JPH09282448A - 車両認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像装置からの画像に基づいて夜間等の車両
の通過台数等を認識する画像処理を用いた車両認識装置
に関し、車両のヘッドライト等の路面反射光を考慮して
精度の高い車両認識を行うことを目的とする。 【解決手段】 撮像装置からの画像を入力する画像入力
手段１と、この画像上で所定位置からの実際の距離を求
める距離検出手段２と、所定位置からの距離に応じて増
加する２値化閾値を設定する２値化閾値設定手段３と、
２値化閾値を用いて画像を２値化処理し２値化画像を得
る２値化処理手段４と、２値化画像から道路上での車両
の存在を認識する車両認識手段５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路上を走行する
車両を撮像装置によって撮影し、得られた画像から車両
の通過台数または速度等を認識する画像処理技術を用い
た車両認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から道路上に監視カメラ等の撮像装
置を設置し、走行する車両の通過台数等を認識する画像
処理型の交通流計測システムが知られている。しかし、
夜間等の暗い場所では、車両本体や路面等を画像から認
識することが困難なため、車両のヘッドライトまたはテ
ールライトを検出し、これに基づいて車両の存在を認識
することが提案されている（例えば、特公平７−１０４
９９７号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、夜間等に画像
から車両のヘッドライト等を検出して車両の存在を認識
するには、ヘッドライト等以外の光を除去する必要があ
る。ヘッドライト等以外の光の代表的なものとしてヘッ
ドライト等の路面反射光がある。

【０００４】例えば、図６に示すように、監視カメラ１
０に向かって２台の車両１１，１２がヘッドライトを点
灯しながら図の右方から左方へ走行している場合、図
（ａ）に示すように、車両１１，１２のヘッドライトが
監視カメラ１０に直接光１１ａ，１２ａとして入射さ
れ、また、図（ｂ）に示すように、車両１１，１２のヘ
ッドライトが路面を反射して反射光１１ｂ，１２ｂとし
て入射される。

【０００５】この場合、カメラ１０に入射される直接光
１１ａ，１２ａの輝度が反射光１１ｂ，１２ｂの輝度よ
りも常に大きければ、適切な２値化閾値を設定すること
によって直接光１１ａ，１２ａのみを抽出することがで
き、これに基づいて車両の存在を正確に認識することが
できる。

【０００６】しかし、車両１２の反射光１２ｂの輝度が
車両１１の直接光１１ａの輝度と同一または大きい場合
は、両光を分離するための適切な２値化閾値を設定する
ことが困難となり、車両の存在を正しく認識することが
できないといった不都合が生じる。

【０００７】このような現象は、ヘッドライトが照らす
方向と監視カメラの位置との関係から、監視カメラに近
い車両の直接光および反射光の方が、監視カメラから遠
い車両の直接光および反射光よりも監視カメラに入射す
る光量が少なく、画像上での輝度が小さくなるためであ
る。

【０００８】これはヘッドライトの光軸と監視カメラへ
の入射光との差が監視カメラから遠い車両ほど小さく、
近い車両ほど大きいためで、その結果、遠い車両ほど明
るい輝度が得られ、近い車両ほど暗い輝度となる。反射
光も同様で、ヘッドライトの路面からの正反射方向と監
視カメラへの入射光との差が監視カメラから遠い車両ほ
ど小さく、近い車両ほど大きいためである。

【０００９】図７は、これらのことを考慮して車両１１
の直接光１１ａおよび反射光１１ｂと、車両１２の直接
光１２ａおよび反射光１２ｂとの輝度を描いたグラフを
示す図で、横軸がカメラ１０からの距離、縦軸が輝度を
表す。この例では、車両１２の反射光１２ｂの輝度が車
両１１の直接光１１ａの輝度より大きくなっている。こ
の傾向は路面反射が著しい雨の日などはより顕著にな
る。

【００１０】この図において、反射光１２ｂを消去する
ために２値化閾値ＴＨ１を設定すると、車両１２の直接
光１２ａは抽出されるが、車両１１の直接光１１ａは抽
出されないことになる。このため車両認識装置は車両数
が１台であると誤認定していしまう。

【００１１】また、車両１１の直接光１１ａを抽出する
ために閾値ＴＨ２（＜ＴＨ１）を設定すると、車両１２
の直接光１２ａのほかに反射光１２ｂが抽出される。こ
のため車両認識装置は車両数が３台であると誤認定して
しまう。図８（ａ）に２値化閾値ＴＨ１で２値化処理し
た２値化画像を示し、図８（ｂ）に２値化閾値ＴＨ２で
２値化処理した２値化画像を示す。

【００１２】このように、画像からヘッドライトの直接
光のみを抽出するための２値化閾値の設定は、監視カメ
ラから遠い車両の反射光を考慮すると上げなければなら
ず、監視カメラに近い車両を考慮すると下げなければな
らず、この相矛盾する条件を満たさなければならないた
め、極めて困難であった。

【００１３】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、車両のヘッドライト等を検出
して車両の存在を認識する際に、路面反射光を考慮し精
度の高い車両認識が可能な画像処理技術を用いた車両認
識装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による車両認識装
置の第１の発明は、道路上を走行する車両を撮影する撮
像装置からの画像を入力する画像入力手段と、画像上で
の所定位置からの距離に応じて増加する２値化閾値を設
定する２値化閾値設定手段と、２値化閾値を用いて画像
を２値化処理し２値化画像を得る２値化処理手段と、２
値化画像から道路上での車両の存在を認識する車両認識
手段とを備える。

【００１５】本発明によれば、画像上における所定位置
からの距離に応じて増加する２値化閾値を設定するよう
にしたので、この２値化閾値によって画像を２値化処理
することによって車両のヘッドライト等の直接光のみを
抽出することができ、精度の高い車両認識が可能とな
る。

【００１６】本発明による車両認識装置の第２の発明
は、第１の発明の構成において、所定位置は撮像装置が
配設される位置であることを特徴とする。

【００１７】本発明によれば、画像上における撮像装置
からの距離に応じて増加する２値化閾値を設定するよう
にしたので、この２値化閾値によって画像を２値化処理
することによって車両のヘッドライト等の直接光のみを
抽出することができ、精度の高い車両認識が可能とな
る。

【００１８】本発明による車両認識装置の第３の発明
は、道路上を走行する車両を撮影する撮像装置からの画
像を入力する画像入力手段と、画像上で道路上での所定
位置からの実際の距離を求める距離検出手段と、所定位
置からの距離に応じて増加する２値化閾値を設定する２
値化閾値設定手段と、２値化閾値を用いて画像を２値化
処理し２値化画像を得る２値化処理手段と、２値化画像
から道路上での車両の存在を認識する車両認識手段とを
備える。

【００１９】本発明によれば、画像上における所定位置
からの距離が大きい位置ほどその値が大きくなる２値化
閾値を設定するようにしたので、この２値化閾値によっ
て画像を２値化処理することによって車両のヘッドライ
ト等の直接光のみを抽出することができ、精度の高い車
両認識が可能となる。

【００２０】本発明による車両認識装置の第４の発明
は、第３の発明の構成において、距離検出手段は入力し
た画像を逆透視変換画像に変換する逆透視変換部からな
り、２値化閾値設定手段は逆透視変換画像の縦軸上での
方向に沿って増加する２値化閾値を設定するように構成
され、２値化処理手段は２値化閾値を用いて逆透視変換
画像を２値化処理することによって２値化画像を得るよ
うに構成されている。

【００２１】本発明によれば、画像に逆透視変換を施し
て逆透視変換画像を得るようにしたので、画像上におけ
る所定位置からの距離は画像の縦軸座標がそのまま対応
することになり、所定位置からの距離が大きい位置ほど
その値が大きくなる２値化閾値の設定が簡易かつ高速に
実行することができる。

【００２２】本発明による車両認識装置の第５の発明
は、第４の発明の構成において、２値化閾値設定手段は
逆透視変換画像の縦軸上および横軸上での方向に沿って
増加する２値化閾値を設定するように構成されている。

【００２３】本発明によれば、所定位置からの距離が大
きい位置ほどその値が大きくなる２値化閾値を設定する
に際し、道路に対する撮像装置の位置を考慮し、逆透視
変換画像の縦軸座標のほかに横軸座標も加えて２値化閾
値の設定をするようにしたので、さらに精度の高い車両
認識が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態に
よる車両認識装置のブロック図である。この装置におい
て、画像入力部１は道路上に設置した監視カメラ等の撮
像装置で撮影した画像を路面画像として取り込み、内部
の画像メモリに一時的に記憶する。

【００２５】距離検出部２は画像メモリに記憶した路面
画像の各画素位置における実際の路面位置、すなわち所
定位置（以下、監視カメラ、とする）からの実際の距離
を検出する。距離の検出方法としては、監視カメラが固
定されているので、予め求めたパラメータによって画像
上の各画素位置から算出する。

【００２６】この場合、逆透視変換部を用いて路面画像
を道路面に対して逆透視変換処理すれば、逆透視変換画
像のｙ座標は、そのまま監視カメラからの距離に相当す
るので、逆透視変換画像上の位置から実際の路面上の距
離を簡単に求めることができる。

【００２７】逆透視変換の演算式は、入力画像の座標を
（ｘ１，ｙ１）、逆透視変換画像の座標を（ｘ２，ｙ
２）とすると、次のように表される。

【００２８】ｘ２＝（ａ×ｘ１＋ｂ×ｙ１＋ｃ）／（ｇ
×ｘ１＋ｈ×ｙ１＋１） ｙ２＝（ｄ×ｘ１＋ｅ×ｙ１＋ｆ）／（ｇ×ｘ１＋ｈ×
ｙ１＋１） ここで、ａ〜ｈは道路面とカメラの位置および姿勢によ
って決まるパラメータであり、道路上の点を指定するこ
とで簡単に求まる。この座標変換処理は画像入力時に１
回だけ行えばよい。

【００２９】図２は、この装置の利用態様を示す概略図
で、監視カメラ１０の位置とこの監視カメラ１０によっ
て撮影される路面の範囲ＲＤとを示す。図３（ａ）は、
監視カメラ１０によって撮影された通常の遠近感のある
路面画像を示し、図３（ｂ）は、その逆透視変換画像を
示す。

【００３０】２値化閾値設定部３は実際の路面位置が監
視カメラ１０から遠くなるほど大きくなるように２値化
閾値ＴＨを決定する。この決定方法としては、距離検出
部２で求めた路面画像上の各画素位置に対応する実際の
路面位置から算出する方法、または各画素位置毎に２値
化閾値を予めメモリに記憶しておき読み出す方法などが
ある。

【００３１】逆透視変換した場合は、前述したように逆
透視変換画像はｙ座標がそのまま監視カメラからの距離
に相当するので、ｙ座標毎に２値化閾値を変えればよ
い。すなわち、逆透視変換画像の原点座標が、図３
（ｂ）に示すように画面の向かって左上に位置するとす
れば、ｙ座標が小さくなる（原点に近くなる）ほど監視
カメラから遠ざかることになるので、２値化閾値が大き
くなるように算出する。例えば、次式を用いて求める。

【００３２】ＴＨ（ｙ）＝αｙ＋β なお、ＴＨは２値化閾値、α，βは定数（但し、α＜
０）である。あるいは、各ｙ座標ごとの２値化閾値を予
めメモリに記憶しておき、読み出すようにしてもよい。

【００３３】２値化処理部４は、こうして求めた２値化
閾値ＴＨによって路面画像または逆透視変換画像を２値
化する。図４は、２値化閾値ＴＨを、前述した図７に示
すグラフに適用した例である。このように、監視カメラ
１０からの距離に応じて徐々に大きくなる２値化閾値Ｔ
Ｈを設定すると、近い車両１１のヘッドライトからの直
接光１１ａと、遠い車両１２のヘッドライトからの直接
光１２ａのみが抽出され、路面反射光１１ｂおよび１２
ｂは抽出されないことになる。図５に、逆透視変換画像
を２値化閾値ＴＨで２値化して得た２値化画像を示す。

【００３４】車両認識部５は２値化処理部４で得た２値
化画像から車両のヘッドライトをパターンマッチングな
どで精度よく認識し、これに基づいて車両の存在を認識
して車両の通過台数および速度等に関するデータを生成
する。出力部６は車両認識部５で生成したデータを通信
回線を介して中央の監視装置に伝送する。

【００３５】なお、前述した実施の形態においては、逆
透視変換画像上のｙ座標方向、すなわち車両の進行方向
のみを考慮して２値化閾値を設定するようにしたが、監
視カメラ１０が例えば路面の横側に位置することを考慮
すると、画像上のｘ座標方向も考慮に入れて２値化閾値
を設定するようにしてもよい。

【００３６】この場合は、２値化閾値設定部３で逆透視
変換画像上でのカメラの位置とのｘ座標の差ｄｘと、ｙ
座標の差ｄｙとの２乗和、すなわち「ｄｘ^２＋ｄｙ^２」
がカメラから遠くなるほど値が大きくなるような２値化
閾値を算出する。あるいは、予めこうして求めた２値化
閾値を各画素毎にメモリに記憶しておき、読み出すよう
にしてもよい。

【００３７】また、前述した実施の形態においては、車
両のヘッドライトを検出する場合について述べたが、車
両のテールライトを検出する場合も同様である。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、所定位置から遠い路面
位置ほど大きくなる２値化閾値を設定し、この２値化閾
値によって画像を２値化処理するようにしたので、車両
のヘッドライト等の反射光を除去して直接光のみを抽出
することができ、精度の高い車両認識が可能となる。

【００３９】本発明によれば、逆透視変換画像上から実
際の路面位置の距離を得るようにしたので、画像の縦軸
座標がそのまま所定位置からの実際の距離に相当し、所
定位置から遠くなるほど大きくなる２値化閾値の設定
を、簡易かつ高速に実行することができる。

【００４０】本発明によれば、所定位置から遠ざかるほ
ど大きくなる２値化閾値を設定するに際し、所定位置と
路面との位置関係から逆透視変換画像上の縦軸座標のほ
かに横軸座標をも考慮して設定するようにしたので、さ
らに精度の高い車両認識が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による車両認識装置のブ
ロック図である。

【図２】本発明による車両認識装置の利用態様を示す概
略図である。

【図３】（ａ）は監視カメラによって撮影した遠近感の
ある路面画像を示し、（ｂ）はその逆透視変換画像を示
す図である。

【図４】２台の車両のヘッドライトの直接光および反射
光の輝度と２値化閾値ＴＨとの関係を描いたグラフを示
す図である。

【図５】逆透視変換画像を２値化閾値ＴＨで２値化した
２値化画像を示す図である。

【図６】２台の車両がヘッドライトを点灯しながら監視
カメラに向かって走行している状態を示す図で、（ａ）
は距離によるヘッドライトの輝度差を説明するための図
であり、（ｂ）は距離による路面反射の輝度差を説明す
るための図である。

【図７】２台の車両のヘッドライトの直接光および反射
光の輝度と２値化閾値ＴＨ１，ＴＨ２との関係を描いた
グラフを示す図である。

【図８】（ａ）は２値化閾値ＴＨ１で２値化処理した２
値化画像を示し、（ｂ）は２値化閾値ＴＨ２で２値化処
理した２値化画像を示す図である。

【符号の説明】

１ 画像入力部 ２ 距離検出部 ３ ２値化閾値設定部 ４ ２値化処理部 ５ 車両認識部 ６ 出力部 １０ 監視カメラ １１，１２ 車両 １１ａ，１２ａ 直接光 １１ｂ，１２ｂ 反射光 ＴＨ ２値化閾値

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路上を走行する車両を撮影する撮像装
   置からの画像を入力する画像入力手段と、 前記画像上での所定位置からの距離に応じて増加する２
   値化閾値を設定する２値化閾値設定手段と、 前記２値化閾値を用いて前記画像を２値化処理し２値化
   画像を得る２値化処理手段と、 前記２値化画像から前記道路上での車両の存在を認識す
   る車両認識手段と、を備えることを特徴とする車両認識
   装置。
2. 【請求項２】 前記所定位置は、前記撮像装置が配設さ
   れる位置であることを特徴とする請求項１記載の車両認
   識装置。
3. 【請求項３】 道路上を走行する車両を撮影する撮像装
   置からの画像を入力する画像入力手段と、 前記画像上で前記道路上での所定位置からの実際の距離
   を求める距離検出手段と、 前記所定位置からの距離に応じて増加する２値化閾値を
   設定する２値化閾値設定手段と、 前記２値化閾値を用いて前記画像を２値化処理し２値化
   画像を得る２値化処理手段と、 前記２値化画像から前記道路上での車両の存在を認識す
   る車両認識手段と、を備えることを特徴とする車両認識
   装置。
4. 【請求項４】 距離検出手段は入力した画像を逆透視変
   換画像に変換する逆透視変換部からなり、 ２値化閾値設定手段は前記逆透視変換画像の縦軸上での
   方向に沿って増加する２値化閾値を設定するように構成
   され、 ２値化処理手段は前記２値化閾値を用いて前記逆透視変
   換画像を２値化処理することによって２値化画像を得る
   ように構成されていることを特徴とする請求項３記載の
   車両認識装置。
5. 【請求項５】 ２値化閾値設定手段は逆透視変換画像の
   縦軸上および横軸上での方向に沿って増加する２値化閾
   値を設定するように構成されていることを特徴とする請
   求項４記載の車両認識装置。