JP5212212B2 - 通路検出プログラム、通路検出装置及び方法 - Google Patents
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Description
また、通路検出プログラムに係る第11の解決手段として、上記第10の解決手段において、前記2次元ウェーブレットフィルタは、2次元ガボールフィルタであることを特徴とする。
また、通路検出装置に係る第11の解決手段として、上記第10の解決手段において、前記2次元ウェーブレットフィルタは、2次元ガボールフィルタであることを特徴とする。
また、通路検出方法に係る第11の解決手段として、上記第10の解決手段において、前記2次元ウェーブレットフィルタは、2次元ガボールフィルタであることを特徴とする。
図1は、本実施形態に係る通路検出装置1の機能ブロック図である。本実施形態に係る通路検出装置1は、例えばPC(Personal Computer)であり、A/Dコンバータ10、記憶装置20、画像処理装置30及びRAM(Random Access Memory)40から構成されている。このような通路検出装置1は、例えば災害救助車両や工事車両等の特殊車両に搭載されており、車両の進行方向を撮影する車載カメラ(図示省略)から入力される画像信号(入力画像)を基に轍などの未舗装路上の通路を検出し、その通路検出結果を車両の運転状態を統合制御する運転制御装置(図示省略)に出力するものである。
なお、nの値は入力画像の解像度や画像処理装置30の処理能力に応じて適宜変更すれば良いが、例えばデジタル処理を考慮して8の倍数である32〜96の範囲で設定することが望ましい。
まず、通路領域検出部30dは、ステップS4aの投票処理として、入力画像における各画素のそれぞれを投票元画素として順次選択し、当該投票元画素を起点としそのテクスチャ方向に平行な直線上に存在する画素に対して投票を行う。具体的には、通路領域検出部30dは、まず、図6に示すように、RAM40のメモリ空間上に、投票回数を集計するための投票集計領域を入力画像と同サイズ(つまり、640×480画素数分の投票回数を集計可能なサイズ)で確保する。
続いて、通路領域検出部30dは、ステップS4bの消失点特定処理として、図9に示すように、投票処理による投票結果(つまり、RAM40上の投票集計領域に集計された投票回数)を基に、投票回数が最も大きい画素を入力画像における消失点として特定する。轍などの通路の波模様は車両などから見ると完全に平行ではないが同じ消失点を共有していると推測される。このため、上記のような投票処理によって消失点と推測される位置(画素)に投票を行い、統計的に通路と平行している波模様が多い検出結果を活用することにより、消失点を特定することができる。
続いて、通路領域検出部30dは、ステップS4cの有効投票画素抽出処理として、消失点の投票元画素を有効投票画素として抽出する。つまり、消失点を向いているテクスチャ方向を有する画素が有効投票画素として抽出されることになる。図10に、有効投票画素の抽出結果を示す。図10において白領域が有効投票画素の集合領域である。
続いて、通路領域検出部30dは、ステップS4dの通路領域特定処理として、図11に示すように、入力画像において消失点を頂点とする領域(この領域は円弧状でも良いし、三角形状でも良い)を複数の小領域に分割し、各小領域の内、有効投票画素の比率が所定の閾値を超えた小領域を通路が存在すると推定される通路領域として特定する。ここで、有効投票画素の比率は、小領域と有効投票画素との面積比率、つまり、小領域に含まれる有効投票画素数を小領域に含まれる全画素数で除算することで求めることができる。
(1)上記実施形態では、図2に示すように、通路が水平線に向かって一直線に延びているような入力画像が得られた場合を例示して説明した。しかしながら、図12に示すように、入力画像中の通路がカーブしている場合には、入力画像の奥行き毎に消失点が水平方向に変化することになる。このような場合、上記実施形態で説明したように、入力画像の全領域(通路検出対象領域の全領域)を一度に処理すると、正確な消失点を得ることができなくなる。
Claims (33)
- 記憶装置から読み出した方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを用いて入力画像における通路検出対象領域をフィルタリングすることにより、前記通路検出対象領域についての各方向の強度分布データを生成するフィルタリング機能と、
前記フィルタリング機能によって生成された前記強度分布データを基に前記通路検出対象領域における各画素の模様方向を特定する模様方向特定機能と、
前記模様方向特定機能による前記模様方向の特定結果を基に所定の統計処理を行うことにより、前記通路検出対象領域において通路が存在すると推定される通路領域を検出する通路領域検出機能と、
をコンピュータに実現させ、
前記通路領域検出機能における前記統計処理は、
前記通路検出対象領域における各画素のそれぞれを投票元画素として選択し、前記投票元画素を起点としてその模様方向に平行な直線上に存在する画素、または前記投票元画素を起点としてその模様方向に沿うように設定された投票対象領域に含まれる画素に対して投票を行う投票処理と、
前記投票処理による投票結果を基に投票回数が最も大きい画素を消失点として特定する消失点特定処理と、
を含むことを特徴とする通路検出プログラム。 - 記憶装置から読み出した方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを用いて入力画像における通路検出対象領域をフィルタリングすることにより、前記通路検出対象領域についての各方向の強度分布データを生成するフィルタリング機能と、
前記フィルタリング機能によって生成された前記強度分布データを基に前記通路検出対象領域における各画素の模様方向を特定する模様方向特定機能と、
前記通路検出対象領域を奥行き方向に沿って複数に分割して得られる副検出対象領域ごとに、前記模様方向特定機能による前記模様方向の特定結果に基づいて所定の統計処理を行うことにより、前記副検出対象領域において通路が存在すると推定される通路領域を検出する通路領域検出機能と、
をコンピュータに実現させ、
前記通路領域検出機能における前記統計処理は、
前記副検出対象領域における各画素のそれぞれを投票元画素として選択し、前記投票元画素を起点としてその模様方向に平行な直線上に存在する画素、または前記投票元画素を起点としてその模様方向に沿うように設定された投票対象領域に含まれる画素に対して投票を行う投票処理と、
前記投票処理による投票結果を基に投票回数が最も大きい画素を消失点として特定する消失点特定処理と、
を含むことを特徴とする通路検出プログラム。 - 前記通路領域検出機能における前記統計処理は、
前記消失点の投票元画素を有効投票画素として抽出する有効投票画素抽出処理と、
前記通路検出対象領域において前記消失点を頂点とする領域を複数の小領域に分割し、各小領域の内、前記有効投票画素の比率が所定の閾値を超えた小領域を通路が存在すると推定される通路領域として特定する通路領域特定処理と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の通路検出プログラム。 - 前記通路領域検出機能における前記統計処理は、
前記消失点の投票元画素を有効投票画素として抽出する有効投票画素抽出処理と、
前記副検出対象領域において前記消失点を頂点とする領域を複数の小領域に分割し、各小領域の内、前記有効投票画素の比率が所定の閾値を超えた小領域を通路が存在すると推定される通路領域として特定する通路領域特定処理と、
を含むことを特徴とする請求項2記載の通路検出プログラム。 - 前記投票処理では、現在着目している副検出対象領域において、以前着目していた副検出対象領域について実施された前記通路領域特定処理によって特定された通路領域の終端側に、投票の重み付けを大きくした投票重み付け領域を設定することを特徴とする請求項4記載の通路検出プログラム。
- 現在着目している副検出対象領域について前記通路領域特定処理が終了した後に、以前着目していた副検出対象領域において、前記現在着目している副検出対象領域について実施された前記通路領域特定処理によって特定された通路領域の始端側に、投票の重み付けを大きくした投票重み付け領域を設定し、当該以前着目していた副検出対象領域について前記投票処理、消失点特定処理、有効投票画素抽出処理及び通路領域特定処理を再実施することで、当該以前着目していた副検出対象領域についての通路領域特定結果を修正することを特徴とする請求項5記載の通路検出プログラム。
- 前記奥行き方向に沿った位置に応じて前記投票重み付け領域の大きさ、及び/または前記投票の重み付け量を変化させることを特徴とする請求項5または6に記載の通路検出プログラム。
- 前記通路検出対象領域のエッジ検出を行うことにより、前記通路検出対象領域に含まれる強エッジ領域を抽出する強エッジ領域抽出機能をさらに含み、
前記通路領域検出機能における前記投票処理では、前記強エッジ領域抽出機能によって抽出された強エッジ領域の周辺の画素を前記投票元画素から除外することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の通路検出プログラム。 - 前記フィルタリング機能において、前記記憶装置から前記入力画像における奥行き方向の位置に応じた周波数パラメータを有すると共に方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを読み出して、前記通路検出対象領域をフィルタリングすることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の通路検出プログラム。
- 前記空間周波数フィルタは、2次元ウェーブレットフィルタ、または2次元窓付きフーリエ変換を利用したフィルタであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の通路検出プログラム。
- 前記2次元ウェーブレットフィルタは、2次元ガボールフィルタであることを特徴とする請求項10記載の通路検出プログラム。
- 方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを予め記憶する記憶装置と、
前記記憶装置から読み出した前記空間周波数フィルタを用いて入力画像における通路検出対象領域をフィルタリングすることにより、前記通路検出対象領域についての各方向の強度分布データを生成するフィルタリング部と、
前記フィルタリング部によって生成された前記強度分布データを基に前記通路検出対象領域における各画素の模様方向を特定する模様方向特定部と、
前記模様方向特定部による前記模様方向の特定結果を基に所定の統計処理を行うことにより、前記通路検出対象領域において通路が存在すると推定される通路領域を検出する通路領域検出部と、
を備えており、
前記通路領域検出部は、前記統計処理として、
前記通路検出対象領域における各画素のそれぞれを投票元画素として選択し、前記投票元画素を起点としてその模様方向に平行な直線上に存在する画素、または前記投票元画素を起点としてその模様方向に沿うように設定された投票対象領域に含まれる画素に対して投票を行う投票処理と、
前記投票処理による投票結果を基に投票回数が最も大きい画素を消失点として特定する消失点特定処理と、
を行うことを特徴とする通路検出装置。 - 方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを予め記憶する記憶装置と、
前記記憶装置から読み出した前記空間周波数フィルタを用いて入力画像における通路検出対象領域をフィルタリングすることにより、前記通路検出対象領域についての各方向の強度分布データを生成するフィルタリング部と、
前記フィルタリング部によって生成された前記強度分布データを基に前記通路検出対象領域における各画素の模様方向を特定する模様方向特定部と、
前記通路検出対象領域を奥行き方向に沿って複数に分割して得られる副検出対象領域ごとに、前記模様方向特定部による前記模様方向の特定結果に基づいて所定の統計処理を行うことにより、前記副検出対象領域において通路が存在すると推定される通路領域を検出する通路領域検出部と、
を備えており、
前記通路領域検出部は、前記統計処理として、
前記副検出対象領域における各画素のそれぞれを投票元画素として選択し、前記投票元画素を起点としてその模様方向に平行な直線上に存在する画素、または前記投票元画素を起点としてその模様方向に沿うように設定された投票対象領域に含まれる画素に対して投票を行う投票処理と、
前記投票処理による投票結果を基に投票回数が最も大きい画素を消失点として特定する消失点特定処理と、
を行うことを特徴とする通路検出装置。 - 前記通路領域検出部は、前記統計処理として、
前記消失点の投票元画素を有効投票画素として抽出する有効投票画素抽出処理と、
前記通路検出対象領域において前記消失点を頂点とする領域を複数の小領域に分割し、各小領域の内、前記有効投票画素の比率が所定の閾値を超えた小領域を通路が存在すると推定される通路領域として特定する通路領域特定処理と、
を行うことを特徴とする請求項12記載の通路検出装置。 - 前記通路領域検出部は、前記統計処理として、
前記消失点の投票元画素を有効投票画素として抽出する有効投票画素抽出処理と、
前記副検出対象領域において前記消失点を頂点とする領域を複数の小領域に分割し、各小領域の内、前記有効投票画素の比率が所定の閾値を超えた小領域を通路が存在すると推定される通路領域として特定する通路領域特定処理と、
を行うことを特徴とする請求項13記載の通路検出装置。 - 前記通路領域検出部は、前記投票処理では、現在着目している副検出対象領域において、以前着目していた副検出対象領域について実施された前記通路領域特定処理によって特定された通路領域の終端側に、投票の重み付けを大きくした投票重み付け領域を設定することを特徴とする請求項15記載の通路検出装置。
- 前記通路領域検出部は、現在着目している副検出対象領域について前記通路領域特定処理が終了した後に、以前着目していた副検出対象領域において、前記現在着目している副検出対象領域について実施された前記通路領域特定処理によって特定された通路領域の始端側に、投票の重み付けを大きくした投票重み付け領域を設定し、当該以前着目していた副検出対象領域について前記投票処理、消失点特定処理、有効投票画素抽出処理及び通路領域特定処理を再実施することで、当該以前着目していた副検出対象領域についての通路領域特定結果を修正することを特徴とする請求項16記載の通路検出装置。
- 前記通路領域検出部は、前記奥行き方向に沿った位置に応じて前記投票重み付け領域の大きさ、及び/または前記投票の重み付け量を変化させることを特徴とする請求項16または17に記載の通路検出装置。
- 前記通路検出対象領域のエッジ検出を行うことにより、前記通路検出対象領域に含まれる強エッジ領域を抽出する強エッジ領域抽出部をさらに備え、
前記通路領域検出部は、前記投票処理において、前記強エッジ領域抽出部によって抽出された強エッジ領域の周辺の画素を前記投票元画素から除外することを特徴とする請求項12〜18のいずれか一項に記載の通路検出装置。 - 前記記憶装置は、入力画像における奥行き方向の位置に応じた周波数パラメータを有すると共に方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを予め記憶しており、
前記フィルタリング部は、前記記憶装置から、前記通路検出対象領域におけるフィルタリング対象位置に対応する前記空間周波数フィルタを読み出してフィルタリングすることを特徴とする請求項12〜19のいずれか一項に記載の通路検出装置。 - 前記空間周波数フィルタは、2次元ウェーブレットフィルタ、または2次元窓付きフーリエ変換を利用したフィルタであることを特徴とする請求項12〜20のいずれか一項に記載の通路検出装置。
- 前記2次元ウェーブレットフィルタは、2次元ガボールフィルタであることを特徴とする請求項21記載の通路検出装置。
- 方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを用いて入力画像における通路検出対象領域をフィルタリングすることにより、前記通路検出対象領域についての各方向の強度分布データを生成するフィルタリング工程と、
前記フィルタリング工程にて生成された前記強度分布データを基に前記通路検出対象領域における各画素の模様方向を特定する模様方向特定工程と、
前記模様方向特定工程による前記模様方向の特定結果を基に所定の統計処理を行うことにより、前記通路検出対象領域において通路が存在すると推定される通路領域を検出する通路領域検出工程と、
を有しており、
前記通路領域検出工程における前記統計処理は、
前記通路検出対象領域における各画素のそれぞれを投票元画素として選択し、前記投票元画素を起点としてその模様方向に平行な直線上に存在する画素、または前記投票元画素を起点としてその模様方向に沿うように設定された投票対象領域に含まれる画素に対して投票を行う投票処理と、
前記投票処理による投票結果を基に投票回数が最も大きい画素を消失点として特定する消失点特定処理と、
を含むことを特徴とする通路検出方法。 - 方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを用いて入力画像における通路検出対象領域をフィルタリングすることにより、前記通路検出対象領域についての各方向の強度分布データを生成するフィルタリング工程と、
前記フィルタリング工程にて生成された前記強度分布データを基に前記通路検出対象領域における各画素の模様方向を特定する模様方向特定工程と、
前記通路検出対象領域を奥行き方向に沿って複数に分割して得られる副検出対象領域ごとに、前記模様方向特定工程による前記模様方向の特定結果に基づいて所定の統計処理を行うことにより、前記副検出対象領域において通路が存在すると推定される通路領域を検出する通路領域検出工程と、
を有しており、
前記通路領域検出工程における前記統計処理は、
前記副検出対象領域における各画素のそれぞれを投票元画素として選択し、前記投票元画素を起点としてその模様方向に平行な直線上に存在する画素、または前記投票元画素を起点としてその模様方向に沿うように設定された投票対象領域に含まれる画素に対して投票を行う投票処理と、
前記投票処理による投票結果を基に投票回数が最も大きい画素を消失点として特定する消失点特定処理と、
を含むことを特徴とする通路検出方法。 - 前記通路領域検出工程における前記統計処理は、
前記消失点の投票元画素を有効投票画素として抽出する有効投票画素抽出処理と、
前記通路検出対象領域において前記消失点を頂点とする領域を複数の小領域に分割し、各小領域の内、前記有効投票画素の比率が所定の閾値を超えた小領域を通路が存在すると推定される通路領域として特定する通路領域特定処理と、
を含むことを特徴とする請求項23記載の通路検出方法。 - 前記通路領域検出工程における前記統計処理は、
前記消失点の投票元画素を有効投票画素として抽出する有効投票画素抽出処理と、
前記副検出対象領域において前記消失点を頂点とする領域を複数の小領域に分割し、各小領域の内、前記有効投票画素の比率が所定の閾値を超えた小領域を通路が存在すると推定される通路領域として特定する通路領域特定処理と、
を含むことを特徴とする請求項24記載の通路検出方法。 - 前記投票処理では、現在着目している副検出対象領域において、以前着目していた副検出対象領域について実施された前記通路領域特定処理によって特定された通路領域の終端側に、投票の重み付けを大きくした投票重み付け領域を設定することを特徴とする請求項26記載の通路検出方法。
- 現在着目している副検出対象領域について前記通路領域特定処理が終了した後に、以前着目していた副検出対象領域において、前記現在着目している副検出対象領域について実施された前記通路領域特定処理によって特定された通路領域の始端側に、投票の重み付けを大きくした投票重み付け領域を設定し、当該以前着目していた副検出対象領域について前記投票処理、消失点特定処理、有効投票画素抽出処理及び通路領域特定処理を再実施することで、当該以前着目していた副検出対象領域についての通路領域特定結果を修正することを特徴とする請求項27記載の通路検出方法。
- 前記奥行き方向に沿った位置に応じて前記投票重み付け領域の大きさ、及び/または前記投票の重み付け量を変化させることを特徴とする請求項27または28に記載の通路検出方法。
- 前記通路検出対象領域のエッジ検出を行うことにより、前記通路検出対象領域に含まれる強エッジ領域を抽出する強エッジ領域抽出工程をさらに有し、
前記通路領域検出工程における前記投票処理では、前記強エッジ領域抽出工程にて抽出された強エッジ領域の周辺の画素を前記投票元画素から除外することを特徴とする請求項23〜29のいずれか一項に記載の通路検出方法。 - 前記フィルタリング工程では、前記入力画像における奥行き方向の位置に応じた周波数パラメータを有すると共に方向パラメータの異なる複数の空間周波数フィルタを用いて前記通路検出対象領域をフィルタリングすることを特徴とする請求項23〜30のいずれか一項に記載の通路検出方法。
- 前記空間周波数フィルタは、2次元ウェーブレットフィルタ、または2次元窓付きフーリエ変換を利用したフィルタであることを特徴とする請求項23〜31のいずれか一項に記載の通路検出方法。
- 前記2次元ウェーブレットフィルタは、2次元ガボールフィルタであることを特徴とする請求項32記載の通路検出方法。
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