JPWO2017104712A1 - 車両用ロール角推定システム、車両、車両用ロール角推定方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
第1の構成によれば、推定部は、輝度勾配方向ヒストグラムから、重力方向である垂直方向のエッジの前記画像の基準軸に対する傾き、及び、前記重力方向に直交する方向である水平方向のエッジの前記画像の基準軸に対する傾きを特定する。すなわち、走行面上を走行中の車両の撮像装置により車両の前方あるいは後方を撮像して得られる画像の輝度勾配ヒストグラムにおいて、重力方向である垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向及び、重力方向に直交する方向である水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向が特定される。輝度勾配方向ヒストグラムの度数分布では、垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向の度数と、水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向の度数が、一定の相対関係を持って特徴的に現れることが発明者らによって見いだされている。そのため、走行面上を走行中の車両の前方あるいは後方を撮像して得られる画像の輝度勾配方向ヒストグラムを生成し、これを用いて、垂直方向のエッジと水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向を特定することで、垂直方向のエッジ及び水平方向のエッジの画像における傾きを正確に特定することができる。垂直方向のエッジの輝度勾配方向、又は水平方向のエッジの輝度勾配方向の少なくとも一方を用いてロール角を推定することで、正確なロール角推定が可能になる。その結果、撮像装置のロール角を、撮影された画像を用いて正確に推定することができる。
[概要]
図16は、実施形態1におけるロール角推定システムを説明するための図である。ロール角推定システム10は、撮像装置40と、ロール角推定装置20を備える。撮像装置40は、車両1の前方あるいは後方を撮像可能である。ロール角推定装置10は、撮像装置40で撮像された画像を取得し、画像を解析することにより車両1の左右方向の傾斜角δ、すなわち車両1の傾斜によって変化する撮像装置40のロール角を推定する。車両1の傾斜角δは、車両1のロール角と称してもよい。ロール角推定装置20は、ヒストグラム生成部22と、推定部23を含む。ヒストグラム生成部22は、撮像装置40で撮像された画像G2に含まれる複数の画素の輝度勾配方向の度数分布を示す輝度勾配方向ヒストグラムを生成する。推定部23は、輝度勾配方向ヒストグラムを用いて、重力方向である垂直方向のエッジEvに対応する輝度勾配方向θ2、及び、重力方向に直交する方向である水平方向のエッジEhに対応する輝度勾配方向θ1を特定する。推定部23は、特定した垂直方向のエッジEvの輝度勾配方向θ2、又は水平方向のエッジEhの輝度勾配方向θ1の少なくとも一方を用いて、車両1のロール角δすなわち撮像装置40のロール角を推定する。図16に示す例では、推定部23は、輝度勾配方向ヒストグラムにおけるピークうち、互いに垂直な関係を有する2つのピークPeak1,Peak2の輝度勾配方向θ1、θ2を、水平方向のエッジEhに対応する輝度勾配方向θ1及び垂直方向のエッジEvに対応する輝度勾配方向θ2として特定する。
図1は、実施形態1の車両1の側面図である。車両1は、自動二輪車であり、進行方向に対して左右に傾斜可能な車両の一例である。図1において、矢印Fは、車両の前方向を示している。矢印Bは、車両の後方向を示している。矢印Uは、車両の上方向を示している。矢印Dは、車両の下方向を示している。車両の前後方向及び上下方向のいずれにも直交する方向が、車両の左右方向になる。
図5は、図2に示すロール角推定装置20の動作例を示すフローチャートである。図5は、連続して撮像される複数の画像すなわちフレームのうち1の画像について、ロール角の推定値を算出する場合の例を示す。ロール角推定装置20は、1つの画像を取得する(ステップS1)。ロール角推定装置20は、撮像装置40で撮像された画像のうち1つの画像のデータを、メモリ21に記録し、ロール角推定装置20のプロセッサからアクセス可能な状態とする。
ステップS2〜S4において、ヒストグラム生成部22は、画像のデータを用いて、輝度勾配方向の度数分布を示すデータである輝度勾配方向ヒストグラムを生成する。このヒストグラム生成処理において、ヒストグラム生成部22は、各画素の輝度勾配方向及び輝度勾配強度を算出する(ステップS2、S3)。
図5のステップS4において、上記のようにヒストグラム生成部22が、輝度勾配方向ヒストグラムを生成すると、推定部23は、輝度勾配方向ヒストグラムにおいて、互いに垂直な輝度勾配方向に相当する2つのピークを検出する(ステップS5)。ステップS5において、推定部23は、輝度勾配方向ヒストグラムのピークを検出する。
図5のステップS5において、互いに垂直な関係を有する2つのピークが検出できない場合(ステップS5でNO)、推定部23は、輝度勾配方向ヒストグラムのピークのうち、過去に特定された垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向との角度の差が第2の閾値Th2を超えない輝度勾配方向を持つピークを、現在の垂直方向のエッジに対応するピークとして抽出する(ステップS7)。推定部23は、抽出したピークの輝度勾配方向を用いて現在のロール角を推定する(ステップS8)。
図5のステップS7において、条件を満たすピークが検出できない場合(ステップS7でNO)、推定部23は、過去の輝度勾配方向ヒストグラムと、現在の輝度勾配方向ヒストグラムの形状のマッチングを実行する(ステップS9)。推定部23は、マッチング結果を用いて、過去から現在までのロール角の変位を算出し、ロール角の変位と、過去におけるロール角とから現在のロール角を推定する(ステップS10)。
図13は、実施形態2における車両用ロール角推定システム10aの構成例を示す機能ブロック図である。車両用ロール角推定システム10aは、図1に示すように車両1に実装することができる。図13において、図2と同じ部分には同じ符号を付している。図13に示す車両用ロール角推定システム10aは、図2に示す構成に、内界センサ60を追加した構成である。
20 ロール角推定装置
22 ヒストグラム生成部
23 推定部
40 撮像装置
60 内界センサ
Claims (12)
- 進行方向に対して左右に傾斜可能な車両に搭載された車両用ロール角推定システムであって、
前記車両の前方あるいは後方を撮像可能な撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された画像を取得し、前記画像を解析することにより前記車両の傾斜によって変化する前記撮像装置のロール角を推定するロール角推定装置と、
を備え、
前記ロール角推定装置は、
前記画像に含まれる複数の画素の輝度勾配方向の度数分布を示す輝度勾配方向ヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記輝度勾配方向ヒストグラムを用いて、重力方向である垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向、及び、前記重力方向に直交する方向である水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向を特定し、特定した前記垂直方向のエッジの前記輝度勾配方向、又は前記水平方向のエッジの前記輝度勾配方向の少なくとも一方を用いて、前記ロール角を推定する推定部と、
を備える車両用ロール角推定システム。 - 請求項1に記載の車両用ロール角推定システムであって、
前記推定部は、前記輝度勾配方向ヒストグラムにおけるピークのうち、互いに垂直な関係を有する2つのピークの輝度勾配方向を、前記垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向及び前記水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向として特定する、車両用ロール角推定システム。 - 請求項2に記載の車両用ロール角推定システムであって、
前記推定部は、前記2つのピークの輝度勾配方向のうち、前記画像の垂直軸からの傾きが、第1の閾値より小さい方向を、前記垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向とし、前記画像の垂直軸からの傾きが前記第1の閾値より大きい方向を、前記水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向と特定し、前記ロール角を推定する、車両用ロール角推定システム。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両用ロール角推定システムであって、
前記ヒストグラム生成部は、任意の角θ(θは0度以上、180度以下)について、角θと角(θ+180度)を同一視することにより、角θの範囲(0度以上、180度以下)で輝度勾配方向ヒストグラムを生成する、車両用ロール角推定システム。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の車両用ロール角推定システムであって、
前記ヒストグラム生成部は、各画素の輝度勾配強度に基づく重みづけを行った上で各画素の輝度勾配方向を前記ヒストグラムに加算する、車両用ロール角推定システム。 - 請求項2に記載の車両用ロール角推定システムであって、
前記推定部は、
互いに垂直な関係を有する2つのピークを抽出することができないとき、前記輝度勾配方向ヒストグラムのピークのうち、過去の前記垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向との角度が第2の閾値を超えない輝度勾配方向を持つピークを、垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向のピークとして抽出し、当該ピークの輝度勾配方向を用いて現在のロール角を推定する、車両用ロール角推定システム。 - 請求項2に記載の車両用ロール角推定システムであって、
前記推定部は、
互いに垂直な関係を有する2つのピークを抽出することができないとき、過去の輝度勾配方向ヒストグラムと、現在の輝度勾配方向ヒストグラムの形状のマッチングを行うことにより、前記過去から現在までのロール角の変位を算出し、前記ロール角の変位と、前記過去におけるロール角とから現在のロール角を推定する、車両用ロール角推定システム。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の車両用ロール角推定システムであって、さらに、
前記車両の傾斜角を検出する内界センサ、
を備え、
前記内界センサにより検出された前記車両の傾斜角を用いて前記推定部により推定された前記ロール角を補完する、車両用ロール角推定システム。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の車両用ロール角推定システムであって、さらに、
前記車両の傾斜角を検出する内界センサ、
を備え、
前記内界センサにより検出された前記車両の傾斜角を用いて前記推定部により推定された前記ロール角を検証する、車両用ロール角推定システム。 - 進行方向に対して左右に傾斜可能な車両であって、
前記車両の前方あるいは後方を撮像可能な撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された画像を取得し、前記画像を解析することにより前記車両の傾斜によって変化する前記撮像装置のロール角を推定する傾斜角推定装置と、
を備え、
前記傾斜角推定装置は、
前記画像に含まれる複数の画素の輝度勾配方向の度数分布を示す輝度勾配方向ヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記輝度勾配方向ヒストグラムを用いて、重力方向である垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向、及び、前記重力方向に直交する方向である水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向を特定し、特定した前記垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向、又は前記水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向の少なくとも一方を用いて、前記ロール角を推定する推定部と、
を備える、車両。 - 進行方向に対して左右に傾斜可能な車両において、前記車両の前方あるいは後方を撮像可能な撮像装置で撮像された画像を解析することにより、前記車両の傾斜によって変化する前記撮像装置のロール角を推定する車両用ロール角推定方法であって、
前記撮像装置で撮像された画像を取得する画像取得工程と、
前記画像に含まれる複数の画素の輝度勾配方向の度数分布を示す輝度勾配方向ヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、
コンピュータが、前記輝度勾配方向ヒストグラムを用いて、重力方向である垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向、及び、前記重力方向に直交する方向である水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向を特定する特定工程と、
前記コンピュータが、特定した前記垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向、又は前記水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向の少なくとも一方を用いて、前記ロール角を推定する推定工程と、
を有する車両用ロール角推定方法。 - 進行方向に対して左右に傾斜可能な車両において、前記車両の前方あるいは後方を撮像可能な撮像装置で撮像された画像を解析することにより、前記車両の傾斜によって変化する前記撮像装置のロール角を推定する車両用ロール角推定プログラムであって、
前記撮像装置で撮像された画像を取得する画像取得処理と、
前記画像に含まれる複数の画素の輝度勾配方向の度数分布を示す輝度勾配方向ヒストグラムを生成するヒストグラム生成処理と、
前記輝度勾配方向ヒストグラムを用いて、重力方向である垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向、及び、前記重力方向に直交する方向である水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向を特定する特定処理と、
特定した前記垂直方向のエッジに対応する輝度勾配方向、又は前記水平方向のエッジに対応する輝度勾配方向の少なくとも一方を用いて、前記ロール角を推定する推定処理と、
をコンピュータに実行させる、車両用ロール角推定プログラム。
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