JP7047291B2 - 情報処理装置、撮像装置、機器制御システム、移動体、情報処理方法およびプログラム - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態に係る機器制御システムを車両に搭載した例を示す図である。図1を参照しながら、本実施の形態の機器制御システム60を搭載した車両70について説明する。図1のうち、図1(a)は、車両70の平面図であり、図1(b)は、車両70の側面図であり、図1(c)は、車両70の正面図である。
図2は、実施の形態に係る機器制御システムのうち物体認識装置およびその周辺の構成を示す図である。図2を参照しながら、機器制御システム60のうち物体認識装置1およびその周辺の構成について説明する。
図3は、実施の形態に係る物体認識装置の外観の一例を示す図である。図3に示すように、物体認識装置1は、上述のように、本体部2と、本体部2に固定された撮像部10a、10bとを備えている。撮像部10a、10bは、本体部2に対して平行等位に配置された一対の円筒形状のカメラで構成されている。また、説明の便宜上、図3に示す撮像部10aを「右」のカメラと称し、撮像部10bを「左」のカメラと称する場合がある。
図4は、実施の形態に係る物体認識装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図4を参照しながら、物体認識装置1のハードウェア構成について説明する。
図5は、実施の形態に係る物体認識装置の機能ブロック構成の一例を示す図である。図6は、視差画像から生成されるVマップの一例を示す図である。図7は、視差画像から生成されるUマップの一例を示す図である。図8は、Uマップから生成されるリアルUマップの一例を示す図である。図5~図8を参照しながら、物体認識装置1の機能ブロックの構成および動作について説明する。
図9は、実施の形態に係る物体認識装置による移動予測に基づく壁検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。図10は、検出の履歴に基づいた移動予測領域の一例を示す図である。図11は、検出の履歴に基づいて移動予測位置を算出することを説明する図である。図9~図11を参照しながら、本実施の形態に係る物体認識装置1による移動予測に基づく壁検出処理について説明する。
画像処理装置30の移動予測領域算出部308は、検出結果記憶部311を参照し、前フレームに基づいて壁が検出されたか否か、すなわち、前フレームに対応する壁の検出結果を含む認識情報が存在するか否かを判定する。前フレームに対応する壁の検出結果を含む認識情報が存在する場合(ステップS11:Yes)、ステップS12へ移行し、存在しない場合(ステップS11:No)、ステップS14へ移行する。
移動予測領域算出部308は、前フレームに対応する壁の検出結果を含む認識情報が存在する場合、その前フレームの認識情報(履歴)を利用して、前フレームにおいて検出された物体が今回のフレームでどの領域に存在しているかを算出し、算出した領域を移動予測領域として求める。
画像処理装置30のUマップ補間部309は、前フレームに対応する壁の検出結果を含む認識情報が存在する場合、移動予測領域算出部308により算出された移動予測領域には、前フレームで検出された壁が再び検出される可能性が高いので、壁の検出に有利になるように、リアルUマップを補間する。このUマップ補間部309によるリアルUマップに対する補間処理の詳細は、図12~図14において後述する。そして、ステップS14へ移行する。
画像処理装置30の壁検出部310は、Uマップ補間部309により補間されたリアルUマップにおいて、物体としての壁を検出する壁検出処理を実行する。この壁検出部310による壁検出処理は、ラベリング部310aによるラベリング処理、判定部310bによる判定処理(壁判定処理)、および、領域決定部310cによる領域決定処理によって実現されるが、これらの処理の詳細は後述する。そして、ステップS15へ移行する。
壁検出部310の壁検出処理によって壁が検出された場合(ステップS15:Yes)、ステップS16へ移行し、検出されなかった場合(ステップS15:No)、処理を終了する。
壁検出部310は、壁検出処理による壁の検出結果を認識情報に含めて、検出結果記憶部311に記憶させる。
図12は、実施の形態に係る物体認識装置のリアルUマップに対する補間処理の動作の一例を示すフローチャートである。図13は、実施の形態に係る物体認識装置による直線状の壁の補間を説明する図である。図14は、実施の形態に係る物体認識装置による曲線状の壁の補間を説明する図である。図12~図14を参照しながら、本実施の形態に係る物体認識装置1のUマップ補間部309によるリアルUマップに対する補間処理について説明する。
画像処理装置30のUマップ補間部309は、移動予測領域算出部308により算出された今回のフレームでの移動予測領域を構成する画素からある画素を特定する。そして、ステップS32へ移行する。
Uマップ補間部309は、特定した画素(着目画素)が画素値(頻度値)を有するか否かを判定する。画素値を有する場合(ステップS32:Yes)、ステップS33へ移行し、画素値を有さない場合(ステップS32:No)、ステップS37へ移行する。
Uマップ補間部309は、特定した画素(着目画素)が画素値を有する場合、着目画素の1つ上側(奥行き方向の奥側)の画素の画素値が0であるか否かを判定する。画素値が0である場合(ステップS33:Yes)、ステップS34へ移行し、画素値が0でない場合(ステップS33:No)、ステップS35へ移行する。なお、本実施の形態において、画素値が0か否かを判定基準としているが、画素値が一定値以下であるか否かを判定基準としてもよく、これらの判定基準を満たす場合に、画素が奥行き方向に連続していないと判定されることとなる。
Uマップ補間部309は、着目画素の1つ上側の画素の画素値を、着目画素の画素値で補間する。そして、ステップS35へ移行する。
Uマップ補間部309は、着目画素の1つ下側(奥行き方向の手前側)の画素の画素値が0であるか否かを判定する。画素値が0である場合(ステップS35:Yes)、ステップS36へ移行し、画素値が0でない場合(ステップS35:No)、ステップS37へ移行する。
Uマップ補間部309は、着目画素の1つ下側の画素の画素値を、着目画素の画素値で補間する。そして、ステップS37へ移行する。
Uマップ補間部309は、移動予測領域内のすべての画素について処理が終了したか否かを判定する。終了していない場合(ステップS37:No)、ステップS31へ戻り、終了している場合(ステップS37:Yes)、対象とする移動予測領域に対する補間処理を終了する。
図15は、実施の形態に係る物体認識装置の壁検出部のラベリング部のラベリング処理の動作の一例を示すフローチャートである。図16は、実施の形態に係る物体認識装置の壁検出部のラベリング部のラベリング処理を説明する図である。図17は、実施の形態に係る物体認識装置の壁検出部のラベリング部のラベリング処理を説明する図である。図15~図17を参照しながら、本実施の形態の壁検出部310のラベリング部310aによるラベリング処理について説明する。
画像処理装置30の壁検出部310のラベリング部310aは、まず、リアルUマップにおいて処理対象となる特定の画素の画素値を取得する。ラベリング部310aは、特定の画素について、既に、後段のステップS52~S57の処理が済んでいる場合、その特定の画素の次の画素の画素値を取得する。そして、ステップS52へ移行する。
ラベリング部310aは、取得した画素の画素値が存在するか否かを判定する。画素値が存在する場合(ステップS52:Yes)、ステップS53へ移行し、画素値が存在しない場合(ステップS52:No)、ステップS56へ移行する。
ラベリング部310aは、リアルUマップ上で、取得した画素から上方向のnピクセル(n画素)以内にラベルを持ったピクセル(画素)が存在するか否かを判定する。ここで、nは、画素同士が離れていても連続しているとみなすための許容画素数である。ラベルを持ったピクセルが存在する場合(ステップS53:Yes)、ステップS54へ移行し、ラベルを持ったピクセルが存在しない場合(ステップS53:No)、ステップS55へ移行する。
ラベリング部310aは、リアルUマップ上で、取得した画素から上方向のnピクセル(n画素)以内にラベルを持ったピクセル(画素)が存在すると判定した場合、取得した画素に、ラベルを持ったピクセル(画素)と同じラベルを付与する。そして、ステップS56へ移行する。
ラベリング部310aは、リアルUマップ上で、取得した画素から上方向のnピクセル(n画素)以内にラベルを持ったピクセル(画素)が存在しないと判定した場合、取得した画素に、新しいラベルを付与する。そして、ステップS56へ移行する。
ラベリング部310aは、取得した画素が、リアルUマップにおける最終の画素であるか否かを判定する。最終の画素でない場合(ステップS56:No)、ステップS51へ戻り、最終の画素である場合(ステップS56:Yes)、ラベリング処理を終了する。
図18は、実施の形態に係る物体認識装置の壁検出部の判定部の壁判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。図19は、実施の形態に係る物体認識装置の壁検出部の判定部の壁判定処理を説明する図である。図18および図19を参照しながら、本実施の形態の壁検出部310の判定部310bによる壁判定処理について説明する。
画像処理装置30の壁検出部310の判定部310bは、まず、ラベリング部310aによる奥行き方向の画素連続領域に対するラベリングの結果を取得する。そして、ステップS72へ移行する。
判定部310bは、取得したラベリングの結果に基づいて、それぞれのラベルが付与された各画素連続領域から、特定のラベルが付与された画素連続領域を選択する。そして、ステップS73へ移行する。
判定部310bは、選択した特定のラベルが付与された画素連続領域が奥行き方向に所定の長さ(閾値となる基準長さ)以上であるか否かを判定する。画素連続領域が基準長さ以上である場合(ステップS73:Yes)、ステップS74へ移行し、基準長さ未満である場合(ステップS73:No)、ステップS75へ移行する。
判定部310bは、選択した特定のラベルが付与された画素連続領域が奥行き方向に基準長さ以上であると判定した場合、その画素連続領域は壁であるものとして検出する。判定部310bは、検出した壁である物体についての情報(壁の位置および大きさ等)を認識情報として、検出結果記憶部311に記憶させる。
判定部310bは、ラベルが付与された画素連続領域のすべてについてステップS72~S74の処理が終了しているか否かを判定する。処理が終了していない場合(ステップS75:No)、ステップS72へ戻り、処理が終了している場合(ステップS75:Yes)、壁判定処理を終了する。
図21は、実施の形態に係る物体認識装置の壁検出部の領域決定部の領域決定処理の動作の一例を示すフローチャートである。図22は、壁検出部の領域決定部が決定した領域を説明する図である。図21および図22を参照しながら、本実施の形態の壁検出部310の領域決定部310cによる領域決定処理について説明する。
画像処理装置30の壁検出部310の領域決定部310cは、まず、判定部310bにより判定(検出)された壁の認識情報を取得する。そして、ステップS92へ移行する。
領域決定部310cは、取得した認識情報が示す壁が、リアルUマップの中心から見て左側領域に存在するか否かを判定する。壁が左側領域に存在する場合(ステップS92:Yes)、ステップS93へ移行し、壁が左側領域に存在しない場合(すなわち、右側領域に存在する場合)(ステップS92:No)、ステップS97へ移行する。
領域決定部310cは、壁が左側領域に存在すると判定した場合、壁の実距離方向の位置が左側領域内で最内側であるか否かを判定する。壁の実距離方向の位置が左側領域内で最内側である場合(ステップS93:Yes)、ステップS94へ移行し、最内側でない場合(ステップS93:No)、ステップS95へ移行する。
領域決定部310cは、壁の実距離方向の位置が左側領域内で最内側である場合、左側領域の最内側位置を、その壁の実距離方向の位置で更新する。そして、ステップS95へ移行する。
領域決定部310cは、壁の始点、すなわち、視差値dp方向の手前側の位置が、左側領域内で最手前側であるか否かを判定する。壁の視差値dp方向の手前側の位置が左側領域内で最手前側である場合(ステップS95:Yes)、ステップS96へ移行し、最手前側でない場合(ステップS95:No)、ステップS101へ移行する。
領域決定部310cは、壁の視差値dp方向の手前側の位置が左側領域内で最手前側である場合、左側領域の最手前位置を、その壁の視差値dp方向の手前側の位置で更新する。そして、ステップS101へ移行する。
領域決定部310cは、壁が右側領域に存在すると判定した場合、壁の実距離方向の位置が右側領域内で最内側であるか否かを判定する。壁の実距離方向の位置が右側領域内で最内側である場合(ステップS97:Yes)、ステップS98へ移行し、最内側でない場合(ステップS97:No)、ステップS99へ移行する。
領域決定部310cは、壁の実距離方向の位置が右側領域内で最内側である場合、右側領域の最内側位置を、その壁の実距離方向の位置で更新する。そして、ステップS99へ移行する。
領域決定部310cは、壁の始点、すなわち、視差値dp方向の手前側の位置が、右側領域内で最手前側であるか否かを判定する。壁の視差値dp方向の手前側の位置が右側領域内で最手前側である場合(ステップS99:Yes)、ステップS100へ移行し、最手前側でない場合(ステップS99:No)、ステップS101へ移行する。
領域決定部310cは、壁の視差値dp方向の手前側の位置が右側領域内で最手前側である場合、右側領域の最手前位置を、その壁の視差値dp方向の手前側の位置で更新する。そして、ステップS101へ移行する。
領域決定部310cは、すべての壁についてステップS92~S100の処理が終了しているか否かを判定する。処理が終了していない場合(ステップS101:No)、ステップS91へ戻る。一方、処理が終了している場合(ステップS101:Yes)、領域決定部310cは、リアルUマップ内の物体(例えば、人および車等の連続しない立体物)を検出すべき物体検出対象領域を決定する。例えば、領域決定部310cは、図22(a)に示すように、左側領域の最内側位置および最手前位置に対応する壁の領域がラベリング領域W1bである場合、そのラベリング領域W1bの外側の領域(壁に外接する矩形)である領域ARを除いた領域(図22(b)参照)を、物体検出対象領域に決定する。これによって、領域決定処理を終了する。
変形例に係る画像処理装置30のUマップ補間部309によるリアルUマップに対する補間処理について、上述の実施の形態における補間処理と相違する点を中心に説明する。上述の実施の形態では、着目画素の1つ上側および1つ下側の画素の画素値を着目画素の画素値で補間する動作について説明した。本変形例では、画素値を有する画素に挟まれた画素の画素値を補間する動作について説明する。なお、本変形例に係る機器制御システム60および物体認識装置1の構成は、上述の実施の形態で説明した構成と同様である。
なお、上述の実施の形態では、以下のような発明が開示されている。
移動体の移動方向を撮像する撮像部により撮像された撮像画像から求められた、前記撮像画像での第1方向の位置と、該撮像画像での前記第1方向とは異なる第2方向の位置と、距離情報とを対応付ける第1情報に基づいて、前記移動体の移動方向と交わる方向の実距離と、前記距離情報と、該距離情報の頻度を示す要素値とを対応付ける第2情報を生成する第1生成部と、
前記第1生成部により生成された前記第2情報において、前記距離情報に対応する第3方向で、前記要素値を有さない要素の値を、前記要素値を有する要素の該要素値に基づいて補間する補間部と、
前記補間部により前記第2情報において補間された要素の連続領域に基づいて物体を検出する物体検出部と、
を備えた情報処理装置。
[付記項2]
前記補間部は、前記第2情報における前記第3方向で、前記要素値を有する要素に隣接する要素であって、かつ、前記要素値を有さない要素に対して、前記要素値を有する要素の該要素値によって補間する付記項1に記載の情報処理装置。
[付記項3]
前記補間部は、前記第2情報における前記第3方向で、前記要素値を有する要素同士の間に、前記要素値を有さない1以上の要素が存在する場合、その両端となる前記要素値を有する要素の該要素値に基づいて、前記要素値を有さない要素の値を補間する付記項1に記載の情報処理装置。
[付記項4]
前記撮像画像の前のフレームに対応する前記第2情報において、前記物体検出部により検出された前記物体の領域に基づいて、現在のフレームに対応する前記第2情報において、前記物体が位置する領域を予測する予測部を、さらに備え、
前記補間部は、前記予測部により予測された領域内で、前記第3方向で、前記要素値を有さない要素の値を、前記要素値を有する要素の該要素値に基づいて補間する付記項1~3のいずれか一項に記載の情報処理装置。
[付記項5]
前記物体検出部は、
前記第2情報において前記第3方向で連続性のある連続領域を検出する連続領域検出部と、
前記連続領域検出部により検出された連続領域が、前記物体を示しているか否かを判定する判定部と、
を有する付記項1~4のいずれか一項に記載の情報処理装置。
[付記項6]
前記連続領域検出部は、前記第2情報において前記第3方向で前記要素値を有する要素が連続する連続領域を検出する付記項5に記載の情報処理装置。
[付記項7]
前記判定部は、前記連続領域検出部により検出された連続領域が、前記第3方向で所定の長さ以上である場合、該連続領域が前記物体を示していると判定する付記項5または6に記載の情報処理装置。
[付記項8]
前記撮像部と、
前記撮像部により撮像された撮像画像から前記第1情報を生成する第2生成部と、
付記項1~7のいずれか一項に記載の情報処理装置と、
を備えた撮像装置。
[付記項9]
付記項8に記載の撮像装置と、
前記物体検出部による前記物体の検出結果に基づいて、制御対象を制御する制御装置と、
を備えた機器制御システム。
[付記項10]
情報処理装置の情報処理方法であって、
撮像部により撮像された撮像画像から求められた、前記撮像画像での第1方向の位置と、該撮像画像での前記第1方向とは異なる第2方向の位置と、距離情報とを対応付ける第1情報に基づいて、前記情報処理装置の移動方向と交わる方向の実距離と、前記距離情報と、該距離情報の頻度を示す要素値とを対応付ける第2情報を生成する生成ステップと、
生成した前記第2情報において、前記距離情報に対応する第3方向で、前記要素値を有さない要素の値を、前記要素値を有する要素の該要素値に基づいて補間する補間ステップと、
前記第2情報において補間した要素の連続領域に基づいて物体を検出する物体検出ステップと、
を有する情報処理方法。
[付記項11]
コンピュータを、
移動体の移動方向を撮像する撮像部により撮像された撮像画像から求められた、前記撮像画像での第1方向の位置と、該撮像画像での前記第1方向とは異なる第2方向の位置と、距離情報とを対応付ける第1情報に基づいて、前記移動体の移動方向と交わる方向の実距離と、前記距離情報と、該距離情報の頻度を示す要素値とを対応付ける第2情報を生成する第1生成部と、
前記第1生成部により生成された前記第2情報において、前記距離情報に対応する第3方向で、前記要素値を有さない要素の値を、前記要素値を有する要素の該要素値に基づいて補間する補間部と、
前記補間部により前記第2情報において補間された要素の連続領域に基づいて物体を検出する物体検出部と、
して機能させるためのプログラム。
2 本体部
6 車両制御装置
7 ステアリングホイール
8 ブレーキペダル
9 制御対象
10a、10b 撮像部
11a、11b 撮像レンズ
12a、12b 画像センサ
13a、13b センサコントローラ
30 画像処理装置
31 FPGA
32 CPU
33 ROM
34 RAM
35 シリアルI/F
36 データI/F
38 シリアルバスライン
39 データバスライン
60 機器制御システム
70 車両
200 撮像部
300 平行化画像生成部
301 視差画像生成部
302 視差補間部
303 Vマップ生成部
304 路面形状検出部
305 路面高さテーブル算出部
306 Uマップ生成部
307 リアルUマップ生成部
308 移動予測領域算出部
309 Uマップ補間部
310 壁検出部
310a ラベリング部
310b 判定部
310c 領域決定部
311 検出結果記憶部
600 路面
600a 路面部
601 電柱
601a 電柱部
602 車
602a 車部
700~702 領域
710~712 移動予測領域
720、721 移動予測領域
731~733 領域
AR 領域
C 車両
C0、C1 領域
C1a ラベリング領域
Ia 基準画像
Ib 比較画像
Ip、Ip1、Ip2 視差画像
P、P’ 点
RM、RM1、RM2 リアルUマップ
UM Uマップ
VM Vマップ
W 壁
W0、W1 領域
W1a、W1b ラベリング領域
Claims (11)
- 物体の横方向位置と縦方向位置と奥行き方向位置とが対応付けられた情報から物体の横方向位置と奥行き方向位置とが対応付けられた2次元分布情報を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記2次元分布情報における奥行き方向に連続しない部分を補間する補間部と、
前記補間部により補間された前記奥行き方向に連続することとなった連続領域に基づいて、前記物体を検出する物体検出部と、
前のフレームの情報を用いて検出された前記物体の領域に基づいて、現在のフレームにおける前記物体が位置する領域を予測する予測部と、を備え、
前記補間部は、前記予測部により予測された領域内で、前記2次元分布情報における前記奥行き方向に連続しない部分を補間する情報処理装置。 - 前記補間部は、前記2次元分布情報における前記奥行き方向に連続しない部分を、前記奥行き方向に連続しない部分に隣接する情報を用いて補間する請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記補間部は、前記2次元分布情報における前記奥行き方向に連続しない部分を、前記奥行き方向において前記奥行き方向に連続しない部分を挟む両端の情報を用いて補間する請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記物体検出部は、
前記2次元分布情報における前記奥行き方向に連続する連続領域を検出する連続領域検出部と、
前記連続領域検出部により検出された連続領域が、前記物体を示しているか否かを判定する判定部と、
を有する請求項1~3のいずれか一項に記載の情報処理装置。 - 前記連続領域検出部は、前記2次元分布情報において情報が前記奥行き方向に連続する連続領域を検出する請求項4に記載の情報処理装置。
- 前記判定部は、前記連続領域検出部により検出された連続領域が、前記奥行き方向において所定の長さ以上である場合、該連続領域が前記物体を示していると判定する請求項4または5に記載の情報処理装置。
- 物体の横方向位置と縦方向位置と奥行き方向位置とが対応付けられた情報としての距離画像を生成するための撮像画像を撮像する撮像部と、
請求項1~6のいずれか一項に記載の情報処理装置と、
を備えた撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置と、
前記物体検出部による前記物体の検出結果に基づいて、制御対象を制御する制御装置と、
を備えた機器制御システム。 - 請求項8に記載の機器制御システムを備え、
前記制御装置により制御される移動体。 - 物体の横方向位置と縦方向位置と奥行き方向位置とが対応付けられた情報から物体の横方向位置と奥行き方向位置とが対応付けられた2次元分布情報を生成する生成ステップと、
生成した前記2次元分布情報における奥行き方向に連続しない部分を補間する補間ステップと、
補間した前記奥行き方向に連続することとなった連続領域に基づいて、前記物体を検出する物体検出ステップと、
前のフレームの情報を用いて検出された前記物体の領域に基づいて、現在のフレームにおける前記物体が位置する領域を予測する予測ステップと、を有し、
前記補間ステップは、前記予測ステップにより予測された領域内で、前記2次元分布情報における前記奥行き方向に連続しない部分を補間する情報処理方法。 - コンピュータを、
物体の横方向位置と縦方向位置と奥行き方向位置とが対応付けられた情報から物体の横方向位置と奥行き方向位置とが対応付けられた2次元分布情報を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記2次元分布情報における奥行き方向に連続しない部分を補間する補間部と、
前記補間部により補間された前記奥行き方向に連続することとなった連続領域に基づいて、前記物体を検出する物体検出部と、
前のフレームの情報を用いて検出された前記物体の領域に基づいて、現在のフレームにおける前記物体が位置する領域を予測する予測部と、して機能させるためのプログラムであって、
前記補間部は、前記予測部により予測された領域内で、前記2次元分布情報における前記奥行き方向に連続しない部分を補間するプログラム。
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