって動的に変化させることにより、環境の変化やカメラの経年変化による影響を受けることなく、また外乱が発生した場合でも誤検出や未検出をなくすことができ、より安定した車両検出を行うことができる。   In the present embodiment, the vehicle detection device 100 includes vehicle determination means 8 that determines a vehicle by comparing a variance value of a circumscribed rectangular current image recognized as a vehicle with a threshold value. By dynamically changing the threshold to be compared by tracking the time series of the vehicle, it is not affected by environmental changes and camera aging, and it eliminates false detections and non-detections even when disturbances occur. And more stable vehicle detection can be performed.

また、現画像と背景画像の各微分画像の差分画像から車両候補の外接矩形を検出するようにしているので、ロバスト性を向上させることができる。さらに、外接矩形内の現画像と背景画像の相関関数と現画像の分散値の少なくとも何れかに基づいて車両を確定するようにしているので、より安定した車両の確定を行うことができ、現画像と背景画像の各微分画像から通常の差分処理または通常の差分処理では検出が困難な場合におけるライト検出処理を行って車両候補の外接矩形を検出することで、簡易かつ安定した車両の確定を行うことができる。   Further, since the circumscribed rectangle of the vehicle candidate is detected from the difference image between the differential images of the current image and the background image, the robustness can be improved. Furthermore, since the vehicle is determined based on at least one of the correlation function between the current image and the background image in the circumscribed rectangle and the variance value of the current image, a more stable vehicle can be determined. Simple and stable determination of the vehicle by detecting the circumscribed rectangle of the vehicle candidate by performing the light detection process from the differential images of the image and the background image when the normal difference process or the normal difference process is difficult to detect. It can be carried out.

また、図4(a)に示すように背景画像に車両が落ち込んでしまった場合でも、図4(b)に示すように現画像内に車両が存在しなくなった場合には、現画像の分散値が閾値より小さくなるので、車両候補矩形を車両として確定することはなく、誤検出を防ぐことができる。   Further, even when the vehicle has fallen into the background image as shown in FIG. 4A, if the vehicle no longer exists in the current image as shown in FIG. Since the value is smaller than the threshold value, the vehicle candidate rectangle is not determined as a vehicle, and erroneous detection can be prevented.

このような本発明の実施形態における車両検出装置100によれば、逐次画像を撮像し現画像として入力する現画像入力手段1と、現画像入力手段1によって逐次入力される複数の現画像に基づいて背景画像を作成する背景画像作成手段2と、現画像および背景画像に基づいて、差分画像を作成する差分画像作成手段3と、差分画像から特徴のある領域を有する車両候補領域を検出する外接矩形検出手段5と、車両候補領域の特徴のある領域を車両として認識する車両認識手段6と、車両認識手段6によって認識された認識車両を車両であると確定する車両確定手段8とを有し、車両確定手段8は、車両候補領域における分散値を示す現分散値を算出し、複数の現画像の車両候補領域における分散値に基づいて分散閾値を算出し、現分散値と分散閾値との比較を行い、比較の結果、現分散値が分散閾値より大きい場合に認識車両を車両であると確定する第1の車両確定により車両を確定する構成とすることで、車両検出を行うための閾値の設定に手間がかからず、何らかの外乱が発生しても車両候補を確実に検出することができる。   According to the vehicle detection apparatus 100 in the embodiment of the present invention as described above, based on the current image input unit 1 that sequentially captures images and inputs them as the current image, and a plurality of current images that are sequentially input by the current image input unit 1. A background image creating means 2 for creating a background image, a difference image creating means 3 for creating a difference image based on the current image and the background image, and a circumscribing for detecting a vehicle candidate area having a characteristic area from the difference image It has a rectangular detection means 5, vehicle recognition means 6 for recognizing a characteristic area of the vehicle candidate area as a vehicle, and vehicle confirmation means 8 for confirming that the recognized vehicle recognized by the vehicle recognition means 6 is a vehicle. The vehicle determination means 8 calculates a current variance value indicating the variance value in the vehicle candidate area, calculates a variance threshold based on the variance values in the vehicle candidate area of a plurality of current images, The vehicle is detected by a configuration in which the vehicle is determined by the first vehicle determination that determines that the recognized vehicle is a vehicle when the current dispersion value is larger than the dispersion threshold as a result of the comparison. Setting a threshold value for performing the operation does not take time, and the vehicle candidate can be reliably detected even if some disturbance occurs.

また、通常の差分処理(フレーム差分法や背景差分法などライトを用いない処理)、ライト検出処理(ライトによって認識される車両への処理)にてそれぞれ使用される分散値の閾値を動的に変化させることで、ライトの点灯、非点灯に関わらず安定した車両検出が可能になる。   In addition, the threshold value of the dispersion value used in normal difference processing (processing that does not use light such as frame difference method and background difference method) and light detection processing (processing to the vehicle recognized by the light) is dynamically changed. By changing it, stable vehicle detection becomes possible regardless of whether the light is on or off.

また、車両と認識するか否かの判定に、現画像と背景画像内の車両候補矩形における分散値の動的閾値及び/または相関関数を利用することで、より安定した車両検出が可能となる。   In addition, it is possible to detect a vehicle more stably by using a dynamic threshold value and / or a correlation function of a variance value in a vehicle candidate rectangle in the current image and the background image to determine whether to recognize the vehicle. .

本発明は、車両検出を行うための閾値の設定に手間がかからず、何らかの外乱が発生しても車両候補を確実に検出することができる車両検出装置等として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a vehicle detection apparatus that can detect a vehicle candidate reliably even if some disturbance occurs without taking time and effort to set a threshold for vehicle detection.

本発明の実施形態における車両検出装置のブロック図The block diagram of the vehicle detection apparatus in embodiment of this invention 本発明の実施形態における車両検出装置の車両検出時の動作フロー図Operational flow diagram at the time of vehicle detection of the vehicle detection device in the embodiment of the present invention 本発明の実施形態における車両検出装置の抽出する車両候補矩形を示す図The figure which shows the vehicle candidate rectangle which the vehicle detection apparatus in embodiment of this invention extracts. 本発明の実施形態における車両検出装置の抽出する車両候補矩形を示す図(背景画像に車両が落ち込んだ場合)The figure which shows the vehicle candidate rectangle which the vehicle detection apparatus in embodiment of this invention extracts (when a vehicle falls in a background image)

符号の説明Explanation of symbols

100 車両検出装置
1 現画像入力手段
2 背景画像作成手段
3 差分画像作成手段
4 2値化画像作成手段
5 外接矩形検出手段
6 車両認識手段
7 車両追跡手段
8 車両確定手段
10 画像格納手段
11 現画像格納手段
12 背景画像格納手段
13 差分画像格納手段
14 2値化画像格納手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Vehicle detection apparatus 1 Current image input means 2 Background image creation means 3 Difference image creation means 4 Binary image creation means 5 circumscribed rectangle detection means 6 Vehicle recognition means 7 Vehicle tracking means 8 Vehicle determination means 10 Image storage means 11 Current image Storage means 12 Background image storage means 13 Difference image storage means 14 Binary image storage means

Claims (2)

逐次画像を撮像して入力し現画像とする画像入力部と、
前記画像入力部によって逐次入力される複数の現画像に基づいて背景画像を作成する背景画像作成部と、
前記現画像および前記背景画像に基づいて、差分画像を作成する差分画像作成部と、
前記差分画像から特徴のある領域を有する車両候補領域を検出する車両候補領域検出部と、
前記車両候補領域の特徴のある領域を車両として認識する車両認識部と、
前記車両認識部によって認識された認識車両を車両であると確定する車両確定部と
を有し、
前記車両確定部は、
現在の車両候補領域における輝度信号の分散値と時間的要素を伴って順次取得された複数の車両候補領域における複数の輝度信号の分散値から算出され逐次更新される動的な分散閾値とを比較し、前記比較の結果、前記現在の車両候補領域における輝度信号の分散値が前記分散閾値より大きい場合に前記認識車両を車両であると確定する車両検出装置。
An image input unit that captures and inputs sequential images to form a current image;
A background image creation unit that creates a background image based on a plurality of current images sequentially input by the image input unit;
A difference image creation unit for creating a difference image based on the current image and the background image;
A vehicle candidate area detection unit for detecting a vehicle candidate area having a characteristic area from the difference image;
A vehicle recognition unit for recognizing a characteristic area of the vehicle candidate area as a vehicle;
A vehicle determining unit that determines that the recognized vehicle recognized by the vehicle recognition unit is a vehicle,
The vehicle determination unit is
Comparing the variance value of the luminance signal in the current vehicle candidate region with the dynamic variance threshold value that is calculated and sequentially updated from the variance values of the multiple luminance signals in the plurality of candidate vehicle regions that are sequentially acquired with time elements And the vehicle detection apparatus which determines the said recognition vehicle to be a vehicle when the dispersion value of the luminance signal in the said current vehicle candidate area is larger than the dispersion threshold as a result of the comparison.
逐次画像が撮像されて入力し現画像とする画像入力ステップと、
前記画像入力ステップにおいて逐次入力される複数の現画像に基づいて背景画像が作成されるステップと、
前記現画像および前記背景画像に基づいて、差分画像が作成されるステップと、
前記差分画像から特徴のある領域を有する車両候補領域が検出される車両候補領域検出ステップと、
前記車両候補領域の特徴のある領域が車両として認識される車両認識ステップと、
前記車両認識ステップにおいて認識された認識車両が車両であると確定される車両確定ステップと
を有し、
前記車両確定ステップは、
現在の車両候補領域における輝度信号の分散値と時間的要素を伴って順次取得された複数の車両候補領域における複数の輝度信号の分散値から算出され逐次更新される動的な分散閾値との比較が行われ、前記比較の結果、前記現在の車両候補領域における輝度信号の分散値が前記分散閾値より大きい場合に前記認識車両が車両であると確定される車両検出方法。
An image input step in which sequential images are captured and input to make the current image;
A step of creating a background image based on a plurality of current images sequentially input in the image input step;
A difference image is created based on the current image and the background image;
A vehicle candidate area detection step in which a vehicle candidate area having a characteristic area is detected from the difference image;
A vehicle recognition step in which a characteristic region of the vehicle candidate region is recognized as a vehicle;
A vehicle determining step in which the recognized vehicle recognized in the vehicle recognition step is determined to be a vehicle,
The vehicle determination step includes
Comparison between the variance value of the luminance signal in the current vehicle candidate region and a dynamic variance threshold value that is calculated and sequentially updated from the variance values of the plurality of luminance signals in a plurality of candidate vehicle regions that are sequentially acquired with time elements The vehicle detection method in which the recognized vehicle is determined to be a vehicle when the variance value of the luminance signal in the current vehicle candidate region is larger than the variance threshold as a result of the comparison.
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