JP5124592B2 - 車両を検出および追跡するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本出願は2007年1月18日提出の暫定出願第60/885,479号に基づいており、この暫定出願の全内容は参照により開示に含まれる。
1.技術分野
本開示は車両検出に、より詳しくは、移動単眼カメラから車両を検出および追跡するためのシステムおよび方法に関する。
2.関連技術の説明
車両の安全と利便性のための機能は重要であり、成長しつつある技術分野である。移動車両に取り付けられたビデオカメラの使用により、ビデオ信号をコンピュータビジョン技術により解析して、車両オペレータに、進歩した運転者支援、さらには、救命サポートさえも提供することが可能になる。例えば、ビデオ信号および/または他のセンサデータを解析することにより、車両オペレータに潜在的な障害物や危険を警告したり、あるケースでは、車両制御を自動アシストすることもできる。
車両を検出および追跡するための方法が、複数のフレームを含むビデオデータを取得し、取得したビデオデータの第1フレームを1つまたは複数の車両検出器と対比して車両仮説を形成し、一連のcoarse-to-fine制約を用いて車両仮説を剪定および検証して車両を検出し、1つまたは複数の車両検出器との形状テンプレートマッチングを融合することにより、取得したビデオデータの1つまたは複数の後続フレーム内で、検出した車両を追跡することを含む。
図面に示されている本開示の実施例を説明するにあたり、明瞭性のために特殊な用語を用いる。しかし、本開示はこのようにして選ばれた特殊な用語に限定されるものではなく、個々の特定の要素は同様に動作するすべての技術的等価物を含むものと理解しなければならない。
GH(x,y)=I(x+1,y)-I(x-1,y) (3)
GV(x,y)=I(x,y+1)-I(x,y-1) (4)
I(x,y)は画像座標内の位置(x,y)におけるピクセル値を表し、重みwH(m,n)、wV(m,n)は次のように定められている。
と固有ベクトル{Vi}を得るために、車両事例の方向ヒストグラム上で主成分分析が行われる。制約は主成分への射影の範囲を限定することにより課される。
1.車両が初めて検出されたときに走行軌跡を開始する。
2.既存のターゲットについては、ターゲットを追跡し、信頼スコア(例えば、車両検出器からの応答)を蓄積し、ターゲットの経時的な履歴を維持する。
3.ターゲットが所定の期間を超えて追跡された、およびまたは所定のレベルを超える信頼スコアが得られたら、車両ターゲットであることが確認される。
4.既存ターゲットがホスト車両と同じ車線内を動いているのか否かを判定する。
5.ゲーゲットが車線を外れて動いている、または蓄積された信頼スコアが所定レベルに満たない場合には、走行軌跡を中断する決定を下す。
6.確認されたターゲットを出力する。
1.新たに検出された各車両の走行軌跡を開始する。
2.既存のターゲットについては、ターゲットを追跡し、信頼スコア(例えば、車両検出器からの応答)を蓄積し、ターゲットの経時的な履歴を維持する。
3.ターゲットが所定の期間追跡された、およびまたは所定のレベルを超える信頼スコアが得られたら、車両ターゲットであることが確認される。
4.蓄積された信頼スコアが低すぎる場合には、走行軌跡を中断する決定を下す。
5.確認されたターゲットを出力する。
Claims (35)
- 車両を検出および追跡する方法において、
複数のフレームを含むビデオデータを取得し、
取得したビデオデータの第1フレームを1つまたは複数の車両検出器と対比し、複数の車両仮説を形成し、
車両検出のための一連のコースツーファイン(coarse-to-fine)制約を用いて前記複数の車両仮説を剪定および検証し、
形状テンプレートマッチングと前記1つまたは複数の車両検出器のうちの1つまたは複数の車両検出器を組み合わせることにより、検出された車両を前記取得したビデオの1つまたは複数の後続フレーム内で追跡し、
その際、前記検出された車両は後続フレーム内でカーネルに基づく確率的形状追跡器により追跡され、
カーネルに基づく前記確率的形状追跡器は、画像領域内の特徴点を先行フレームの相応するターゲットから抽出した1つまたは複数の形状テンプレートとマッチングすることにより車両の動きを推定する
ことを特徴とする方法。 - 前記ビデオデータを移動するホスト車両に取り付けられたカメラを用いて取得する、請求項1記載の方法。
- 前記1つまたは複数の車両検出器はクラス固有の検出器を少なくとも1つ含む、請求項1記載の方法。
- 前記1つまたは複数の車両検出器は乗用車固有の検出器を少なくとも1つ含む、請求項3記載の方法。
- 前記1つまたは複数の車両検出器はトラック固有の検出器を少なくとも1つ含む、請求項3記載の方法。
- 前記1つまたは複数の車両検出器はL字形コーナ部検出器とその鏡映形コーナ部検出器を含む、請求項1記載の方法。
- 前記一連のコースツーファイン(coarse-to-fine)制約は車両左底部および車両右底部の事例から学習した車両部分検出器を含む、請求項1記載の方法。
- 前記車両部分検出器の後に勾配方向ヒストグラム制約が続く、請求項7記載の方法。
- 前記勾配方向ヒストグラム制約の後に縦続した乗用車/トラック検出器が続く、請求項8記載の方法。
- 前記複数の車両仮説を、前記複数の車両仮説を形成するのに用いた前記1つまたは複数の車両検出器とは異なる第2の1つまたは複数の車両検出器で剪定および検証する、請求項1記載の方法。
- 前記車両検出器の応答を時間を追って蓄積する、請求項1記載の方法。
- 前記形状テンプレートは一連の零交差点から構成されている、請求項1記載の方法。
- 前記零交差点はそれらの位置と勾配ベクトルとにより記述される、請求項12記載の方法。
- 画像領域内の特徴点と形状テンプレートとのマッチングを、零交差点上でカーネルに基づくノンパラメトリック密度推定を最適化することにより行う、請求項1記載の方法。
- 零交差点上でのカーネルに基づくノンパラメトリック密度推定の前記最適化は車両動きパラメータの複数のモードを生じさせる、請求項14記載の方法。
- 車両動きパラメータの単一の最良モードを、カーネルに基づくノンパラメトリック密度推定の最大の関数値を有するモードであって、しかも前記車両検出器からの応答が予め選ばれた値よりも高くなるモードとして決定する、請求項15記載の方法。
- 前記形状テンプレートを更新して、ターゲット外観のフレーム間分散を反映させる、請求項1記載の方法。
- さらに、前記検証ステップと前記追跡ステップの結果をまとめて、追跡を維持するかまたは終了するかを決定する、請求項1記載の方法。
- 複数の車両を同時に追跡する、請求項1記載の方法。
- 前記第1ビデオフレームを複数の解像度からなる画像ピラミッドとして表す、請求項1記載の方法。
- 前記車両検出仮説を形成する際、比較的小さく見える車両の検出は比較的高い解像度で行い、比較的大きく見える車両の検出は比較的低い解像度で行う、請求項20記載の方法。
- 複数の解像度で追跡を行う、請求項20記載の方法。
- 一連のコースツーファイン(coarse-to-fine)制約を用いて前記車両検出仮説を検証する際、1つまたは複数の要素検出器を使用する、請求項1記載の方法。
- 検証された車両仮説をパノラマ車両検出器を用いてさらに検証する、請求項1記載の方法。
- 検出された車両をテンプレートに基づく追跡により前記1つまたは複数のフレーム内で追跡する、請求項1記載の方法。
- テンプレートに基づく前記追跡はカーネルに基づく確率的形状追跡を用いる、請求項25記載の方法。
- 車両を検出および追跡する方法において、
複数のフレームを含むビデオデータを取得し、
取得したビデオデータの第1フレームを1つまたは複数の車両検出器と対比し、複数の車両仮説を形成し、
車両検出のための一連のコースツーファイン(coarse-to-fine)制約を用いて前記複数の車両仮説を剪定および検証し、
形状テンプレートマッチングと前記1つまたは複数の車両検出器のうちの1つまたは複数の車両検出器を組み合わせることにより、検出された車両を前記取得したビデオの1つまたは複数の後続フレーム内で追跡し、
前記一連のコースツーファイン(coarse-to-fine)制約は第1レベルと第2レベルとを含んでおり、第1レベルでは、目的関数が粗い近似で置き換えられ、第2レベルでは、第1レベルで得られたモード位置が、前記目的関数を最適化することにより精緻化される
ことを特徴とする方法。 - 車両を検出および追跡する方法において、
複数のフレームを含むビデオデータを取得し、
取得したビデオデータの第1フレームを1つまたは複数の車両検出器と対比し、複数の車両仮説を形成し、
車両検出のための一連のコースツーファイン(coarse-to-fine)制約を用いて前記複数の車両仮説を剪定および検証し、
検出された車両を前記取得したビデオの1つまたは複数の後続フレーム内で追跡し、
前記一連のコースツーファイン(coarse-to-fine)制約は車両左底部および車両右底部の事例から学習した車両部分検出器を含み、
前記車両部分検出器の後に勾配方向ヒストグラム制約が続く
ことを特徴とする方法。 - 車両を検出および追跡するためのシステムであって、
複数のフレームを含むビデオデータを取得するために移動ホスト車両に取り付けられたカメラと、
取得したビデオデータの第1フレームを1つまたは複数の車両検出器と対比して、車両検出仮説を形成し、車両を検出するために前記車両検出仮説を検証し、検出した車両を前記取得したビデオデータの1つまたは複数の後続フレーム内で追跡する中央追跡器と
を含んでおり、
前記検出された車両は後続フレーム内でカーネルに基づく確率的形状追跡器により追跡され、
カーネルに基づく前記確率的形状追跡器は、画像領域内の特徴点を先行フレームの相応するターゲットから抽出した1つまたは複数の形状テンプレートとマッチングすることにより車両の動きを推定する
ことを特徴とするシステム。 - 前記1つまたは複数の車両検出器は乗用車またはトラックに固有の検出器を少なくとも1つ含む、請求項29記載のシステム。
- 前記第1ビデオフレームは複数の解像度からなる画像ピラミッドとして表され、追跡は複数の解像度で行われる、請求項29記載のシステム。
- プロセッサと、コンピュータシステムにより可読であり、かつ車両検出および追跡のための方法ステップを実行するプロセッサにより実行可能な命令からなるプログラムを実体化したものであるプログラム記憶装置とを含むコンピュータシステムにおいて、
前記方法が
複数のフレームを含むビデオデータを取得し、
取得したビデオデータの第1フレームを1つまたは複数の車両検出器と対比し、車両検出仮説を形成し、
検出された車両を前記取得したビデオデータの1つまたは複数のフレーム内で追跡し、
その際、前記検出された車両は後続フレーム内でカーネルに基づく確率的形状追跡器により追跡され、
カーネルに基づく前記確率的形状追跡器は、画像領域内の特徴点を先行フレームの相応するターゲットから抽出した1つまたは複数の形状テンプレートとマッチングすることにより車両の動きを推定する
ことを特徴とするコンピュータシステム。 - 前記車両検出仮説は車両を検出するための一連のコースツーファイン(coarse-to-fine)制約を用いて検証される、請求項32記載のコンピュータシステム。
- 前記1つまたは複数の車両検出器は乗用車またはトラックに固有の検出器を少なくとも1つ含む、請求項32記載のコンピュータシステム。
- 前記第1ビデオフレームは複数の解像度からなる画像ピラミッドとして表され、追跡は複数の解像度で行われる、請求項32記載のコンピュータシステム。
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