JP5722266B2 - Light spot detector - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用ヘッドライトの配光制御を行うためのセンサとして用いられる画像処理装置である光点検出装置に関する。 The present invention relates to a light spot detection device that is an image processing device used as a sensor for performing light distribution control of an automobile headlight.
車載カメラの映像を解析することで、ヘッドライトのハイビーム、ロービームを自動的に切り替える技術の研究開発が行われている。 Research and development of technology that automatically switches the high beam and low beam of the headlight by analyzing the video from the in-vehicle camera.
特許文献1では、カラーカメラの映像から、先行車のテールライトや対向車のヘッドライトを検出して先行車や対向車のドライバーを眩惑しないようにヘッドライトをハイビームからロービームに切り替える技術が記載されている。ドライバーは先行車や対向車に注意しながらハイビームやロービームの切り替えをする必要が無くなり、運転に集中することができる。しかしながら、ハイビームとロービームを瞬時に切り替えると、ドライバーの視界が急に明るくなったり暗くなったりするため、その制御のタイミングが適切でないと、ドライバーに違和感を与える恐れがある。
特許文献2では、さらにこの技術を発展させて、カメラに写ったヘッドライト、テールランプの状態から先行車や対向車までの距離を算出して、ヘッドライトの照射範囲を連続的に制御する手法が記述されている。ハイビームとロービームの2段階制御に比べてより複雑で適切な制御が可能となる。また、徐々に光量を変化させることが可能なため、多少制御のタイミングが適切でなくても違和感を与える恐れが少なくなる効果もある。 In Patent Document 2, this technique is further developed to calculate the distance from the headlight and taillight reflected on the camera to the preceding vehicle and the oncoming vehicle, and to continuously control the irradiation range of the headlight. It has been described. Compared with high beam and low beam two-stage control, more complex and appropriate control is possible. In addition, since the amount of light can be gradually changed, there is an effect of reducing the possibility of giving a sense of incongruity even if the control timing is somewhat inappropriate.
カメラで対向車や先行車のヘッドライトやテールライトなどの車両灯を検出する場合、リフレクタや信号機、街灯などの外乱光を車両灯と誤検知することがあり、この誤検知によって誤動作が生じる。これはそのまま違和感に結びつくため、誤検知をいかにして減らすかが技術課題となる。 When a camera detects a vehicle light such as a headlight or taillight of an oncoming vehicle or a preceding vehicle with a camera, disturbance light such as a reflector, a traffic light, or a streetlight may be erroneously detected as the vehicle light. Since this directly leads to a sense of incongruity, how to reduce false detection is a technical issue.
自車のハイビームで対向車や先行車のドライバーにグレアを起こす範囲は前方500m以上に及ぶため、グレアを起こさないようなヘッドライト制御を実現するためには、500m以上遠方の対向車のヘッドライトや先行車のテールライトをカメラで検知する必要がある。 The range in which the glare occurs on the driver of the oncoming vehicle or the preceding vehicle with the high beam of the vehicle extends over 500m ahead, so in order to realize headlight control that does not cause glare, headlights of oncoming vehicles farther than 500m It is also necessary to detect the taillight of the preceding vehicle with a camera.
しかしながら、遠方のヘッドライトやテールライトは暗くて小さいため検知が難しい。露光時間を長くするだけでは他のノイズ光まで検知してしまうためである。テールライトは赤色という色情報を使うことでノイズ光の誤検知を抑えることが可能であるが、ヘッドライトは色情報が使えないため誤検知しやすい。単純に所定のしきい値で二値化した場合、誤検知されるノイズ光として、近傍の街灯のほか、面積の大きな自動販売機や店舗の光、街灯などが路面反射したようなエッジのはっきりしない光や、画角外からの光のブルーミングのような同様にエッジのはっきりしない光などが挙げられる。 However, distant headlights and taillights are difficult to detect because they are dark and small. This is because other noise light is detected only by increasing the exposure time. The taillight can suppress the erroneous detection of noise light by using the color information of red, but the headlight is easy to detect erroneously because the color information cannot be used. If binarization is simply performed at a predetermined threshold, the misdetected noise light is not only the street light in the vicinity, but also vending machines with large areas, light from stores, street lights, etc. are clearly reflected at the road surface. And light with unclear edges such as blooming of light from outside the angle of view.
上述の特許文献1および特許文献2を含め、従来、これらの誤検知については十分に対応できていない。
Conventionally, including the above-mentioned
本発明は、夜間ノイズ光源の存在する条件下で、誤検出を抑えつつ遠方から近傍まで対向車のヘッドライトを検出することが可能な光点検出装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light spot detection device capable of detecting a headlight of an oncoming vehicle from a distance to a vicinity while suppressing erroneous detection under the condition where a night noise light source exists.
本発明は、遠方の対向車のヘッドライトと近傍の対向車のヘッドライトを分けて光点を検出するようにし、遠方の対向車のヘッドライトを微小な光点として、近傍の対向車のヘッドライトは飽和した光点として検出するようにしたものである。即ち、本発明では、遠方の対向車のヘッドライトは、カメラで撮影した画像(入力画像)における微小光点を消去して作成した背景画像を入力画像から引くことで、面積の大きなノイズ光やエッジのはっきりしないノイズ光を背景として排除して微小光点を遠方の対向車のヘッドライトの光点として検出する。近傍の対向車のヘッドライトは、カメラで撮影した画像における飽和している領域(飽和光点)を近傍の対向車のヘッドライトの光点として検出する。 The present invention separates the headlights of a distant oncoming vehicle and the headlights of a nearby oncoming vehicle and detects the light spot, and uses the headlights of the distant oncoming vehicle as a minute light spot, Light is detected as a saturated light spot. That is, according to the present invention, the headlight of a distant oncoming vehicle can remove noise light with a large area by subtracting a background image created by erasing minute light spots in an image (input image) taken by a camera from the input image. Noise light with an unclear edge is excluded as a background, and a minute light spot is detected as a light spot of a headlight of a distant oncoming vehicle. A headlight of a nearby oncoming vehicle detects a saturated area (saturated light spot) in an image captured by the camera as a light spot of a headlight of a nearby oncoming vehicle.
より具体的には、本発明は、自車周辺を撮影した第一の画像を取得する画像取得手段と、前記第一の画像から微小光点領域を除去した第二の画像を生成する第一の画像処理手段と、前記第一の画像から前記第二の画像を引いて第三の画像を生成する第二の画像処理手段と、前記第三の画像を第一の濃度しきい値で二値化して第四の画像を生成する第三の画像処理手段と、前記第一の画像から光点飽和部を二値化して第五の画像を生成する第四の画像処理手段と、前記第四の画像と第五の画像の論理和をとる第五の画像処理手段とを有する。 More specifically, the present invention provides an image acquisition means for acquiring a first image obtained by photographing the periphery of the own vehicle, and a first image for generating a second image obtained by removing a minute light spot region from the first image. Image processing means, a second image processing means for generating a third image by subtracting the second image from the first image, and the third image at a first density threshold value. Third image processing means for generating a fourth image by binarizing, fourth image processing means for generating a fifth image by binarizing the light spot saturation portion from the first image, And fifth image processing means for obtaining a logical sum of the fourth image and the fifth image.
本発明によれば、ヘッドライトの光を残すように前処理を行うため誤検知を抑制することができ、夜間ノイズ光源の存在する条件下で、誤検出を抑えつつ遠方から近傍まで対向車のヘッドライトを検出することが可能となる。 According to the present invention, since the pre-processing is performed so as to leave the light of the headlight, the erroneous detection can be suppressed, and under the condition where the night noise light source exists, the detection of the oncoming vehicle from far to near while suppressing the erroneous detection. It becomes possible to detect the headlight.
以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例の光点検出装置における光点の二値画像を生成するブロック図である。カメラにより撮影した入力画像101に対して、最暗部を膨張するミニマムフィルタ103をかけた後、最明部を膨張するマックスフィルタ104をかけて背景画像を生成する。この背景画像を入力画像101から差し引く処理を差分フィルタ105で行い、差分フィルタ105の出力を第1の濃度しきい値に基づき二値化フィルタ106でニ値化することで微小なヘッドライトの光点のみを抽出することができる。
FIG. 1 is a block diagram for generating a binary image of a light spot in the light spot detection apparatus of the present embodiment. A
その処理を図2の具体例を用いて説明する。入力画像101の例として画像201を用いる。画像201には、自動販売機の光207、対向車のヘッドライト208、近傍の画角外から差し込んだ街灯の光209が写っているものとする。
The process will be described with reference to a specific example of FIG. An
この画像201を本実施例のような前処理を行うことなく二値化した場合には二値画像204のようになり、これではノイズ光である自動販売機の光や街灯の光を含めて二値化することになり、対向車のヘッドライト208がない場合でも対向車のヘッドライトとして誤検知することになる。
When this
本実施例では、画像201に図1に示すミニマムフィルタ103をかけて画像202を生成する。ミニマムフィルタ103はヘッドライトが丁度消えるようにフィルタの大きさや回数を調整する。次にマックスフィルタ104を実行して画像203を得る。マックスフィルタ104はミニマムフィルタ103と同じフィルタの大きさおよび回数とする。ミニマムフィルタとマックスフィルタについては詳細を後述する。マックスフィルタ104とミニマムフィルタ103を同じ大きさおよび回数とすることによって、画像203は、画像201からちょうどヘッドライト208が消失した背景画像となる。
In this embodiment, an
次に画像201から画像203を差分フィルタ105で差し引く処理を実行すると、ヘッドライト208のみが残った画像205が生成される。この画像205を第一の濃度しきい値で二値化すると二値画像206が得られる。ここで、第一の濃度しきい値は8ビット画像であればたとえば100程度の値とする。
Next, when a process of subtracting the
このようにカメラで撮影した入力画像における微小光点を消去した背景画像を作成し、入力画像から背景画像を差し引き、差し引いた画像を二値化することにより、面積の大きなノイズ光やエッジのはっきりしないノイズ光は背景として除外され、微小な光点のみを二値化することができる。これにより、夜間ノイズ光源の存在する条件下においても、誤検出を抑えて遠方の対向車のヘッドライトを検出することが可能となる。 In this way, by creating a background image that eliminates minute light spots in the input image captured by the camera, subtracting the background image from the input image, and binarizing the subtracted image, noise light with a large area and clear edges Noise light that is not used is excluded as a background, and only a minute light spot can be binarized. This makes it possible to detect headlights of distant oncoming vehicles while suppressing erroneous detection even under conditions where a night noise light source is present.
上記処理で微小なヘッドライト、即ち、遠方のヘッドライトであれば問題なく光点として抽出され、面積の大きな光やエッジがはっきりしない光は除去される。しかしながら、ごく近傍の対向車のヘッドライトは面積が大きかったりブルーミングで光が広がってエッジがはっきりしなかったりするため、上記処理で除去される可能性がある。ごく近傍の対向車のヘッドライトは自動販売機の光や近傍の画角外から差し込んだ街灯の光とは異なり極めて明るく飽和している。そこで、本実施例では飽和している部分を光点として追加することで補う。これにより誤検出を抑えつつ遠方から近傍まで対向車のヘッドライトを検出することが可能となる。 With the above processing, a minute headlight, that is, a distant headlight, is extracted as a light spot without any problem, and light having a large area or light with unclear edges is removed. However, headlights of oncoming vehicles in the immediate vicinity have a large area or light spreads due to blooming and the edges are not clear, so they may be removed by the above processing. The headlights of an oncoming vehicle in the immediate vicinity are extremely bright and saturated, unlike the light of a vending machine or the light of a streetlight inserted from outside the angle of view. Therefore, in this embodiment, the saturated portion is supplemented by adding as a light spot. This makes it possible to detect headlights of oncoming vehicles from a distance to the vicinity while suppressing erroneous detection.
本実施例において、飽和している領域を光点として追加する処理は、図1に示すように、飽和部二値化フィルタ107によって入力画像101の飽和している箇所、具体的には濃度値が8ビット画像であれば240以上というように十分に高輝度である画素を抽出することにより行う。最終的には、ORフィルタ108において二値化フィルタ106で得られた二値画像と飽和部二値化フィルタ107で得られた二値画像の論理和を取った二値画像を出力画像102として出力する。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the process of adding a saturated region as a light spot is performed by a saturated
ここで、飽和部二値化フィルタ107の二値化しきい値(第二の濃度しきい値)は、二値化フィルタ106で用いる二値化しきい値(第一の濃度しきい値)に比べて大きな値であり、そうすることで、二値化フィルタ106で用いる二値化しきい値よりも低い輝度の光点は強制的に排除され、二値化フィルタ106で用いる二値化しきい値以上かつ飽和部二値化フィルタ107の二値化しきい値よりも低い輝度の光点は、光点の面積や環境光などにより選別され、飽和部二値化フィルタ107の二値化しきい値以上の輝度の光点は強制的に抽出されることになる。
Here, the binarization threshold (second density threshold) of the saturated
図1のような処理を行うことで、小さな光点と飽和した光点を1としてその他を0とした二値画像を得る。街灯やリフレクタなども小さな光点ではあるが、これらの光点はヘッドライトよりも十分暗いため、上記の第一の濃度しきい値を調整することで排除することが可能である。 By performing the processing shown in FIG. 1, a binary image is obtained in which a small light spot and a saturated light spot are set to 1 and the others are set to 0. Streetlights and reflectors are also small light spots, but these light spots are sufficiently darker than the headlights, and therefore can be eliminated by adjusting the first density threshold.
ここで、ミニマムフィルタ103、マックスフィルタ104を、図3を用いて説明する。たとえば、3x3カーネルの代表的な8近傍のミニマムフィルタの場合、I33 の画素は式(1)で計算される。
Here, the
すなわち、計算される画素とその8隣接画素の計9画素の中から最小の輝度値を採用する。この処理を全画素に実行することで暗い部分が膨張して明るい部分が浸食される。ここで、ミニマムフィルタ103は1回だけではなくヘッドライト208が消えるまでn回繰り返し実行する。nの数はヘッドライト208が取りうる最大の半径rで決めておく。たとえば式(1)でrが15の場合はn=r=15とする。rは近傍になるほど大きくなり、さらにレンズの画角や撮像素子の解像度などによって異なるため、あらかじめ近傍でのヘッドライトの大きさを測定してからnを決めておく。
In other words, the minimum luminance value is selected from a total of nine pixels including the calculated pixel and its eight adjacent pixels. By executing this process for all pixels, the dark part expands and the bright part is eroded. Here, the
ミニマムフィルタは、他にも4近傍のミニマムフィルタ((式2)で計算)や5x5カーネルのミニマムフィルタ((式3)で計算)などがある。 There are other minimum filters, such as a minimum filter of 4 neighborhoods (calculated by (Equation 2)) and a minimum filter of 5x5 kernel (calculated by (Equation 3)).
5x5カーネルは参照画素が多く3x3カーネルよりも計算コストがかかるが、その分繰り返し回数は式(1)の半分の回数で済むため、ハード構成にもよるが高速に処理が可能である。また、7x7や9x9のカーネルの広範囲なカーネルを用いてもよい。 The 5x5 kernel has many reference pixels and costs more computation than the 3x3 kernel. However, since the number of iterations is half that of Equation (1), it can be processed at high speed depending on the hardware configuration. A wide range of 7x7 and 9x9 kernels may be used.
マックスフィルタ104は、式(1)のミニマムフィルタを用いた場合は式(4)を、式(2)を用いた場合は式(5)を、式(3)を用い場合は式(6)を、それぞれ同じ回数だけかける必要がある。
For the
上記説明から明らかなように、本発明は次のように纏めることができる。即ち、面積の大きなノイズ光やエッジのはっきりしないノイズ光を排除するために、微小光点を消去して背景を作成しておき、背景分を引くことで微小な光点のみを残す処理を前処理として行う。その処理によりエッジのはっきりしない光点は背景として除外される。ただし、近傍の対向車のヘッドライトはブルーミングを起こすために面積が大きかったりエッジがはっきりしなかったりすることがある。そこで、飽和している領域は光点として追加する。 As is clear from the above description, the present invention can be summarized as follows. In other words, in order to eliminate noise light with a large area and noise with unclear edges, a background is created by erasing minute light spots, and a process of leaving only minute light spots by subtracting the background is performed before. As a process. By this process, light spots with unclear edges are excluded as background. However, the headlights of nearby oncoming vehicles may have a large area due to blooming and the edges may not be clear. Therefore, the saturated region is added as a light spot.
言い換えれば、本発明の光点検出装置は、自車周辺を撮影した第一の画像(入力画像101)を取得する画像取得手段と、第一の画像から微小光点領域を除去した第二の画像を生成する第一の画像処理手段(ミニマムフィルタ103、マックスフィルタ104)と、第一の画像から第二の画像を引いて第三の画像を生成する第二の画像処理手段(差分フィルタ105)と、第三の画像を第一の濃度しきい値で二値化して第四の画像を生成する第三の画像処理手段(二値化フィルタ106)と、第一の画像から光点飽和部を第一の濃度しきい値よりも高い第二の濃度しきい値によって二値化して第五の画像を生成する第四の画像処理手段(飽和部二値化フィルタ107)と、第四の画像と第五の画像の論理和をとる第五の画像処理手段(ORフィルタ108)とを有する構成とする。
In other words, the light spot detection device of the present invention includes an image acquisition unit that acquires a first image (input image 101) obtained by photographing the periphery of the vehicle, and a second light spot region that is obtained by removing a minute light spot region from the first image. First image processing means (
本発明の構成により、夜間ノイズ光源の存在する条件下で、誤検出を抑えつつ遠方から近傍まで対向車のヘッドライトを検出することが可能となり、ヘッドライトの制御をより自然に行うことが可能となる。 According to the configuration of the present invention, it becomes possible to detect headlights of oncoming vehicles from far to near while suppressing false detection under the condition that night noise light source exists, and it is possible to control headlights more naturally. It becomes.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施例の構成の一部について、他の構成の追加,削除,置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. It is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of the embodiment.
101・・・入力画像、102・・・出力画像、103・・・ミニマムフィルタ、104・・・マックスフィルタ、105・・・差分フィルタ、106・・・二値化フィルタ、107・・・飽和部二値化フィルタ、108・・・ORフィルタ 101 ... Input image, 102 ... Output image, 103 ... Minimum filter, 104 ... Max filter, 105 ... Differential filter, 106 ... Binary filter, 107 ... Saturation part Binary filter, 108 ・ ・ ・ OR filter
Claims (3)
前記第一の画像から微小光点領域を除去した第二の画像を生成する第一の画像処理手段と、
前記第一の画像から前記第二の画像を引いて第三の画像を生成する第二の画像処理手段と、
前記第三の画像を第一の濃度しきい値で二値化して第四の画像を生成する第三の画像処理手段と、
前記第一の画像から光点飽和部を前記第一の濃度しきい値よりも高い第二の濃度しきい値によって二値化して第五の画像を生成する第四の画像処理手段と、
前記第四の画像と第五の画像の論理和をとる第五の画像処理手段と、を有する光点検出装置。 Image acquisition means for acquiring a first image obtained by photographing the periphery of the vehicle;
First image processing means for generating a second image obtained by removing a minute light spot region from the first image;
A second image processing means for generating a third image by subtracting the second image from the first image;
Third image processing means for binarizing the third image with a first density threshold value to generate a fourth image;
Fourth image processing means for binarizing the light spot saturation portion from the first image by a second density threshold value higher than the first density threshold value to generate a fifth image;
A light spot detection device comprising: fifth image processing means for obtaining a logical sum of the fourth image and the fifth image.
前記第一の画像処理手段は、画像の最暗部を膨張するミニマムフィルタと画像の最明部を膨張するマックスフィルタとを有する光点検出装置。 The light spot detection device according to claim 1,
The first image processing means is a light spot detection device having a minimum filter that expands a darkest part of an image and a max filter that expands a brightest part of the image.
前記ミニマムフィルタの大きさ及び回数と、前記マックスフィルタの大きさ及び回数は、等しい光点検出装置。 In the light spot detection apparatus of Claim 2,
The size and the number of times of the minimum filter and the size and the number of times of the maximum filter are equal to each other.
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