JP5011268B2 - Image detection apparatus and image detection method - Google Patents

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本発明は、画像から、所定の形状を有する対象画像(例えば、円形の道路標識)を検出する画像検出装置に関する。   The present invention relates to an image detection device that detects a target image (for example, a circular road sign) having a predetermined shape from an image.

画像から特定の色で表現される領域を抽出する技術として特許文献1に開示のものがある。特許文献1では、サンプル画像より探索対象の色を色空間にプロットし、その分布の分散よりアウトライアを判別し、アウトライアを除いた領域を用いて色抽出用テーブルを作成している。   As a technique for extracting a region expressed in a specific color from an image, there is one disclosed in Patent Document 1. In Patent Document 1, a color to be searched is plotted in a color space from a sample image, an outlier is determined from the distribution of the distribution, and a color extraction table is created using an area excluding the outlier.

また、画像認識の分野で用いられている形状認識手法である一般化ハフ変換と呼ばれる技術がある。例えば、非特許文献1は、検出対象のパターン内のエッジとその勾配方向の関係を求めておき、探索画像のエッジを検出し、そのエッジが探索対象パターンの一部であれば、どこに探索対象が存在する可能性があるかを投票空間(位置、回転、サイズ)に投票して、そのピーク値によりパターンを検出する技術を開示する。
特開2006−313468号広報 Dana H. Ballard, "Generalizing the Hough transform to detect arbitrary shapes"
There is also a technique called generalized Hough transform, which is a shape recognition technique used in the field of image recognition. For example, Non-Patent Document 1 obtains a relationship between an edge in a detection target pattern and its gradient direction, detects an edge of a search image, and if the edge is a part of the search target pattern, where is the search target A technique for voting to a voting space (position, rotation, size) to determine whether there is a possibility of detecting a pattern based on its peak value is disclosed.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-313468 Dana H. Ballard, "Generalizing the Hough transform to detect arbitrary shapes"

単純に入力画像からエッジ抽出して非特許文献1の一般化ハフ変換で形状検出した場合、探索対象以外のエッジが多数発生するため、投票の結果誤検出が発生しやすいという問題がある。そこで、エッジ抽出の前に特許文献1のように道路標識の色に注目して領域抽出することで道路標識以外のエッジを削減し性能向上を行うことができる。   When edges are simply extracted from the input image and the shape is detected by the generalized Hough transform described in Non-Patent Document 1, many edges other than the search target are generated, so that there is a problem that false detection is likely to occur as a result of voting. Therefore, by extracting a region by paying attention to the color of the road sign before extracting the edge, it is possible to reduce edges other than the road sign and improve performance.

しかし、特許文献1の色抽出では注目画素の1画素の色のみにより色変換するため、道路標識に似た色の画素が存在すれば、その画素を含む領域がすべて領域抽出されてしまう。また、背景が複雑な場合、偶然発生した投票値の集中地点に誤検出が発生しやすいという問題がある。   However, since the color extraction of Patent Document 1 performs color conversion using only the color of one pixel of interest, if there is a pixel with a color similar to a road sign, the entire region including that pixel is extracted. In addition, when the background is complicated, there is a problem in that erroneous detection is likely to occur at a voting value concentration point that occurs by chance.

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、画像から所定の対象画像を検出する際の誤検出の発生を低減しつつ高速な検出処理を実現する画像検出装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to perform image detection that realizes high-speed detection processing while reducing the occurrence of erroneous detection when detecting a predetermined target image from an image. To provide an apparatus.

本発明に係る画像検出装置は、画像から所定の対象画像を検出する画像検出装置であって、画像を入力する画像入力手段と、入力画像の各画素とその近傍領域の画素間の色の類似度及び入力画像の各画素の周囲の画素のエッジ強度に基づいて入力画像から検出対象領域を抽出する候補領域抽出手段と、抽出した検出対象領域に含まれる各画素についてエッジ方向およびエッジ強度を求めるエッジ抽出手段と、対象画像の存在する可能性の高い領域を導出するために、エッジ方向とエッジ強度情報に基づいて投票する投票手段と、投票結果を参照し、閾値以上の投票値を探索し、その探索した結果に基づいて入力画像に含まれる対象画像を検出する投票結果評価手段とを備える。
An image detection apparatus according to the present invention is an image detection apparatus that detects a predetermined target image from an image, and includes image input means for inputting an image, and color similarity between each pixel of the input image and pixels in the vicinity thereof Candidate area extracting means for extracting a detection target area from the input image based on the degree and edge intensity of each pixel around the input image, and obtaining an edge direction and edge strength for each pixel included in the extracted detection target area In order to derive an edge extraction means, an area where the target image is highly likely to exist, voting means for voting based on edge direction and edge strength information, and referring to the voting result, a voting value equal to or higher than a threshold value is searched. Voting result evaluation means for detecting a target image included in the input image based on the searched result.

本発明に係る画像検出方法は、画像から所定の対象画像を検出する画像検出方法であって、画像を入力するステップと、入力画像の各画素とその近傍領域の画素間の色の類似度及び入力画像の各画素の周囲の画素のエッジ強度に基づいて入力画像から検出対象領域を抽出するステップと、抽出した検出対象領域に含まれる各画素についてエッジ方向およびエッジ強度を求めるステップと、対象画像の存在する可能性の高い領域を導出するために、エッジ方向とエッジ強度情報に基づいて投票するステップと、投票結果を参照し、閾値以上の投票値を探索し、その探索した結果に基づいて入力画像に含まれる対象画像を検出するステップとを含む。
An image detection method according to the present invention is an image detection method for detecting a predetermined target image from an image, and includes a step of inputting an image, a color similarity between each pixel of the input image and pixels in the vicinity thereof, and Extracting a detection target region from the input image based on edge strength of pixels around each pixel of the input image, obtaining an edge direction and edge strength for each pixel included in the extracted detection target region, and the target image Voting based on the edge direction and edge strength information, and referring to the voting result, searching for a voting value that is equal to or greater than the threshold, and based on the searched result Detecting a target image included in the input image.

本発明によれば、例えば道路標識のような、1)ある画素の周囲には類似の色が分布しているような画像や、2)対象画像とその背景の間にはっきりとしたエッジがある画像について、検出対象画像以外の領域のエッジ発生が削減できるため、誤検出の削減、計算処理の高速化が得られる。よって、車載システムに適用した場合に、実装するマイコンのスペックの低減などコスト削減効果も得られる。また、処理が高速なため、処理するフレームレートが早くなり、結果として車両が高速に移動中でも確実な検出が可能となる。   According to the present invention, for example, 1) an image in which similar colors are distributed around a certain pixel, such as a road sign, and 2) a clear edge between the target image and its background As for the image, it is possible to reduce the occurrence of edges in regions other than the detection target image, so that it is possible to reduce erroneous detection and to speed up the calculation process. Therefore, when applied to an in-vehicle system, cost reduction effects such as a reduction in the specifications of the microcomputer to be mounted can be obtained. Further, since the processing is fast, the frame rate to be processed becomes fast, and as a result, reliable detection is possible even when the vehicle is moving at high speed.

以下、添付の図面を参照し本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、本発明の実施の形態における道路標識認識装置の機能ブロック図を示す。道路標識認識装置10は車両前方方向の画像を撮影する画像撮影部11を備える。画像撮影部11は、可視カメラや近赤外線カメラなどである。画像を撮影するときは、画像撮影部11は道路進行方向の向きに設置される。例えば、車載時には、画像撮影部11は、車両のルームミラーの辺りや車両のフロント部のグリル辺りなどに前方向きに設置される。   FIG. 1 shows a functional block diagram of a road sign recognition apparatus according to an embodiment of the present invention. The road sign recognition apparatus 10 includes an image capturing unit 11 that captures an image in the vehicle forward direction. The image capturing unit 11 is a visible camera, a near infrared camera, or the like. When photographing an image, the image photographing unit 11 is installed in the direction of the road traveling direction. For example, when mounted on the vehicle, the image capturing unit 11 is installed in the forward direction around the rear mirror of the vehicle, around the grill of the front portion of the vehicle, and the like.

さらに、道路標識認識装置10は、画像入力部12と、標識候補領域抽出部13と、エッジ抽出部13と、方向別投票部15と、投票結果評価部16と、投票結果ピーク形状評価部17とを備える。これらの機能処理部12〜17の機能は例えばCPU等のプロセッサが所定のプログラムを実行することで実現される。   Further, the road sign recognition device 10 includes an image input unit 12, a candidate marker region extraction unit 13, an edge extraction unit 13, a direction voting unit 15, a voting result evaluation unit 16, and a voting result peak shape evaluation unit 17. With. The functions of these function processing units 12 to 17 are realized by a processor such as a CPU executing a predetermined program.

画像入力部12は、画像撮影部11によって撮影された画像を読み込む。標識候補領域抽出部13は、入力画像の各画素の色と、各画素の近傍領域のテクスチャ情報とを用いて、道路標識を含む可能性のある領域(以下「標識候補領域」という。)を抽出する。   The image input unit 12 reads an image captured by the image capturing unit 11. The sign candidate area extraction unit 13 uses the color of each pixel of the input image and the texture information of the vicinity area of each pixel to identify an area that may contain a road sign (hereinafter referred to as “sign candidate area”). Extract.

一般に、道路標識は赤、青、黄など特定の色で構成されており、標識候補領域抽出部13はこれらの色を抽出する。抽出方法として、画像における所定の色のサンプル画素を多数収集し、色空間にプロットし、その分布の密集している領域を色モデルと定め、そのモデルを用いて抽出する方法がある。例えば、赤色の道路標識の場合、画像における赤色のサンプル画素を多数収集し、色空間にプロットし、その分布の密集している領域を道路標識の赤色モデルと定め、この赤色モデルを用いて抽出する。   In general, road signs are made up of specific colors such as red, blue, and yellow, and the sign candidate area extraction unit 13 extracts these colors. As an extraction method, there is a method in which a large number of sample pixels of a predetermined color in an image are collected, plotted in a color space, an area where the distribution is dense is defined as a color model, and extraction is performed using the model. For example, in the case of a red road sign, a large number of red sample pixels in the image are collected and plotted in a color space, and a dense area of the distribution is defined as a red model of the road sign and extracted using this red model. To do.

分布の密集している領域のモデル化には、2次元物体色確率分布領域(たとえば、楕円領域や正規分布)を適用する方法や、One-Class SVMを用いて領域を求める方法(Larry M. Manevitz,“One-Class SVMs for Document Classification”, Journal of Machine Learning Research 2, pp139-154、2001、参照)などがある。しかし、これらの方法では、道路標識と似た色の領域であればすべて標識候補領域として抽出してしまうという問題がある。   For modeling a densely distributed region, a method of applying a two-dimensional object color probability distribution region (for example, an elliptical region or a normal distribution) or a method of obtaining a region using One-Class SVM (Larry M. Manevitz, “One-Class SVMs for Document Classification”, Journal of Machine Learning Research 2, pp139-154, 2001). However, in these methods, there is a problem that all areas having colors similar to road signs are extracted as sign candidate areas.

そこで、本実施形態では、道路標識の色は同一標識内であれば非常に良く似た色であり、かつ、非常に良く似た色の画素が隣接して存在しているという点に着目して、標識候補領域を抽出する。   Therefore, in the present embodiment, attention is paid to the fact that the color of the road sign is very similar as long as it is within the same sign, and pixels having very similar colors are adjacent to each other. Then, a candidate marker area is extracted.

具体的には、その方法として、図2に示すように、上述の方式における色空間へのサンプルプロット時に、注目画素と周辺画素の色の差の軸を新たに加えてプロットすることによりモデル化を行っている。なお、図2では便宜上、赤色(R)の軸と、青色(B)の軸と、注目画素と周辺画素の色の差の軸とのみを示しているが、実際には、それらの3軸に緑色(G)の軸を加えた4次元の空間においてプロットしている。注目画素と周辺画素の色の差として、例えば以下のようなものが考えられる。
a)注目画素の上下左右に隣接する4方向の画素を周辺画素とし、注目画素と周辺画素の色の差の最大値や、注目画素と周辺画素の色の差の平均値や、注目画素と各周辺画素の色の差の中央値
b)注目画素を中心とした円形もしくは矩形領域内の画素を周辺画素とし、注目画素と周辺画素の色の差の最大値や、注目画素と周辺画素の色の差の平均値や、注目画素と各周辺画素の色の差の分散や、注目画素と各周辺画素の色の差の中央値
c)注目画素を中心とした円形もしくは矩形領域内における各画素の色の値の平均値と、注目画素の色の値との差
Specifically, as shown in FIG. 2, modeling is performed by newly adding the axis of the color difference between the target pixel and surrounding pixels when plotting the sample in the color space in the above-described method. It is carried out. In FIG. 2, for the sake of convenience, only the red (R) axis, the blue (B) axis, and the axis of the difference in color between the target pixel and the peripheral pixel are shown. Is plotted in a four-dimensional space with the green (G) axis added. As the color difference between the target pixel and the peripheral pixels, for example, the following can be considered.
a) A pixel in four directions adjacent to the target pixel in the upper, lower, left, and right directions is a peripheral pixel, the maximum value of the color difference between the target pixel and the peripheral pixel, the average value of the color difference between the target pixel and the peripheral pixel, Median difference in color between each peripheral pixel b) A pixel in a circular or rectangular area centered on the target pixel is a peripheral pixel, and the maximum color difference between the target pixel and the peripheral pixel, Average value of color difference, variance of color difference between target pixel and each peripheral pixel, median value of color difference between target pixel and each peripheral pixel c) Each in a circular or rectangular area centered on the target pixel Difference between the average value of the pixel color value and the color value of the target pixel

上記のような4次元の空間において類似の色が分布する領域(すなわち、色の差の値が所定値よりも小さい領域)を探索し、その領域から道路標識モデルを作成し、このモデルを用いて標識候補領域を抽出する。これにより、道路標識のように同一色の画素が固まって存在し、かつ道路標識の色に近い色の領域のみを抽出することが可能になる。   A region where similar colors are distributed in the four-dimensional space as described above (that is, a region where the color difference value is smaller than a predetermined value) is searched, a road sign model is created from the region, and this model is used. To extract a marker candidate region. As a result, it is possible to extract only a region in which pixels of the same color exist together like a road sign and are close to the color of the road sign.

また、道路標識の場合、道路標識とその周囲の背景との間にはっきりとしたエッジが存在する。よって、この道路標識とその周囲の背景との間のエッジの存在に着目し、前述の注目画素と周辺画素との色の差の軸の代わりに、またはそれに加えて、注目画素の周囲の画素のエッジ強度を新たな軸として色空間に加えてモデル化してもよい。この場合、エッジ強度が所定値よりも大きい画素群の内側の領域を探索し、その領域から道路標識モデルを作成する。なお、周辺画素のエッジ強度の値についても、周辺画素との色の差の場合と同様に、平均値、分散、中央値等の値を求めればよい。   In the case of a road sign, there is a clear edge between the road sign and the surrounding background. Therefore, paying attention to the presence of an edge between the road sign and the surrounding background, instead of or in addition to the color difference axis between the pixel of interest and the surrounding pixels, pixels around the pixel of interest The edge strength may be modeled by adding it to the color space as a new axis. In this case, a region inside the pixel group whose edge intensity is larger than a predetermined value is searched, and a road sign model is created from the region. As for the edge intensity values of the peripheral pixels, values such as an average value, a variance, and a median value may be obtained as in the case of the color difference from the peripheral pixels.

標識候補領域抽出部13は、以上のような色の差の軸を含む4次元の空間にプロットして得られる道路標識モデルから、One-Class SVMを用いて、画素毎に標識候補となり得るか否かを判断しながら標識候補領域を抽出する。   Can the sign candidate region extraction unit 13 be a sign candidate for each pixel using the One-Class SVM from the road sign model obtained by plotting in a four-dimensional space including the color difference axis as described above? The marker candidate region is extracted while judging whether or not.

エッジ抽出部14は、標識候補領域抽出部13により抽出された標識候補領域の各画素についてエッジ方向(エッジ勾配方向)及びエッジ強度を求める。エッジ方向を求める方法としてソーベルフィルタを用いる方法がある。図3(a)は画像のx方向のエッジ強度を求めるためのフィルタ(x方向ソーベルフィルタ)であり、図3(b)は画像のy方向のエッジ強度を求めるためのフィルタ(y方向ソーベルフィルタ)である。画像座標(x、 y)においてx方向ソーベルフィルタの出力をSx(x、 y)、y方向ソーベルフィルタの出力をSy(x、 y)とすると、エッジ強度E(x、 y)は次式で得られる。
The edge extraction unit 14 obtains an edge direction (edge gradient direction) and an edge strength for each pixel of the marker candidate region extracted by the marker candidate region extraction unit 13. As a method for obtaining the edge direction, there is a method using a Sobel filter. FIG. 3A is a filter (x-direction Sobel filter) for determining the edge strength in the x direction of the image, and FIG. 3B is a filter (y-direction saw) for determining the edge strength in the y direction of the image. Bell filter). If the output of the x-direction Sobel filter is Sx (x, y) and the output of the y-direction Sobel filter is Sy (x, y) in image coordinates (x, y), the edge strength E (x, y) is It is obtained by the formula.

エッジ方向θx(x、 y)、θy(x、 y)は次式で得られる。
The edge directions θx (x, y) and θy (x, y) are obtained by the following equations.

方向別投票部15はエッジ方向ごとに、エッジ強度E(x、 y)の情報を用いて道路標識の存在する可能性の高い場所を導出する。   For each edge direction, the direction-specific voting unit 15 derives a place where there is a high possibility that a road sign exists using information on the edge strength E (x, y).

ここで、方向別投票部15において用いる一般化ハフ変換の説明を行う。一般化ハフ変換では、投票空間として入力画像と同じ大きさの投票空間を用意し、最初、投票空間の全座標の値は0に設定される。検出対象の形状が半径rの円形である場合、円の中心は、図4に示すように、円周状のエッジから勾配方向にrだけ離れた点になる。そのため、画像座標(x、 y)に強度E(x、 y)、傾きθx(x、 y)、θy(x、 y)のエッジがあるとき、投票空間における座標(x + r×θx(x、 y)、 y + r×θy(x、 y))に、値E(x、 y)を加算するという操作を繰り返すことにより円の中心の座標の投票値が高くなる。よって、投票値のピークを見つけることにより円形の中心を見つけることができる。   Here, the generalized Hough transform used in the direction voting unit 15 will be described. In the generalized Hough transform, a voting space having the same size as the input image is prepared as a voting space, and the values of all coordinates of the voting space are initially set to zero. When the shape of the detection target is a circle having a radius r, the center of the circle is a point away from the circumferential edge by r in the gradient direction, as shown in FIG. Therefore, when the image coordinate (x, y) has an edge with intensity E (x, y), inclination θx (x, y), θy (x, y), the coordinate in the voting space (x + r x θx (x , Y), y + r × θy (x, y)) is repeated to add the value E (x, y) to increase the voting value of the coordinates of the center of the circle. Therefore, the center of the circle can be found by finding the peak of the vote value.

なお、投票空間に値E(x、 y)を加算するときに、座標(x + r×θx(x、 y)、 y + r×θy(x、 y))の周辺の座標にも、その値を加算するようにしてもよい。これにより、検出対象の形状が歪んでいるときや大きさが多少異なる場合であっても、検出できるようになる。さらに、この場合、値E(x、 y)の大きさが一定閾値よりも小さいときは投票操作を行わないようにしてもよい。これにより処理の高速化を図ることができる。また、投票時に、値E(x、 y)をそのまま投票するのではなく、log(E(x、 y))の値を加算するようにしてもよい。   When adding the value E (x, y) to the voting space, the coordinates around the coordinates (x + r × θx (x, y), y + r × θy (x, y)) You may make it add a value. As a result, even when the shape of the detection target is distorted or when the size is slightly different, it can be detected. Further, in this case, the voting operation may not be performed when the value E (x, y) is smaller than a certain threshold value. As a result, the processing speed can be increased. Further, at the time of voting, the value of log (E (x, y)) may be added instead of voting the value E (x, y) as it is.

以上のような一般化ハフ変換に対して、方向別投票部15は、エッジ方向を複数の範囲に分割し、エッジ方向の範囲ごとに投票空間を用意して投票を行う。エッジ方向の範囲は、例えば図5に示すように、-22.5度から+22.5度、22.5度から67.5度、・・・、292.5度から337.5度というように分割(8分割)される。エッジ方向θは次式で得られる。
In response to the generalized Hough transform as described above, the direction-specific voting unit 15 divides the edge direction into a plurality of ranges, and prepares a voting space for each range in the edge direction to perform voting. For example, as shown in FIG. 5, the range in the edge direction is divided (eight divisions) from −22.5 degrees to +22.5 degrees, 22.5 degrees to 67.5 degrees,..., 292.5 degrees to 337.5 degrees. The edge direction θ is obtained by the following equation.

方向別投票結果評価部16は、エッジ方向の範囲ごとの投票結果に基づき、エッジ方向の各範囲において閾値以上の投票値を探索し、円形の検出対象の有無を判断する。すなわち、画像内において円形の検出対象を特定する。   The direction-by-direction voting result evaluation unit 16 searches for a voting value that is equal to or greater than a threshold value in each range in the edge direction based on the voting result in each range in the edge direction, and determines whether there is a circular detection target. That is, a circular detection target is specified in the image.

例えば円形の検出対象の中心が画像座標(x、 y)に存在する場合は、方向別投票結果は座標(x、 y)を中心としていずれの方向においても投票値が高くなっているはずである。そこで、方向別投票結果の全方向に対して一定閾値以上の投票値が得られたときには、その地点に中心を持つ円形の検出対象があると判断する。それとは逆に、一部の方向のみにおいて投票値が高く、他の方向では投票値が低い場合は、その地点に中心を持つ円形の対象はなく、複雑な背景などの影響で偶然エッジの向きが集中した領域であると判断できる。例えば、図6Aに示す例では、全方向において一定閾値以上の投票値が得られていないため、入力画像はエッジ片の組み合わせであると判断できる。一方、図6Bに示す例では、全方向において一定閾値以上の投票値が得られているため、入力画像は円形あると判断できる。   For example, if the center of a circular detection target exists at the image coordinates (x, y), the voting result for each direction should have a high voting value in any direction centered on the coordinates (x, y) . Therefore, when a voting value equal to or greater than a certain threshold is obtained for all directions of the voting results by direction, it is determined that there is a circular detection target having a center at that point. On the other hand, if the voting value is high only in some directions and the voting value is low in other directions, there is no circular object centered at that point, and the direction of the coincidence edge due to the influence of a complicated background etc. Can be determined to be a concentrated area. For example, in the example shown in FIG. 6A, since the voting value not less than a certain threshold value is not obtained in all directions, it can be determined that the input image is a combination of edge pieces. On the other hand, in the example shown in FIG. 6B, since the voting value equal to or greater than a certain threshold value is obtained in all directions, it can be determined that the input image is circular.

ここで、円形の対象を検出したい場合に、図7に示す例のように画像30中にエッジ強度の強い四角形の図形35があるとき、四角形の中心部分に投票値が集中して誤検出になってしまう。図7に示す図形の場合、四角形の各頂点から中心部への斜め方向の方向別投票値よりも、四角形の各辺から中心部への水平・垂直方向の方向別投票値が大きくなる。すなわち、各方向の投票値にばらつきが生じる。よって、投票値間のばらつきを検出することで、全方向において一定閾値以上の投票値が得られた場合であっても、投票値間のばらつきがある場合は、円形でないという判断が可能となる。例えば、水平・垂直方向に対応する方向別投票結果の和と、斜め方向に対応する方向別投票結果の和とを比較して、それらの和の比が一定値内に収まる場合は、円形であると判断することができる。   Here, when it is desired to detect a circular target, if there is a quadrilateral figure 35 with strong edge strength in the image 30 as in the example shown in FIG. turn into. In the case of the graphic shown in FIG. 7, the voting value for each direction in the horizontal and vertical directions from each side of the quadrangle to the central part is larger than the voting value for each direction in the diagonal direction from each vertex of the quadrangle to the central part. That is, the voting value in each direction varies. Therefore, by detecting the variation between the voting values, it is possible to determine that the voting values are not circular if there is variability between the voting values even when the voting values exceeding a certain threshold value are obtained in all directions. . For example, if the sum of the voting results by direction corresponding to the horizontal and vertical directions is compared with the sum of the voting results by direction corresponding to the diagonal direction, and the ratio of these sums falls within a certain value, it is circular. It can be judged that there is.

投票結果ピーク形状評価部17は、方向別投票結果評価部16により円形の対象が特定された場合であっても、さらに、投票結果のピーク形状を判断し、そのピーク形状がなだらかなものは、特定した円形の対象を誤検出であると判断して排除する。すなわち、投票結果ピーク形状評価部17は、投票結果のピーク形状を判断し、ピーク形状が急峻なものについて、方向別投票結果評価部16により特定された円形形状の画像を最終的な検出対象画像として検出する。以上の、方向別投票結果評価部16及び投票結果ピーク形状評価部17の機能により、複雑な背景時に偶然発生する投票値の集中による誤検出を抑制できる。以下、これをより具体的に説明する。   The voting result peak shape evaluation unit 17 determines the peak shape of the voting result even when a circular target is specified by the direction-specific voting result evaluation unit 16, and the peak shape is gentle. The identified circular object is judged to be a false detection and eliminated. In other words, the voting result peak shape evaluation unit 17 determines the peak shape of the voting result, and uses the circular shape image identified by the direction-specific voting result evaluation unit 16 as the final detection target image for the steep peak shape. Detect as. The above-described functions of the direction-specific voting result evaluation unit 16 and the voting result peak shape evaluation unit 17 can suppress erroneous detection due to concentration of voting values that occur accidentally in a complicated background. Hereinafter, this will be described more specifically.

道路標識検出装置10において、背景部分が複雑である場合、その部分に誤検出が発生する場合がある。例えば、図8(a)に示すように背景部分が複雑であるとき、誤検出を起こしてしまう。このときの全方向の投票結果の和の分布は、図8(b)に示すような分布となり、ピーク形状が比較的緩やかとなる。これに対し、図9(a)の部分のピーク形状は図9(b)に示すような分布となる。このように正しい検出対象部分には、誤検出部分よりも、より先鋭なピーク形状を示す傾向がある。このため、本実施形態では、このようなピーク形状の先鋭度を判別することにより、誤検出を削減する。すなわち、ピーク形状の先鋭度(すなわち、ピーク形状部分の勾配)が所定値よりも小さい場合には、方向別投票結果評価部16により特定された円形の対象が誤検出されたものであると判断する。ピーク形状の先鋭度は、例えば、ピーク部分から一定距離だけ離れた円周上の投票値の合計が閾値より上か下かを判定することにより、または、ピーク部分から上下左右4方向に一定距離だけ隔離した4点の投票値の合計が閾値より上か下かを判定することで判断できる。または、ピーク部分から一定距離だけ離れた点の投票値が閾値より上か下かを判定することで判断できる。   In the road sign detection device 10, when the background portion is complicated, erroneous detection may occur in the portion. For example, when the background portion is complicated as shown in FIG. 8A, erroneous detection occurs. The distribution of the sum of the voting results in all directions at this time becomes a distribution as shown in FIG. 8B, and the peak shape becomes relatively gentle. On the other hand, the peak shape in the portion of FIG. 9A has a distribution as shown in FIG. Thus, the correct detection target portion tends to exhibit a sharper peak shape than the erroneous detection portion. For this reason, in this embodiment, erroneous detection is reduced by discriminating the sharpness of such a peak shape. That is, when the peak shape sharpness (that is, the slope of the peak shape portion) is smaller than a predetermined value, it is determined that the circular target specified by the direction-specific voting result evaluation unit 16 is erroneously detected. To do. The sharpness of the peak shape is determined by, for example, determining whether the sum of voting values on the circumference separated by a certain distance from the peak portion is above or below the threshold value, or by a certain distance from the peak portion in four directions, up, down, left, and right It can be determined by determining whether the total of the four vote values isolated only above or below the threshold. Alternatively, it can be determined by determining whether the vote value at a point away from the peak portion by a certain distance is above or below the threshold value.

なお、上記の例では、円形の図形を検出するため、方向別投票結果の全エッジ方向に対して一定閾値以上の投票値が得られたときに円形の対象物があると判断したが、本発明の思想は、円形図形の検索に限定されない。一定閾値以上の投票値が得られるエッジ方向と、一定閾値以上の投票値が得られないエッジ方向とは図形の形状に応じて決定される。よって、所定のエッジ方向において一定閾値以上の投票値が得られたか否かを判断することにより、特定の形状の図形の検出が可能となる。   In the above example, in order to detect a circular figure, it is determined that there is a circular object when a voting value equal to or greater than a certain threshold is obtained for all edge directions in the voting results by direction. The idea of the invention is not limited to searching for circular figures. The edge direction in which a voting value greater than a certain threshold is obtained and the edge direction in which a voting value greater than a certain threshold cannot be obtained are determined according to the shape of the figure. Therefore, it is possible to detect a figure having a specific shape by determining whether or not a vote value equal to or greater than a certain threshold value is obtained in a predetermined edge direction.

以上の説明では、道路標識を検出対象として説明を行ったが、本発明の思想は道路標識の検出に限定されるものではない。本発明の思想は、画像から円形やその他の所定の形状を有する画像を検出する技術に対して適用可能である。   In the above description, the road sign is described as the detection target, but the idea of the present invention is not limited to the detection of the road sign. The idea of the present invention can be applied to a technique for detecting an image having a circular shape or other predetermined shape from an image.

以上の構成により、対象画像の誤検出を削減でき、また、処理の高速化が図れる。これにより、本実施形態のシステムを、道路標識検出、識別機能を備えた車載システムに適用する場合に、検出性能向上に加えて、処理が軽量化できるため必要なマイコンスペックの低減などコスト削減効果も得られる。また、高速処理が可能となるため、処理するフレームレートが早くなり、結果として車両が高速に移動中でも道路標識を確実に検出できるようになる。   With the above configuration, erroneous detection of the target image can be reduced, and the processing speed can be increased. As a result, when the system of the present embodiment is applied to an in-vehicle system having road sign detection and identification functions, in addition to improving detection performance, the processing can be reduced in weight, and therefore the cost reduction effect such as reduction in necessary microcomputer specifications can be achieved. Can also be obtained. In addition, since high-speed processing is possible, the frame rate to be processed becomes faster, and as a result, road signs can be reliably detected even when the vehicle is moving at high speed.

本発明の実施の形態の道路標識認識装置のブロック図Block diagram of a road sign recognition apparatus according to an embodiment of the present invention 色空間に周囲との色の差の軸を追加した空間における道路標識データのプロット結果例を示す図The figure which shows the example of the plot result of the road sign data in the space which added the axis of the color difference with the circumference to the color space ソーベルフィルタの説明図Illustration of Sobel filter 一般化ハフ変換を説明するための図Diagram for explaining generalized Hough transform 方向別投票を説明するための図Illustration to explain voting by direction 円形の対象が検出されない場合の方向別投票結果評価を説明した図Diagram explaining voting result evaluation by direction when circular target is not detected 円形の対象が検出される場合の方向別投票結果評価を説明した図Diagram explaining voting result evaluation by direction when circular target is detected 誤検出の発生例を説明した図A diagram explaining an example of false detection 誤検出を生じる場合の検出対象と検出対象の投票値分布例を示した図The figure which showed the example of voting value distribution of the detection target and the detection target in case of erroneous detection 正しく検出できる場合の検出対象及び検出対象の投票値分布例を示した図The figure which showed the example of voting value distribution of the detection target and detection target when it can detect correctly

符号の説明Explanation of symbols

10 道路標識認識装置、 11 画像撮影部、 12 画像入力部、 13 標識候補領域抽出部、 14 エッジ抽出部、 15 方向別投票部、 16 方向別投票結果評価宇、 17 投票結果ピーク形状評価部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Road sign recognition apparatus, 11 Image pick-up part, 12 Image input part, 13 Marking candidate area extraction part, 14 Edge extraction part, 15 Voting part according to direction, 16 Voting result evaluation part according to direction, 17 Voting result peak shape evaluation part

Claims (5)

画像から所定の対象画像を検出する画像検出装置であって、
画像を入力する画像入力手段と、
入力画像の各画素とその近傍領域の画素間の色の類似度及び入力画像の各画素の周囲の画素のエッジ強度に基づいて入力画像から検出対象領域を抽出する候補領域抽出手段と、
抽出した検出対象領域に含まれる各画素についてエッジ方向およびエッジ強度を求めるエッジ抽出手段と、
対象画像の存在する可能性の高い領域を導出するために、エッジ方向とエッジ強度情報に基づいて投票する投票手段と、
投票結果を参照し、閾値以上の投票値を探索し、その探索した結果に基づいて入力画像に含まれる対象画像を検出する投票結果評価手段と
を備える、画像検出装置。
An image detection device for detecting a predetermined target image from an image,
An image input means for inputting an image;
A candidate area extraction means for extracting a detection subject region from the input image based on the edge intensities of the pixels around each pixel of the color similarity and the input image among the pixels of each pixel and its neighboring region of the input image,
Edge extraction means for obtaining an edge direction and an edge strength for each pixel included in the extracted detection target region;
Voting means for voting based on edge direction and edge strength information in order to derive an area where the target image is likely to exist;
An image detection apparatus comprising: a voting result evaluation unit that refers to a voting result, searches for a voting value equal to or greater than a threshold value, and detects a target image included in the input image based on the searched result.
前記投票手段は、エッジ方向の範囲を定め、エッジ方向の範囲毎に前記投票を行い、
前記投票結果評価手段は、エッジ方向範囲毎の投票結果から、各エッジ方向範囲において、閾値以上の投票値を探索し、その探索した結果に基づいて入力画像に含まれる対象画像を検出する、請求項1記載の画像検出装置。
The voting means determines a range in the edge direction, performs the voting for each range in the edge direction,
The voting result evaluation means searches for a voting value equal to or greater than a threshold value in each edge direction range from voting results for each edge direction range, and detects a target image included in the input image based on the search result. Item 2. The image detection apparatus according to Item 1.
前記検出対象画像は道路標識である、請求項1記載の画像検出装置。   The image detection apparatus according to claim 1, wherein the detection target image is a road sign. 前記入力画像は車両前方の画像を撮影した画像である、請求項1記載の画像検出装置。   The image detection apparatus according to claim 1, wherein the input image is an image obtained by capturing an image in front of the vehicle. 画像から所定の対象画像を検出する画像検出方法であって、
画像を入力するステップと、
入力画像の各画素とその近傍領域の画素間の色の類似度及び入力画像の各画素の周囲の画素のエッジ強度に基づいて入力画像から検出対象領域を抽出するステップと、
抽出した検出対象領域に含まれる各画素についてエッジ方向およびエッジ強度を求めるステップと、
対象画像の存在する可能性の高い領域を導出するために、エッジ方向とエッジ強度情報に基づいて投票するステップと、
投票結果を参照し、閾値以上の投票値を探索し、その探索した結果に基づいて入力画像に含まれる対象画像を検出するステップと
を含む、画像検出方法。
An image detection method for detecting a predetermined target image from an image,
Inputting an image;
Extracting a detection target region from the input image based on the color similarity between each pixel of the input image and pixels in the vicinity thereof and the edge strength of pixels around each pixel of the input image;
Obtaining an edge direction and an edge strength for each pixel included in the extracted detection target region;
Voting based on edge direction and edge strength information to derive a region where the target image is likely to exist;
An image detection method comprising: referring to a vote result, searching for a vote value that is equal to or greater than a threshold value, and detecting a target image included in the input image based on the search result.
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