JP5111152B2 - Object recognition device - Google Patents

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Description

この発明は、撮影手段の撮影画像を画像処理によって高解像度化し、画像処理後の撮影画像から遠方の先行車等の障害となる物体を良好に認識し得るようにした物体認識装置に関する。   The present invention relates to an object recognition apparatus that increases the resolution of a photographed image of a photographing means by image processing so that an obstacle such as a distant preceding vehicle can be well recognized from the photographed image after image processing.

従来、追従走行や衝突被害の軽減、自動操舵制御等の運転支援を行なうため、自車に撮影手段としてカメラを搭載し、このカメラの撮影画像により自車の前方や後方を監視して先行車、後方からの追い越し車両等の動物体や静止物体を含む路上の障害となる物体を認識する物体認識装置が、種々研究開発され、実用化されつつある。   Conventionally, in order to provide driving support such as follow-up driving, collision damage reduction, automatic steering control, etc., a camera is mounted on the vehicle as a photographing means, and the front and rear of the vehicle are monitored by images taken by this camera. Various object recognition devices for recognizing obstacles on the road including moving objects such as passing vehicles from the rear and stationary objects are being researched and developed and put into practical use.

ところで、前記カメラの撮影画像は例えば50m以上遠方の物体の解像度が低下する。そのため、カメラの撮影画像(原画像)から遠方の障害となる車両等の物体を認識することは困難である。   By the way, the resolution of an object farther than, for example, 50 m or more in the photographed image of the camera decreases. Therefore, it is difficult to recognize an object such as a vehicle that is a distant obstacle from a captured image (original image) of the camera.

そして、カメラの高解像度化には物理的限界や経済的制限があるため、この種の物体認識装置においては、超解像処理と呼ばれる画像処理により撮影画像を高解像度化して遠方の障害となる車両等の物体を認識することが考えられている。   And since there are physical limitations and economic limitations in increasing the resolution of the camera, this kind of object recognition device increases the resolution of the captured image by image processing called super-resolution processing, and becomes a distant obstacle. It is considered to recognize an object such as a vehicle.

既提案の超解像処理は、カメラの連続する複数フレームの撮影画像について、相関法の画像処理によりフレーム間の物体移動の画素位置を特定し、さらに、移動前後の各画素値を加算平均して移動前の1画素より細かい画素単位で移動後の各画素値を求めて撮影画像を高解像度化するものである(例えば、特許文献1参照)。   In the proposed super-resolution processing, the pixel position of the object movement between frames is specified by the image processing of the correlation method for the captured images of a plurality of consecutive frames of the camera, and the pixel values before and after the movement are added and averaged. Thus, each pixel value after movement is obtained in units of pixels smaller than one pixel before movement, and the resolution of the captured image is increased (for example, see Patent Document 1).

そして、超解像処理によって高解像度化した撮影画像からは、後述するエッジヒストグラム法等によって遠方の障害となる物体を検出して認識することが可能になる。
特開2006−318272号(段落[0007]−[0015]、図1〜図4等)
Then, it becomes possible to detect and recognize an object that becomes a distant obstacle from the captured image that has been increased in resolution by the super-resolution processing by an edge histogram method described later.
Japanese Patent Laying-Open No. 2006-318272 (paragraphs [0007]-[0015], FIGS. 1-4, etc.)

前記特許文献1に記載の従来提案の超解像処理の場合、高解像度化した1フレームの画像を形成するために複数フレームの撮影画像が必要であり、画像量が多く、処理に時間がかかるだけでなく、処理が煩雑でメモリ消費も多くなり、簡単な画像処理で短時間に容易に撮影画像を高解像度化することができない問題がある。   In the case of the conventional super-resolution processing disclosed in Patent Document 1, a plurality of frames of captured images are required to form a high-resolution image of one frame, and the amount of images is large, and the processing takes time. In addition, the processing is complicated and the memory consumption increases, and there is a problem that the resolution of a captured image cannot be easily increased in a short time by simple image processing.

また、フレーム間の相関の煩雑な演算処理が必要で、演算の誤差等によって高解像度化のミスが生じ、誤認識を招来するおそれもある。   In addition, complicated calculation processing of correlation between frames is necessary, and errors in high resolution may occur due to calculation errors and the like, leading to erroneous recognition.

本発明は、従来にない画期的な超解像処理により、自車に搭載した撮影手段の撮影画像を簡単な画像処理で短時間に容易に高解像度化し、画像処理後の高解像度の撮影画像から遠方の障害となる車両等の物体を認識し得るようにすることを目的とする。   The present invention provides an unprecedented breakthrough super-resolution process to easily and rapidly increase the resolution of a captured image of a photographing means mounted on the own vehicle in a short time by simple image processing. An object of the present invention is to make it possible to recognize an object such as a vehicle that is a distant obstacle from an image.

上記した目的を達成するために、本発明の物体認識装置は、自車に搭載されて車外を撮影する撮影手段と、前記撮影手段の撮影画像にウェーブレット逆変換を施して前記撮影画像を高解像度化する高解像度化手段と、前記高解像度化手段の高解像度化により得られた高解像度画像内の物体を認識する認識処理手段と、前記撮影画像の略前記物体の輪郭部分について垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の高周波成分を抽出する抽出手段とを備え、前記高解像度化手段のウェーブレット逆変換は、前記撮影画像に、前記抽出手段が抽出した前記高周波成分を加えて行ない、前記高周波成分は、前記撮影画像の解像度に対する高解像度画像の解像度の比をKとして、前記高周波成分の輪郭線の線幅を1/Kに狭くして前記高解像度化手段のウェーブレット逆変換に用いられることを特徴としている(請求項1)。 In order to achieve the above-described object, an object recognition apparatus of the present invention is equipped with a photographing unit mounted on a host vehicle for photographing the outside of the vehicle, and a wavelet inverse transform is performed on the photographed image of the photographing unit so that the photographed image has a high resolution. High-resolution means for recognizing, recognition processing means for recognizing an object in a high-resolution image obtained by the high-resolution of the high-resolution means, and a vertical direction and a horizontal direction about the outline portion of the object in the captured image. Extraction means for extracting a high-frequency component in at least one of the directions, and the wavelet inverse transform of the high-resolution means is performed by adding the high-frequency component extracted by the extraction means to the photographed image, For the high frequency component, the ratio of the resolution of the high resolution image to the resolution of the captured image is K, and the line width of the outline of the high frequency component is narrowed to 1 / K. Is characterized by use of the inverse wavelet transform (claim 1).

また、本発明の物体認識装置は、自車に搭載されて車外を撮影する撮影手段と、前記撮影手段の撮影画像にウェーブレット逆変換を施して前記撮影画像を高解像度化する高解像度化手段と、前記高解像度化手段の高解像度化により得られた高解像度画像内の物体を認識する認識処理手段と、前記撮影画像の略前記物体の輪郭部分について垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の高周波成分を抽出する抽出手段とを備え、前記高解像度化手段のウェーブレット逆変換は、前記撮影画像に、前記抽出手段が抽出した前記高周波成分を加えて行ない、前記抽出手段は、前記撮影手段の前後する2フレームの撮影画像の垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の差分を前記高周波成分として抽出するものであってもよい(請求項)。 Further, the object recognition device of the present invention includes a photographing unit mounted on the own vehicle for photographing the outside of the vehicle, and a high resolution unit for performing a wavelet inverse transform on the photographed image of the photographing unit to increase the resolution of the photographed image. Recognizing processing means for recognizing an object in a high-resolution image obtained by increasing the resolution of the high-resolution means, and at least one of a vertical direction and a horizontal direction with respect to an outline portion of the object in the captured image. Extraction means for extracting a high-frequency component of the image, and the wavelet inverse transform of the high-resolution means is performed by adding the high-frequency component extracted by the extraction means to the photographed image, and the extraction means comprises the photographing means vertical captured image 2 frames before and after may be the one for extracting at least one direction of the difference in the horizontal direction as the high-frequency component (claim 2 ).

請求項1の発明の場合、自車に搭載された撮影手段の毎フレームの撮影画像をウェーブレット変換によって得られた低解像度の画像であるとして、撮影画像に高解像度化手段のウェーブレット逆変換の超解像処理を施し、ウェーブレット逆変換の画像処理によって撮影画像を高解像度化することができる。   In the case of the invention of claim 1, assuming that the captured image of each frame of the imaging means mounted on the host vehicle is a low-resolution image obtained by wavelet transformation, the captured image is subjected to the superposition of wavelet inverse transformation of the high-resolution means. Resolution processing is performed, and the resolution of the captured image can be increased by image processing of inverse wavelet transform.

この場合、1フレームの撮影画像から高解像度化した1フレームの画像を形成することができ、処理する画像量が少なく、簡単な画像処理で短時間に容易に撮影画像を高解像度化することができる。そして、フレーム間の相関の煩雑な演算は不要であり、認識処理手段は高解像度化された撮影画像内の遠方の車両等の物体を認識することができる。   In this case, a high-resolution one-frame image can be formed from a single-frame captured image, the amount of images to be processed is small, and the high-resolution of the captured image can be easily achieved in a short time with simple image processing. it can. In addition, complicated calculation of correlation between frames is unnecessary, and the recognition processing unit can recognize an object such as a distant vehicle in a high-resolution captured image.

したがって、ウェーブレット逆変換を行なう従来にない画期的な超解像処理により、自車に搭載したカメラの撮影画像を簡単な画像処理で短時間に高解像度化し、高解像度化した撮影画像から遠方の障害となる車両等の物体を誤りなく検出して認識することができる。   Therefore, by using an unprecedented revolutionary super-resolution process that performs inverse wavelet transform, the captured image of the camera mounted on the vehicle can be improved in a short time with simple image processing, and it is far from the captured image It is possible to detect and recognize an object such as a vehicle that becomes an obstacle to the vehicle without error.

また、前記抽出手段が抽出した高周波成分は、前記撮影画像の解像度に対する高解像度画像の解像度の比をKとして、輪郭線の線幅を1/Kに狭くした画像の高周波成分であるため、前記高解像度化手段のウェーブレット逆変換によって、一層鮮明で実用的な高解像度画像を復元することができる。 The high frequency component extracted by the extracting unit is because the ratio of the resolution of the high resolution image for the resolution of the captured image as K, was Ru frequency component der the narrow image the line width of the contour line to 1 / K Further, a clearer and more practical high-resolution image can be restored by the wavelet inverse transform of the high-resolution means.

請求項の発明の場合、前記抽出手段による前記高周波成分の具体的な抽出の構成として、撮影手段の前後する2フレームの撮影画像を要するが、前記従来の相関法の画像処理のような複雑な処理ではなく、前記撮影手段の前後する2フレームの撮影画像の垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の差分を求める簡単な手法で前記高周波成分を抽出することができる。 In the second aspect of the invention, the specific extraction configuration of the high-frequency component by the extraction unit requires two frames of the captured image before and after the imaging unit, but it is complicated as in the image processing of the conventional correlation method. The high-frequency component can be extracted by a simple method for obtaining a difference in at least one of the vertical direction and the horizontal direction of the captured images of the two frames before and after the photographing unit, instead of a simple process.

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、実施形態について、図1〜図22を参照して詳述する。なお、認識対象の物体は自車の前、後等の走行の障害となる可能性がある遠方の種々の移動物体、静止物体であってよいが、以下の実施形態においては、説明を簡単にする等のため、認識対象の物体を自車前方例えば50m以遠の同レーンを走行する先行車(前方車両)とする。   Next, in order to describe the present invention in more detail, an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. Note that the object to be recognized may be various distant moving objects or stationary objects that may become obstacles to traveling such as in front of or behind the host vehicle, but in the following embodiments, the description will be simplified. For this reason, the object to be recognized is assumed to be a preceding vehicle (front vehicle) that travels in front of the host vehicle, for example, on the same lane more than 50 m away.

(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について、図1〜図13を参照して説明する。
(First embodiment)
First , a first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1は自車1に搭載された物体認識装置2のブロック構成を示し、図2はその動作説明のフローチャートである。図3は基本的なウェーブレット変換の説明図であり、図4は基本的なウェーブレット逆変換の説明図である。   FIG. 1 shows a block configuration of an object recognition device 2 mounted on the own vehicle 1, and FIG. 2 is a flowchart for explaining its operation. FIG. 3 is an explanatory diagram of basic wavelet transformation, and FIG. 4 is an explanatory diagram of basic wavelet inverse transformation.

図5、図6は認識処理手段のエッジヒストグラム法の認識処理の説明図であり、それぞれの(a)は撮影画像、(b)はエッジヒストグラム画像、(c)はエッジ画像、(d)は撮影画像を複数個の車両領域に分割した分割画像である。   FIG. 5 and FIG. 6 are explanatory diagrams of recognition processing of the edge histogram method of the recognition processing means, where (a) is a captured image, (b) is an edge histogram image, (c) is an edge image, and (d) is an edge image. It is a divided image obtained by dividing a captured image into a plurality of vehicle regions.

図7は画像の垂直方向(縦方向)の輪郭成分とそのウェーブレット変換の周波数成分との関係を示し、(a)はウェーブレット変換の入力画像例、(b)はその周波数成分例を示す。   FIG. 7 shows the relationship between the contour component in the vertical direction (longitudinal direction) of the image and the frequency component of the wavelet transform, (a) shows an example of an input image of wavelet transform, and (b) shows an example of the frequency component.

図8〜図11はそれぞれ高解像度化手段のウェーブレット逆変換例の説明図である。図12は実験例の条件を説明する各画像を示し、(a)は基準の高解像度の画像、(b)は解像度が劣化した劣化画像、(c)はウェーブレット逆変換に入力するHL成分の画像である。図13は実験結果を示し、(a)はHL成分を入力してウェーブレット逆変換した結果であり、(b)はHL成分を入力しないでウェーブレット逆変換した結果である。   8 to 11 are explanatory diagrams of examples of inverse wavelet transform of the resolution enhancement means. FIG. 12 shows each image for explaining the conditions of the experimental example, (a) is a reference high-resolution image, (b) is a degraded image with degraded resolution, and (c) is an HL component input to the wavelet inverse transform. It is an image. FIG. 13 shows experimental results, where (a) shows the result of inverse wavelet transformation by inputting the HL component, and (b) shows the result of inverse wavelet transformation without inputting the HL component.

[構成]
図1に示すように、自車1に搭載された物体認識装置2は、撮影手段3と、その撮影画像を処理する画像処理手段4と、その後段の認識処理手段5によって形成される。
[Constitution]
As shown in FIG. 1, the object recognition device 2 mounted on the host vehicle 1 is formed by a photographing means 3, an image processing means 4 for processing the photographed image, and a recognition processing means 5 at the subsequent stage.

撮影手段3は例えば自車1のルームミラーの基部等に自車1の前方を撮影するように取り付けられた半導体イメージセンサ構成の単眼カメラであり、時間的に連続して撮影可能であり、自車1の走行中に例えば1/30秒の毎フレームに前方の最新フレームのカラー或いはモノクロの撮影画像(原画像)を画像処理手段4に出力する。   The photographing means 3 is, for example, a monocular camera having a semiconductor image sensor mounted so as to photograph the front of the own vehicle 1 at the base of a rearview mirror of the own vehicle 1 and can be continuously photographed in time. While the car 1 is traveling, for example, every 1/30 second frame, a color or monochrome photographed image (original image) of the latest front frame is output to the image processing means 4.

画像処理手段4は認識処理手段5と共にマイクロコンピュータによって形成され、本発明の高解像度化手段を形成する。   The image processing means 4 is formed by a microcomputer together with the recognition processing means 5 and forms the high resolution means of the present invention.

そして、高解像度化手段は、撮影手段3の撮影画像にウェーブレット逆変換の画像処理を施し、毎フレームの撮影画像を高解像度化する。   Then, the high resolution means performs image processing of wavelet inverse transformation on the photographed image of the photographing means 3 to increase the resolution of the photographed image of each frame.

つぎに、高解像度化手段のウェーブレット逆変換の画像処理等について説明する。   Next, image processing for wavelet inverse transformation of the high resolution means will be described.

一般に、画像はそれより低解像度の画像と複数の周波数成分とに分解できる。このことは、前記低解像度の画像と前記周波数成分とから、高解像度の元の画像を復元できることを意味し、前記画像の分解及び復元は、ウェーブレット変換(WT)及びウェーブレット逆変換(IWT)により実現できる。   In general, an image can be decomposed into a lower resolution image and a plurality of frequency components. This means that a high-resolution original image can be restored from the low-resolution image and the frequency component, and the decomposition and restoration of the image is performed by wavelet transform (WT) and inverse wavelet transform (IWT). realizable.

ウェーブレット変換は、基本的に、ウェーブレット関数を時間軸上で拡大縮小、平行移動して足し合わせることで、与えられた入力の波形を表現しようとする変換であり、画像のデータ等の離散的なデータに対するウェーブレット変換は、離散ウェーブレット変換と呼ばれる。   The wavelet transform is basically a transform that attempts to express the waveform of a given input by adding and scalinging the wavelet function on the time axis, translating, and adding discrete data such as image data. The wavelet transform for data is called discrete wavelet transform.

そして、画像のデータのウェーブレット変換は二次元の離散ウェーブレット変換であり、この二次元の離散ウェーブレット変換は、ウェーブレット関数とスケーリング関数を使い、入力画像の垂直方向(縦方向)と水平方向(横方向)それぞれに対し、高周波成分を抽出する微分のハイパスフィルタ(HPF)処理と、低周波成分を抽出する積分のローパスフィルタ(LPF)処理を施して行なわれる。   The wavelet transform of the image data is a two-dimensional discrete wavelet transform. This two-dimensional discrete wavelet transform uses a wavelet function and a scaling function, and uses the input image's vertical (vertical) and horizontal (horizontal) directions. ), A differential high-pass filter (HPF) process for extracting high-frequency components and an integral low-pass filter (LPF) process for extracting low-frequency components.

具体的には、画像のデータの二次元の離散ウェーブレット変換は、入力画像に水平方向のHPF処理とLPF処理をそれぞれ施して高低2つの周波数成分(高周波数成分H、低周波数成分L)を生成し、さらに、その二つの周波数成分に、垂直方向のHPF処理とLPF処理をそれぞれ施して行なわれる。   Specifically, in the two-dimensional discrete wavelet transform of image data, the input image is subjected to horizontal HPF processing and LPF processing to generate two high and low frequency components (high frequency component H and low frequency component L). Further, the two frequency components are subjected to vertical HPF processing and LPF processing, respectively.

このようにして、入力画像の垂直方向と水平方向にそれぞれHPF処理とLPF処理を施してウェーブレット変換を行なうと、図3に示すように、入力画像(原画像)OGaは、周波数成分LL、HL、LH、HHの4つのデータに分解される。
なお、周波数成分LL、HL、LH、HHは、生成経緯等を考慮して、以降、LL成分、HL成分、LH成分、HH成分と称する。
When wavelet transform is performed by performing HPF processing and LPF processing in the vertical direction and horizontal direction of the input image in this way, as shown in FIG. 3, the input image (original image) OGa has frequency components LL and HL. , LH, and HH.
The frequency components LL, HL, LH, and HH are hereinafter referred to as an LL component, an HL component, an LH component, and an HH component in consideration of the generation process and the like.

そして、HL成分は入力画像OGaの水平方向にHPF処理、垂直方向にLHP処理を施して生成された入力画像OGaの垂直方向の高周波成分であり、同様に、LH成分は入力画像OGaの水平方向の高周波成分であり、HH成分は入力画像OGaの垂直方向及び水平方向の高周波成分である。また、LL成分は、入力画像OGaの半分の解像度で画素値を示した低解像度画像SIの画像データである。   The HL component is a high-frequency component in the vertical direction of the input image OGa generated by performing HPF processing in the horizontal direction of the input image OGa and LHP processing in the vertical direction. Similarly, the LH component is in the horizontal direction of the input image OGa. The HH component is a high-frequency component in the vertical and horizontal directions of the input image OGa. The LL component is image data of the low-resolution image SI indicating pixel values at half the resolution of the input image OGa.

一方、ウェーブレット逆変換は、基本的には、図4に示すように、LL成分である低解像度画像OGbと三つの周波数成分(HL成分、LH成分、HH成分)とにより、縦横に倍の高解像度の画像EIを生成する変換である。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the wavelet inverse transform is basically doubled vertically and horizontally by a low resolution image OGb that is an LL component and three frequency components (HL component, LH component, and HH component). This is a conversion for generating a resolution image EI.

そして、ウェーブレット変換は可逆変換である。そのため、ある画像I(入力画像OGaに相当)をウェーブレット変換して生成された低解像度の画像(低解像度画像OGbに相当)と三つの周波数成分(HL成分、LH成分、HH成分)のデータを用いてウェーブレット逆変換を行なうと、低解像度画像OGbが高解像度化されて画像Iが復元(生成)される。   The wavelet transform is a reversible transform. Therefore, data of a low resolution image (corresponding to the low resolution image OGb) generated by wavelet transform of an image I (corresponding to the input image OGa) and data of three frequency components (HL component, LH component, HH component) are obtained. When the wavelet inverse transform is performed using the low resolution image OGb, the resolution is increased and the image I is restored (generated).

すなわち、ウェーブレット変換は、対象とする入力画像OGaを、その半分の低解像度画像SIのLL成分と3つの周波数成分(HL成分、LH成分、HH成分)の合計4つのデータに分解する変換であり、その逆変換であるウェーブレット逆変換は、対象とする入力画像OGbの解像度を高める超解像処理の変換である。   That is, the wavelet transform is a transform that decomposes the target input image OGa into a total of four pieces of data, that is, the LL component of the half-resolution image SI and three frequency components (HL component, LH component, HH component). The inverse wavelet transform, which is the inverse transform, is a super-resolution processing transform that increases the resolution of the target input image OGb.

そして、撮影手段3の撮影画像を低解像度の入力画像OGbとするウェーブレット逆変換に適当な周波数成分(HL成分、LH成分、HH成分)を入力すると、低解像度の入力画像OGbから高解像度の画像EIが生成(復元)されて撮影画像が高解像度化される。   Then, when a frequency component (HL component, LH component, HH component) appropriate for wavelet inverse transformation is used, in which the photographed image of the photographing means 3 is used as a low resolution input image OGb, a high resolution image is obtained from the low resolution input image OGb. The EI is generated (restored), and the captured image is increased in resolution.

このとき、ウェーブレット変換、ウェーブレット逆変換はそれぞれ1フレームの入力画像OGa、OGbを用いて行なうことができる。そのため、入力画像OGbとして1フレームの撮影画像があれば、ウェーブレット逆変換によってその高解像度化の超解像処理が行なえる。   At this time, the wavelet transform and the wavelet inverse transform can be performed using one frame of the input images OGa and OGb, respectively. Therefore, if there is a captured image of one frame as the input image OGb, the super-resolution processing for increasing the resolution can be performed by inverse wavelet transform.

そこで、前記高解像度化手段は、撮影手段が撮影した毎フレームの撮影画像を低解像度の入力画像OGbとし、この低解像度の入力画像OGbを、後述する適当な周波成分を用いたウェーブレット逆変換(WZP法)により拡大することで、超解像処理の変換を行って撮影画像を高解像度化した毎フレームの画像EIを生成(復元)する。 Therefore, the high resolution means is a photographic image of each frame of imaging means has captured a low resolution input image OGb, an input image OGb the low resolution, the wavelet inverse transformation with the appropriate frequency components to be described later By enlarging by (WZP method), a super-resolution conversion is performed to generate (restore) an image EI of each frame in which the captured image is increased in resolution.

ところで、画像処理手段4の後段の認識処理手段5は、ウェーブレット逆変換によって得られた高解像度化手段の高解像度の画像EIから先行車両等の物体を認識する。その手法として、本実施形態においては、画像中の車両の領域に多く含まれる水平・垂直のエッジ成分に着目し、ノイズに対して強く計算時間も短いエッジヒストグラムを使った車両認識手法(エッジヒストグラム法)を採用する。   Incidentally, the recognition processing means 5 subsequent to the image processing means 4 recognizes an object such as a preceding vehicle from the high-resolution image EI of the high-resolution means obtained by the wavelet inverse transformation. As a technique for this, in the present embodiment, focusing on horizontal and vertical edge components that are included in many areas of the vehicle in the image, a vehicle recognition technique (edge histogram) using an edge histogram that is strong against noise and has a short calculation time. Method).

このエッジヒストグラム法の車両認識を、図5、図6を参照して説明する。   The vehicle recognition by the edge histogram method will be described with reference to FIGS.

例えば図5、図6の(a)はそれぞれ1フレームの撮影画像(実画像)P1、P2であり、これらの撮影画像P1、P2は前方に先行車α1、α2それぞれが映っている。   For example, FIG. 5A and FIG. 6A show one frame of captured images (actual images) P1 and P2, respectively, and these captured images P1 and P2 respectively show the preceding vehicles α1 and α2 in front.

そして、エッジヒストグラム法では、撮影画像P1、P2の車両の領域に多く含まれる水平・垂直のエッジ成分に着目し、撮影画像P1、P2それぞれの各画素輝度を垂直方向、水平方向に空間差分処理して画像エッジを抽出し、抽出した各画像エッジを垂直方向、水平方向に射影して累積し、図5、図6の(b)のヒストグラム画像P11、P12に示す水平エッジヒストグラムHeg、垂直エッジヒストグラムVegを求める。   In the edge histogram method, attention is paid to horizontal and vertical edge components that are included in the vehicle areas of the captured images P1 and P2, and the respective pixel luminances of the captured images P1 and P2 are spatially processed in the vertical and horizontal directions. Then, the image edges are extracted, and the extracted image edges are projected in the vertical and horizontal directions and accumulated, and the horizontal edge histograms Heg and vertical edges shown in the histogram images P11 and P12 in FIGS. A histogram Veg is obtained.

なお、ヒストグラム画像P11、P12は撮影画像P1、P2それぞれに水平エッジヒストグラムHeg、垂直エッジヒストグラムVegを重ねた画像である。また、抽出された水平・垂直エッジの画像は図5、図6の(c)のエッジ画像P12、P22に示すようになり、先行車α1、α2等の車両の輪郭部分に多数の水平・垂直エッジが存在することがわかる。   The histogram images P11 and P12 are images obtained by superimposing the horizontal edge histogram Heg and the vertical edge histogram Veg on the captured images P1 and P2, respectively. Further, the extracted horizontal and vertical edge images are as shown in edge images P12 and P22 in FIGS. 5 and 6C, and a large number of horizontal and vertical edges are displayed on the contour of the vehicle such as the preceding vehicles α1 and α2. It can be seen that an edge exists.

そして、水平エッジヒストグラムHeg、垂直エッジヒストグラムVegが共に大きくなる水平・垂直エッジの各交点を結び、図5、図6の(d)の分割画像P13、P23に示すように、撮影画像P1、P2中に認識対象の先行車α1、α2の候補領域としての複数の矩形の車両領域βを作成する。   Then, the intersections of the horizontal and vertical edges at which the horizontal edge histogram Heg and the vertical edge histogram Veg both increase are connected, and as shown in the divided images P13 and P23 of FIGS. 5 and 6D, the captured images P1 and P2 are connected. A plurality of rectangular vehicle regions β are created as candidate regions for the preceding vehicles α1 and α2 to be recognized.

さらに、例えば、赤色、対称性、滑らかさ、形状の4つを、車両を特徴付ける要素の評価関数として各候補領域βの車両らしさを評価し、各車両領域βのうちの前記各評価関数が大きいものを、先行車両α1、α2の領域として選択し、エッジヒストグラム法により先行車両α1、α2を認識する。   Furthermore, for example, the vehicle quality of each candidate region β is evaluated using four of red, symmetry, smoothness, and shape as evaluation functions of elements that characterize the vehicle, and each evaluation function in each vehicle region β is large. The vehicle is selected as the region of the preceding vehicles α1, α2, and the preceding vehicles α1, α2 are recognized by the edge histogram method.

ところで、前記撮影画像P1、P2は、実際には、高解像度化手段の超解像処理によって生成された画像EIである。   Incidentally, the captured images P1 and P2 are actually images EI generated by the super-resolution processing of the high resolution means.

そして、高解像度化手段のウェーブレット逆変換の超解像処理によって撮影画像P1、P2が高解像度化されると、先行車α1、α2が例えば自車前方50m以遠に位置して撮影画像P1、P2中の先行車α1、α2の車両領域βが元は低解像度であったとしても、前記超解像処理によってその車両領域βの部分が高解像度化され、先行車α1、α2によって生じる多数の水平、垂直のエッジ成分を検出し、前記エッジヒストグラム法によって先行車α1、α2を認識することができる。   When the captured images P1 and P2 are increased in resolution by the super-resolution processing of wavelet inverse transform of the resolution increasing means, the preceding vehicles α1 and α2 are positioned, for example, 50 m or more ahead of the host vehicle, and the captured images P1 and P2 Even if the vehicle area β of the preceding vehicles α1 and α2 in the middle is originally of low resolution, the super-resolution processing increases the resolution of the portion of the vehicle area β, and many horizontal lines generated by the preceding vehicles α1 and α2 The vertical edge components can be detected, and the preceding vehicles α1 and α2 can be recognized by the edge histogram method.

その際、認識対象である先行車α1、α2のような車両は輪郭に縦(垂直)及び横(水平)の多数のエッジ成分を含むので、撮影された画像が垂直方向(縦方向)、水平方向(横方向)の少なくともいずれか一方向に高解像度化されると、縦輪郭、横輪郭の少なくともいずれか一方が拡大強調されて垂直エッジ、水平エッジの少なくともいずれか一方を検出することができ、先行車α1、α2等の車両を認識できる。   At this time, since the vehicles such as the preceding vehicles α1 and α2 to be recognized include a large number of vertical (vertical) and horizontal (horizontal) edge components in the contour, the photographed image is displayed in the vertical (vertical) and horizontal directions. When the resolution is increased in at least one of the directions (horizontal direction), at least one of the vertical and horizontal contours is enlarged and emphasized to detect at least one of the vertical and horizontal edges Vehicles such as the preceding vehicles α1, α2 can be recognized.

そして、先行車α1、α2等の車両の場合、横幅は車種等によらず一定であり、縦輪郭のエッジ(垂直エッジ)、つまり車両側面エッジはエッジ間隔等から検出し易いが、高さは車両毎に異なるので、横輪郭のエッジ(水平エッジ)の検出は容易ではない。また、車両側面エッジは鮮明に出現することが多く、この点からも車両側面エッジは検出し易いが、とくに上部(ルーフ部)の横輪郭のエッジ(水平エッジ)は背景(風景)にまぎれ易く検出困難である。   In the case of vehicles such as the preceding vehicles α1, α2, etc., the lateral width is constant regardless of the vehicle type, etc., and the edge of the vertical contour (vertical edge), that is, the vehicle side edge is easy to detect from the edge interval etc., but the height is Since it is different for each vehicle, it is not easy to detect the edge of the horizontal contour (horizontal edge). In addition, the vehicle side edge often appears clearly. From this point, the vehicle side edge is easy to detect, but the edge (horizontal edge) of the horizontal contour of the upper part (roof part) is easily covered with the background (landscape). It is difficult to detect.

そのため、遠方の車両の認識は、一般的には垂直エッジを重視して行なうことが好ましく、この場合、高解像度化手段の超解像処理は少なくとも垂直方向に高解像度化する処理であることが望ましい。なお、走行環境等によっては水平エッジを重視して行なうことが好ましい場合もあり、このような場合には、高解像度化手段の超解像処理は少なくとも水平方向に高解像度化する処理であることが好ましい。   For this reason, it is generally preferable to recognize a far-off vehicle with an emphasis on the vertical edge, and in this case, the super-resolution processing of the high-resolution means may be processing for increasing the resolution at least in the vertical direction. desirable. Depending on the driving environment, it may be preferable to focus on the horizontal edge. In such a case, the super-resolution processing of the high-resolution means is a process for increasing the resolution at least in the horizontal direction. Is preferred.

そして、高解像度化手段のウェーブレット逆変換によって撮影手段3の撮影画像(入力画像OGb)を高解像度化し、画像EIを生成する場合、基本的には前記したように、LL成分となる入力画像OGbのデータ(画素データ)と、3つの周波数成分(LH成分、HL成分、HH
成分)のデータとが必要となるが、車両認識に必要とされる車両側面エッジ(垂直エッジ)が垂直方向の高周波成分(HL成分)に現れるので、垂直エッジを重視する場合は、前記3つの周波数成分(LH成分、HL成分、HH成分)のうち、少なくとも垂直方向の高周波成分HであるHL成分を入力してウェーブレット逆変換を行なえばよい。なお、車両側面エッジ(垂直エッジ)がHL成分に現れることは、図7(a)のウェーブレット変換の入力画像P3から抽出した図7(b)のHL成分の輪郭状の画像P31からも明らかである。図7(b)のHL成分は、画像P31の輪郭上下部分等が暗くなっていることから、横輪郭のエッジ(水平エッジ)は少なく、画像P31の輪郭左右部分等が縦方向に明るくなっていることから、縦輪郭のエッジ(垂直エッジ)を多く含んでいる。
When the resolution of the captured image (input image OGb) of the imaging unit 3 is increased by wavelet inverse transformation of the resolution increasing unit to generate the image EI, basically, as described above, the input image OGb that becomes the LL component. Data (pixel data) and three frequency components (LH component, HL component, HH)
Component side data is required, but the vehicle side edge (vertical edge) required for vehicle recognition appears in the high frequency component (HL component) in the vertical direction. Of the frequency components (LH component, HL component, HH component), at least an HL component that is a high frequency component H in the vertical direction may be input to perform inverse wavelet transform. The fact that the vehicle side edge (vertical edge) appears in the HL component is also apparent from the contour image P31 of the HL component of FIG. 7B extracted from the wavelet transform input image P3 of FIG. is there. In the HL component in FIG. 7B, since the upper and lower portions of the contour of the image P31 are dark, the edges of the horizontal contour (horizontal edges) are few, and the left and right portions of the contour of the image P31 are brightened in the vertical direction. Therefore, it includes many vertical contour edges (vertical edges).

また、車両の水平エッジが水平方向の高周波成分(LH成分)に現れるので、水平エッジを重視したウェーブレット逆変換によって撮影手段3の撮影画像(入力画像OGb)を高解像度化する場合は、少なくとも水平方向の高周波成分HであるLH成分を入力してウェーブレット逆変換を行なえばよい。   Further, since the horizontal edge of the vehicle appears in the horizontal high-frequency component (LH component), at least the horizontal direction is required when the resolution of the captured image (input image OGb) of the imaging means 3 is increased by inverse wavelet transformation that places importance on the horizontal edge. The wavelet inverse transform may be performed by inputting the LH component which is the high frequency component H in the direction.

そこで、高解像度化手段の超解像処理においては、撮影画像(入力画像OGb)の水平・垂直の両方向を高解像度化するように最適な前記3つの周波数成分(HL成分、LH成分、HH成分)のデータを入力する必要はなく、撮影画像(入力画像OGb)を垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向に高解像度化するように、HL成分、LH成分の少なくともいずれか一方のデータを入力してウェーブレット逆変換を行なう。この場合、ウェーブレット逆変換によって撮影画像(入力画像OGb)が本来の拡大画像と異なる画像(拡大画像)EIに逆変換されても、画像EIが入力画像OGbを垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向に高解像度化した画像になるので、後段の認識処理手段5により、画像EIから遠方の先行車α1、α2等の車両を検出して認識することができる。   Therefore, in the super-resolution processing of the high-resolution means, the three frequency components (HL component, LH component, and HH component) that are optimal for increasing the resolution in both the horizontal and vertical directions of the captured image (input image OGb). ) Data is not required, and at least one of the HL component and the LH component is selected so as to increase the resolution of the captured image (input image OGb) in at least one of the vertical direction and the horizontal direction. Input and perform inverse wavelet transform. In this case, even if the captured image (input image OGb) is inversely converted to an image (enlarged image) EI different from the original enlarged image by wavelet inverse transformation, the image EI at least either of the input image OGb in the vertical direction or the horizontal direction Since the image is increased in resolution in one direction, the subsequent recognition processing means 5 can detect and recognize vehicles such as the preceding vehicles α1, α2 far from the image EI.

高解像度化手段の処理をさらに具体的に説明すると、少なくともHL成分のデータを入力し、垂直エッジを重視したウェーブレット逆変換によって撮影手段3の撮影画像(入力画像OGb)を垂直方向に高解像度化する場合、高解像度化手段は、最も簡易には、図8に示すように毎フレームの撮影画像(入力画像OGb)からなるLL成分と垂直方向の高周波成分(HL成分)とによってウェーブレット逆変換を行なう。また、少なくともLH成分のデータを入力し、水平エッジを重視したウェーブレット逆変換によって撮影手段3の撮影画像(入力画像OGb)を水平方向に高解像度化する場合、高解像度化手段は、最も簡易には図9に示すように毎フレームの撮影画像(入力画像OGb)からなるLL成分と水平方向の高周波成分(LH成分)とによってウェーブレット逆変換を行なう。これらのウェーブレット逆変換は最も簡単な超解像処理であり、扱うデータ量が極めて少なく、短時間に容易に毎フレームの撮影画像(入力画像OGb)の垂直方向、水平方向それぞれを高解像度化することができる。   More specifically, the processing of the high resolution means will be described. At least the data of the HL component is input, and the captured image (input image OGb) of the photographing means 3 is increased in resolution in the vertical direction by wavelet inverse transformation that emphasizes the vertical edge. In this case, the resolution enhancement means, most simply, performs wavelet inverse transform using the LL component composed of the captured image (input image OGb) and the high frequency component (HL component) in the vertical direction as shown in FIG. Do. In addition, when at least LH component data is input and the captured image (input image OGb) of the imaging unit 3 is increased in resolution in the horizontal direction by inverse wavelet transformation with emphasis on the horizontal edge, the resolution increasing unit is the simplest. As shown in FIG. 9, wavelet inverse transformation is performed using an LL component composed of a captured image (input image OGb) of each frame and a high-frequency component (LH component) in the horizontal direction. These wavelet inverse transforms are the simplest super-resolution processing, and the amount of data handled is extremely small, and the resolution in the vertical and horizontal directions of the captured image (input image OGb) of each frame is easily increased in a short time. be able to.

なお、高解像度化手段のウェーブレット逆変換において、図8、図9のウェーブレット逆変換に代えて、図10に示すように毎フレームの撮影画像(入力画像OGb)からなるLL成分と、垂直方向の高周波成分(HL成分)と、水平方向の高周波成分(LH成分)のデータを入力してウェーブレット逆変換を行なってもよく、この場合は、水平・垂直両方向の高解像度化が行なえる。さらに、図11に示すように毎フレームの撮影画像(入力画像OGb)からなるLL成分と三つの周波数成分(HL成分、LH成分、HH成分)のデータを入力してウェーブレット逆変換を行なえば、完全な画像復元が行なえ、水平・垂直両方向の一層良好な高解像度化が行なえるのは勿論である。   In the wavelet inverse transform of the high resolution means, instead of the wavelet inverse transform of FIG. 8 and FIG. 9, as shown in FIG. 10, the LL component composed of the captured image (input image OGb) of each frame and the vertical direction Wavelet inverse transform may be performed by inputting data of a high frequency component (HL component) and a horizontal high frequency component (LH component). In this case, high resolution in both horizontal and vertical directions can be achieved. Furthermore, as shown in FIG. 11, if wavelet inverse transform is performed by inputting data of an LL component and three frequency components (HL component, LH component, HH component) composed of a captured image (input image OGb) of each frame, Of course, complete image restoration can be performed, and higher resolution in both horizontal and vertical directions can be achieved.

つぎに、高解像度化手段のウェーブレット逆変換に必要な周波数成分(少なくともHL成分、LH成分のいずれか一方)のデータ取得について説明する。   Next, data acquisition of frequency components (at least one of the HL component and the LH component) necessary for the wavelet inverse transform of the high resolution means will be described.

これらの周波数成分のデータは、例えば先行車α1、α2が自車1の比較的近い位置にあり、撮影画像(入力画像OGb)の先行車α1、α2の部分が車両認識可能な高解像度になるときに、その高解像度の画像の微分処理やウェーブレット変換を行なって、予め得るようにしてもよいが、簡易的には時々刻々の撮影画像(入力画像OGb)に微分処理やウェーブレット変換を施して得た周波数成分のデータであってもよく、この場合にも実用上問題のない高解像度化が行なえることが実験等から判明した。   In the data of these frequency components, for example, the preceding vehicles α1 and α2 are located relatively close to the own vehicle 1, and the portions of the preceding vehicles α1 and α2 in the captured image (input image OGb) have a high resolution that allows vehicle recognition. Sometimes, high-resolution image differentiation processing or wavelet transformation may be performed in advance to obtain the image in advance. However, for simplicity, the captured image (input image OGb) is sometimes subjected to differentiation processing or wavelet transformation. The obtained frequency component data may be used, and in this case, it has been proved through experiments and the like that the resolution can be increased without any practical problem.

そのため、本実施形態の場合、高解像度化手段は高解像度化する毎フレームの撮影画像(入力画像OGb)に微分処理やウェーブレット変換を施してウェーブレット逆変換に必要な周波数成分のデータ、すなわち、垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向のHL成分、LH成分等のデータを得る。   Therefore, in the case of the present embodiment, the high resolution means performs differential processing or wavelet transformation on the captured image (input image OGb) of each frame for which high resolution is achieved, and data of frequency components necessary for wavelet inverse transformation, that is, vertical Data of HL component, LH component, etc. in at least one of the direction and the horizontal direction is obtained.

この場合、ウェーブレット逆変換に必要な周波数成分のデータを、毎フレームの撮影画像(入力画像OGb)から取得するので、処理が一層簡単になって実用的である。   In this case, frequency component data necessary for wavelet inverse transformation is acquired from the captured image (input image OGb) of each frame, so that the processing is further simplified and practical.

[動作]
垂直方向の高周波成分Hに着目し、高解像度化手段によって毎フレームの撮影画像(入力画像OGb)を垂直方向(縦方向)に高解像度化して自車1の前方例えば50m以遠の先行車α1、α2等の認識対象の遠方の障害となる車両を認識する場合、上述した構成に基づき、物体認識装置2は毎フレームの撮影毎に図2のステップS1〜S3の処理を行なう。
[Operation]
Focusing on the high frequency component H in the vertical direction, the resolution of the captured image (input image OGb) of each frame is increased in the vertical direction (longitudinal direction) by the resolution increasing means, and the preceding vehicle α1, for example, 50 m or more ahead of the host vehicle 1, When recognizing a vehicle that is a distant obstacle to be recognized, such as α2, based on the above-described configuration, the object recognition device 2 performs the processing of steps S1 to S3 in FIG.

すなわち、図2のステップS1により、撮影手段3が新たな1フレームの撮影画像を出力すると、この最新の1フレームの撮影画像(入力画像OGb)が画像処理手段4に取り込まれる。   That is, when the photographing unit 3 outputs a new one-frame photographed image in step S1 of FIG. 2, the latest one-frame photographed image (input image OGb) is taken into the image processing unit 4.

そして、図2のステップS2により、画像処理手段4の高解像度化手段は、例えば撮影画像(入力画像OGb)をウェーブレット変換する簡便な手法でHL成分を得、撮影画像(入力画像OGb)からなるLL成分と、前記ウェーブレット変換によって得たHL成分とに基づき、撮影画像(入力画像OGb)に図8のウェーブレット逆変換の超解像処理を施し、撮影画像(入力画像OGb)を高解像度化して垂直方向の解像度が撮影画像(入力画像OGb)の倍になった高解像度の画像EIを生成する。   Then, in step S2 of FIG. 2, the high resolution means of the image processing means 4 obtains the HL component by a simple method of wavelet transforming the captured image (input image OGb), for example, and consists of the captured image (input image OGb). Based on the LL component and the HL component obtained by the wavelet transform, the captured image (input image OGb) is subjected to the super-resolution processing of the wavelet inverse transform of FIG. 8 to increase the resolution of the captured image (input image OGb). A high-resolution image EI in which the vertical resolution is double that of the captured image (input image OGb) is generated.

さらに、図2のステップS3により、認識処理手段5は上述したエッジヒストグラム法で前記高解像度の画像EIの垂直エッジを検出して先行車α1、α2等の認識対象の遠方の車両の車両領域βを選択し、この選択に基づいて前記認識対象の遠方の車両を認識する。   Further, in step S3 of FIG. 2, the recognition processing means 5 detects the vertical edge of the high-resolution image EI by the above-described edge histogram method, and the vehicle region β of the far-off vehicle to be recognized such as the preceding vehicles α1, α2 and the like. Is selected, and the far-off vehicle to be recognized is recognized based on this selection.

そして、少なくとも自車1の走行中はステップS3からステップS1に戻り、つぎの1フレームの撮影画像を超解像処理して認識対象の遠方の車両の認識をくり返す。   Then, at least during traveling of the vehicle 1, the process returns from step S3 to step S1, and the next one frame of the captured image is subjected to super-resolution processing to repeatedly recognize a far-off vehicle to be recognized.

この場合、ウェーブレット逆変換を用いた従来にない画期的な画像処理により、毎フレームの撮影画像(入力画像OGi)を、その1フレームの撮影画像(入力画像OGi)から高解像度化することができる。しかも、前記ウェーブレット逆変換を、三つの周波数成分LL、HL、LH、HHのうちのHL成分のみを加える簡便でな手法で行なうため、撮影画像(入力画像OGi)を極めて簡単な画像処理で短時間に高解像度化することができ、極めて実用的である。   In this case, it is possible to increase the resolution of the captured image (input image OGi) for each frame from the captured image (input image OGi) for each frame by an unprecedented innovative image processing using inverse wavelet transform. it can. In addition, since the wavelet inverse transformation is performed by a simple method of adding only the HL component of the three frequency components LL, HL, LH, and HH, the captured image (input image OGi) can be shortened with extremely simple image processing. The resolution can be increased in time and is extremely practical.

[実験結果]
つぎに、上記のようにHL成分のみを入力してウェーブレット逆変換を行なった結果について説明する。
[Experimental result]
Next, the result of performing wavelet inverse transform by inputting only the HL component as described above will be described.

本実験においては、まず、図12(a)に示す基準の撮影画像(前方車両画像)P4を用意する。この撮影画像P4は、先行車α(先行車α1、α2に対応)が比較的近くに位置して中央に高解像度に撮影された256×256画素(pixel)、8ビット(bit)/画素(pixel)の画像であり、車両認識の障害となる背景は少なく、そのままエッジヒストグラム処理等を施して安定に先行車αを認識することができる。   In this experiment, first, a reference captured image (front vehicle image) P4 shown in FIG. This photographed image P4 has 256 × 256 pixels (pixels), 8 bits / pixel (pixels) in which the preceding vehicle α (corresponding to the preceding vehicles α1, α2) is located relatively close and is photographed at a high resolution in the center. pixel), and there are few backgrounds that hinder vehicle recognition, and it is possible to recognize the preceding vehicle α stably by performing edge histogram processing or the like as it is.

また、先行車αが遠方に位置してその縦横の解像度が低下した撮影画像として、実際の車間距離を想定し、先行車αの部分が32×32画素(pixel)、8ビット(bit)/画素(pixel)に解像度低下した劣化画像P41を用意する。劣化画像P41はそのままエッジヒストグラム処理等を施したのでは先行車αの認識が不安定になる画像である。   In addition, assuming that an actual inter-vehicle distance is assumed as a captured image in which the preceding vehicle α is located far away and the vertical and horizontal resolutions thereof are reduced, the portion of the preceding vehicle α is 32 × 32 pixels (pixels), 8 bits (bits) / bit. A degraded image P41 with a reduced resolution is prepared for a pixel. The degraded image P41 is an image in which the recognition of the preceding vehicle α becomes unstable if the edge histogram processing or the like is performed as it is.

そして、画像P4、P41にウェーブレット逆変換を施し、その逆変換後の画素値や輪郭部分における復元の度合いを評価した。   Then, wavelet inverse transformation was performed on the images P4 and P41, and the pixel values after the inverse transformation and the degree of restoration in the contour portion were evaluated.

なお、ウェーブレット逆変換は図12(c)に画像P42で示したHL成分を加えて行なった。このHL成分は、図12(a)の撮影画像P4から、劣化画像P41の倍の解像度(64×64画素(pixel)、8ビット(bit)/画素(pixel))の先行車αの画像を切り出し、それに対してウェーブレット変換を施して得られた成分である。   The wavelet inverse transformation was performed by adding the HL component shown by the image P42 in FIG. This HL component is an image of the preceding vehicle α having a resolution (64 × 64 pixels (pixels), 8 bits (pixels) / pixels (pixels)) double that of the deteriorated image P41 from the captured image P4 in FIG. It is a component obtained by cutting out and subjecting it to wavelet transform.

そして、画像の復元度合いについては平均二乗誤差(MSE)を利用して評価し、どれだけ輪郭がはっきりしているかという輪郭強度については、輪郭部分の前後の明るさの高低差を利用して画素単位で数値化して評価した。また、ウェーブレット逆変換後の認識の安定性については、ウェーブレット逆変換後の解像度の増加、周波数との結合による輪郭の強調が可能か否か等から評価した。   The degree of restoration of the image is evaluated using the mean square error (MSE), and the contour strength of how clear the contour is is obtained by using the difference in brightness before and after the contour portion. It was evaluated in numerical units. Further, the stability of the recognition after the wavelet inverse transformation was evaluated from the increase in resolution after the wavelet inverse transformation, whether or not the contour can be enhanced by combining with the frequency, and the like.

上記の条件下、劣化画像P41とHL成分とを用いて図8のウェーブレット逆変換を行なったところ、図13(a)の画像P43が得られた。なお、図13(b)は比較のためにHL成分を入力しないで劣化画像P41のみでウェーブレット逆変換を行った結果の画像P44を示す。   When the wavelet inverse transform of FIG. 8 was performed using the deteriorated image P41 and the HL component under the above conditions, an image P43 of FIG. 13A was obtained. For comparison, FIG. 13B shows an image P44 obtained as a result of inverse wavelet transform using only the degraded image P41 without inputting the HL component.

画像P43、P44の比較から、HL成分入力の逆変換結果の画像P43はHL成分によって縦輪郭が復元されて強調されていることが分かる。また、劣化画像P41とHL成分非入力の逆変換結果の画像P44との差は、ウェーブレット逆変換の持つ復元精度を示している。また、HL成分入力の逆変換結果の画像P43とHL成分非入力の逆変換結果の画像P44との差はHL成分入力による改善効果を示している。   From the comparison of the images P43 and P44, it can be seen that the image P43, which is the result of inverse conversion of the HL component input, is enhanced by restoring the vertical contour by the HL component. Further, the difference between the deteriorated image P41 and the image P44 of the inverse transformation result without HL component indicates the restoration accuracy of the wavelet inverse transformation. Further, the difference between the inverse transformation result image P43 of the HL component input and the inverse transformation result image P44 of the HL component non-input indicates an improvement effect by the HL component input.

そして、画像P4、P43、P44の比較からも明らかなように、HL成分を入力してウェーブレット逆変換すれば、劣化画像P41から撮影画像P4と同等の高解像度の画像P43が得られることが確かめられた。   As is clear from the comparison of the images P4, P43, and P44, it is confirmed that if the HL component is input and the wavelet inverse transform is performed, a high-resolution image P43 equivalent to the captured image P4 can be obtained from the degraded image P41. It was.

そして、劣化画像P41、HL成分非入力のウェーブレット逆変換で得られた画像P44、HL成分を入力してウェーブレット逆変換して得られた画像P43、前記倍の解像度(64×64画素、8ビット/画素)の画像について、画像の復元度合いを示すMSE、輪郭強調の数値評価を求めたところ、その結果は次の表1に示すようになった。   Degraded image P41, image P44 obtained by wavelet inverse transformation without HL component input, image P43 obtained by inputting HL component and inverse wavelet transformation, double resolution (64 × 64 pixels, 8 bits) When the MSE indicating the degree of restoration of the image and the numerical evaluation of the outline enhancement were obtained for the image of / pixel), the results are as shown in Table 1 below.

この表1において、前記倍の解像度の画像の評価結果に近くなる程、認識結果が向上する画像であることが分かる。そして、表1の結果からも、HL成分のみを入力してウェーブレット逆変換した画像P43は、画像全体としての復元精度及び輪郭強度が共に改善し、車両認識に十分な高解像度の画像であることが確かめられた。   In Table 1, it can be seen that the closer to the evaluation result of the image having the double resolution, the better the recognition result. Also from the results of Table 1, the image P43 obtained by inputting only the HL component and inversely transforming the wavelet is improved in both restoration accuracy and contour strength as a whole image, and is a high-resolution image sufficient for vehicle recognition. Was confirmed.

以上より、高解像度化手段のウェーブレット逆変換は、HL成分のみを入力して行なうことで車両縦輪郭が強調され、車両認識精度を向上できることが実験によって確認できた。   From the above, it was confirmed by experiments that the wavelet inverse transform of the high resolution means is performed by inputting only the HL component, thereby enhancing the vehicle vertical contour and improving the vehicle recognition accuracy.

なお、水平方向の高周波成分Hに着目し、LH成分のみを入力して図9のウェーブレット逆変換を行なった場合にも同様の結果が得られる。また、HL成分、LH成分を入力して図10のウェーブレット逆変換を行なってもよく、HL成分、LH成分、HH成分を入力して図11のウェーブレット逆変換を行なってもよい。   Note that the same result is obtained when focusing on the high-frequency component H in the horizontal direction and performing only the LH component and performing the wavelet inverse transform of FIG. Further, the wavelet inverse transform of FIG. 10 may be performed by inputting the HL component and the LH component, or the wavelet inverse transform of FIG. 11 may be performed by inputting the HL component, the LH component, and the HH component.

(第2の実施形態)
つぎに、第2の実施形態について、図1及び図14を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next , a second embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態においては、図1の画像処理手段4により、さらに本発明の抽出手段を形成する。   In the present embodiment, the image processing means 4 in FIG. 1 further forms the extraction means of the present invention.

すなわち、高解像度化手段のウェーブレット逆変換において、HL成分、LH成分等の周波数成分のデータは、逆変換対象の撮影画像全体についてのデータであってもよいが、そのうちの先行車α、α1、α2等の認識対象の車両の略輪郭部分についての垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の部分的な高周波成分のデータであってもよい。認識対象の輪郭部分が高解像度化すれは、認識処理手段5の車両認識が問題なく行なえるからである。   That is, in the wavelet inverse transform of the high resolution means, the data of the frequency components such as the HL component and the LH component may be data for the entire captured image to be inversely transformed, but the preceding vehicles α, α1, It may be partial high-frequency component data in at least one of the vertical direction and the horizontal direction of the substantially contour portion of the recognition target vehicle such as α2. The reason why the resolution of the contour portion of the recognition target is increased is that the vehicle recognition by the recognition processing means 5 can be performed without any problem.

そして、ウェーブレット逆変換によって撮影画像を部分的に高解像度化する場合は、データ量が一層少なくなって処理が一層容易かつ迅速に行なえるとともに、認識対象の輪郭部分のみが高解像度化されて鮮明になるので、画像エッジがより明瞭になって先行車α、α1、α2等の車両を認識し易くなる利点がある。   When the resolution of a captured image is partially increased by inverse wavelet transform, the amount of data can be further reduced and processing can be performed more easily and quickly, and only the contour portion to be recognized is increased in resolution to be clear. Therefore, there is an advantage that the image edge becomes clearer and the vehicles such as the preceding vehicles α, α1, and α2 can be easily recognized.

したがって、本実施形態の場合、高解像度化手段によってウェーブレット逆変換の超解像処理を行なう前に、画像処理手段4の抽出手段により、撮影手段3の撮影画像中の先行車α1、α2等の略認識対象の車両の輪郭部分についてのみ垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方の高周波成分(HL成分、LH成分)を抽出する。この部分的な高周波成分の抽出はどのようにして行なってもよいが、以下に、いくつかの例を説明する。   Therefore, in the case of this embodiment, before performing the super-resolution processing of wavelet inverse transform by the high resolution means, the extraction means of the image processing means 4 causes the preceding vehicles α1, α2, etc. in the photographed image of the photographing means 3 to Only the high-frequency component (HL component, LH component) in at least one of the vertical direction and the horizontal direction is extracted only for the contour portion of the vehicle that is substantially recognized. This partial high-frequency component extraction may be performed in any way, but some examples will be described below.

例えば、認識対象の先行車α、α1、α2等の認識対象の車両が次第に前方に遠ざかるような場合には、前記抽出手段により、認識対象の車両が近いときの撮影画像(高解像度の画像)から、微分法、エッジヒストグラム法等を用いた周知の画像認識処理により認識対象の車両の輪郭を検出してその車両を捕捉し、認識対象の車両が遠ざかるようになってもその車両を捕捉し続け、認識対象の車両が遠方に位置するようになったときに、撮影手段3の撮影画像の捕捉中の車両の輪郭部分について微分法やウェーブレット変換により垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の高周波成分(HL成分、LH成分)を抽出して前記の部分的な高周波成分の抽出を行なう。   For example, when a vehicle to be recognized such as a preceding vehicle α, α1, or α2 to be recognized gradually moves forward, a photographed image (high resolution image) when the vehicle to be recognized is close by the extraction means. Then, the contour of the vehicle to be recognized is detected by a known image recognition process using a differentiation method, an edge histogram method, etc., and the vehicle is captured, and the vehicle is captured even if the vehicle to be recognized moves away. Subsequently, when the vehicle to be recognized is located far away, at least one of the vertical direction and the horizontal direction is applied to the contour portion of the vehicle being captured by the photographing means 3 by the differential method or wavelet transform. The high frequency components (HL component, LH component) are extracted, and the partial high frequency components are extracted.

また、認識対象の車両が遠くから次第に近づくような場合を考慮したときは、前記抽出手段により、毎フレームの撮影手段3の撮影画像につき、その微分画像等から適当な間隔で左右方向に並んだ垂直方向の対のエッジ成分を検出し、そのような垂直方向の対のエッジ成分が認識対象の車両の側面エッジであるとして撮影画像中の略認識対象の車両部分を特定し、撮影手段3の撮影画像の特定した部分について、微分法やウェーブレット変換により垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の高周波成分(HL成分、LH成分)を抽出して前記の部分的な高周波成分の抽出を行なうことが好ましい。   Further, when considering the case where the vehicle to be recognized gradually approaches from a distance, the extracted image of the image captured by the image capturing device 3 of each frame is arranged in the left-right direction at an appropriate interval from the differential image or the like. A pair of edge components in the vertical direction is detected, and a vehicle portion to be substantially recognized in the photographed image is identified as such a pair of edge components in the vertical direction is a side edge of the vehicle to be recognized. For the specified part of the photographed image, the high-frequency component (HL component, LH component) in at least one of the vertical direction and the horizontal direction is extracted by the differential method or wavelet transform to extract the partial high-frequency component. It is preferable.

さらに、自車1に撮影手段3と共にレーダの前方探査手段も搭載する場合は、その探査によって認識対象の車両を捕捉し、前記抽出手段により、撮影手段3の撮影画像中の前記前方探査手段が捕捉している部分について、微分法やウェーブレット変換により垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の高周波成分(HL成分、LH成分)を抽出して前記の部分的な高周波成分の抽出を行なえばよい。   Further, when the vehicle 1 also includes a radar forward exploration means together with the photographing means 3, the vehicle to be recognized is captured by the exploration, and the forward exploration means in the photographed image of the photographing means 3 is captured by the extraction means. If the high frequency component (HL component, LH component) in at least one of the vertical direction and the horizontal direction is extracted by the differential method or wavelet transform and the partial high frequency component is extracted from the captured portion. Good.

そして、前記抽出手段により、例えば図14(a)の画像P5に示す略認識対象の先行車αの左右両側の縦輪郭のみのHL成分を部分的な垂直方向の高周波成分として抽出し、抽出した部分的なHL成分のデータを高解像度化手段の図8のウェーブレット逆変換に入力して毎フレームの撮影画像を高解像度化する。   Then, for example, the HL component of only the vertical contours on the left and right sides of the preceding vehicle α to be substantially recognized shown in the image P5 of FIG. 14A is extracted and extracted as a partial vertical high-frequency component by the extraction means, for example. Partial HL component data is input to the wavelet inverse transform of FIG. 8 of the resolution increasing means to increase the resolution of the captured image of each frame.

このようにした場合、ウェーブレット逆変換後の画像EIとして、図14(b)の画像P51が得られた。なお、HL成分のデータを入力しない場合は、ウェーブレット逆変換後の画像EIとして、図14(c)の画像P52が得られた。   In this case, an image P51 of FIG. 14B was obtained as the image EI after the wavelet inverse transformation. In the case where HL component data is not input, an image P52 of FIG. 14C is obtained as the image EI after the wavelet inverse transformation.

画像P51、P52を比較すると、画像P51は画像P52よりも部分的に入力したHL成分によって車両αの縦輪郭部分のみが高解像度化されて強調され、鮮明になっている。   Comparing the images P51 and P52, the image P51 is sharpened by enhancing only the vertical contour portion of the vehicle α with high resolution by the HL component partially input from the image P52.

さらに、前記一実施形態において図12(c)の画像P42で示したHL成分のうちの車両αの縦輪郭部分を、前記抽出手段により抽出した部分的なHL成分として、部分的なHL成分を入力した場合と、入力しない場合とについて、同様のウェーブレット逆変換を行ない、ウェーブレット逆変換のLL成分としての入力画像(劣化画像)、HL成分非入力のウェーブレット逆変換で得られた画像P52、HL成分を入力してウェーブレット逆変換して得られた画像P51、前記倍の解像度(64×64画素、8ビット/画素)の画像について、画像の復元度合いを示すMSE、輪郭強調の数値評価を求めたところ、その結果はつぎの表2に示すようになった。   Furthermore, a partial HL component is defined as a partial HL component extracted from the vertical contour portion of the vehicle α in the HL component shown by the image P42 in FIG. The same wavelet inverse transformation is performed for the case of input and the case of no input, the input image (degraded image) as the LL component of the wavelet inverse transformation, and the images P52 and HL obtained by the wavelet inverse transformation with no HL component input. For the image P51 obtained by inverse wavelet transform by inputting the components, and for the image of the double resolution (64 × 64 pixels, 8 bits / pixel), the MSE indicating the degree of image restoration and the numerical evaluation of the contour enhancement are obtained. As a result, the results are shown in Table 2 below.

表2からは、HL成分を部分的に入力するので、画像P51、P52はMSEに大きな差は生じないが、輪郭強調については、画像P51は大幅に改善し、HL成分によって車両αの縦輪郭部分のみが高解像度化されて強調され、鮮明になっていることが確かめられた。そして、表1の画像P43と表2の画像P51の輪郭強調の数値評価から、HL成分を部分入力した画像P51の場合にも、全体に入力した画像P43の場合と同程度の結果が得られることが判明した。   From Table 2, since the HL component is partially input, the images P51 and P52 do not have a large difference in MSE. However, with respect to edge enhancement, the image P51 is greatly improved, and the vertical contour of the vehicle α is improved by the HL component. It was confirmed that only the part was enhanced and emphasized with high resolution. Then, from the numerical evaluation of the edge emphasis of the image P43 in Table 1 and the image P51 in Table 2, the same result as in the case of the image P43 inputted as a whole can be obtained also in the case of the image P51 in which the HL component is partially inputted. It has been found.

したがって、本実施形態の場合、画像処理手段4の抽出手段によって撮影画像の認識対象の略車両αの輪郭部分についてのみHL成分を抽出し、この部分的なHL成分を入力した高解像度手段のウェーブレット逆変換により、認識に必要な車両αの輪郭部分のみを高解像度化して鮮明にし、後段の認識処理手段5によって車両αを認識することができる。この場合、ウェーブレット逆変換のデータ量が一実施形態の場合より少なくなり、一層簡単かつ迅速に遠方の車両αを認識することができる。   Therefore, in the case of the present embodiment, the HL component is extracted only for the contour portion of the substantially vehicle α that is the recognition target of the captured image by the extraction means of the image processing means 4, and the wavelet of the high resolution means that inputs this partial HL component. By reverse conversion, only the contour portion of the vehicle α necessary for recognition can be made high-resolution and clear, and the vehicle α can be recognized by the recognition processing means 5 at the subsequent stage. In this case, the data amount of the inverse wavelet transform is smaller than in the case of the embodiment, and the distant vehicle α can be recognized more easily and quickly.

なお、本実施形態において、水平方向の高周波成分Hに着目し、部分的なLH成分のみを入力して図9のウェーブレット逆変換を行なった場合にも同様の結果が得られる。また、部分的にHL成分、LH成分を入力して図10のウェーブレット逆変換を行なってもよく、部分的にHL成分、LH成分、HH成分を入力して図11のウェーブレット逆変換を行なってもよい。   In the present embodiment, the same result can be obtained when focusing on the high frequency component H in the horizontal direction and performing only the partial LH component and performing the wavelet inverse transform of FIG. Alternatively, the wavelet inverse transform of FIG. 10 may be performed by partially inputting the HL component and the LH component, or the wavelet inverse transform of FIG. 11 may be performed by partially inputting the HL component, the LH component, and the HH component. Also good.

(第3の実施形態)
つぎに、請求項に対応する第3の実施形態について、図15〜図20を参照して説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment corresponding to claim 1 will be described with reference to FIGS.

本実施形態の処理の模式図である図15に示すように、撮影画像(低解像度の入力画像OGb)は、高解像度の入力画像(原画像OGa)にウエーブレット変換(図15のWT)を施して得られるLL成分の画像であり、その垂直方向、水平方向の解像度は原画像OGaの1/2である。   As shown in FIG. 15 which is a schematic diagram of the processing of the present embodiment, the captured image (low-resolution input image OGb) is subjected to wavelet transform (WT in FIG. 15) to the high-resolution input image (original image OGa). This is an image of the LL component obtained by applying, and the resolution in the vertical direction and the horizontal direction is ½ of the original image OGa.

そして、画像処理手段4が形成する前記抽出手段により、撮影画像にウエーブレット変換を施し、そのLL成分(図15のLL*)、HL成分(図15のHL*)、LH成分(図15のLH*)、HH成分(図15のHH*)を得、撮影画像(LL成分)と、前記HL*、LH*、HH*に基づく前記の部分的なHL成分、LH成分、HH成分の少なくともいずれか1つとを入力としてウエーブレット逆変換(図15の逆WT)を行えば、前記したように原画像OGaに相当する高解像度の画像EIが復元される。   Then, wavelet transform is performed on the photographed image by the extraction means formed by the image processing means 4, and its LL component (LL * in FIG. 15), HL component (HL * in FIG. 15), LH component (in FIG. 15). LH *) and HH components (HH * in FIG. 15), and the captured image (LL component) and at least the partial HL component, LH component, and HH component based on the HL *, LH *, and HH * If wavelet inverse transformation (inverse WT in FIG. 15) is performed with any one of the inputs as input, the high-resolution image EI corresponding to the original image OGa is restored as described above.

ところで、HL、LH、HHの各高周波成分の抽出状態は画像の解像度に左右される。例えば、縦×横=256×256画素、128×128画素、64×64画素の解像度の画像から抽出されたHL成分の一例は、図16、図17、図18の(a)に示すようになり、それらを2値化処理すると、図16、図17、図18の(b)に示すようになり、高画素になる程、不要な分散なく良好にHL成分を抽出できることがわかる。   By the way, the extraction state of each of the high-frequency components HL, LH, and HH depends on the resolution of the image. For example, an example of the HL component extracted from an image having a resolution of vertical × horizontal = 256 × 256 pixels, 128 × 128 pixels, and 64 × 64 pixels is as shown in FIG. 16, FIG. 17, and FIG. Thus, when they are binarized, as shown in FIG. 16, FIG. 17 and FIG. 18B, it can be seen that the higher the pixels, the better the extraction of HL components without unnecessary dispersion.

また、前記HL*、LH*、HH*(部分的なHL成分、LH成分、HH成分)は、撮影画像の垂直方向、水平方向の解像度が原画像OGaの1/2に低下して輪郭線の線幅が2倍に太くなっている。また、その分輪郭線が不連続になっている。   The HL *, LH *, and HH * (partial HL component, LH component, and HH component) are contour lines with the vertical and horizontal resolutions of the captured image being reduced to ½ of the original image OGa. The line width is doubled. Further, the contour line is discontinuous accordingly.

そこで、本実施形態においては、第一に、前記撮影画像の解像度に対する高解像度画像の解像度(所望の復元解像度)の比をK(=所望の復元解像度/撮影画像の解像度)とすると、前記抽出手段が抽出した前記HL*、LH*、HH*(部分的なHL成分、LH成分、HH成分)の輪郭線の線幅を1/Kに狭くする。具体的には、K=2であるので、前記輪郭線の線幅を1/2に狭くする。第二に、輪郭線の不連続部分については画素を補間して滑らかにする。   Therefore, in the present embodiment, first, when the ratio of the resolution of the high-resolution image (desired restoration resolution) to the resolution of the photographed image is K (= desired restoration resolution / photographed image resolution), the extraction is performed. The line width of the contour line of the HL *, LH *, HH * (partial HL component, LH component, HH component) extracted by the means is reduced to 1 / K. Specifically, since K = 2, the line width of the contour line is reduced to ½. Second, for the discontinuous portion of the contour line, pixels are interpolated to make it smooth.

すなわち、HL*(HL成分)については垂直方向の線幅を1/2に狭くし、かつ、垂直方向の不連続に対して画素を補間する。LH*(LH成分)については水平方向の線幅を1/2に狭くし、かつ、水平方向の不連続に対して画素を補間する。HH*(HH成分)については垂直・水平方向の線幅を1/2に狭くし、垂直・水平方向の不連続に対して画素を補間する。   That is, for HL * (HL component), the line width in the vertical direction is reduced to ½, and pixels are interpolated for discontinuities in the vertical direction. For LH * (LH component), the line width in the horizontal direction is reduced to ½, and pixels are interpolated for discontinuities in the horizontal direction. For HH * (HH component), the line width in the vertical and horizontal directions is narrowed to ½, and the pixels are interpolated for discontinuities in the vertical and horizontal directions.

そして、例えばHL成分についての線幅の加工及び前記画素の補間を、図19、図20を参照して具体的に説明する。図19は垂直方向の線幅を1/2に狭くし、かつ、垂直方向の不連続に対して画素を補間する処理の一例を示し、(a)は処理の過程、(b)は処理後を示す。図20は処理の前、後のHL成分の輪郭線の例を示す。   Then, for example, the processing of the line width for the HL component and the interpolation of the pixels will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 19 shows an example of the process of interpolating pixels with respect to the vertical discontinuity, and the line width in the vertical direction is halved. (A) is the process, and (b) is the post-process. Indicates. FIG. 20 shows an example of the contour line of the HL component before and after the processing.

前記抽出手段によって抽出された前記HL*のHL成分の画像の輪郭線が図19(a)の少なくとも一方向の斜線を施した各画素Gによって形成される場合、そのうちの垂直方向の線分が1/2の幅(線幅)に狭く加工され、さらに、同図の○印を付した画素により垂直方向の不連続が補間されることにより、加工後の輪郭線は同図(b)のクロスハッチングの画素Gにより形成されることになる。   When the contour line of the image of the HL component of HL * extracted by the extraction unit is formed by each pixel G which is shaded in at least one direction in FIG. 19A, the line segment in the vertical direction is The processed contour line is reduced to a half width (line width), and further, the discontinuity in the vertical direction is interpolated by the pixels marked with a circle in FIG. It is formed by cross-hatched pixels G.

その結果、図20に示すように、同図の左側の加工前の前記HL*のHL成分に対して、同図の右側の加工後のHL成分は、輪郭線の線幅が縦方向に1/2に狭くなって高解像度になり、また、画素の補間によって滑らかになる。   As a result, as shown in FIG. 20, the HL component after processing on the right side of FIG. The resolution becomes narrower to / 2, resulting in a higher resolution, and smoothed by pixel interpolation.

そして、前記高解像度化手段により、撮影画像のLL成分と、加工後のHL成分とを入力してウエーブレット逆変換(図中の逆WT)を行えば、一層良好に垂直方向に高解像度化した画像EIを復元できる。   Then, if the LL component of the photographed image and the processed HL component are input and the wavelet inverse transformation (inverse WT in the figure) is performed by the high-resolution means, the resolution can be further improved in the vertical direction. The restored image EI can be restored.

なお、前記高解像度化手段により、撮影画像のLL成分と画素補間の加工後のLH成分とを入力してウエーブレット逆変換を行えば、一層良好に水平方向に高解像度化した画像EIを復元できる。さらに、撮影画像のLL成分と、加工後のHL成分、LH成分とを入力してウエーブレット逆変換を行った場合及び、撮影画像のLL成分と、加工後のHL成分、LH成分、HH成分とを入力してウエーブレット逆変換を行った場合には、更に一層良好に高解像化した画像を復元できる。   If the LL component of the photographed image and the LH component after pixel interpolation are input by the high resolution means and wavelet inverse transformation is performed, the image EI with higher resolution in the horizontal direction can be restored. it can. Furthermore, when the LL component of the photographed image, the processed HL component, and the LH component are input to perform inverse wavelet transformation, and the LL component of the photographed image, the processed HL component, the LH component, and the HH component When the wavelet inverse transform is performed by inputting the above, it is possible to restore the image with higher resolution even better.

(第4の実施形態)
つぎに、請求項に対応する第4の実施形態について、図21、図22を参照して説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment corresponding to claim 2 will be described with reference to FIGS.

本実施形態においては、撮影手段3によって時系列的に連続して撮影された撮影画像(動画像)を用い、その撮影画像にフレーム間でずれ(画素位置の移動)が生じることに着目する。ここで、「ずれ」とは、フレーム中の物体(例えば先行車)が動いたり、撮影手段3の撮影姿勢が変化することにより生じる。なお、図21、図22の撮影画像は後から先行車を撮影したものを示す。   In the present embodiment, attention is paid to the fact that the photographed images (moving images) photographed continuously in time series by the photographing means 3 are used, and the photographed images are displaced between the frames (movement of pixel positions). Here, “displacement” occurs when an object (for example, a preceding vehicle) in the frame moves or the photographing posture of the photographing means 3 changes. Note that the captured images in FIGS. 21 and 22 are those obtained by capturing the preceding vehicle later.

そして、本実施形態における前記抽出手段の処理の模式図である図21に示すように、撮影手段3の時間的に異なる2フレームF1、F2の撮影画像につき、水平方向の輝度の差分をとれば、HL成分を抽出できる。また、2フレームF1、F2の撮影画像の垂直方向の輝度の差分をとれば、LH成分を抽出できる。さらに、2フレームF1、F2の撮影画像の水平、垂直両方向の輝度の差分をとって斜め方向の輝度の差分を求めればHH成分を抽出できる。なお、差分をとるための前後する2フレームは、連続する2フレームであってもよいし、一定フレーム数離れて前後する2フレームであってもよい。   Then, as shown in FIG. 21 which is a schematic diagram of the processing of the extraction unit in the present embodiment, if the difference in luminance in the horizontal direction is taken for the captured images of the two frames F1 and F2 which are temporally different from the imaging unit 3. , HL component can be extracted. Further, the LH component can be extracted by calculating the vertical luminance difference between the captured images of the two frames F1 and F2. Further, the HH component can be extracted by calculating the difference in luminance in the diagonal direction by taking the difference in luminance in both the horizontal and vertical directions of the captured images of the two frames F1 and F2. Note that the two frames before and after for obtaining the difference may be two consecutive frames, or may be two frames that move back and forth a certain number of frames apart.

このように、本実施形態においては、前記抽出手段により、撮影手段3の前後する2フレームF1、F2の撮影画像の垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の差分を高周波成分(HL成分、LH成分、HH成分)として抽出する。   As described above, in the present embodiment, the extraction unit converts the difference in at least one of the vertical and horizontal directions of the captured images of the two frames F1 and F2 before and after the photographing unit 3 into a high frequency component (HL component, LH component, HH component).

さらに、本実施形態における前記高解像度化手段の処理の模式図である図22に示すように、撮影画像(LL成分)と、前記抽出手段により2フレームF1、F2の撮影画像の輝度の差分から抽出したHL成分、LH成分、HH成分の少なくとも1つとを入力としてウエーブレット逆変換(図15の逆WT)を行って原画像OGaに相当する高解像度の画像EIが復元する。   Furthermore, as shown in FIG. 22 which is a schematic diagram of the processing of the high resolution means in the present embodiment, from the difference in luminance between the photographed image (LL component) and the photographed images of the two frames F1 and F2 by the extracting means. Wavelet inverse transformation (inverse WT in FIG. 15) is performed with at least one of the extracted HL component, LH component, and HH component as input, and a high-resolution image EI corresponding to the original image OGa is restored.

この場合、2フレームの撮影画像の差分を求める簡単な処理により低解像度の撮影画像から高周波成分(HL成分、LH成分、HH成分)を抽出して高解像度の画像EIを復元することができる。   In this case, a high-resolution image EI can be restored by extracting a high-frequency component (HL component, LH component, HH component) from a low-resolution captured image by a simple process of obtaining a difference between the captured images of two frames.

そして、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、両実施形態の数波数成分(HL成分、LH成分、HH成分)の取得方法はどのようであってもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. The acquisition method of (HL component, LH component, HH component) may be any.

また、認識対象の物体は先行車α、α1、α2等の前方の車両(対向する車両も含む)に限られるものではなく、自車1の後方等の種々の方向の追い越し車両等の車両であってよく、この場合、認識対処に応じて撮影手段3の撮影方向や範囲を設定等すればよい。   Further, the object to be recognized is not limited to the front vehicle (including the opposite vehicle) such as the preceding vehicles α, α1, and α2, but is a vehicle such as an overtaking vehicle in various directions such as behind the own vehicle 1. In this case, the photographing direction and range of the photographing means 3 may be set in accordance with the recognition countermeasure.

さらに、認識対象の物体は、車両に限るものではなく、自車1の走行の障害となりそうな路上の種々の動物体、静止物体であってよいのも勿論であり、そのような物体は例えば大きさ(主に横幅と高さ)によって予め設定することができる。   Furthermore, the object to be recognized is not limited to a vehicle, and may be various moving objects and stationary objects on the road that are likely to be obstacles to the traveling of the host vehicle 1. It can be preset according to the size (mainly width and height).

つぎに、撮影手段3の構成や認識処理手段5の認識手法等はどのようであってもよいのは勿論である。   Next, it goes without saying that the configuration of the photographing means 3 and the recognition method of the recognition processing means 5 may be whatever.

また、第4の実施形態において、画素の補間は必ずしも行う必要はなく、場合によっては省いてもよい。   In the fourth embodiment, pixel interpolation is not necessarily performed and may be omitted depending on circumstances.

そして、本発明は、車両に搭載された撮影手段の撮影画像からの種々の物体の認識に適用することができる。   The present invention can be applied to recognition of various objects from captured images of imaging means mounted on a vehicle.

本発明の第1の実施形態のブロック図である。It is a block diagram of a 1st embodiment of the present invention. 図1の動作説明用の一部のフローチャートである。2 is a partial flowchart for explaining the operation of FIG. 1. 基本的なウェーブレット変換の説明図である。It is explanatory drawing of basic wavelet transformation. 基本的なウェーブレット逆変換の説明図である。It is explanatory drawing of basic wavelet inverse transformation. 図1の認識処理手段の処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process of the recognition process means of FIG. 図1の認識処理手段の処理の他の説明図である。It is another explanatory view of the processing of the recognition processing means of FIG. 画像の垂直方向(縦方向)の輪郭成分とそのウェーブレット変換の周波数成分との関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the contour component of the orthogonal | vertical direction (vertical direction) of an image, and the frequency component of the wavelet transform. 図1の高解像度化手段のウェーブレット逆変換の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the wavelet inverse transformation of the high resolution means of FIG. 図1の高解像度化手段のウェーブレット逆変換の他の例の説明図である。It is explanatory drawing of the other example of the wavelet inverse transformation of the high resolution means of FIG. 図1の高解像度化手段のウェーブレット逆変換の更に他の例の説明図である。It is explanatory drawing of the further another example of the wavelet inverse transformation of the high resolution means of FIG. 図1の高解像度化手段のウェーブレット逆変換の他の例の説明図である。It is explanatory drawing of the other example of the wavelet inverse transformation of the high resolution means of FIG. 実験例の条件の説明図である。It is explanatory drawing of the conditions of an experiment example. 実験例結果の説明図である。It is explanatory drawing of an experiment example result. 本発明の第2の実施形態のウェーブレット逆変換の説明図である。It is explanatory drawing of the wavelet inverse transformation of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の処理の模式図である。It is a schematic diagram of the process of the 3rd Embodiment of this invention. 図15の高周波成分の画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of an image of the high frequency component of FIG. 図15の高周波成分の他の画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the other example of a high frequency component of FIG. 図15の高周波成分のさらに他の画像例の説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of still another image example of the high frequency component of FIG. 15. 図15の高周波成分の線幅の加工及び画素補間の説明図である。It is explanatory drawing of the process of the line width of the high frequency component of FIG. 図15の高周波成分の加工前、後の線幅の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the line width before and after the process of the high frequency component of FIG. 本発明の第4の実施形態の高周波成分抽出の模式図である。It is a schematic diagram of the high frequency component extraction of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態のウエーブレット逆変換の説明図である。It is explanatory drawing of the wavelet reverse transformation of the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 自車
2 物体認識装置
3 撮影手段
4 画像処理手段
5 認識処理手段
α、α1、α2 認識対象の先行車
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Own vehicle 2 Object recognition apparatus 3 Imaging | photography means 4 Image processing means 5 Recognition processing means α, α1, α2 A preceding vehicle to be recognized

Claims (2)

自車に搭載されて車外を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段の撮影画像にウェーブレット逆変換を施して前記撮影画像を高解像度化する高解像度化手段と、
前記高解像度化手段の高解像度化により得られた高解像度画像内の物体を認識する認識処理手段と
前記撮影画像の略前記物体の輪郭部分について垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の高周波成分を抽出する抽出手段と
を備え
前記高解像度化手段のウェーブレット逆変換は、前記撮影画像に、前記抽出手段が抽出した前記高周波成分を加えて行ない、
前記高周波成分は、前記撮影画像の解像度に対する高解像度画像の解像度の比をKとして、前記高周波成分の輪郭線の線幅を1/Kに狭くして前記高解像度化手段のウェーブレット逆変換に用いられることを特徴とする物体認識装置。
A shooting means mounted on the vehicle for shooting outside the vehicle;
High resolution means for applying a wavelet inverse transform to the captured image of the imaging means to increase the resolution of the captured image;
Recognition processing means for recognizing an object in a high-resolution image obtained by increasing the resolution of the high-resolution means ;
Extraction means for extracting a high-frequency component in at least one of a vertical direction and a horizontal direction with respect to a contour portion of the object substantially in the photographed image ,
The wavelet inverse transform of the high resolution means is performed by adding the high frequency component extracted by the extraction means to the photographed image,
The high-frequency component is used for inverse wavelet transformation of the high-resolution means by reducing the line width of the outline of the high-frequency component to 1 / K, where K is the ratio of the resolution of the high-resolution image to the resolution of the captured image. object recognition apparatus, characterized by being.
自車に搭載されて車外を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段の撮影画像にウェーブレット逆変換を施して前記撮影画像を高解像度化する高解像度化手段と、
前記高解像度化手段の高解像度化により得られた高解像度画像内の物体を認識する認識処理手段と、
前記撮影画像の略前記物体の輪郭部分について垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の高周波成分を抽出する抽出手段と
を備え、
前記高解像度化手段のウェーブレット逆変換は、前記撮影画像に、前記抽出手段が抽出した前記高周波成分を加えて行ない、
前記抽出手段は、前記撮影手段の前後する2フレームの撮影画像の垂直方向、水平方向の少なくともいずれか一方向の差分を前記高周波成分として抽出することを特徴とする物体認識装置。
A shooting means mounted on the vehicle for shooting outside the vehicle;
High resolution means for applying a wavelet inverse transform to the captured image of the imaging means to increase the resolution of the captured image;
Recognition processing means for recognizing an object in a high-resolution image obtained by increasing the resolution of the high-resolution means;
Extraction means for extracting a high-frequency component in at least one of a vertical direction and a horizontal direction with respect to a contour portion of the object in the captured image;
With
The wavelet inverse transform of the high resolution means is performed by adding the high frequency component extracted by the extraction means to the photographed image,
The extraction means, the vertical direction, the object-recognition device you and extracting at least one direction of the difference in the horizontal direction as the high-frequency components of the photographed images of two frames before and after the photographing means.
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