JP6733582B2 - Sign recognition system - Google Patents

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Description

本発明は、道路標識を認識するための標識認識システムに関するものである。 The present invention relates to a sign recognition system for recognizing road signs.

特許文献1は、カメラで撮像された車両の前方画像を用いて道路標識を認識する標識認識システムを開示している。標識認識システムは、パターンマッチングを用いて道路標識を認識する。パターンマッチングでは、予め定められた認識対象とする道路標識をテンプレートとして用意し、テンプレートと前方画像内の道路標識とをマッチングさせることで道路標識を認識する。 Patent Literature 1 discloses a sign recognition system that recognizes a road sign using a front image of a vehicle captured by a camera. The sign recognition system recognizes road signs using pattern matching. In the pattern matching, a predetermined road sign to be recognized is prepared as a template, and the road sign is recognized by matching the template with the road sign in the front image.

特開2014−153167号公報JP, 2014-153167, A

特許文献1で提案されている標識認識システムは、カメラで撮像された前方画像を用いて道路標識を認識する。同じ種類の道路標識であっても、カメラと道路標識との距離が道路標識ごとに異なる場合、前方画像内の道路標識の高さと道路標識の大きさは、道路標識ごとに異なる。上記標識認識システムでは、パターンマッチングの際、大きさが異なる道路標識のテンプレートを複数用意する必要があった。そして標識認識システムは、大きさが異なる複数のテンプレートを順番に変更させながら前方画像内の道路標識とテンプレートとをマッチングさせる。このときテンプレートごとに高さを変化させつつマッチングを行う。大きさの異なる複数のテンプレートを変更させ、かつテンプレートごとに高さを変化させるため、パターンマッチングでの処理負荷が大きくなるという問題があった。 The sign recognition system proposed in Patent Document 1 recognizes a road sign using a front image captured by a camera. Even if the road signs are of the same type, if the distance between the camera and the road sign is different for each road sign, the height of the road sign and the size of the road sign in the forward image are different for each road sign. In the above sign recognition system, it is necessary to prepare a plurality of road sign templates having different sizes when performing pattern matching. Then, the sign recognition system matches the road sign in the front image with the template while sequentially changing the plurality of templates having different sizes. At this time, matching is performed while changing the height for each template. Since a plurality of templates having different sizes are changed and the height is changed for each template, there is a problem that the processing load in pattern matching increases.

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、処理負荷を低減できる標識認識システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a sign recognition system that can reduce processing load.

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。尚、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means in order to achieve the above object. It should be noted that the claims and the reference numerals in parentheses in this section indicate the corresponding relationship with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the invention. ..

その目的を達成するための第1の発明は、カメラ(10)を用いて撮像した車両の前方画像(31)を用い、パターンマッチングにより、道路側方に設置されている道路標識を認識する標識認識システムであって、パターンマッチングで用いられる道路標識のテンプレートを記憶するテンプレート記憶部(50)と、前方画像において、道路側方が映っており、同じ高さを表す高さ線(51)で区画されることで、消失点に向かうに従い高さ方向の長さが短くなる側方領域(53)を、カメラから消失点に向かう方向に平行であって、上下方向がカメラの撮像面の上下方向と平行な仮想の撮像面(44)に、側方領域の高さ方向の長さが揃うように映し出す変換であるサイドビュー変換を行うことで、前方画像内の側方領域を車両の左右方向から見た画像であるサイドビュー画像とするサイドビュー変換部(25)と、サイドビュー画像内の一部の領域であって、道路標識が存在する可能性がある領域であるマッチング領域に対して、テンプレートを用いてパターンマッチングを行うマッチング部(28)と、パターンマッチングの結果に基づいて道路標識を認識する標識認識部(29)と、を備える。 A first invention for achieving the object is a sign for recognizing a road sign installed on the side of a road by pattern matching using a front image (31) of a vehicle captured by a camera (10). The recognition system is a template storage unit (50) that stores a template of a road sign used in pattern matching, and a height line (51) showing the same height as the side of the road in the front image. By being partitioned, the side area (53) whose length in the height direction becomes shorter toward the vanishing point is parallel to the direction from the camera toward the vanishing point, and the vertical direction is above and below the imaging surface of the camera. By performing a side-view conversion, which is a conversion in which the heights of the side areas are aligned on the virtual imaging plane (44) parallel to the direction, the side areas in the front image are displayed on the left and right sides of the vehicle. The side-view conversion unit (25) that is a side-view image that is an image viewed from the direction, and a matching area that is a partial area in the side-view image and in which a road sign may exist. Then, a matching unit (28) for performing pattern matching using the template and a sign recognition unit (29) for recognizing the road sign based on the result of the pattern matching are provided.

第1の発明によると、同じ物体でも、前方画像内に映し出された場合は、消失点に近いほど、画像内では高さ方向の長さが短くなる。これは、消失点が決定できれば、前方画像において、同じ高さを表す高さ線を決定できることを意味する。そこで、本発明では、消失点に向かう線であって同じ高さを表す高さ線を決定する。そして、この高さ線を用いて側方領域を決定する。側方領域は、前方画像において、道路側方が映っており、高さ線で区画されることで、消失点に向かうに従い高さ方向の長さが短くなる領域である。サイドビュー変換部は、この側方領域を、カメラから消失点に向かう方向に平行であって、上下方向がカメラの撮像面の上下方向と平行な仮想の撮像面に撮像された画像に変換する。カメラから消失点に向かう方向に平行であって、上下方向がカメラの撮像面の上下方向と平行な面は、車両の左右方向に直交する面である。よって、その変換により、側方領域を車両の左右方向から見た画像であるサイドビュー画像に変換できるのである。加えて、サイドビュー変換部は、消失点に向かうに従い高さ方向の長さが短くなる側方領域を、高さ方向の長さが揃うように変換する。これにより、サイドビュー画像では、車両からの距離によらず、高さ方向の縮小率が同じになる。よって、側方領域に映っている道路標識も高さが揃うため、パターンマッチングに際して、テンプレートの高さを変化させる範囲を少なくできる。テンプレートの高さを変化させる範囲を少なくできるので、パターンマッチングの際の処理負荷を低減できる。 According to the first invention, when the same object is displayed in the front image, the closer to the vanishing point, the shorter the length in the height direction in the image. This means that if the vanishing point can be determined, the height line representing the same height can be determined in the front image. Therefore, in the present invention, a height line that is the same as the line toward the vanishing point and represents the same height is determined. Then, the lateral area is determined using this height line. The side region is a region in which the side of the road is reflected in the front image and is divided by the height line, so that the length in the height direction becomes shorter toward the vanishing point. The side-view conversion unit converts this side area into an image captured on a virtual image pickup plane that is parallel to the direction from the camera to the vanishing point and whose vertical direction is parallel to the vertical direction of the image pickup plane of the camera. .. A plane which is parallel to the direction from the camera to the vanishing point and whose vertical direction is parallel to the vertical direction of the imaging surface of the camera is a plane orthogonal to the lateral direction of the vehicle. Therefore, by the conversion, the side area can be converted into a side view image which is an image viewed from the left and right direction of the vehicle. In addition, the side-view conversion unit converts the lateral region whose length in the height direction becomes shorter toward the vanishing point so that the length in the height direction becomes uniform. Thereby, in the side view image, the reduction ratio in the height direction is the same regardless of the distance from the vehicle. Therefore, since the heights of the road signs reflected in the side areas are also uniform, it is possible to reduce the range in which the height of the template is changed during pattern matching. Since the range in which the height of the template is changed can be reduced, the processing load at the time of pattern matching can be reduced.

第2の発明は、カメラ(10)を用いて撮像した車両の前方画像(331)を用い、パターンマッチングにより、道路上方に設置されている道路標識を認識する標識認識システムであって、パターンマッチングで用いられる道路標識のテンプレートを記憶するテンプレート記憶部(350)と、前方画像において、道路上方が映っており、同じ左右方向長さを区画する一対の左右方向長さ線(351)で区画されることで、消失点に向かうに従い左右方向の長さが短くなる上方領域(353)を、カメラから消失点に向かう方向に平行であって、左右方向がカメラの撮像面の左右方向と平行な仮想の撮像面(344)に、上方領域の左右方向の長さが揃うように映し出す変換であるボトムビュー変換を行うことで、前方画像内の上方領域を車両の上下方向の下側から見た画像であるボトムビュー画像とするボトムビュー変換部(330)と、ボトムビュー画像内の一部の領域であって、道路標識が存在する可能性がある領域であるマッチング領域に対して、テンプレートを用いてパターンマッチングを行うマッチング部(328)と、パターンマッチングの結果に基づいて道路標識を認識する標識認識部(329)と、を備える。 A second invention is a sign recognition system for recognizing a road sign installed above a road by pattern matching using a front image (331) of a vehicle imaged by using a camera (10). The template storage unit (350) that stores the template of the road sign used in the above, and the road above is shown in the front image, and is divided by a pair of horizontal length lines (351) that divide the same horizontal length. By doing so, the upper area (353) whose length in the left-right direction becomes shorter toward the vanishing point is parallel to the direction from the camera toward the vanishing point, and the left-right direction is parallel to the left-right direction of the imaging surface of the camera. By performing bottom-view conversion, which is a conversion in which the horizontal length of the upper region is aligned on the virtual imaging surface (344), the upper region in the front image is viewed from below in the vertical direction of the vehicle. A bottom-view conversion unit (330) that makes a bottom-view image that is an image, and a template for a matching area that is a partial area in the bottom-view image where road signs may exist. A matching unit (328) for performing pattern matching using the pattern matching unit and a sign recognition unit (329) for recognizing a road sign based on the result of the pattern matching are provided.

第1の発明がサイドビュー変換を行う発明であるのに対して、第2の発明はボトムビュー変換を行う。同じ物体でも、前方画像内に映し出された場合は、消失点に近いほど、画像内では道路幅方向すなわち左右方向の長さが短くなる。これは、消失点が決定できれば、前方画像において、同じ左右方向長さを区画する一対の左右方向長さ線を決定できることを意味する。そこで、第2の発明では、消失点に向かう線であって、同じ左右方向長さを区画する一対の左右方向長さ線を決定する。そして、この一対の左右方向長さ線を用いて上方領域を決定する。上方領域は、前方画像において、道路上方が映っており、一対の左右方向長さ線で区画されることで、消失点に向かうに従い左右方向の長さが短くなる領域である。ボトムビュー変換部は、この上方領域を、カメラから消失点に向かう方向に平行であって、左右方向がカメラの撮像面の左右方向と平行な仮想の撮像面に撮像された画像に変換する。カメラから消失点に向かう方向に平行であって、左右方向がカメラの撮像面の左右方向と平行な面は、車両の上下方向に直交する面である。よって、その変換により、上方領域を下から見上げた画像であるボトムビュー画像に変換できるのである。加えて、ボトムビュー変換部は、消失点に向かうに従い左右方向の長さが短くなる上方領域を、左右方向の長さが揃うように変換する。これにより、ボトムビュー画像では、車両からの距離によらず、左右方向の縮小率が同じになる。よって、上方領域に映っている道路標識も、左右方向の位置が揃うため、パターンマッチングに際して、テンプレートの左右方向の位置を変化させる範囲を少なくできる。テンプレートの左右方向の位置を変化させる範囲を少なくできるので、パターンマッチングの際の処理負荷を低減できる。 The first invention is an invention that performs side-view conversion, while the second invention performs bottom-view conversion. When the same object is displayed in the front image, the closer it is to the vanishing point, the shorter the length in the road width direction, that is, the left-right direction in the image. This means that if the vanishing point can be determined, a pair of horizontal length lines that divide the same horizontal length can be determined in the front image. Therefore, in the second aspect of the invention, a pair of left-right direction length lines that delimit the same left-right direction length, which are lines toward the vanishing point, are determined. Then, the upper area is determined using the pair of left-right length lines. The upper region is a region in which the upper part of the road is reflected in the front image and is divided by a pair of left and right length lines, so that the length in the left and right direction becomes shorter toward the vanishing point. The bottom-view conversion unit converts the upper region into an image captured on a virtual imaging plane that is parallel to the direction from the camera to the vanishing point and whose left-right direction is parallel to the left-right direction of the imaging plane of the camera. A plane which is parallel to the direction from the camera toward the vanishing point and whose left-right direction is parallel to the left-right direction of the imaging surface of the camera is a plane orthogonal to the vertical direction of the vehicle. Therefore, by the conversion, it is possible to convert the upper region into a bottom view image which is an image looking up from below. In addition, the bottom-view conversion unit converts the upper region whose length in the left-right direction becomes shorter toward the vanishing point so that the length in the left-right direction becomes uniform. As a result, in the bottom view image, the reduction ratios in the left and right directions are the same regardless of the distance from the vehicle. Therefore, the positions of the road signs reflected in the upper area are aligned in the left-right direction, so that the range in which the position of the template in the left-right direction is changed can be reduced during pattern matching. Since the range in which the position of the template in the left-right direction is changed can be reduced, the processing load at the time of pattern matching can be reduced.

第1実施形態に係る標識認識システムを示すブロック図である。It is a block diagram showing a sign recognition system concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る前方画像と、歪み補正後の前方画像とを示す図である。It is a figure which shows the front image which concerns on 1st Embodiment, and the front image after distortion correction. 第1実施形態に係る歪補正処理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the distortion correction process which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るカメラ向きの検出方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining the camera orientation detection method according to the first embodiment. 第1実施形態に係る前方画像とサイドビュー画像とを示す図である。It is a figure which shows the front image and side view image which concern on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る道路標識の高さを揃える変換方法について説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the conversion method which equalizes the height of the road sign which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る道路標識の大きさを揃える変換方法について説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the conversion method which equalizes the magnitude|size of the road sign which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る道路標識のテンプレートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the template of the road sign which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る画像処理部での処理の流れを示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a flow of processing in an image processing unit according to the first embodiment. 第2実施形態に係る標識認識システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the sign recognition system which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る標識認識システムが実行する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the sign recognition system which concerns on 2nd Embodiment performs. 走行車線が違うことにより道路標識の大きさが異なることを説明する図である。It is a figure explaining that the size of a road sign changes because a driving lane differs. 第2のサイドビュー変換において道路標識の形状が右上がりの楕円になることを示す図である。It is a figure which shows that the shape of a road sign becomes an ellipse rising to the right in the 2nd side view conversion. 変形例1において用いるテンプレートを例示する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a template used in Modification 1. 第3実施形態に係る標識認識システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sign recognition system which concerns on 3rd Embodiment. 前方画像の一例である。It is an example of a front image. 上方領域を説明する図である。It is a figure explaining an upper area. ボトムビュー変換を説明する図である。It is a figure explaining a bottom view conversion. 第2のボトムビュー画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the 2nd bottom view image. 道路上方に存在する道路標識のテンプレートを例示する図である。It is a figure which illustrates the template of the road sign which exists above a road.

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each mode, parts corresponding to the matters described in the preceding mode may be assigned the same reference numerals and overlapping description may be omitted. In each mode, when only a part of the configuration is described, the other mode described earlier can be applied to the other part of the configuration.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る標識認識システム100を示すブロック図である。図1に示すように標識認識システム100は、車両前方を撮像するカメラ10と、カメラ10から出力される画像を処理する画像処理部20と、画像処理に必要なデータであるカメラの画角と焦点距離fとを記憶するカメラ記憶部30と、道路標識の認識に用いられる道路標識のテンプレートの情報を記憶するテンプレート記憶部50とを備えている。標識認識システム100は、車両に搭載されている。標識認識システム100は、図示しない検出標識活用システムに接続される。尚、標識認識システム100は、車両に搭載されていなくてもよくドライブレコーダ等で記録した画像を、記録媒体または通信により車外に転送し、車外にて認識処理を行ってもよい。車外にて認識処理ができるシステムとしてPCまたはサーバを車外に設置してもよい。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a sign recognition system 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the sign recognition system 100 includes a camera 10 that captures an image in front of a vehicle, an image processing unit 20 that processes an image output from the camera 10, and an angle of view of the camera that is data necessary for image processing. The camera storage unit 30 stores the focal length f, and the template storage unit 50 stores information about the road sign template used for recognizing the road sign. The sign recognition system 100 is mounted on a vehicle. The sign recognition system 100 is connected to a detection sign utilization system (not shown). The sign recognition system 100 may not be mounted on the vehicle and may transfer an image recorded by a drive recorder or the like to the outside of the vehicle through a recording medium or communication, and perform the recognition processing outside the vehicle. A PC or server may be installed outside the vehicle as a system capable of performing recognition processing outside the vehicle.

検出標識活用システムは、標識認識システム100で認識された道路標識の情報である道路標識情報を活用し、制限速度などの交通規制に基づく注意喚起や警報を行う。または、制限速度などの交通規制に基づく速度診断などの運転診断を行う。 The detection sign utilization system utilizes the road sign information that is the information of the road sign recognized by the sign recognition system 100, and alerts or warns based on traffic restrictions such as speed limits. Alternatively, driving diagnosis such as speed diagnosis based on traffic regulation such as speed limit is performed.

カメラ10は、例えば、車両のフロントガラス付近に設置される。カメラ10は、車両の前方を撮像し、画像データを生成する。車両の前方を撮像した画像データを前方画像31(図2参照)とする。カメラ10は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子やCCD(Charge Coupled Device)撮像素子などを用いたデジタルカメラを用いることができる。さらにドライブレコーダを流用し、前方画像31を生成するとしてもよい。尚、以降の記載については、カメラ10はドライブレコーダが備えるカメラとする。ドライブレコーダの広角レンズを用いて車両の前方を撮像し、前方画像31を生成する。 The camera 10 is installed, for example, near the windshield of a vehicle. The camera 10 images the front of the vehicle and generates image data. Image data obtained by imaging the front of the vehicle is referred to as a front image 31 (see FIG. 2). As the camera 10, a digital camera using a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, or the like can be used. Further, the drive recorder may be diverted to generate the front image 31. In the following description, the camera 10 is a camera included in the drive recorder. A wide-angle lens of the drive recorder is used to image the front of the vehicle to generate a front image 31.

画像処理部20は、歪補正処理部21と、区画線検出部22と、消失点検出部23と、カメラ向き検出部24と、サイドビュー変換部25と、マッチング領域特定部27と、マッチング部28と、標識認識部29とを備えている。 The image processing unit 20 includes a distortion correction processing unit 21, a lane marking detection unit 22, a vanishing point detection unit 23, a camera orientation detection unit 24, a side view conversion unit 25, a matching region identification unit 27, and a matching unit. 28 and a sign recognition unit 29.

歪補正処理部21は、カメラ10で生成された前方画像31の歪みを補正する。図2(A)に生成された前方画像31を示し、図2(B)に歪み補正後の前方画像31である補正後前方画像32を示す。特にドライブレコーダによって撮像された前方画像31は、広角レンズで撮像されているため大きく歪みが生じる。歪みが大きい場合、後述する道路標識の認識に影響を及ぼす恐れがある。そのため、前方画像31の歪みを補正する。ここでの歪みは、カメラへの入射角が大きいほど画像の中心に引き寄せられて撮像される現象であり、ディストーションという。広角レンズの場合、ディストーションは画像隅部ほど画像の上下中心あるいは左右中心に引き寄せられた樽型画像となる。図3(A)は、カメラ10により撮像された前方画像31の一例である。この前方画像31は、補正前の原画像である。尚、広角レンズにおけるディストーションには正射影、等距離射影などがある。ディストーション補正は、ディストーションに応じて正射影や等距離射影を表す式を用いて線形変換を行う処理となる。 The distortion correction processing unit 21 corrects the distortion of the front image 31 generated by the camera 10. 2A shows the generated front image 31, and FIG. 2B shows the corrected front image 32 which is the front image 31 after distortion correction. In particular, the front image 31 captured by the drive recorder is significantly distorted because it is captured by the wide-angle lens. If the distortion is large, it may affect the recognition of road signs described later. Therefore, the distortion of the front image 31 is corrected. The distortion here is a phenomenon in which an image is drawn closer to the center of the image as the angle of incidence on the camera increases, and is called distortion. In the case of a wide-angle lens, the distortion is a barrel-shaped image that is drawn closer to the vertical center or horizontal center of the image toward the corners of the image. FIG. 3A is an example of the front image 31 captured by the camera 10. The front image 31 is an original image before correction. The distortion in the wide-angle lens includes orthographic projection and equidistant projection. The distortion correction is a process of performing a linear conversion using an expression representing an orthographic projection or an equidistant projection according to the distortion.

しかし、ディストーション補正のみでは、画像の歪みをなくすことはできない。前方画像31に対してディストーション補正を行った画像であるディストーション画像39は、図3(B)に示すように画像の端部に映し出された立体物が画像の端方向に引っ張られるような像になる。これをボリューム歪像という。ボリューム歪像により、前方画像31内の道路標識が映し出される位置によっては道路標識が変形してしまうため、パターンマッチングに影響を及ぼす恐れがある。 However, image distortion cannot be eliminated only by distortion correction. The distortion image 39, which is an image obtained by performing the distortion correction on the front image 31, becomes an image in which a three-dimensional object projected at the edge of the image is pulled toward the edge of the image as shown in FIG. 3B. Become. This is called a volume distortion image. Due to the volume distortion image, the road sign may be deformed depending on the position where the road sign is displayed in the front image 31, which may affect the pattern matching.

ボリューム歪像を補正するため、図3(C)に示すように、画像の周縁部ほど画像の中心に向かって近づける非線形の変換を行う式48を用いる。この変換をボリューム歪像補正という。ボリューム歪像補正を行うことで図2(B)に示すように、道路と橋梁がほぼ直線となり、画像の周縁部に映し出されたビルがまっすぐに立っている画像である補正後前方画像32とすることができる。歪補正処理部21は、前方画像31を補正後前方画像32へと補正する。尚、以降の記載については、補正後前方画像32を用いて説明する。 In order to correct the volume distortion image, as shown in FIG. 3C, a formula 48 is used to perform a non-linear conversion in which the edge portion of the image is closer to the center of the image. This conversion is called volume distortion image correction. By performing the volume distortion image correction, as shown in FIG. 2(B), the road and the bridge become substantially straight, and the corrected front image 32, which is an image in which the building reflected in the peripheral portion of the image stands straight can do. The distortion correction processing unit 21 corrects the front image 31 into a post-correction front image 32. Note that the following description will be made using the corrected front image 32.

区画線検出部22は、車両が走行可能な領域を区画する区画線33(図4参照)を検出する。補正後前方画像32に基づいて公知の画像処理であるエッジ抽出処理により補正後前方画像32内の濃淡のエッジを検出する。そして抽出したエッジは点の集合(以降、エッジ点と呼ぶ)で示される。次に区画線検出部22は、抽出したエッジ点の集合をハフ変換することで区画線33を検出する。区画線33は、道路の路面に書かれた線であり、例えば白線である。 The marking line detection unit 22 detects a marking line 33 (see FIG. 4) that divides a region in which the vehicle can travel. Based on the corrected front image 32, a grayscale edge in the corrected front image 32 is detected by an edge extraction process which is a known image process. The extracted edges are indicated by a set of points (hereinafter referred to as edge points). Next, the lane marking detection unit 22 detects the lane markings 33 by Hough transforming the set of extracted edge points. The division line 33 is a line written on the road surface of the road, and is, for example, a white line.

消失点検出部23は、区画線検出部22で検出した複数の区画線33から、補正後前方画像32内の中心付近に延びている区画線33を抽出する。そして区画線33の交差する点である消失点34を検出する。例えば、図2(B)に示すように4本の区画線33が存在する場合、走行する車両の左右の区画線33の交差する点を消失点34とする。尚、車両の左右の区画線33を用いたが、4本の区画線33のうちどの区画線33を用いてもよい。カメラ10から消失点34に向かう方向は、車両の進行方向を示している。これは、消失点34を補正後前方画像32内の区画線33から抽出しており、道路の延びる方向を示す区画線33の交差する点を消失点34としているためである。この消失点34が請求項に記載の消失点に相当する。 The vanishing point detection unit 23 extracts the lane markings 33 extending near the center of the corrected front image 32 from the plurality of lane markings 33 detected by the lane marking detection unit 22. Then, a vanishing point 34 which is an intersection of the lane markings 33 is detected. For example, when there are four lane markings 33 as shown in FIG. 2B, the intersection of the lane markings 33 on the left and right of the traveling vehicle is defined as the vanishing point 34. Although the left and right marking lines 33 of the vehicle are used, any of the four marking lines 33 may be used. The direction from the camera 10 to the vanishing point 34 indicates the traveling direction of the vehicle. This is because the vanishing point 34 is extracted from the lane marking 33 in the corrected front image 32, and the intersection of the lane marking 33 indicating the direction in which the road extends is defined as the vanishing point 34. The vanishing point 34 corresponds to the vanishing point described in the claims.

カメラ向き検出部24は、カメラ10の向きを検出する。カメラ10の向きとはカメラ10の光軸40(図7に記載)の向きと同一である。カメラ10はドライブレコーダが備えるカメラ10のため、車両購入後に取り付ける場合が多く、カメラ10の向きも変えることができるものが多い。したがって、カメラ10ごとにカメラ10の向きが異なる。 The camera orientation detector 24 detects the orientation of the camera 10. The orientation of the camera 10 is the same as the orientation of the optical axis 40 (shown in FIG. 7) of the camera 10. Since the camera 10 is included in the drive recorder, it is often installed after purchasing the vehicle, and the orientation of the camera 10 can often be changed. Therefore, the orientation of the camera 10 is different for each camera 10.

図4を用いてカメラ向きの検出方法について説明する。カメラ10のヨー角を示す式を式1として以下に示す。また、カメラ10のチルト角を示す式を式2として以下に示す。 A method for detecting the camera orientation will be described with reference to FIG. The equation indicating the yaw angle of the camera 10 is shown below as equation 1. Further, the equation showing the tilt angle of the camera 10 is shown below as equation 2.

式1と式2から検出されたカメラ10のヨー角とチルト角は、カメラ10の取付角度であり、カメラ10の向きを示す。車両の進行方向に対して左右方向のカメラ10の向きのずれをヨー角で確認し、車両の進行方向に対して上下方向のカメラ10の向きのずれをチルト角で確認する。 The yaw angle and tilt angle of the camera 10 detected from the equations 1 and 2 are the mounting angles of the camera 10 and indicate the orientation of the camera 10. The deviation of the orientation of the camera 10 in the left-right direction with respect to the traveling direction of the vehicle is confirmed by the yaw angle, and the deviation of the orientation of the camera 10 in the up-down direction with respect to the traveling direction of the vehicle is confirmed by the tilt angle.

カメラ10の向きは、補正後前方画像32の消失点34の位置とカメラ10の中心位置35とカメラ10の焦点距離から検出することができる。カメラ10の中心位置35は、補正後前方画像32の中心である。つまり、ここでのカメラ10の向きは、具体的には、消失点34を基準としており、カメラ10で撮像した画像の中心と消失点34との距離を意味する。カメラ10の焦点距離は、予め設定されており、カメラ記憶部30に記憶されている。
The orientation of the camera 10 can be detected from the position of the vanishing point 34 of the corrected front image 32, the center position 35 of the camera 10, and the focal length of the camera 10. The center position 35 of the camera 10 is the center of the corrected front image 32. That is, the orientation of the camera 10 here specifically refers to the vanishing point 34, and means the distance between the vanishing point 34 and the center of the image captured by the camera 10. The focal length of the camera 10 is set in advance and stored in the camera storage unit 30.

f:焦点距離
Δx:補正後前方画像32における消失点34と中心位置35との水平方向の距離
Δy:補正後前方画像32における消失点34と中心位置35との垂直方向の距離
サイドビュー変換部25は、図5(A)に示す補正後前方画像32を、図5(B)に示す、車両の進行方向に対して左右方向から見た画像である後述する第2のサイドビュー画像36に変換する。第2のサイドビュー画像36は、道路標識の大きさと高さとが揃った状態となった画像である。尚、第2のサイドビュー画像36は、車両の進行方向に対して左右方向から見た画像となるが、道路標識の向きは補正後前方画像32のように車両の乗員が認識できる向きに変換される。サイドビュー変換部25で行われるサイドビュー変換について図6と図7を用いて説明する。尚、サイドビュー変換は、後述する第1のサイドビュー変換と後述する第2のサイドビュー変換とがある。
f: focal length Δx: horizontal distance between vanishing point 34 and center position 35 in corrected front image 32 Δy: vertical distance between vanishing point 34 and center position 35 in corrected front image 32 Side-view conversion unit 25 is a second side-view image 36, which will be described later, which is an image of the corrected front image 32 shown in FIG. 5A viewed from the left and right with respect to the traveling direction of the vehicle shown in FIG. 5B. Convert. The second side-view image 36 is an image in which the size and height of the road sign are aligned. The second side-view image 36 is an image viewed from the left and right with respect to the traveling direction of the vehicle, but the direction of the road sign is changed to a direction that can be recognized by the occupants of the vehicle like the corrected front image 32. To be done. The side view conversion performed by the side view conversion unit 25 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The side-view conversion includes a first side-view conversion described below and a second side-view conversion described below.

図6では、補正後前方画像32内の道路標識の高さを揃える第1のサイドビュー変換について説明する。図6(A)は、車両の進行方向に対して左方向の景色を表している。この図6(A)はカメラ10で撮像した画像ではなく、実際の景色を簡略化して示している。このとき進行方向に並んだ道路標識42と道路標識43は高さが揃っているものとする。また、この図6(A)には、説明用に縦横等間隔で格子が描かれている。尚、格子は、第1のサイドビュー変換を説明するために示しており、実際の画像に描かれる必要はない。 In FIG. 6, the first side-view conversion for aligning the heights of the road signs in the corrected front image 32 will be described. FIG. 6A shows a scene to the left of the traveling direction of the vehicle. FIG. 6A is not an image captured by the camera 10 but a simplified actual scene. At this time, it is assumed that the road signs 42 and the road signs 43 lined up in the traveling direction have the same height. Further, in FIG. 6A, a grid is drawn at equal intervals in the vertical and horizontal directions for the purpose of explanation. Note that the grid is shown to illustrate the first side-view transform and need not be drawn in the actual image.

進行方向に伸びる格子の各線は、同じ高さを示す線である。進行方向に伸びる格子の各線を高さ線51とする。例えば、図6(A)、図6(C)に示すように、第2のサイドビュー画像36を得るために切り出す側方領域53の上端の高さ線51を高さ線51aとする。側方領域53の下端の高さ線51の車両側の端点は、最も左側に検出した区画線33、すなわち最も路側寄りに検出した区画線33よりも補正後前方画像32の外側の任意の位置である。たとえば、補正後前方画像32の左辺上において、最も左側の区画線33よりも一定距離だけ上方とした位置とする。この位置と消失点34とを結ぶ線が、側方領域53の下端の高さ線51となる。 Each line of the lattice extending in the traveling direction has the same height. Each line of the lattice extending in the traveling direction is a height line 51. For example, as shown in FIGS. 6(A) and 6(C), the height line 51 at the upper end of the lateral region 53 cut out to obtain the second side view image 36 is the height line 51a. The vehicle-side end point of the height line 51 at the lower end of the side area 53 is an arbitrary position outside the corrected front image 32 with respect to the lane marking 33 detected on the leftmost side, that is, the lane marking 33 detected closest to the road side. Is. For example, on the left side of the corrected front image 32, the position is set to be a certain distance above the leftmost partition line 33. The line connecting this position and the vanishing point 34 becomes the height line 51 at the lower end of the lateral region 53.

側方領域53の上端の高さ線51aは、側方領域53の下端の高さ線51よりも画像上方に位置している。たとえば、高さ線51aの車両側の端点は、補正後前方画像32の左辺上において、側方領域53の下端の高さ線51の車両側の端点から一定距離、上方の位置とする。この位置と消失点34とを結ぶ線が、側方領域53の上端の高さ線51aとなる。 The height line 51 a at the upper end of the side area 53 is located above the image at the height line 51 at the lower end of the side area 53. For example, the vehicle-side end point of the height line 51a is located on the left side of the corrected front image 32 at a position above the vehicle-side end point of the height line 51 at the lower end of the lateral region 53 by a certain distance. The line connecting this position and the vanishing point 34 becomes the height line 51 a at the upper end of the lateral region 53.

進行方向と垂直な格子の各線は、道路標識42や道路標識43などの物体のカメラ10からの距離を示している。進行方向と垂直な格子の各線を距離線52とする。例えば、図6(A)、図6(C)に示すように、側方領域53において最も遠い距離を示す距離線52を距離線52aとする。 Each line of the grid perpendicular to the traveling direction indicates the distance of an object such as the road sign 42 or the road sign 43 from the camera 10. Each line of the lattice perpendicular to the traveling direction is a distance line 52. For example, as shown in FIGS. 6(A) and 6(C), the distance line 52 indicating the farthest distance in the lateral region 53 is defined as the distance line 52a.

図6(B)は、図6(A)に描かれた側方領域53を追加した補正後前方画像32を示している。この図6(B)で描かれた側方領域53は、道路側方を映している。側方領域53は、台形形状であり、消失点34に向かうに従い、上底と下底とを結ぶ一対の脚間の距離が狭くなる。 FIG. 6B shows the corrected front image 32 to which the lateral region 53 depicted in FIG. 6A is added. The side area 53 depicted in FIG. 6(B) shows the side of the road. The lateral region 53 has a trapezoidal shape, and the distance between the pair of legs connecting the upper bottom and the lower bottom becomes narrower toward the vanishing point 34.

図6(A)では、複数の高さ線51および距離線52は縦横等間隔であるのに対して、図6(B)で描かれた側方領域53では、高さ線51と距離線52は縦横等間隔ではない。図6(B)は、車両の進行方向に対して左右方向から道路標識を見たときの画像ではなく、補正後前方画像32であるためである。 In FIG. 6A, the plurality of height lines 51 and the distance lines 52 are vertically and horizontally equidistant, whereas in the lateral region 53 depicted in FIG. 52 is not vertically and horizontally evenly spaced. This is because FIG. 6B is not the image when the road sign is viewed from the left and right direction with respect to the traveling direction of the vehicle but the corrected front image 32.

複数の距離線52は、実際の道路上の等間隔位置を表している。しかし、距離線52は消失点34に向かうにつれて長さが短くなり、相互の平行は維持しつつ、隣接する距離線52との間隔が狭くなっている。これは消失点34に向かうに従い、補正後前方画像32内の側方領域53の高さ方向の長さが短くなることを意味する。 The plurality of distance lines 52 represent actual equidistant positions on the road. However, the length of the distance line 52 becomes shorter toward the vanishing point 34, and the distance between the distance lines 52 adjacent to each other is narrowed while maintaining the mutual parallelism. This means that the length of the lateral region 53 in the corrected front image 32 in the height direction becomes shorter toward the vanishing point 34.

尚、側方領域53を平面と仮定すれば、側方領域53内の位置と、車両からの距離との関係が定まる。そのため、側方領域53において、等間隔の位置を表す複数の距離線52の位置を決定できる。 If the side area 53 is assumed to be a plane, the relationship between the position in the side area 53 and the distance from the vehicle is determined. Therefore, in the side area 53, the positions of the plurality of distance lines 52 that represent the positions at equal intervals can be determined.

複数の高さ線51は、いずれも消失点34を端点とした直線である。これは消失点34が決定できれば、補正後前方画像32において、同じ高さを表す高さ線51を決定できることを意味する。 All the height lines 51 are straight lines with the vanishing point 34 as an end point. This means that if the vanishing point 34 can be determined, the height line 51 representing the same height can be determined in the corrected front image 32.

複数の高さ線51は、いずれも消失点34を端点とした直線であるので、消失点34に向かうにつれて上下の高さ線51との間隔は狭くなる。つまり、同じ高さを表す高さ線51で区画されている側方領域53であるが、画像内では、消失点34に向かうに従い、高さ方向の長さが短くなっている。しかし、画像内での高さ方向の長さの相違によらず、実際の高さ方向の長さは同じである。この側方領域53が請求項に記載の側方領域に相当する。 Since all the height lines 51 are straight lines with the vanishing point 34 as an end point, the interval between the height lines 51 above and below becomes narrower toward the vanishing point 34. That is, the lateral area 53 is divided by the height line 51 that represents the same height, but the length in the height direction becomes shorter in the image toward the vanishing point 34. However, the actual length in the height direction is the same regardless of the difference in the height direction in the image. The side area 53 corresponds to the side area described in the claims.

第1のサイドビュー変換は、図6(B)で描かれた補正後前方画像32内の側方領域53を、図6(C)に示すように、高さ方向の長さを揃える変換をしたものである。これにより、高さ線51は等間隔になり、側方領域53内の道路標識42、43も高さ方向に拡大される。第1のサイドビュー変換後の画像は、道路標識42、43を含む補正後前方画像32を車両の進行方向に対して左右方向から見た画像に変換する一方で、道路標識42、43の向きは、補正後前方画像32と同じく、車両の乗員が認識できる向きが維持された画像となる。 The first side-view transformation is a transformation for aligning the lateral regions 53 in the corrected front image 32 depicted in FIG. 6B so that the lengths in the height direction are aligned as shown in FIG. 6C. It was done. As a result, the height lines 51 are evenly spaced, and the road signs 42 and 43 in the side area 53 are also enlarged in the height direction. The image after the first side-view conversion converts the corrected front image 32 including the road signs 42 and 43 into an image viewed from the left and right with respect to the traveling direction of the vehicle, while the direction of the road signs 42 and 43 is changed. Is the image in which the orientation that can be recognized by the occupant of the vehicle is maintained, like the corrected front image 32.

図6(D)は、第1のサイドビュー変換後の画像である。この画像を第1のサイドビュー画像38とする。第1のサイドビュー画像38は、側方領域53に含まれる物体の相対高さが、実際の物体の相対高さとなるように映し出される。これにより、第1のサイドビュー画像38は、道路標識42と道路標識43との高さが揃ったものとなる。 FIG. 6D is an image after the first side-view conversion. This image is referred to as a first side view image 38. The first side-view image 38 is displayed such that the relative height of the object included in the side area 53 becomes the relative height of the actual object. As a result, the heights of the road signs 42 and the road signs 43 in the first side-view image 38 are the same.

ただし、側方領域53を区画する高さ線51が等間隔となるように拡大する際、図6(D)の左右方向、すなわち、車両の前後方向の大きさは、消失点34に近い側ほど、大きくなってしまう。そのため、図6(D)では、道路標識42と道路標識43との大きさに、車両の進行方向における違いが生じる。 However, when the height lines 51 that partition the lateral regions 53 are enlarged so as to be evenly spaced, the size in the left-right direction of FIG. 6D, that is, the size of the vehicle in the front-rear direction is closer to the vanishing point 34. The bigger it gets. Therefore, in FIG. 6D, the size of the road sign 42 and the size of the road sign 43 differ in the traveling direction of the vehicle.

サイドビュー変換部25は、第1のサイドビュー変換により、補正後前方画像32を第1のサイドビュー画像38に変換させる。また第1のサイドビュー変換が請求項に記載の第1のサイドビュー変換に相当する。尚、車両の左側に道路標識があるとしたが、右側に道路標識があるとして消失点34より右側に存在する側方領域53を拡大してもよい。 The side view conversion unit 25 converts the corrected front image 32 into the first side view image 38 by the first side view conversion. Further, the first side-view conversion corresponds to the first side-view conversion described in the claims. Although the road sign is on the left side of the vehicle, the side area 53 on the right side of the vanishing point 34 may be enlarged because the road sign is on the right side.

図7では、第1のサイドビュー変換と、第1のサイドビュー変換によって、大きさに違いが生じた道路標識42、43の大きさを揃える第2のサイドビュー変換について説明する。 In FIG. 7, the first side-view conversion and the second side-view conversion in which the sizes of the road signs 42 and 43 having different sizes due to the first side-view conversion are made uniform will be described.

車両の前方に道路標識42と道路標識43が存在していると、それら道路標識42、43がカメラ10で撮影される。補正後前方画像32は、車両の前方に存在する道路標識42と道路標識43とをカメラ10の集光レンズ45を通して撮像面41に映し出された原画像に対して歪みを補正した画像である。 When the road sign 42 and the road sign 43 exist in front of the vehicle, the road signs 42 and 43 are photographed by the camera 10. The corrected front image 32 is an image obtained by correcting the distortion of the original image displayed on the image pickup surface 41 of the road sign 42 and the road sign 43 existing in front of the vehicle through the condenser lens 45 of the camera 10.

図7で示す撮像面41は、車両の後方に存在しているが、図7がカメラ10の集光レンズ45と撮像面41との関係を拡大したものだからであり、撮像面41は、車両に搭載されているカメラ10の内部にある。 The image pickup surface 41 shown in FIG. 7 exists behind the vehicle, but this is because FIG. 7 is an enlarged view of the relationship between the condenser lens 45 of the camera 10 and the image pickup surface 41. It is inside the camera 10 mounted on the.

道路標識42と道路標識43の大きさが等しい場合、撮像面41に映し出された原画像に対して歪みを補正した補正後前方画像32は、図7に示す幾何的関係から分かるように、近くの道路標識42を大きく映し、遠くの道路標識43を小さく映す。撮像面41には、側方領域53も映し出される。この撮像面41が請求項に記載の撮像面に相当する。 When the road sign 42 and the road sign 43 have the same size, the corrected front image 32 obtained by correcting the distortion of the original image displayed on the imaging surface 41 is close to the original image as shown in the geometrical relationship shown in FIG. The large road sign 42 is shown in a large size, and the distant road sign 43 is shown in a small size. The lateral area 53 is also displayed on the imaging surface 41. The imaging surface 41 corresponds to the imaging surface described in the claims.

サイドビュー変換部25は、補正後前方画像32内の側方領域53を、仮想の撮像面44に映し出す。仮想の撮像面44は、カメラ10から消失点34に向かう方向に平行であって、上下方向が撮像面41の上下方向と平行な仮想の平面である。尚、ここでの平行は厳密に平行である必要はなく、ずれが生じていてもよい。例えば、仮想の撮像面44は、カメラ10から消失点34に向かう方向に対して5度ずれていてもよい。 The side view conversion unit 25 projects the side area 53 in the corrected front image 32 on the virtual imaging surface 44. The virtual imaging surface 44 is a virtual plane that is parallel to the direction from the camera 10 toward the vanishing point 34, and the vertical direction is parallel to the vertical direction of the imaging surface 41. The parallelism here does not have to be strictly parallel, and a deviation may occur. For example, the virtual imaging surface 44 may be offset by 5 degrees with respect to the direction from the camera 10 to the vanishing point 34.

また、カメラ10から消失点34に向かう方向に平行な仮想の撮像面44は、消失点34とカメラ10の光軸40との関係から幾何学的に設定される。消失点34とカメラ10の光軸40との関係は、カメラ向き検出部24で検出された消失点34と中心位置35との水平方向の距離と、消失点34と中心位置35との垂直方向の距離との値から求められる。 Further, the virtual imaging surface 44 parallel to the direction from the camera 10 to the vanishing point 34 is geometrically set based on the relationship between the vanishing point 34 and the optical axis 40 of the camera 10. The relationship between the vanishing point 34 and the optical axis 40 of the camera 10 is the horizontal distance between the vanishing point 34 and the central position 35 detected by the camera orientation detecting section 24, and the vertical direction between the vanishing point 34 and the central position 35. It is calculated from the distance and the value of.

側方領域53を仮想の撮像面44に映し出す際、側方領域53を区画する高さ線51が等間隔となるように拡大する処理を行う。この処理が上記第1のサイドビュー変換である。この仮想の撮像面44が請求項に記載の仮想の撮像面に相当する。 When the side areas 53 are displayed on the virtual imaging surface 44, a process of enlarging the height lines 51 that partition the side areas 53 so as to be equidistant is performed. This processing is the first side-view conversion described above. The virtual imaging surface 44 corresponds to the virtual imaging surface described in the claims.

仮想の撮像面44は、換言すれば、車両の側方に存在し、車両の上下方向に平行な仮想の平面である。したがって、この仮想の撮像面44に側方領域53を映し出すと、側方領域53を車両の左右方向から見た画像になるのである。 In other words, the virtual imaging surface 44 is a virtual plane that exists on the side of the vehicle and is parallel to the vertical direction of the vehicle. Therefore, when the side area 53 is projected on the virtual imaging surface 44, an image of the side area 53 viewed from the left and right direction of the vehicle is obtained.

サイドビュー変換部25は、変換式46を用いて第1のサイドビュー画像38内の道路標識42と道路標識43との大きさを揃えるために、第1のサイドビュー画像38を縮小させる補正処理を行う。第1のサイドビュー画像38を縮小させる補正処理を第2のサイドビュー変換とする。第2のサイドビュー変換は、第1のサイドビュー変換後に行われる。変換式46は、図7に示すように曲線となっている。この曲線の形状は、図7に示すように、幾何的に決定できる。変換式46は、実際には、同じ大きさの道路標識42、43であるにも関わらず、カメラ10からの距離が異なることに起因して、第1のサイドビュー画像38では、車両前後方向の大きさが異なる大きさになっている道路標識を、同じ大きさに戻す式である。 The side-view conversion unit 25 reduces the first side-view image 38 in order to make the size of the road signs 42 and 43 in the first side-view image 38 uniform by using the conversion formula 46. I do. The correction process for reducing the first side-view image 38 is referred to as second side-view conversion. The second side-view conversion is performed after the first side-view conversion. The conversion formula 46 is a curve as shown in FIG. 7. The shape of this curve can be geometrically determined, as shown in FIG. The conversion formula 46 is actually the same size road signs 42 and 43, but the distance from the camera 10 is different. This is a formula that returns road signs of different sizes to the same size.

そのため、変換式46は、仮想の撮像面44において、カメラ10から遠くに存在するほど縮小率を高くしている。補正後の撮像面47には、大きさが揃えられた道路標識42と道路標識43とが映し出される。サイドビュー変換部25は、第1のサイドビュー画像38を第2のサイドビュー画像36に変換させる。 Therefore, the conversion formula 46 makes the reduction rate higher as it exists farther from the camera 10 on the virtual imaging surface 44. The road sign 42 and the road sign 43 having the same size are displayed on the corrected image pickup surface 47. The side view conversion unit 25 converts the first side view image 38 into the second side view image 36.

サイドビュー変換部25は、第1のサイドビュー変換を行うことで図5(A)に示す補正後前方画像32を、図6(D)に示す道路標識の高さが揃った第1のサイドビュー画像38に変換させる。サイドビュー変換部25は、第1のサイドビュー変換の後、第2のサイドビュー変換を行うことで、図6(D)に示す第1のサイドビュー画像38を、図5(B)に示す道路標識の大きさと高さが揃った第2のサイドビュー画像36に変換させる。尚、第1のサイドビュー変換の後、第2のサイドビュー変換のみを行うとしたが、第1のサイドビュー変換のみを行うものとしてもよい。 The side-view conversion unit 25 performs the first side-view conversion to display the corrected front image 32 illustrated in FIG. 5A on the first side where the heights of the road signs illustrated in FIG. 6D are uniform. The view image 38 is converted. The side-view conversion unit 25 performs the second side-view conversion after the first side-view conversion, so that the first side-view image 38 illustrated in FIG. 6D is illustrated in FIG. 5B. The size and height of the road sign are converted into the second side-view image 36. Although only the second side-view conversion is performed after the first side-view conversion, only the first side-view conversion may be performed.

マッチング領域特定部27は、サイドビュー変換部25で変換された第2のサイドビュー画像36から第2のサイドビュー画像36内のマッチング領域を特定する。マッチング領域は、第2のサイドビュー画像36において、テンプレートを用いたパターンマッチングを行う領域である。第2のサイドビュー画像36は、道路標識の高さが揃っているので、マッチング領域を第2のサイドビュー画像36の一部の高さ領域に絞ることができる。また、車両から遠すぎる道路標識は認識する必要がないので、左右方向も、第2のサイドビュー画像36の一部の領域にマッチング領域を絞り込む。 The matching area specifying unit 27 specifies the matching area in the second side view image 36 from the second side view image 36 converted by the side view converting unit 25. The matching region is a region in the second side view image 36 where pattern matching is performed using the template. In the second side view image 36, since the heights of the road signs are the same, the matching area can be narrowed down to a partial height area of the second side view image 36. Further, since it is not necessary to recognize a road sign that is too far from the vehicle, the matching area is narrowed down to a partial area of the second side-view image 36 also in the left-right direction.

マッチング領域は、カメラ10の画角とカメラ10の取付角度とに基づいて求められる。カメラ10の画角により、第2のサイドビュー画像36の左右方向において道路標識を認識すべき範囲が定まる。第2のサイドビュー画像36において道路標識を認識すべき距離領域が映る大きさの割合は、画角が広いほど小さくなる。そのため、画角が広いほど、マッチング領域の左右方向の端は画像中心寄りになる。反対にカメラ10の画角が狭い場合、道路標識は第2のサイドビュー画像36の端寄りに存在する可能性がある。そこで、マッチング領域特定部27は、カメラ10の画角に応じてマッチング領域の左右方向の範囲を変化させる。
上記記述は車両のドライバに対して注意喚起を行うことが目的であり、注意喚起する道路標識を車両からの距離によって定めている。そのため、画角が広い場合、車両からより近い道路標識が撮像されるが、車両からの距離によっては、車両からより近い道路標識を認識する必要がない場合がある。この場合、画角が広いほど、マッチング領域の左右方向の端は画像中心寄りになる。
しかし、車両のドライバに対して注意喚起を行うことが目的でなく、車両からより近い道路標識も認識する必要がある場合、マッチング領域の左右方向の端を中心寄りにする必要はない。
The matching area is obtained based on the angle of view of the camera 10 and the mounting angle of the camera 10. The angle of view of the camera 10 defines the range in which the road sign should be recognized in the left-right direction of the second side-view image 36. The larger the angle of view, the smaller the proportion of the size of the distance area in which the road sign should be recognized in the second side-view image 36. Therefore, the wider the angle of view, the closer the edges of the matching region in the left-right direction are toward the center of the image. On the contrary, when the angle of view of the camera 10 is narrow, the road sign may exist near the edge of the second side view image 36. Therefore, the matching area specifying unit 27 changes the horizontal range of the matching area according to the angle of view of the camera 10.
The above description is intended to alert the driver of the vehicle, and the road sign to be alerted is determined by the distance from the vehicle. Therefore, when the angle of view is wide, a road sign closer to the vehicle is imaged, but it may not be necessary to recognize the road sign closer to the vehicle depending on the distance from the vehicle. In this case, the wider the angle of view, the closer the edges of the matching region in the left-right direction are toward the center of the image.
However, if the purpose is not to alert the driver of the vehicle and it is also necessary to recognize a road sign closer to the vehicle, it is not necessary to center the left and right ends of the matching area.

また、カメラ10の取付角度の一方であるチルト角により、第2のサイドビュー画像36における道路標識の上下方向の位置が求められる。カメラ10のチルト角が地面方向に傾くほど、道路標識は第2のサイドビュー画像36の上側に存在する。カメラ10のチルト角が地面方向と反対方向に傾くほど、道路標識は第2のサイドビュー画像36の下側に存在する。そこで、マッチング領域特定部27は、カメラ10のチルト角に応じてマッチング領域の上下方向の位置を変化させる。
また、カメラの取付角度の一方であるヨー角が道路側方側または道路側を向いていたとしても、マッチング領域は変化することは少ない。カメラ10から消失点34に向かう方向に対して幾何学的に仮想の撮像面44が設定され、サイドビュー変換を行う。つまり、サイドビュー変換は消失点34を基準とする。よって、ヨー角が道路側方側を向いていた場合であっても、第2のサイドビュー画像36内の道路標識は、ヨー角によって位置が変化することは少ない。これにより、マッチング領域特定部27は、カメラ10のヨー角に応じてマッチング領域の位置を変化させる必要はない。
Further, the vertical position of the road sign in the second side view image 36 is obtained from the tilt angle that is one of the mounting angles of the camera 10. As the tilt angle of the camera 10 tilts toward the ground, the road sign exists above the second side view image 36. As the tilt angle of the camera 10 tilts in the direction opposite to the ground direction, the road sign exists below the second side view image 36. Therefore, the matching area specifying unit 27 changes the vertical position of the matching area according to the tilt angle of the camera 10.
Also, even if the yaw angle, which is one of the camera mounting angles, faces the road side or the road side, the matching region rarely changes. A virtual imaging plane 44 is geometrically set in the direction from the camera 10 to the vanishing point 34, and side-view conversion is performed. That is, the side-view transformation is based on the vanishing point 34. Therefore, even when the yaw angle is facing the side of the road, the position of the road sign in the second side-view image 36 rarely changes depending on the yaw angle. As a result, the matching area specifying unit 27 does not need to change the position of the matching area according to the yaw angle of the camera 10.

尚、第2のサイドビュー画像36内のマッチング領域を特定したが、第1のサイドビュー画像38内のマッチング領域を特定するものとしてもよい。また、カメラ10の画角とチルト角とに応じてマッチング領域を変化させたが、画角またはチルト角のいずれか1つに応じてマッチング領域を変化させてもよい。また、カメラ10の画角とカメラ10の取付角度であるチルト角を用いてマッチング領域を特定したが、パターンマッチングを行う中で、検出回数の多い領域を特定し、その領域をマッチング領域として定めてもよい。カメラ10を取り付けてから初めの数回をマッチング領域を特定するために利用してもよい。このマッチング領域特定部27が請求項に記載のマッチング領域特定部に相当する。また、このマッチング領域が請求項に記載のマッチング領域に相当する。 Although the matching area in the second side-view image 36 is specified, the matching area in the first side-view image 38 may be specified. Although the matching area is changed according to the angle of view and the tilt angle of the camera 10, the matching area may be changed according to any one of the angle of view and the tilt angle. Further, although the matching area is specified using the angle of view of the camera 10 and the tilt angle which is the mounting angle of the camera 10, an area having a large number of detections is specified during pattern matching, and the area is set as the matching area. May be. The first few times after mounting the camera 10 may be used to identify the matching area. The matching area specifying unit 27 corresponds to the matching area specifying unit described in the claims. Further, this matching area corresponds to the matching area described in the claims.

マッチング部28は、マッチング領域特定部27で検出されたマッチング領域に対して、テンプレート記憶部50に記憶されたテンプレート情報を用いてパターンマッチングを行う。テンプレート情報は、図8に示すように道路に設置されている道路標識のテンプレートである。本実施形態においてパターンマッチングを行う第2のサイドビュー画像36は、すでに説明したように、道路標識の大きさが揃っている。したがって、パターンマッチングにおいては、一度、テンプレートの拡大縮小率を決定できれば、その後は、テンプレートの拡大縮小率を変更する必要はない。また、当初から、拡大縮小の必要がないテンプレートを用意しておくこともできる。尚、道路標識のテンプレートは、図8に示すものだけでなく、さまざまな道路標識を用いることができる。このマッチング部28が請求項に記載のマッチング部に相当する。 The matching unit 28 performs pattern matching on the matching area detected by the matching area specifying unit 27 using the template information stored in the template storage unit 50. The template information is a template of road signs installed on the road as shown in FIG. In the second side-view image 36 for which pattern matching is performed in the present embodiment, the size of the road sign is uniform, as described above. Therefore, in pattern matching, once the scaling rate of the template can be determined, it is not necessary to change the scaling rate of the template thereafter. It is also possible to prepare a template that does not need to be scaled up from the beginning. The road sign template is not limited to the one shown in FIG. 8, and various road signs can be used. The matching unit 28 corresponds to the matching unit described in the claims.

標識認識部29は、マッチング部28で行われたパターンマッチングにより、マッチング度の高い道路標識を、前方画像31に映っている道路標識であると認識する。さらに認識した道路標識から、その道路標識の種類と規制情報を特定する。規制情報とは、道路標識が示す規制の表示情報であり、例えば制限速度の値などである。標識認識部29は、特定した道路標識情報を図示しない検出標識活用システムへ出力する。この標識認識部29が請求項に記載の標識認識部に相当する。 The sign recognition unit 29 recognizes the road sign having a high degree of matching as the road sign shown in the front image 31 by the pattern matching performed by the matching unit 28. From the recognized road sign, the type of the road sign and the regulation information are specified. The regulation information is the display information of the regulation indicated by the road sign, and is, for example, the value of the speed limit. The sign recognition unit 29 outputs the specified road sign information to a detection sign utilization system (not shown). The sign recognition unit 29 corresponds to the sign recognition unit described in the claims.

(フローチャート)
以降では、図9に示すフローチャートを用いて、画像処理部20が実施する道路標識の認識処理について説明する。画像処理部20は、この道路標識の認識処理を車両のイグニッションスイッチがONとなっている間、常に行う。
(flowchart)
Hereinafter, the road sign recognition process performed by the image processing unit 20 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 9. The image processing unit 20 always performs this road sign recognition process while the ignition switch of the vehicle is on.

まず、ステップS1では、カメラ10で撮像された車両の前方画像31が入力され、ステップS2へと移行する。 First, in step S1, the front image 31 of the vehicle captured by the camera 10 is input, and the process proceeds to step S2.

ステップS2では、歪補正処理部21により、S1で入力された前方画像31の歪みを補正する処理を行って補正後前方画像32を得て、ステップS3へと移行する。 In step S2, the distortion correction processing unit 21 performs a process of correcting the distortion of the front image 31 input in S1 to obtain a corrected front image 32, and the process proceeds to step S3.

ステップS3では、区画線検出部22により、S2で得た補正後前方画像32から複数の区画線33を検出し、ステップS4へと移行する。 In step S3, the lane marking detection unit 22 detects a plurality of lane markings 33 from the corrected front image 32 obtained in S2, and the process proceeds to step S4.

ステップS4では、消失点検出部23により、S3で検出した複数の区画線33から消失点34を検出し、ステップS5へと移行する。尚、すでに消失点34を決定している場合、ステップS3、S4を省略してもよい。また、消失点34を検出する前であるが、複数の区画線33が検出できない場合には、ステップS5へ移行せず、ステップS1に戻る。 In step S4, the vanishing point detection unit 23 detects vanishing points 34 from the plurality of lane markings 33 detected in S3, and the process proceeds to step S5. If the vanishing point 34 has already been determined, steps S3 and S4 may be omitted. If the plurality of lane markings 33 cannot be detected before the vanishing point 34 is detected, the process returns to step S1 without proceeding to step S5.

ステップS5では、カメラ向き検出部24により、S4で検出された消失点34と、カメラ10の中心位置35とカメラ10の焦点距離f、および、式1、2からカメラ10の向きを検出し、ステップS6へと移行する。 In step S5, the camera orientation detection unit 24 detects the vanishing point 34 detected in S4, the center position 35 of the camera 10 and the focal length f of the camera 10, and the orientation of the camera 10 from Expressions 1 and 2, Control goes to step S6.

ステップS6では、サイドビュー変換部25により、ステップS2で得た補正後前方画像32から、ステップS4で検出した消失点34に基づいて側方領域53を決定し、その側方領域53に対してサイドビュー変換を行う。サイドビュー変換では、第1のサイドビュー変換を行い、第1のサイドビュー変換の後、第2のサイドビュー変換を行う。サイドビュー変換を行うことで、補正後前方画像32の側方領域53を第2のサイドビュー画像36に変換し、ステップS7へと移行する。尚、サイドビュー変換部25により、第1のサイドビュー変換のみを行うようにしてもよい。第1のサイドビュー変換のみを行う場合、補正後前方画像32を第1のサイドビュー画像38に変換し、ステップS7へと移行する。 In step S6, the side-view conversion unit 25 determines the lateral region 53 from the corrected front image 32 obtained in step S2 based on the vanishing point 34 detected in step S4, and with respect to the lateral region 53. Perform side view conversion. In the side-view conversion, the first side-view conversion is performed, and after the first side-view conversion, the second side-view conversion is performed. By performing the side view conversion, the lateral region 53 of the corrected front image 32 is converted into the second side view image 36, and the process proceeds to step S7. Note that the side-view conversion unit 25 may perform only the first side-view conversion. When only the first side view conversion is performed, the corrected front image 32 is converted into the first side view image 38, and the process proceeds to step S7.

ステップS7では、マッチング領域特定部27により、S6で得た第2のサイドビュー画像36から、S5で検出したカメラ10のチルト角およびカメラ10の画角から、第2のサイドビュー画像36内のマッチング領域を特定し、ステップS8へと移行する。尚、ステップS6で、第1のサイドビュー変換のみを行った場合、第1のサイドビュー画像38内のマッチング領域を特定し、ステップS8へと移行する。また、一度、マッチング領域を特定した後はステップS7を省略することもできる。 In step S7, the matching area specifying unit 27 determines whether the second side-view image 36 in the second side-view image 36 is obtained from the second side-view image 36 obtained in S6, the tilt angle of the camera 10 and the angle of view of the camera 10 detected in S5. The matching area is specified, and the process proceeds to step S8. If only the first side-view conversion is performed in step S6, the matching area in the first side-view image 38 is specified, and the process proceeds to step S8. Further, once the matching area is specified, step S7 can be omitted.

ステップS8では、マッチング部28により、S7で特定されたマッチング領域に対してパターンマッチングを行い、ステップS9へと移行する。 In step S8, the matching unit 28 performs pattern matching on the matching area specified in S7, and the process proceeds to step S9.

ステップS9では、標識認識部29により、パターンマッチングの結果に基づいて道路標識の種類と規制情報を特定し、本フローを終了する。 In step S9, the sign recognition unit 29 identifies the type of the road sign and the regulation information based on the result of the pattern matching, and ends this flow.

以上により、本実施形態では、サイドビュー変換という画像処理を行うことで、パターンマッチングの際の処理負荷を軽減させる。第1のサイドビュー変換では、補正後前方画像32において、道路側方が映っており、同じ高さを表す高さ線51で区画されることで、消失点34に向かうに従い高さ方向の長さが短くなる側方領域53を決定する。そして側方領域53をカメラ10の撮像面41に対して垂直であって、上下方向が撮像面41の上下方向と平行な仮想の撮像面44に映し出す。これにより、側方領域53を、車両の左右方向から見た画像である第1のサイドビュー画像38が得られる。第1のサイドビュー画像38とすることで、側方領域53に含まれる物体の相対高さも、実際の物体の相対高さとなるように映し出される。つまり、第1のサイドビュー変換により、車両の左右方向から見た画像であり、かつ、側方領域53内の道路標識の高さが揃った第1のサイドビュー画像38に変換される。 As described above, in the present embodiment, the image processing called side view conversion is performed to reduce the processing load at the time of pattern matching. In the first side-view transformation, the road side is reflected in the corrected front image 32, and the road is divided by the height line 51 representing the same height, so that the length in the height direction increases toward the vanishing point 34. The lateral area 53 in which the length becomes shorter is determined. Then, the side area 53 is projected on a virtual imaging surface 44 which is perpendicular to the imaging surface 41 of the camera 10 and whose vertical direction is parallel to the vertical direction of the imaging surface 41. As a result, the first side-view image 38, which is an image of the lateral region 53 viewed from the left-right direction of the vehicle, is obtained. By setting the first side-view image 38, the relative height of the object included in the side area 53 is also projected so as to be the relative height of the actual object. That is, by the first side-view conversion, the image is viewed from the left and right direction of the vehicle, and is converted into the first side-view image 38 in which the heights of the road signs in the side area 53 are uniform.

道路標識の高さが揃っているため、パターンマッチングの際、マッチング領域を、第2のサイドビュー画像36の一部の領域に限定することができる。したがって、1つのテンプレートに対して高さを変化させる領域が狭くなる。これにより、パターンマッチングでの処理負荷を低減することができる。 Since the heights of the road signs are uniform, the matching area can be limited to a partial area of the second side-view image 36 during pattern matching. Therefore, the area in which the height is changed for one template becomes narrow. As a result, the processing load in pattern matching can be reduced.

さらに、本実施形態によれば、第1のサイドビュー変換の後、第2のサイドビュー変換を行う。第2のサイドビュー変換では、第1のサイドビュー画像38に対してカメラ10から遠くに存在するほど車両前後方向の縮小率を高くして第1のサイドビュー画像38を縮小させる。これにより、第1のサイドビュー画像38は、第1のサイドビュー画像38内の道路標識の高さと道路標識の大きさとが揃った画像である第2のサイドビュー画像36に変換される。道路標識の高さと大きさとが揃っているため、パターンマッチングの際、同じ種類の道路標識に対して用意すべき大きさが異なるテンプレートの数を少なくし(たとえば1つ)、あるいは、テンプレートの拡大縮小率を種々変更する必要がなくなる。このことから、パターンマッチングでの処理負荷をさらに低減することができる。 Further, according to this embodiment, after the first side-view conversion, the second side-view conversion is performed. In the second side-view conversion, the further the distance from the camera 10 to the first side-view image 38, the higher the reduction ratio in the vehicle front-rear direction, and the size of the first side-view image 38 is reduced. As a result, the first side-view image 38 is converted into the second side-view image 36 that is an image in which the heights of the road signs and the sizes of the road signs in the first side-view image 38 are uniform. Since the height and size of the road signs are the same, the number of templates with different sizes that should be prepared for the same type of road sign is reduced (for example, one) or the template is expanded during pattern matching. There is no need to change the reduction ratio. Therefore, the processing load in pattern matching can be further reduced.

さらに、パターンマッチングで用いられる大きさが異なるテンプレートの数を少なくできることは次の利点もある。パターンマッチングで用いられる大きさが異なるテンプレートの数を少なくできることは、パターンマッチングの際、サイズの小さいテンプレートを用いてマッチングをする必要がないことを意味する。テンプレートのサイズが小さいと、細かな形状まで一致しているかの判断が難しくなることから、道路標識ではない物体を道路標識と誤認識してしまう恐れが高くなる。これに対して、本実施形態では、サイズの小さいテンプレートを用いてマッチングをする必要がないので、道路標識の認識精度を向上させることができる。 Furthermore, the fact that the number of templates used in pattern matching and having different sizes can be reduced has the following advantage. The fact that the number of templates with different sizes used in pattern matching can be reduced means that it is not necessary to perform matching using a template with a small size during pattern matching. If the size of the template is small, it is difficult to determine whether or not the shapes match each other, and thus there is a high possibility that an object that is not a road sign will be erroneously recognized as a road sign. On the other hand, in this embodiment, since it is not necessary to perform matching using a template having a small size, it is possible to improve the recognition accuracy of the road sign.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について、図面に基づいて説明する。図10は、本実施形態に係る標識認識システム200を示すブロック図である。第2実施形態では、第1実施形態の標識認識システム100が備える構成に加え、車両の位置測位と走行道路の特定を行う車両位置計測部60と、GPS61と、車速センサ62と、ジャイロセンサ63と、地図データ64とをさらに備えている。そして第2実施形態の画像処理部70は、第1実施形態の画像処理部20が備える構成に加え、走行車線検出部71とテンプレート選択部72とをさらに備えている。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 10 is a block diagram showing the sign recognition system 200 according to this embodiment. In the second embodiment, in addition to the configuration of the sign recognition system 100 of the first embodiment, a vehicle position measuring unit 60 that performs vehicle position positioning and travel road identification, a GPS 61, a vehicle speed sensor 62, and a gyro sensor 63. And map data 64. The image processing unit 70 of the second embodiment further includes a traveling lane detection unit 71 and a template selection unit 72 in addition to the configuration of the image processing unit 20 of the first embodiment.

第2実施形態と第1実施形態との主たる違いについて説明する。第1実施形態では、サイドビュー変換により変換された第2のサイドビュー画像36を1つのテンプレートとパターンマッチングすることで道路標識を特定した。第2のサイドビュー画像36は、道路標識の位置が車両の前後方向に変化しても、同じ大きさに道路標識が表示される。 The main difference between the second embodiment and the first embodiment will be described. In the first embodiment, the road sign is specified by pattern matching the second side-view image 36 converted by the side-view conversion with one template. In the second side-view image 36, even if the position of the road sign changes in the front-rear direction of the vehicle, the road sign is displayed in the same size.

しかし、車両が走行する車線が路側から何番目の車線かにより、車両が走行する車線から道路標識が設けられる路側までの距離は異なる。そして、車両が走行する車線と道路標識との左右方向の距離の変化に対応して、補正後前方画像32における道路標識の大きさが変化する。そこで、第2実施形態では、テンプレート記憶部50は、一種類の道路標識に対して、車両が走行する走行車線が路側から何番目の走行車線であるかに応じて大きさの異なる複数種類のテンプレートを記憶している。 However, the distance from the lane in which the vehicle travels to the side where the road sign is provided differs depending on the lane in which the vehicle travels from the roadside. Then, the size of the road sign in the corrected front image 32 changes in accordance with the change in the lateral distance between the lane in which the vehicle is traveling and the road sign. In view of this, in the second embodiment, the template storage unit 50 stores a plurality of types of road lanes of different sizes for one type of road sign depending on the number of lanes the vehicle is traveling from the roadside. Remember the template.

そして、車両が走行する走行車線が路側から何番目の走行車線であるかに応じて定まる大きさのテンプレートを、テンプレート記憶部50から選択する。第2のサイドビュー画像36と選択したテンプレートとをパターンマッチングすることで道路標識を特定する。 Then, the template storage unit 50 selects a template having a size that is determined according to the number of the driving lane from which the vehicle is traveling. The road sign is specified by pattern matching the second side view image 36 and the selected template.

車両位置計測部60は、GPS61による車両の位置計測を行う。また、車両位置計測部60は、車速センサ62とジャイロセンサ63を用いた周知の推測航法や、地図データ64を用いたマップマッチングにより、車両の位置計測と走行道路の特定を行う。車両位置計測部60は、車両の位置計測と走行道路の特定を車両のイグニッションスイッチがONとなっている間、常に行う。 The vehicle position measuring unit 60 measures the position of the vehicle by the GPS 61. Further, the vehicle position measuring unit 60 measures the position of the vehicle and specifies the traveling road by the known dead reckoning using the vehicle speed sensor 62 and the gyro sensor 63 or the map matching using the map data 64. The vehicle position measuring unit 60 always measures the position of the vehicle and specifies the traveling road while the ignition switch of the vehicle is ON.

車両位置計測部60に基づいて、標識認識システム200で検出された道路標識の設置位置を特定することができる。第2のサイドビュー画像36において道路標識が存在する位置から、車両と道路標識との距離が分かり、車両位置計測部60の計測結果から、車両の現在位置が分かるからである。さらに車両位置計測部60により、車両が、路側から何番目の走行道路を走行しているかを特定できるようになっていることが好ましい。たとえば、現在位置の特定精度が良く、かつ、地図データ64に車線の情報が含まれていれば、車両が、路側から何番目の走行道路を走行しているかを特定できる。 The installation position of the road sign detected by the sign recognition system 200 can be specified based on the vehicle position measurement unit 60. This is because the distance between the vehicle and the road sign is known from the position where the road sign is present in the second side view image 36, and the current position of the vehicle is known from the measurement result of the vehicle position measuring unit 60. Further, it is preferable that the vehicle position measuring unit 60 can identify the number of the road on which the vehicle is traveling from the road side. For example, if the current position is specified with high accuracy and the map data 64 includes information about the lane, it is possible to specify on which road the vehicle is traveling from the roadside.

図示しない検出標識活用システムには、標識認識システム200で検出された道路標識に、設置位置の情報が加えられたものが出力される。これにより、検出標識活用システムは、道路地図や道路標識データベースの生成や変化点の抽出を行う。変化点とは、地図データが持つ道路標識の設置位置の情報と標識認識システム200で検出された道路標識の設置位置の情報とが異なる点のことである。変化点を抽出することで地図データを最新の道路状況に合わせて更新することができる。また、検出標識活用システムには、標識認識システム200で検出された道路標識に、走行道路の情報が加えられたものが出力される。これにより、検出標識活用システムは、速度規制に応じた車両速度の制御をするなど自動運転に活用できる。 A detection sign utilization system (not shown) outputs the road sign detected by the sign recognition system 200 to which information on the installation position is added. As a result, the detection sign utilization system generates a road map and a road sign database and extracts a change point. The change point is a point where the information on the installation position of the road sign included in the map data is different from the information on the installation position of the road sign detected by the sign recognition system 200. By extracting the change points, the map data can be updated according to the latest road conditions. Further, the detection sign utilization system outputs the road sign detected by the sign recognition system 200 to which the information of the traveling road is added. Thereby, the detection sign utilization system can be utilized for automatic driving such as controlling the vehicle speed according to the speed regulation.

走行車線検出部71は、車両が走行する走行車線が路側から何番目の走行車線であるか(以下、走行車線位置)を検出する。走行車線位置の検出処理は、例えば、区画線検出部22が検出した区画線33が補正後前方画像32に何本存在するかに基づいて走行車線数を決定して行われる。例えば、区画線33が5本の場合、走行可能な走行車線が片側2車線ずつ存在すると判断する。そして、同一進行方向となる走行車線の車線数が複数の場合、複数の走行車線の内、左端の走行車線から第1車線とし、左端から右端に向けて車線の番号を加算していく。 The traveling lane detection unit 71 detects which traveling lane the vehicle is traveling in from the road side (hereinafter, traveling lane position). The traveling lane position detection processing is performed by determining the number of traveling lanes based on, for example, how many lane markings 33 detected by the lane marking detecting unit 22 are present in the corrected front image 32. For example, when the number of the lane markings 33 is 5, it is determined that there are two driving lanes on each side. When there are a plurality of lanes having the same traveling direction, the left lane of the plurality of lanes is changed to the first lane, and the lane numbers are added from the left to the right.

車線数に対して車両が存在する走行車線の検出は、車両の左右に存在する区画線33の本数に基づいて行われる。例えば、区画線33が車両の左側に1本存在すれば、第1車線に車両が存在すると判断する。区画線33が車両の左側に2本存在すれば、第2車線に車両が存在すると判断する。この走行車線検出部71が、請求項に記載の走行車線検出部に相当する。 The detection of the traveling lane in which the vehicle exists with respect to the number of lanes is performed based on the number of lane markings 33 on the left and right of the vehicle. For example, if there is one lane marking 33 on the left side of the vehicle, it is determined that there is a vehicle on the first lane. If there are two lane markings 33 on the left side of the vehicle, it is determined that there is a vehicle on the second lane. The traveling lane detector 71 corresponds to the traveling lane detector in the claims.

尚、区画線33に基づいて走行車線位置を検出する以外に、車両位置計測部60が走行車線位置を計測している場合、走行車線検出部71は、車両位置計測部60が計測した走行車線位置を取得することもできる。 When the vehicle position measuring unit 60 measures the traveling lane position in addition to detecting the traveling lane position based on the lane marking 33, the traveling lane detecting unit 71 causes the traveling lane measured by the vehicle position measuring unit 60. You can also get the position.

テンプレート選択部72は、マッチング部28で行われるパターンマッチングで用いる道路標識のテンプレートを選択する。同じ種類の道路標識であるが大きさが異なる複数のテンプレートは、テンプレート記憶部50に記憶されている。そしてテンプレート選択部72は、走行車線検出部71で検出された走行車線位置に基づいてパターンマッチングで用いる道路標識のテンプレートのサイズを選択する。 The template selection unit 72 selects the template of the road sign used in the pattern matching performed by the matching unit 28. A plurality of templates having the same type of road signs but different sizes are stored in the template storage unit 50. Then, the template selection unit 72 selects the size of the template of the road sign used in the pattern matching based on the traveling lane position detected by the traveling lane detection unit 71.

路側から離れた走行車線位置ほど、パターンマッチングで用いられる道路標識のテンプレートは、小さな大きさになる。例えば、図12(A)に示すように、2車線存在する道路の第1車線を車両が走行している場合と、図12(B)に示すように第2車線を車両が走行している場合とを比較する。尚、図12(A)、図12(B)は、サイドビュー画像を概念的に示しているので、道路標識は道路に面する向きで設けられている。 As the lane position is farther from the roadside, the template of the road sign used in the pattern matching becomes smaller. For example, as shown in FIG. 12(A), the vehicle is traveling in the first lane of a road having two lanes, and as shown in FIG. 12(B), the vehicle is traveling in the second lane. Compare with the case. 12(A) and 12(B) conceptually show the side view image, the road signs are provided so as to face the road.

第1車線を走行している場合、路側から車両までの距離が短いため、図12(C)に示すように、第2のサイドビュー画像36内の道路標識は、図12(D)に示す、第2車線を走行している場合の道路標識に比べ大きく表示される。 Since the distance from the roadside to the vehicle is short when the vehicle is traveling in the first lane, the road signs in the second side view image 36 are shown in FIG. 12(D) as shown in FIG. 12(C). , Is displayed larger than the road sign when the vehicle is traveling in the second lane.

テンプレート選択部72は、車両が第1車線を走行している場合、第1車線用テンプレートを選択する。図12(E)に示すように、第1車線用テンプレートは、第2車線用テンプレートよりも大きい。第1車線用テンプレートは、車両が第1車線を走行しているときの第2のサイドビュー画像36内の道路標識の大きさとマッチング可能な大きさのテンプレートである。尚、各車線用のテンプレートの道路標識の大きさは、路側から各車線までの距離に基づいて予め設定されたものである。このテンプレート選択部72が請求項に記載のテンプレート選択部に相当する。 The template selecting unit 72 selects the first lane template when the vehicle is traveling in the first lane. As shown in FIG. 12(E), the first lane template is larger than the second lane template. The first lane template is a template having a size that can match the size of the road sign in the second side-view image 36 when the vehicle is traveling in the first lane. The size of the road sign in the template for each lane is preset based on the distance from the roadside to each lane. The template selection unit 72 corresponds to the template selection unit described in the claims.

(フローチャート)
以降では、図11に示すフローチャートを用いて、第2実施形態に係る標識認識システム200が実行する処理について説明する。尚、標識認識システム200は、この道路標識の認識処理を車両のイグニッションスイッチがONとなっている間、常に行う。
(flowchart)
Hereinafter, the processing executed by the sign recognition system 200 according to the second embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. 11. The sign recognition system 200 always performs this road sign recognition process while the vehicle ignition switch is ON.

第2実施形態では、ステップS6の処理のあと、ステップS6Aへと移行する。ステップS6Aでは、走行車線検出部71により、S3で検出した区画線33に基づいて走行車線位置を検出し、ステップS6Bへと移行する。尚、ステップS6A、6Bは、ステップS4の処理のあと、ステップS5と平行して処理が行われてもよい。 In the second embodiment, after the process of step S6, the process proceeds to step S6A. In step S6A, the traveling lane detection unit 71 detects the traveling lane position based on the lane marking 33 detected in S3, and the process proceeds to step S6B. Note that steps S6A and 6B may be performed in parallel with step S5 after the step S4.

ステップS6Bでは、テンプレート選択部72により、S6Aで検出した走行車線位置に応じて定まる大きさの道路標識のテンプレートを選択し、ステップS7へと移行する。第2実施形態では、ステップS9の処理のあと、ステップS10へと移行する。 In step S6B, the template selecting unit 72 selects a template of a road sign having a size determined according to the traveling lane position detected in S6A, and the process proceeds to step S7. In the second embodiment, after the process of step S9, the process proceeds to step S10.

ステップS10では、車両位置計測部60により、ステップS9で特定された道路標識が設置されている位置を、車両位置計測部60が計測した車両位置、および、第2のサイドビュー画像36における道路標識の位置から特定する。また、その設置位置と地図データ64とを照合して道路標識が設置されている走行道路も特定する。これら道路標識の設置位置と、道路標識が設置されている走行道路を示す情報を検出標識活用システムへ出力し、本フローを終了する。 In step S10, the vehicle position measurement unit 60 measures the vehicle position measured by the vehicle position measurement unit 60 at the position where the road sign identified in step S9 is installed, and the road sign in the second side view image 36. Specify from the position. Further, the installation position and the map data 64 are collated to identify the traveling road on which the road sign is installed. The information indicating the installation position of these road signs and the traveling road on which the road signs are installed is output to the detection sign utilization system, and this flow ends.

以上により、第2実施形態によれば、走行車線位置に応じて定まる大きさのテンプレートを選択する。第2のサイドビュー画像36における道路標識の大きさは走行車線位置によって変化するので、走行車線位置に応じて定まる大きさのテンプレートを選択することで、適切な大きさのテンプレートを選択することができる。よって、パターンマッチングの際、大きさが異なるテンプレートを順番に変更させる必要が少なくなる。これにより、第1実施形態よりもパターンマッチングでの処理負荷を低減することができる。 As described above, according to the second embodiment, the template having the size determined according to the traveling lane position is selected. Since the size of the road sign in the second side-view image 36 changes depending on the traveling lane position, it is possible to select a template having an appropriate size by selecting a template having a size determined according to the traveling lane position. it can. Therefore, in pattern matching, it becomes less necessary to sequentially change templates having different sizes. This makes it possible to reduce the processing load in pattern matching as compared with the first embodiment.

(第3実施形態)
第1、第2実施形態で説明した標識認識システム100、200は、前方画像31をサイドビュー変換することで、道路側方に設けられている道路標識を認識する。サイドビュー変換では、前方画像31のうち側方領域53を、側方領域53と空間的に平行な仮想の撮像面44に映し出す。
(Third Embodiment)
The sign recognition systems 100 and 200 described in the first and second embodiments recognize the road signs provided on the side of the road by performing the side-view conversion on the front image 31. In the side view conversion, the side area 53 of the front image 31 is displayed on a virtual imaging surface 44 that is spatially parallel to the side area 53.

前方画像331(図16参照)には、道路上方に存在する道路標識も映っている。前方画像331において、道路上方にある道路標識が映っている領域(以下、上方領域353(図17参照))を、上方領域353と空間的に平行な仮想の撮像面344(図18参照)に映し出すことができる。これは、サイドビュー変換では、視点を車両から道路側方に向かう視点としていたのに対して、その視点を車両から道路上方に向かう視点に置き換えた変換である。前方画像331を、車両から道路上方に向かう視点の画像に変換することを、以下、ボトムビュー変換と言う。第3実施形態では、このボトムビュー変換を説明する。 The front image 331 (see FIG. 16) also shows a road sign existing above the road. In the front image 331, a region where a road sign above the road is reflected (hereinafter, the upper region 353 (see FIG. 17)) is a virtual imaging surface 344 (see FIG. 18) spatially parallel to the upper region 353. It can be projected. This is a conversion in which the viewpoint in the side-view conversion is a viewpoint from the vehicle to the side of the road, while the viewpoint is replaced with a viewpoint from the vehicle to the upper side of the road. The conversion of the front image 331 into the image of the viewpoint from the vehicle toward the upper side of the road is hereinafter referred to as bottom view conversion. In the third embodiment, this bottom view conversion will be described.

図15に、第3実施形態の標識認識システム300の構成図を示す。標識認識システム300は、画像処理部320の構成およびテンプレート記憶部350が、第1実施形態の標識認識システム100と相違する。 FIG. 15 shows a configuration diagram of the sign recognition system 300 of the third embodiment. The sign recognition system 300 is different from the sign recognition system 100 of the first embodiment in the configuration of the image processing unit 320 and the template storage unit 350.

テンプレート記憶部350は、第1実施形態のテンプレート記憶部50が備えるテンプレートに加えて、道路上方に設置されている道路標識のテンプレートも記憶する。道路上方に設置されている道路標識には、たとえば、案内標識がある。 The template storage unit 350 stores the template of the road sign installed above the road in addition to the template included in the template storage unit 50 of the first embodiment. The road signs installed above the road include, for example, guide signs.

画像処理部320は、ボトムビュー変換部330を備える。また、マッチング領域特定部327は、第1実施形態のマッチング領域特定部27と同じ機能を備えることに加えて、ボトムビュー変換部330で変換されたボトムビュー画像からもマッチング領域を特定する。ボトムビュー画像は、後述する第1のボトムビュー変換で得た画像と、後述する第2のボトムビュー画像336(図19参照)とを示す。マッチング領域特定部327は、カメラ10のチルト角に基づいてマッチング領域を特定する。 The image processing unit 320 includes a bottom view conversion unit 330. In addition to having the same function as the matching area specifying unit 27 of the first embodiment, the matching area specifying unit 327 also specifies the matching area from the bottom view image converted by the bottom view converting unit 330. The bottom view image indicates an image obtained by the first bottom view conversion described below and a second bottom view image 336 (see FIG. 19) described below. The matching area specifying unit 327 specifies the matching area based on the tilt angle of the camera 10.

ボトムビュー画像は、道路標識と車両との距離によらず、道路標識の画像左右方向の位置が揃った画像である。しかし、道路標識がボトムビュー画像の左右方向において揃う位置は、カメラ10のヨー角により変化する。そこで、カメラ向き検出部24が検出したカメラ10のヨー角と、ヨー角からマッチング領域を決定する予め定めた関係から、ボトムビュー画像に対するマッチング領域を特定する。なお、これに加えて、第1実施形態のマッチング領域特定部27と同様、画角に基づいてマッチング領域をさらに限定してもよい。 The bottom view image is an image in which the positions of the road signs in the horizontal direction of the image are aligned regardless of the distance between the road sign and the vehicle. However, the position where the road signs are aligned in the left-right direction of the bottom view image changes depending on the yaw angle of the camera 10. Therefore, the matching area for the bottom view image is specified based on the yaw angle of the camera 10 detected by the camera orientation detection unit 24 and a predetermined relationship for determining the matching area from the yaw angle. In addition to this, the matching area may be further limited based on the angle of view, as in the matching area specifying unit 27 of the first embodiment.

マッチング部328は、第1実施形態のマッチング部28と同じ機能を備えることに加えて、マッチング領域特定部327がボトムビュー画像に対して決定したマッチング領域に対して、テンプレート記憶部350に記憶された、道路上方の道路標識に対するテンプレートを用いて、パターンマッチングを行う。 The matching unit 328 has the same function as the matching unit 28 of the first embodiment, and in addition, is stored in the template storage unit 350 for the matching region determined by the matching region specifying unit 327 for the bottom view image. Moreover, pattern matching is performed using a template for the road sign above the road.

標識認識部329は、マッチング部328で行われたパターンマッチングにより、マッチング度の高い道路標識を、前方画像331に映っている道路標識であると認識する。 The sign recognition unit 329 recognizes the road sign having a high degree of matching as the road sign shown in the front image 331 by the pattern matching performed by the matching unit 328.

ボトムビュー変換部330は、サイドビュー変換部25が第1のサイドビュー変換と第2のサイドビュー変換の2つのサイドビュー変換を行ったのと同様に、第1のボトムビュー変換と第2のボトムビュー変換の2つのボトムビュー変換を行う。 The bottom-view conversion unit 330 performs the first bottom-view conversion and the second side-view conversion in the same manner as the side-view conversion unit 25 performs the two side-view conversions of the first side-view conversion and the second side-view conversion. Two bottom view transformations, bottom view transformation, are performed.

第1のボトムビュー変換を行う領域は、たとえば、図16に示す前方画像331のうち、図17に示す上方領域353である。図16に示す前方画像331には、道路上方に道路標識342、343が映っている。上方領域353は、この道路標識342、343が含まれるような領域である。 The region in which the first bottom-view conversion is performed is, for example, the upper region 353 shown in FIG. 17 of the front image 331 shown in FIG. 16. In the forward image 331 shown in FIG. 16, road signs 342 and 343 are shown above the road. The upper area 353 is an area in which the road signs 342 and 343 are included.

図17に示すように、上方領域353は、一対の左右方向長さ線351で区画される領域である。一対の左右方向長さ線351は消失点34において互いに重なる。よって、一対の左右方向長さ線351に対して交差するように引かれている複数の距離線352は、画像内での距離は異なっても、対応する現実の空間において同じ距離となる。尚、各距離線352の一端と他端は、消失点34から左右方向長さ線351上の距離が互いに一致するようになっている。 As shown in FIG. 17, the upper area 353 is an area defined by a pair of left-right direction length lines 351. The pair of left-right length lines 351 overlap each other at the vanishing point 34. Therefore, the plurality of distance lines 352 drawn so as to intersect the pair of left-right direction length lines 351 have the same distance in the corresponding real space even if the distances in the image are different. It should be noted that the distance on the left-right direction length line 351 from the vanishing point 34 is the same at one end and the other end of each distance line 352.

上方領域353は、消失点34に向かうように引かれている一対の左右方向長さ線351により区画されるので、前方画像331内では、消失点34に向かうに従い左右方向の長さが短くなる。しかし、上述したように、一対の左右方向長さ線351に対して交差するように引かれている複数の距離線352は、対応する現実の空間において同じ距離となる。 The upper region 353 is defined by the pair of left-right direction length lines 351 that are drawn toward the vanishing point 34. Therefore, in the front image 331, the length in the left-right direction becomes shorter toward the vanishing point 34. .. However, as described above, the plurality of distance lines 352 drawn so as to intersect the pair of left-right direction length lines 351 have the same distance in the corresponding real space.

図18は、ボトムビュー変換を説明する図である。図18には、仮想の撮像面344が示されている。図18と図7を比較すると、車両の向きが異なる以外は、同じ図であることが分かる。このことからも、第1実施形態で説明したサイドビュー変換と同様の考え方で、ボトムビュー変換も行えることが分かる。尚、図18に示す仮想の撮像面344は、カメラの撮像面41に対して垂直であって、左右方向がカメラ10の撮像面41の左右方向と平行である。 FIG. 18 is a diagram illustrating the bottom view conversion. In FIG. 18, a virtual imaging surface 344 is shown. Comparing FIG. 18 and FIG. 7, it can be seen that the drawings are the same except that the orientation of the vehicle is different. From this, it can be understood that the bottom view conversion can be performed based on the same idea as the side view conversion described in the first embodiment. The virtual imaging surface 344 shown in FIG. 18 is perpendicular to the imaging surface 41 of the camera, and the left-right direction is parallel to the left-right direction of the imaging surface 41 of the camera 10.

第1のボトムビュー変換は、前方画像331内の上方領域353を、仮想の撮像面344に映し出す変換である。また、第1のボトムビュー変換は、左右方向の長さが揃うようにする変換である。 The first bottom-view conversion is a conversion in which the upper region 353 in the front image 331 is projected on the virtual imaging surface 344. In addition, the first bottom-view conversion is a conversion that makes the lengths in the left-right direction uniform.

仮想の撮像面344に映し出された状態では、図18に示すように、道路標識342と道路標識343は、カメラ10からの距離の相違に起因して、車両進行方向の大きさが異なる。第2のボトムビュー変換では、変換式346を用いて第1のボトムビュー変換で得た画像を変換する。変換式346は、サイドビュー変換における変換式46と同様、カメラ10からの距離の相違に起因して進行方向の大きさが異なった大きさになった道路標識を、同じ大きさに揃えるための変換式である。 In the state of being displayed on the virtual imaging surface 344, as shown in FIG. 18, the road sign 342 and the road sign 343 have different sizes in the vehicle traveling direction due to the difference in the distance from the camera 10. In the second bottom-view conversion, the image obtained by the first bottom-view conversion is converted using the conversion formula 346. Similar to the conversion formula 46 in the side-view conversion, the conversion formula 346 is for aligning road signs having different sizes in the traveling direction due to the difference in the distance from the camera 10 to the same size. It is a conversion formula.

図19に、第2のボトムビュー変換を行った後の画像である第2のボトムビュー画像336を例示している。図19に示す第2のボトムビュー画像336は、道路標識の左右方向の位置および道路標識の大きさが揃っている。したがって、パターンマッチングの処理負荷を軽減することができる。尚、道路標識の大きさが揃っているため、道路標識の前後方向の縮小率も揃っていることになる。 FIG. 19 illustrates a second bottom view image 336 which is an image after the second bottom view conversion. In the second bottom view image 336 shown in FIG. 19, the positions of the road signs in the left-right direction and the sizes of the road signs are aligned. Therefore, the processing load of pattern matching can be reduced. Since the road signs have the same size, the reduction ratios of the road signs in the front-rear direction are also the same.

ところで、図19に示す第2のボトムビュー画像336では、道路標識は台形になっている。この理由は、道路上方に存在する道路標識は、道路側方に設けられている道路標識よりも大きく、かつ、道路の中心に存在することが多いからである。第1のボトムビュー変換により、図17に示す上方領域353の左右方向長さ線351と距離線352とからなる格子を左右等間隔に変換する。これにより、道路標識が進行方向に対して左右方向だけでなく、上下方向にも引っ張られるように引き伸ばされることで、第2のボトムビュー画像336で示される道路標識は台形となる。変換式346は、道路前後方向の位置の相違によって仮想の撮像面344に投影される大きさが変化することを補正するものである。しかし、図18から分かるように、道路標識の上下方向の大きさも、仮想の撮像面344に投影される大きさに影響する。変換式346では、道路標識の上下方向の大きさに起因して生じる道路標識の大きさの違いは補正できない。その結果、図19に示すように、第2のボトムビュー画像336では、実際には道路標識の上下の辺は同じ長さであるにもかかわらず、道路標識の画像上側の辺は画像下側の辺よりも短くなるのである。この特性を考慮して、道路上方に存在する道路標識のテンプレートも、図20に示すように、台形とすることが好ましい。 By the way, in the second bottom view image 336 shown in FIG. 19, the road signs are trapezoidal. The reason for this is that the road signs existing above the road are often larger than the road signs provided on the side of the road and also exist at the center of the road. By the first bottom-view conversion, the grid formed by the horizontal length lines 351 and the distance lines 352 of the upper region 353 shown in FIG. 17 is converted into equal left and right intervals. As a result, the road sign is stretched not only in the horizontal direction but also in the vertical direction with respect to the traveling direction, so that the road sign shown in the second bottom view image 336 becomes a trapezoid. The conversion formula 346 corrects that the size projected on the virtual imaging surface 344 changes due to the difference in the position in the front-rear direction of the road. However, as can be seen from FIG. 18, the vertical size of the road sign also affects the size projected on the virtual imaging surface 344. The conversion formula 346 cannot correct the difference in the size of the road sign caused by the vertical size of the road sign. As a result, as shown in FIG. 19, in the second bottom view image 336, although the upper and lower sides of the road sign are actually the same length, the upper side of the image of the road sign is the lower side of the image. It is shorter than the side of. In consideration of this characteristic, it is preferable that the template of the road sign existing above the road also has a trapezoidal shape as shown in FIG.

以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Although the preferred embodiments of the invention have been described above, the invention is not limited to the above-described embodiments and can be modified in various ways as illustrated below. Not only the combination of the parts clearly indicating that the respective embodiments can be specifically combined, but also the combination of the embodiments may be partially combined even if not explicitly stated, unless the combination causes any trouble. Is also possible.

(変形例1)
第1実施形態の図6(D)では、第1のサイドビュー変換後の道路標識42、43を、長軸が水平な楕円形状で示していた。しかし、厳密には、第1のサイドビュー変換後の道路標識42、43は、図13に示すように、長軸が右側に向かうに従い上に上がる傾斜を持つ楕円になる。その理由は、図6(C)に示すように、道路標識42、43は、第1のサイドビュー変換で、上方に引っ張られるように引き伸ばされるからである。図6(C)から分かるように、第1のサイドビュー変換では、側方領域53のうち消失点34よりも上側にある部分は上方に引っ張るように引き伸ばす一方で、消失点34よりも下側にある部分は下方に引っ張るように引き伸ばす。したがって、仮に道路標識42、43が消失点34よりも下方にあれば、道路標識42、43は、下方に引っ張られるように引き伸ばされる。
(Modification 1)
In FIG. 6D of the first embodiment, the road signs 42 and 43 after the first side-view conversion are shown in an elliptical shape whose major axis is horizontal. Strictly speaking, however, the road signs 42 and 43 after the first side-view conversion become ellipses having an inclination that the major axis goes up toward the right side, as shown in FIG. The reason is that, as shown in FIG. 6C, the road signs 42 and 43 are stretched so as to be pulled upward in the first side-view conversion. As can be seen from FIG. 6C, in the first side-view transformation, the portion of the lateral region 53 above the vanishing point 34 is stretched upward while being pulled below the vanishing point 34. The part at is stretched so that it is pulled downward. Therefore, if the road signs 42 and 43 are below the vanishing point 34, the road signs 42 and 43 are stretched so as to be pulled downward.

そこで、変形例1では、道路標識が消失点34よりも上側にあると推定できれば、テンプレートを、長軸が左下から右上に向かう方向になる楕円(以下、右上がりの楕円)に変形してパターンマッチングを行う。図14には、この変形を行ったテンプレートを例示している。 Therefore, in the first modification, if it can be estimated that the road sign is above the vanishing point 34, the template is transformed into an ellipse whose major axis extends from the lower left to the upper right (hereinafter, an ellipse that rises to the right) and the pattern. Match. FIG. 14 exemplifies a template obtained by performing this modification.

一方、道路標識が消失点34よりも下側であると推定できれば、テンプレートを、長軸が左上から右下に向かう方向になる楕円(以下、右下がりの楕円)に変形してパターンマッチングを行う。 On the other hand, if it can be estimated that the road sign is below the vanishing point 34, the template is transformed into an ellipse whose major axis extends from the upper left to the lower right (hereinafter, an ellipse that descends to the right) and pattern matching is performed. ..

図6(B)において、2つの道路標識42、43がともに消失点34よりも上側にあることから分かるように、1つの側方領域53の中では、道路標識が消失点34よりも上側と下側の両方に存在することはない。道路標識が消失点34よりも上側になるか下側になるかは、補正後前方画像32内の消失点34の高さが影響し、この高さはチルト角により変動する。もちろん、他に、道路標識の路面からの高さも影響するが、道路標識の路面からの高さは既知であるので、予め設定しておく。また、カメラ10の設置高さも影響する。道路標識が消失点34よりも上側になるか下側になるかは、道路標識の高さとカメラ10の設置高さの差により変化するからである。したがって、カメラ10の設置高さも、予め設定しておくことが好ましい。 In FIG. 6B, as can be seen from the fact that the two road signs 42 and 43 are both above the vanishing point 34, the road sign is above the vanishing point 34 in one lateral region 53. It does not exist on both sides. Whether the road sign is above or below the vanishing point 34 depends on the height of the vanishing point 34 in the corrected front image 32, and this height changes depending on the tilt angle. Of course, the height of the road sign from the road surface is also affected, but since the height of the road sign from the road surface is known, it is set in advance. In addition, the installation height of the camera 10 also affects. This is because whether the road sign is above or below the vanishing point 34 depends on the difference between the height of the road sign and the installation height of the camera 10. Therefore, the installation height of the camera 10 is also preferably set in advance.

チルト角は、カメラ向き検出部24が検出している。このチルト角と、道路標識の高さとカメラ10の設置高さの差により、道路標識が消失点34よりも上側になるか下側になるかが推定できる。そして、道路標識が消失点34よりも上側になるか下側になるかに応じて定まる楕円形状にテンプレートを変形する。この変形において、長軸の向きと、長軸と短軸との比は、いずれも、予め設定した一定値でよい。 The tilt angle is detected by the camera orientation detection unit 24. Based on this tilt angle and the difference between the height of the road sign and the installation height of the camera 10, it can be estimated whether the road sign is above or below the vanishing point 34. Then, the template is transformed into an elliptical shape that is determined depending on whether the road sign is above or below the vanishing point 34. In this modification, the orientation of the major axis and the ratio of the major axis to the minor axis may both be constant values set in advance.

尚、カメラ10の設置高さが設定されていない場合には、一度、右上がりの楕円としたテンプレートと、右下がりの楕円としたテンプレートを両方用いればよい。カメラ10の設置高さは、一度、車両に設置されれば、それ以降は変化がないと考えることができる。したがって、2度目以降は、精度よくマッチングできた側の変形を行えばよい。2度目以降は、道路標識が消失点34よりも上側にあるか下側にあるかを推定した結果に応じて定まる変形をテンプレートに対して行っていることになる。 If the installation height of the camera 10 is not set, it is sufficient to use both the template having an ellipse that rises to the right and the template that has an ellipse that descends to the right. It can be considered that the installation height of the camera 10 does not change once it is installed in the vehicle. Therefore, after the second time, it is sufficient to perform the deformation on the side where the matching can be performed accurately. From the second time onward, the template is deformed according to the result of estimating whether the road sign is above or below the vanishing point 34.

この変形例1では、円形のテンプレートを右上がりの楕円とする変形と、右下がりの楕円とする変形のうち、道路標識が消失点34よりも上側にあると推定できるか、下側にあると推定できるかに応じて定まる変形をテンプレートに対して行っている。よって、マッチング精度がより向上する。 In the first modification, it can be estimated that the road sign is located above the vanishing point 34 or is located below the circular template that is an ellipse that rises to the right and one that is an ellipse that descends to the right. The template is transformed according to whether it can be estimated. Therefore, the matching accuracy is further improved.

なお、円形のテンプレートを、右上がりの楕円あるいは右下がりの楕円に変形する代わりに、円形のテンプレートを右上がりの楕円に変形したテンプレートと、右下がりの楕円に変形したテンプレートとを予め記憶しておいてもよい。この場合、道路標識が消失点34よりも上側にあると推定できるか、下側にあると推定できるかに応じて定まるテンプレートを選択することになる。 Note that instead of transforming the circular template into an ellipse that rises to the right or an ellipse that descends to the right, a template that is transformed into an ellipse that rises to the right and a template that is transformed into an ellipse that descends to the right are stored in advance. You can leave it. In this case, a template that is determined according to whether it can be estimated that the road sign is above the vanishing point 34 or below the vanishing point 34 is selected.

10:カメラ 23:消失点検出部 24:カメラ向き検出部 25:サイドビュー変換部 27:マッチング領域特定部 28:マッチング部 29:標識認識部 31:前方画像 32:補正後前方画像 33:区画線 34:消失点 36:第2のサイドビュー画像 38:第1のサイドビュー画像 41:撮像面 42:道路標識 43:道路標識 44:仮想の撮像面 50:テンプレート記憶部 51:高さ線 52:距離線 53:側方領域 71:走行車線検出部 72:テンプレート選択部 328:マッチング部 329:標識認識部 330:ボトムビュー変換部 331:前方画像 344:仮想の撮像面 350:テンプレート記憶部 351:左右方向長さ線 353:上方領域 10: Camera 23: Vanishing point detection unit 24: Camera orientation detection unit 25: Side view conversion unit 27: Matching area identification unit 28: Matching unit 29: Sign recognition unit 31: Front image 32: Front image after correction 33: Section line 34: Vanishing point 36: Second side-view image 38: First side-view image 41: Imaging surface 42: Road sign 43: Road sign 44: Virtual imaging surface 50: Template storage unit 51: Height line 52: Distance line 53: Side area 71: Driving lane detection unit 72: Template selection unit 328: Matching unit 329: Sign recognition unit 330: Bottom view conversion unit 331: Front image 344: Virtual imaging surface 350: Template storage unit 351: Horizontal length line 353: upper area

Claims (7)

カメラ(10)を用いて撮像した車両の前方画像(31)を用い、パターンマッチングにより、道路側方に設置されている道路標識を認識する標識認識システムであって、
前記パターンマッチングで用いられる前記道路標識のテンプレートを記憶するテンプレート記憶部(50)と、
前記前方画像において、道路側方が映っており、同じ高さを表す高さ線(51)で区画されることで、消失点に向かうに従い高さ方向の長さが短くなる側方領域(53)を、前記カメラから前記消失点に向かう方向に平行であって、上下方向が前記カメラの撮像面(41)の上下方向と平行な仮想の撮像面(44)に、前記側方領域の高さ方向の長さが揃うように映し出す変換であるサイドビュー変換を行うことで、前記前方画像内の前記側方領域を前記車両の左右方向から見た画像であるサイドビュー画像とするサイドビュー変換部(25)と、
前記サイドビュー画像内の一部の領域であって、前記道路標識が存在する可能性がある領域であるマッチング領域に対して、前記テンプレートを用いて前記パターンマッチングを行うマッチング部(28)と、
前記パターンマッチングの結果に基づいて前記道路標識を認識する標識認識部(29)と、を備える、標識認識システム。
A sign recognition system for recognizing a road sign installed on a side of a road by pattern matching using a front image (31) of a vehicle captured by a camera (10),
A template storage unit (50) for storing a template of the road sign used in the pattern matching,
In the front image, the side of the road is reflected and is divided by the height line (51) representing the same height, so that the side area (53) in which the length in the height direction becomes shorter toward the vanishing point. ) Is parallel to the direction from the camera to the vanishing point, and the height of the lateral region is set on a virtual imaging surface (44) whose vertical direction is parallel to the vertical direction of the imaging surface (41) of the camera. By performing side-view conversion, which is a conversion for displaying so that the lengths in the vertical direction are uniform, a side-view conversion is performed in which the side region in the front image is a side-view image that is an image viewed from the left and right direction of the vehicle. Part (25),
A matching unit (28) that performs the pattern matching using the template, with respect to a matching region that is a region in which the road sign may be present, which is a partial region in the side view image;
A sign recognition system (29) for recognizing the road sign based on a result of the pattern matching.
前記サイドビュー変換部は、前記側方領域を、高さ方向の長さが揃うようにして前記仮想の撮像面に映し出す変換に加えて、前記車両の前後方向の縮小率を揃える変換を行った前記サイドビュー画像を生成する、請求項1に記載の標識認識システム。 The side-view conversion unit performs conversion for aligning the reduction ratios in the front-rear direction of the vehicle, in addition to the conversion for displaying the side regions on the virtual imaging surface so that the lengths in the height direction are aligned. The sign recognition system according to claim 1, wherein the side-view image is generated. 前記テンプレート記憶部は、同じ種類の前記道路標識に対する前記テンプレートとして、前記車両が走行する走行車線が路側から何番目の前記走行車線であるかに応じて大きさが異なり、前記路側から遠いほど小さい複数のテンプレートを記憶しており、
前記車両が存在する前記走行車線の位置が前記路側から何番目の前記走行車線であるかを検出する走行車線検出部(71)と、
前記マッチング部で行われる前記パターンマッチングで用いる前記テンプレートを選択するテンプレート選択部(72)と、をさらに有し、
前記テンプレート選択部は、前記走行車線検出部が検出した前記走行車線の位置に基づいて定まる前記テンプレートを選択する、請求項1または2に記載の標識認識システム。
The template storage unit has, as the template for the same type of road signs, different sizes depending on the number of the traveling lane on which the vehicle is traveling from the roadside, and the smaller the distance from the roadside is, the smaller the traveling lane is. I remember multiple templates,
A travel lane detection unit (71) for detecting the position of the travel lane in which the vehicle is located, which is the travel lane from the road side;
A template selecting unit (72) for selecting the template used in the pattern matching performed in the matching unit,
The sign recognition system according to claim 1, wherein the template selection unit selects the template that is determined based on the position of the traveling lane detected by the traveling lane detection unit.
前記消失点と前記前方画像の中心である中心位置と前記カメラの焦点距離とに基づいて前記カメラの取付角度を検出するカメラ向き検出部(24)と、
前記カメラの前記取付角度に基づいて前記マッチング領域を特定するマッチング領域特定部(27)と、をさらに有す、請求項1〜3のいずれか1つに記載の標識認識システム。
A camera orientation detection unit (24) that detects the mounting angle of the camera based on the vanishing point, the center position that is the center of the front image, and the focal length of the camera;
The sign recognition system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a matching area specifying unit (27) that specifies the matching area based on the mounting angle of the camera.
前記マッチング部は、前記道路標識が前記消失点よりも上側にあると推定できる場合には、円形の前記テンプレートを右上がりの楕円に変形した前記テンプレートを用いる一方、前記道路標識が前記消失点よりも下側にあると推定できる場合には、円形の前記テンプレートを右下がりの楕円に変形した前記テンプレートを用いる、請求項1〜4のいずれか1つに記載の標識認識システム。 When it can be estimated that the road sign is above the vanishing point, the matching unit uses the template obtained by transforming the circular template into an ellipse rising upward, while the road sign is above the vanishing point. The sign recognition system according to any one of claims 1 to 4, which uses the template obtained by transforming the circular template into a downward-sloping ellipse when it can be estimated that the template is also on the lower side. カメラ(10)を用いて撮像した車両の前方画像(331)を用い、パターンマッチングにより、道路上方に設置されている道路標識を認識する標識認識システムであって、
前記パターンマッチングで用いられる前記道路標識のテンプレートを記憶するテンプレート記憶部(350)と、
前記前方画像において、道路上方が映っており、同じ左右方向長さを区画する一対の左右方向長さ線(351)で区画されることで、消失点に向かうに従い左右方向の長さが短くなる上方領域(353)を、前記カメラから前記消失点に向かう方向に平行であって、左右方向が前記カメラの撮像面の左右方向と平行な仮想の撮像面(344)に、前記上方領域の左右方向の長さが揃うように映し出す変換であるボトムビュー変換を行うことで、前記前方画像内の前記上方領域を前記車両の上下方向の下側から見た画像であるボトムビュー画像とするボトムビュー変換部(330)と、
前記ボトムビュー画像内の一部の領域であって、前記道路標識が存在する可能性がある領域であるマッチング領域に対して、前記テンプレートを用いて前記パターンマッチングを行うマッチング部(328)と、
前記パターンマッチングの結果に基づいて前記道路標識を認識する標識認識部(329)と、を備える、標識認識システム。
A sign recognition system for recognizing a road sign installed above a road by pattern matching using a front image (331) of a vehicle captured by a camera (10),
A template storage unit (350) for storing a template of the road sign used in the pattern matching,
In the front image, the upper part of the road is shown and is divided by a pair of left-right length lines (351) that divide the same left-right length, so that the left-right length becomes shorter toward the vanishing point. The upper area (353) is arranged on a virtual imaging plane (344) parallel to the direction from the camera to the vanishing point and whose left-right direction is parallel to the left-right direction of the imaging plane of the camera. By performing bottom-view conversion, which is a conversion for displaying so that the lengths in the directions are aligned, the bottom-view image is a bottom-view image that is an image of the upper region in the front image viewed from the lower side in the vertical direction of the vehicle. A conversion unit (330),
A matching unit (328) that performs the pattern matching using the template on a matching area that is a partial area in the bottom view image and in which the road sign may exist,
A sign recognition system that includes a sign recognition unit (329) that recognizes the road sign based on the result of the pattern matching.
前記ボトムビュー変換部は、前記上方領域を、左右方向の長さが揃うようにして前記仮想の撮像面に映し出す変換に加えて、前記車両の前後方向の縮小率を揃える変換を行った前記ボトムビュー画像を生成する、請求項6に記載の標識認識システム。 The bottom-view conversion unit performs, in addition to the conversion of displaying the upper region on the virtual imaging surface so that the lengths in the left-right direction are uniform, the bottom-view conversion unit performs a conversion that uniformizes a reduction ratio in the front-rear direction of the vehicle. The sign recognition system according to claim 6, which generates a view image.
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