JPH11316840A - 道路領域検出方法及びシステム - Google Patents

道路領域検出方法及びシステム

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JPH11316840A
JPH11316840A JP10137691A JP13769198A JPH11316840A JP H11316840 A JPH11316840 A JP H11316840A JP 10137691 A JP10137691 A JP 10137691A JP 13769198 A JP13769198 A JP 13769198A JP H11316840 A JPH11316840 A JP H11316840A
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    • G06V10/44—Local feature extraction by analysis of parts of the pattern, e.g. by detecting edges, contours, loops, corners, strokes or intersections; Connectivity analysis, e.g. of connected components
    • G06V10/457—Local feature extraction by analysis of parts of the pattern, e.g. by detecting edges, contours, loops, corners, strokes or intersections; Connectivity analysis, e.g. of connected components by analysing connectivity, e.g. edge linking, connected component analysis or slices

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Abstract

(57)【要約】 【課題】画像にて車両周囲の環境を認識するシステムに
おいて、道路領域上部を含む道路領域全域において精度
を落とすことなく道路領域を検出するシステム及び方法
の提供。 【解決手段】プログラム制御により動作するコンピュー
タ１００と、画像入力装置１１０と、道路領域データ出
力手段１２０とから構成され、コンピュータ１００は、
水平ライン毎統計量算出手段１０１と、統計量の関数当
てはめ手段１０２と、道路画像閾値処理手段１０３と、
道路領域検出手段１０４とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、道路領域検出方法
及びシステムに関し、特に画像処理にて車両周囲の環境
を認識するシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】画像処理にて車両周囲の環境を認識する
従来の道路領域検出システムとして、例えば特開平３―
１１８６１５号公報には、外部環境の画像を入力しこの
画像から環境を認識する移動車の環境認識装置におい
て、車両進行方向をラスタスキャン方式の実質的な主走
査方向とし、車両前方の画像をシリアルの画像信号とし
て入力する画像入力手段と、シリアルの画像信号に対し
て濃度変化検出による路端検出を行う路端検出手段を備
えた環境認識装置が提案されている。図５に、その構成
を示す。この環境認識装置は、ＣＣＤカメラよりなる画
像入力装置５０１と、初期値メモリ５０２と、比較器５
０３と、カウンタ５０４とから構成されている。
【0003】図５に示した従来の環境認識装置は、次のよう
に動作する。
【0004】すなわち、画像入力装置５０１から入力された
道路画像について画像下部の道路領域上のある点での輝
度を初期値メモリ５０２にて初期値として記憶する。次
に、道路画像中の他の点での輝度を比較部５０３にて上
記初期値と比較し、その差がある閾値以下である点を道
路領域上の点とし、カウンタ５０４に出力する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５を
参照して説明した上記従来の方式は、道路領域上部での
検出精度が落ちる、という問題点を有している。
【0006】その理由は、従来方式では、道路領域内では輝
度がほぼ一定であることを仮定していたが、実際には、
道路領域内の輝度は、移動車との距離、すなわち画像に
おける縦座標値により変化するためである。
【0007】したがって本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は、道路領域全域において
精度を落とすことなく道路領域を検出可能とした道路領
域検出方法及びシステムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の道路領域検出システムは、画像入力手段
と、水平ライン毎統計値算出手段と、統計量の関数当て
はめ手段と、道路画像閾値処理手段と、道路領域検出手
段と、を備え、水平ライン毎の統計量算出手段により算
出された統計値に基づき、道路領域内の輝度の縦座標値
に関する変化に追従した道路領域検出を行うようにした
ものである。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0010】図１は、本発明の一実施の形態の構成を示す図
である。図１を参照すると、本発明の一実施の形態は、
プログラム制御により動作するデータ処理装置（コンピ
ュータ、プロセッサ）１００と、ＣＣＤカメラ等よりな
る画像入力装置１１０と、道路領域データ出力手段１２
０と、を備えて構成されている。
【0011】データ処理装置１００は、水平ライン毎統計値
算出手段１０１と、統計値の関数当てはめ手段１０２
と、道路画像閾値処理手段１０３と、道路領域検出手段
１０４と、を含む。
【0012】これらの手段は、データ処理装置１００で実行
されるプログラムによってその機能が実現され、それぞ
れ概略つぎのように動作する。
【0013】水平ライン毎統計値算出手段１０１は、入力道
路画像のある領域について水平ライン毎に画像特徴量の
統計値を算出する。
【0014】統計値の関数当てはめ手段１０２は、上記統計
量を画像縦座標についての関数に当てはめる。
【0015】道路画像閾値処理手段１０３は、上記関数に基
づき道路画像を閾値処理する。
【0016】道路領域検出手段１０４は、閾値処理された道
路画像から道路領域を検出する。
【0017】図２は、本発明の一実施の形態の処理フローを
示す流れ図である。図１及び図２のフローチャートを参
照して、本発明の一実施の形態の全体の動作について詳
細に説明する。
【0018】まず、画像入力装置１１０により道路画像を入
力する（図２のステップＡ１）。
【0019】次に、水平ライン毎統計値算出手段１０１によ
り道路画像中の予め定めた処理領域、たとえば画像内で
道路領域が支配的な面積を占めると考えられる画像下部
（図３の３０２参照）において、特徴値（例えば輝度値
の統計量、例えば平均値、ヒストグラムをとった場合の
ピーク値等）を水平ライン毎に算出する（ステップＡ
２）。
【0020】さらに、上記の水平ライン毎の統計量に画像の
縦座標、すなわち図３においては、ｙ座標についての予
め与えられたモデル関数を当てはめ、この関数により各
水平ライン毎の特徴値を近似する（ステップＡ３）。
【0021】次に、道路画像の各画素について、その特徴値
と当該ｙ座標におけるモデル関数の値との差を計算する
（ステップＡ４）。
【0022】さらに、このモデル関数値との差を、画像上の
位置に基づき道路領域である確率が高い画素については
値が小さくなるように修正する（ステップＡ５）。
【0023】そして、修正された差の値の画像全体での統計
値を計算し（ステップＡ６）、その統計量を基に、差の
値についての閾値を設定する（ステップＡ７）。
【0024】次に、差の値を上記の閾値を基に２値化し（ス
テップＡ８）、最後に、２値化された差の値から画像下
部にある領域を道路領域として切り出す（ステップＡ
９）。
【0025】次に、本発明の一実施の形態の作用効果につい
て説明する。
【0026】本発明の一実施の形態においては、道路領域の
特徴値を各水平ライン毎に求め、その値をｙ座標（縦座
標）に関するモデル関数により近似するように構成され
ているため、道路領域の特徴値のｙ座標についての変化
を考慮した道路領域の特徴値の推定が行われており、従
って、道路領域上部を含めた道路領域全域において、精
度を落とすことなく道路領域を検出することができる。
【0027】
【実施例】次に、本発明の実施の形態についてさらに詳
細に説明すべく具体的な実施例を用いて動作を説明す
る。図４は、本発明の一実施例の処理フローを説明する
ための流れ図である。
【0028】まず、画像入力装置１１０により道路画像を入
力する（図４のステップＢ１）。
【0029】次に、水平ライン毎統計値算出手段１０１によ
り道路画像内で道路領域が支配的な面積を占めると考え
られる画像下部、例えば画像の下３分の１で左右両端を
カットした領域（図３の３０２）について、水平ライン
毎に、その特徴値として、輝度値のヒストグラムを作成
し（ステップＢ２）、そのヒストグラムを基に、各水平
ライン毎にヒストグラムのピークでの輝度値（「ピーク
値」と呼ぶ）を計算する（ステップＢ３）。
【0030】さらに、上記の水平ライン毎のピーク値につい
て、図３におけるｙ座標についての反比例関数をモデル
関数として当てはめる（ステップＢ４）。
【0031】この当てはめは、例えば各ピーク値とモデル関
数値との最小２乗法によって行うことができる。さら
に、この最小２乗法での当てはめは、各ピーク値の、ヒ
ストグラムでの度数を重みとした重み付き最小２乗法と
することにより、より頑健性（Robustness）を増す事が
できる。そして、この関数により各水平ライン毎の輝度
値を近似する。
【0032】次に、道路画像の各画素について、その輝度値
と当該ｙ座標におけるモデル関数の値との差を計算する
（ステップＢ５）。
【0033】さらに、このモデル関数値との差を、画像上の
位置に基づき道路領域である確率が高い画素については
値が小さくなるように修正する（ステップＢ６）。
【0034】この修正は例えば、図３の各定数Ｋ、Ｈ、Ｍ、
Ｎ、及び階調の上限値Ｌを用い、座標値（ｘ、ｙ）をも
つ各画素でのモデル関数値との差を、次のような変数Ｂ
（ｘ、ｙ）で割ることによって行われる。
【0035】
【数1】
【0036】そして、修正された差の値の画像（差分画像）
についての空間微分画像を作成し、その画素値の平均値
を計算する（ステップＢ７）。
【0037】その平均画素値の線形関数として差分画像を２
値化するための閾値を設定する（ステップＢ８）。その
際、微分画像の平均画素値が小さいほど閾値が大きくな
るように設定する。
【0038】次に、差分画像を上記の閾値を基に２値化し
（ステップＢ９）、最後に、２値化された差分画像から
画像下部にある連結領域を道路領域として切り出す（ス
テップＢ１０）。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
道路領域全域において精度を落とすことなく道路領域を
検出できる、という効果を奏する。
【0040】その理由は、本発明においては、水平ライン毎
に算出された統計値に基づき、道路領域内の輝度の縦座
標値に関する変化に追従した道路領域検出を行うように
したためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図
である。
【図2】本発明の実施の形態の処理フローを示す流れ図
である。
【図3】本発明の実施の形態を説明する為の図であり、
道路画像を模式的に示す図である。
【図4】本発明の一実施例の処理フローを示す流れ図で
ある。
【図5】従来の装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００ コンピュータ（中央処理装置；プロセッサ；デ
ータ処理装置） １０１ 水平ライン毎統計量算出手段 １０２ 統計量の関数当てはめ手段 １０３ 道路画像閾値処理手段 １０３ 道路領域検出手段 １１０ 画像入力装置 １０３ 道路領域データ出力手段 ３０１ 道路領域 ３０２ 処理領域手段 ５０１ 画像入力装置 ５０２ 初期値メモリ ５０３ 比較器 ５０４ カウンタ ５０５ データ出力

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像による車両周囲の環境認識を行うシス
    テムにおいて、 画像入力手段より入力された道路画像の水平ライン毎の
    統計量の算出する統計値算出手段と、 前記統計量を関数に当てはめる関数当てはめ手段と、 前記関数値を用い前記道路画像の閾値を処理する道路閾
    値処理手段と、 前記閾値処理された道路画像から道路領域を検出する道
    路領域検出手段と、 を備えたことを特徴とする道路領域検出システム。
  2. 【請求項2】前記道路閾値処理手段が、道路画像上の位
    置に基づき閾値処理前の画像を修正する手段を含むこと
    を特徴とする請求項１に記載の道路領域検出システム。
  3. 【請求項3】前記道路閾値処理手段が、閾値処理前の画
    像の統計量に基づき閾値を設定する手段を含むことを特
    徴とする請求項１又は２に記載の道路領域検出システ
    ム。
  4. 【請求項4】前記統計量算出手段が、統計量として、各
    水平ライン毎のヒストグラムのピークでの輝度値を用い
    る、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記
    載の道路領域検出システム。
  5. 【請求項5】前記関数当てはめ手段が、関数として画像
    縦座標に関する反比例関数を用いる、ことを特徴とする
    請求項１乃至４のいずれか一に記載の道路領域検出シス
    テム。
  6. 【請求項6】前記閾値処理前の画像の統計量に基づき閾
    値を設定する手段において、閾値処理前の画像の空間微
    分をとり、その統計量を用いる、ことを特徴とする請求
    項３乃至５のいずれか記載の道路領域検出システム。
  7. 【請求項7】前記閾値処理前の画像の統計量に基づき閾
    値を設定する手段において、閾値処理前の画像の空間微
    分をとり、その画素値の平均値の線形関数として閾値を
    設定することを特徴とする請求項６に記載の道路領域検
    出システム。
  8. 【請求項8】画像入力手段より入力した道路画像中の所
    定の領域について水平ライン毎に算出された統計値に基
    づき道路領域内の輝度の縦座標値に関する変化に追従し
    た道路領域の検出を行う、ことを特徴とする道路領域検
    出方法。
  9. 【請求項9】（ａ）画像入力手段より入力された道路画
    像の水平ライン毎の統計量の算出し、 （ｂ）前記水平ライン毎の統計量に、画像の縦座標につ
    いて予め定められた所定のモデル関数に当てはめ、 （ｃ）前記関数を用いて各水平ライン毎の統計量を近似
    し前記道路画像の各画素についてその特徴値と前記縦座
    標におけるモデル関数の値との差に基づき、前記道路画
    像の閾値を処理し、 （ｄ）前記閾値処理された道路画像から道路領域を検出
    する、ことを特徴とする道路領域検出方法。
  10. 【請求項10】（ａ）画像入力手段より道路画像を入力す
    るステップ、 （ｂ）画像中で道路領域が支配的な面積を占める下部領
    域など予め定めた領域について、特徴値として輝度値の
    統計量を水平ライン毎に算出するステップ、 （ｃ）前記水平ライン毎の統計量に道路画像の縦座標に
    ついての予め与えられたモデル関数を当てはめ、この関
    数により前記道路画像の各水平ライン毎の特徴値を近似
    するステップ、 （ｄ）前記道路画像の各画素について、その特徴値と、
    前記縦座標におけるモデル関数の値との差を計算するス
    テップ、 （ｅ）このモデル関数値との差を、画像上の位置に基づ
    き道路領域である確率が高い画素については値が小さく
    なるように修正するステップ、 （ｆ）前記修正された前記モデル関数との差の値の、前
    記道路画像全体での統計値を計算するステップ、 （ｇ）該統計量を基に、前記差の値についての閾値を設
    定するステップ、 （ｈ）各画素での前記関数値との差を、前記閾値を基に
    ２値化するステップ、及び、 （ｉ）２値化された差の値から道路画像下部側にある領
    域を道路領域として切り出すステップ、 を含むことを特徴とする道路領域検出方法。
  11. 【請求項11】画像による車両周囲の環境認識を行うシス
    テムにおいて、 （ａ）画像入力手段より入力された道路画像の水平ライ
    ン毎の統計量の算出する手段、 （ｂ）前記統計量を関数に当てはめる手段、 （ｃ）前記関数値を用い前記道路画像の閾値を処理する
    手段及び、 （ｄ）前記閾値処理された道路画像から道路領域を検出
    する手段、 の上記（ａ）〜（ｄ）の各手段をコンピュータで機能さ
    せるためのプログラムを記録した記録媒体。
  12. 【請求項12】（ａ）画像入力手段より道路画像を入力す
    る処理、 （ｂ）画像中で道路領域が支配的な面積を占める下部領
    域など予め定めた領域について、特徴値として輝度値の
    統計量を水平ライン毎に算出する処理、 （ｃ）前記水平ライン毎の統計量に道路画像の縦座標に
    ついての予め与えられたモデル関数を当てはめ、この関
    数により前記道路画像の各水平ライン毎の特徴値を近似
    する処理、 （ｄ）前記道路画像の各画素について、その特徴値と、
    前記縦座標におけるモデル関数の値との差を計算する処
    理、 （ｅ）このモデル関数値との差を、画像上の位置に基づ
    き道路領域である確率が高い画素については値が小さく
    なるように修正する処理、 （ｆ）前記修正された前記モデル関数との差の値の、前
    記道路画像全体での統計値を計算する処理、 （ｇ）該統計量を基に、前記差の値についての閾値を設
    定する処理、 （ｈ）各画素での前記関数値との差を、前記閾値を基に
    ２値化する処理、及び、 （ｉ）２値化された差の値から道路画像下部側にある領
    域を道路領域として切り出す処理、 の上記（ａ）〜（ｉ）の各処理をコンピュータで実行さ
    せるためのプログラムを記録した記録媒体。
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