KR101644190B1 - Apparatus and method for detecting pedestrian using edge projections - Google Patents

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Abstract

일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에서는 상호상관(cross correlation) 방법으로 얻어진 시차맵(disparity map)의 상대적인 안정도에 따라 거리정보와 에지(edge) 등의 영상 특징정보를 분석하여 보행자 여부를 판단한다. 즉, 안정적으로 거리정보가 추출된 영역에서는 거리 프로파일(profile)의 폭과 너비, 그리고 지면과의 접합 정도에 따라 장애물을 검출한다. 그리고 시차맵에서 많은 오차가 존재하는 영역에서는 거리정보에 의존하지 않고 입력 영상의 에지 정보를 이용한다. 이를 위해 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 S/W 인터페이스를 통해 실외 환경에서 보행자에 대한 참조(reference) 데이터를 사전에 저장한다. 그리고 해당 보행자 영역의 에지를 수평 및 수직방향으로 1차원 사영한 히스토그램 분포를 미리 저장하고, 실제 입력 영상과의 상호상관 연산으로 보행자를 실시간에 강건하게 검출한다. An apparatus and a method for detecting a pedestrian using edge information projected in one dimension are disclosed. In the present invention, it is determined whether a pedestrian is present by analyzing image feature information such as distance information and edges according to the relative stability of a disparity map obtained by a cross correlation method. That is, in the area where the distance information is extracted stably, the obstacle is detected according to the width and the width of the distance profile and the degree of the connection with the ground. In the area where there are many errors in the parallax map, the edge information of the input image is used without depending on the distance information. To this end, reference data for pedestrians are pre-stored in an outdoor environment through a user-friendly S / W interface. The histogram distribution in which the edges of the pedestrian zone are one-dimensionally projected in the horizontal and vertical directions is stored in advance, and the pedestrian is robustly detected in real time by cross-correlation calculation with the actual input image.

온라인 전기자동차, 지능형 운전 보조시스템, 스테레오 비전 시스템, 장애물 검출 및 추적, 에지정보 Online electric vehicle, intelligent driving assistance system, stereo vision system, obstacle detection and tracking, edge information

Description

일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting pedestrian using edge projections}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pedestrian detection apparatus and a pedestrian detection method using one-

본 발명은 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온라인 전기 자동차용 실시간 스테레오 비전 시스템에서 전방의 경계 영역에 존재하는 보행자 등의 장애물을 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a pedestrian using a one-dimensional projected edge information, and more particularly to an apparatus and a method for detecting an obstacle such as a pedestrian present in a front boundary region in an on- .

온라인 전기 자동차를 주행하기 위해 필요한 전력 세그멘테이션에 전원이 공급되면 주변의 차량이나 사람이 전자파에 노출될 수 있다. 따라서 차량 전방에 보행자 등이 존재하면 최단 시간 내에 세그먼트에 공급되는 전력을 차단해야 한다. 이를 위해 차량의 전방에 존재하는 보행자를 검출하는 종래 기술은 스테레오 비전 시스템으로 얻어진 거리정보를 이용해 장애물의 후보 영역을 검출한다. 그러나 주변 배경이 복잡하거나 물체가 이동하면서 다양한 가려짐 등이 발생하는 경우, 또는 날씨, 시간 등의 환경 요소가 변화하는 상황에서는 도 1로부터 알 수 있듯이 스테레오 영상으로부터 거리정보를 안정적으로 추정하기 어려우며, 실제 장애물이 보행자 여부를 판단하기 위한 후보 영역으로 검출되지 않는 경우도 발생한다. 또한 어 느 정도의 폭과 높이를 가지는 시차맵 분포로만 장애물을 판단한다면, 도 2에 도시된 바와 같이 장애물을 잘못 판단하는 상황도 발생한다. 즉, 일반적으로 시차맵이 안정적으로 추정되지 않고 주변 배경과 물체와의 거리에 따라 부정확한 3차원 정보가 얻어진다. 따라서 전방 영역에서 장애물을 안정적으로 감지하기 위해서는 경계(alarm) 영역에서 보행자의 형태 등의 영상 특징정보 등을 동시에 이용하는 기술이 요구된다. When the power segmentation needed to drive an online electric vehicle is powered, nearby vehicles or people can be exposed to electromagnetic waves. Therefore, if there is a pedestrian in front of the vehicle, the power supplied to the segment must be cut off in the shortest time. To this end, the conventional art for detecting a pedestrian present in front of a vehicle detects a candidate region of the obstacle by using the distance information obtained by the stereo vision system. However, it is difficult to estimate the distance information from the stereo image stably, as shown in FIG. 1, in a situation where the surrounding background is complicated, various obstacles occur as the object moves, or environmental factors such as weather and time change. There is a case where the actual obstacle is not detected as a candidate area for judging whether or not the pedestrian is present. Also, if the obstacle is judged only by the parallax map distribution having a certain width and height, a situation where the obstacle is erroneously judged as shown in Fig. 2 also occurs. That is, in general, the parallax map is not stably estimated, and inaccurate three-dimensional information is obtained depending on the distance between the background and the object. Therefore, in order to stably detect an obstacle in the front area, a technique of simultaneously using image feature information such as the shape of a pedestrian in an alarm area is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주변 환경 등으로 인해 시차맵을 안정적으로 추정하기 어려운 상황에서도 경계 영역에 존재하는 보행자 등의 장애물을 정확하게 검출할 수 있는 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pedestrian detection apparatus and a pedestrian detection apparatus using one-dimensional projected edge information capable of accurately detecting an obstacle such as a pedestrian present in a boundary region even in a situation where it is difficult to stably estimate a time- Method.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주변 환경 등으로 인해 시차맵을 안정적으로 추정하기 어려운 상황에서도 경계 영역에 존재하는 보행자 등의 장애물을 정확하게 검출할 수 있는 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a pedestrian detection method using one-dimensional projected edge information that can accurately detect an obstacle such as a pedestrian present in a boundary area even in a situation where it is difficult to stably estimate a parallax map due to the surrounding environment There is provided a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the program.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치는, 스테레오 영상을 기초로 시차맵을 계산하는 시차맵 계산부; 사전에 설정된 기준값을 기초로 상기 시차맵에서 신뢰도가 높은 영역과 낮은 영역을 구분하는 신뢰영역 판단부; 신뢰도가 높은 제1영역에 대해 보행자 영역의 평균 폭과 높이 및 지면과의 연결 여부를 기초로 보행자 후보 영역을 결정하는 제1후보영역 결정부; 신뢰도가 낮은 제2영역에 대해 상기 제2영역의 1차원 사영 영상의 에지 분포를 기초로 보행자 후보 영역을 결정하는 제2후보영역 결정부; 및 상기 제1후보영역 결정부와 제2후보영역 결정부에 의해 결정된 보행자 후보 영역과 사전에 수집된 참조 패치 이미지를 매칭하여 보행자를 검출하는 보행자 검출부;를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a pedestrian using edge information projected on a screen, comprising: a parallax map calculator for calculating a parallax map based on a stereo image; A reliability region determination unit for determining a reliability region and a low region in the parallax map based on a preset reference value; A first candidate region determining unit for determining a pedestrian candidate region based on whether an average width of a pedestrian region is higher than a height of the first region and whether the pedestrian region is connected to a ground; A second candidate region determining unit for determining a pedestrian candidate region based on an edge distribution of a one-dimensional projected image of the second region with respect to a second region having low reliability; And a pedestrian detector for detecting a pedestrian by matching the pedestrian candidate area determined by the first candidate area determining part and the second candidate area determining part with the reference patch image collected in advance.

일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치 및 방법에 의하면, 시차맵 분포에 더해 경계(alarm) 영역에서 보행자의 형태 등의 영상 특징정보 등을 동시에 이용함으로써, 주변 환경 등으로 인해 시차맵을 안정적으로 추정하기 어려운 상황에서도 경계 영역에 존재하는 보행자 등의 장애물을 정확하게 검출할 수 있다.According to the apparatus and method for detecting a pedestrian using one-dimensional projected edge information, in addition to the parallax map distribution, simultaneous use of image feature information such as the shape of a pedestrian in an alarm area enables the parallax map to be stably It is possible to accurately detect an obstacle such as a pedestrian present in the boundary area even in a situation where estimation is difficult.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an apparatus and method for detecting a pedestrian using one-dimensional projected edge information according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of a preferred embodiment of a pedestrian detection apparatus using edge information projected according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치에 대한 바람직한 일 실시예는 영상 입력부(310), 시차맵 계산부(320), 신뢰영역 판단부(330), 제1후보영역 결정부(340), 제2후보영역 결정부(350), 보행자 검출부(360) 및 경보신호 발생부(370)를 구비한다.3, a preferred embodiment of a pedestrian detection apparatus using one-dimensional projected edge information according to the present invention includes an image input unit 310, a parallax map calculation unit 320, a confidence region determination unit 330, 1 candidate region determining unit 340, a second candidate region determining unit 350, a pedestrian detecting unit 360, and an alarm signal generating unit 370.

영상 입력부(310)는 차량에 탑재된 스테레오 카메라로부터 스테레오 영상을 입력받는다. 시차맵 계산부(320)는 영상 입력부(310)를 통해 입력된 스테레오 영상을 기초로 시차맵을 계산한다. 시차맵의 계산과 관련하여 대부분의 종래 기술들은 초당 10프레임 이하의 처리성능을 보임으로써, 운행중인 차량의 전방 장애물 감지 등과 같은 실시간 시스템에는 적용하기 어렵다는 문제가 있다. 따라서 시차맵 계산부(320)는 SAD 방법 또는 상호상관 방법을 이용해 스테레오 영상으로부터 시차맵을 산출한다. 이때 각각의 시차맵 산출 알고리즘은 그래픽 프로세스 유닛(Graphic Processing Unit : GPU) 상에 구현된다. 그리고 SAD 법의 경우에 대응점 설정을 위한 검색 마스크의 크기를 5×5, 9×9, 11×11, 13×13 등으로 설정하고, 시차 해상도(range)를 32 단계로 설정한 후 시차맵을 산출하면, 처리시간은 각각 0.73, 0.81, 0.88, 0.94 msec로 실시간 처리가 가능하게 된다. 그러나 SAD 방법은 대응 영역을 결정하기 위한 좌-우 체크(left-right check) 과정에서 시차정보의 신뢰 여부를 판단하기 위한 문턱치를 결정하기 어렵기 때문에, 스테레오 영상에서 일치하는 대응 영역과 그렇지 않은 부분을 정확하게 구분하기 힘들다는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안이 상호상관 방법을 이용해 매칭 영역을 검사하는 것이다. 상호상관 방법은 장애물 영역을 그대로 남기면서 지면의 오차 영역을 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다. 안정적인 시차맵 결과는 이후 도로 및 경계 영역을 결정하는 과정에 유용하게 사용되므로 상대적으로 많은 계산량에도 불구하고 SAD 방법보다는 상호상관 방법에 의해 시차맵을 얻는 것이 바람직하다.The image input unit 310 receives a stereo image from a stereo camera mounted on the vehicle. The parallax map calculator 320 calculates a parallax map based on the stereo image input through the image input unit 310. [ Most of the conventional arts have a processing performance of less than 10 frames per second in terms of the calculation of the parallax map, and thus it is difficult to apply to the real-time system such as the detection of the front obstacle of the vehicle in operation. Therefore, the parallax map calculator 320 calculates the parallax map from the stereo image using the SAD method or the cross-correlation method. At this time, each parallax map calculation algorithm is implemented on a graphic processing unit (GPU). In the case of the SAD method, the size of the search mask for setting the correspondence point is set to 5 × 5, 9 × 9, 11 × 11, 13 × 13, and the parallax resolution range is set to 32, The processing time can be 0.73, 0.81, 0.88, and 0.94 msec, respectively, in real time. However, since it is difficult to determine a threshold for judging whether or not the disparity information is trusted in a left-right check process for determining a corresponding region, the SAD method is applied to a matching region in a stereo image and a non- It is difficult to accurately distinguish between them. An alternative solution to this problem is to check the matching area using a cross-correlation method. The cross-correlation method has an advantage that the error region of the ground can be effectively removed while leaving the obstacle region as it is. Since the stable parallax map result is useful for the process of determining the road and boundary region thereafter, it is preferable to obtain the parallax map by the cross-correlation method rather than the SAD method in spite of a relatively large amount of calculation.

신뢰영역 판단부(330)는 얻어진 시차맵에서 신뢰도가 높은 영역과 낮은 영역을 구분한다. 복잡한 배경 가운데 대상 물체들이 다양하게 이동하는 동적인 환경에서 주행 중인 차량에 탑재된 스테레오 카메라 영상으로부터 시차 정보를 정확하게 얻기는 어렵다. 따라서 신뢰영역 판단부(330)에 의해 구분된 신뢰도가 높은 영역과 신뢰도가 낮은 영역에 대해 상이한 처리를 수행하여 보행자와 같은 장애물을 검출한다. The confidence region judging unit 330 distinguishes the high reliability region from the low reliability region in the obtained parallax map. It is difficult to accurately obtain the parallax information from a stereo camera image mounted on a moving vehicle in a dynamic environment in which a plurality of target objects move in a complex background. Accordingly, obstacles such as a pedestrian are detected by performing different processes on the regions having high reliability and the regions having low reliability, which are classified by the reliability region determining unit 330. [

제1후보영역 결정부(340)는 전방의 경계 영역에서 시차 정보가 정확하게 얻어진 부분(즉, 신뢰도가 높은 영역)에 대해 보행자 영역의 평균 폭과 높이, 지면과의 연결 여부 등을 고려해 장애물의 후보 영역을 결정한다. 그리고 제2후보영역 결정부(350)는 전방의 경계 영역에서 부정확한 시차맵 영역(즉, 신뢰도가 낮은 영역)에 존재하는 장애물을 안정적으로 검출하기 위해 거리정보 대신 해당 영역의 1차원 사영된 에지 분포를 이용한다. 한편 전력 세그먼트 상에 존재하는 보행자만을 검출하려면, 거리 정보로부터 해석된 후보 장애물에 대해 에지 정보를 추가로 분석할 수도 있다.The first candidate region determining unit 340 determines whether or not the obstacle candidates are candidates for the obstacle candidates in consideration of the average width and height of the pedestrian region and whether the pedestrian region is connected to the ground, Area. In order to stably detect an obstacle existing in an incorrect parallax map region (i.e., a region with low reliability) in the front boundary region, the second candidate region determining unit 350 may use a one-dimensional projected edge Distribution. On the other hand, in order to detect only a pedestrian present on the power segment, the edge information may be further analyzed on the candidate obstacle interpreted from the distance information.

보행자 검출부(360)는 제1후보영역 결정부(340)와 제2후보영역 결정부(350)에 의해 결정된 후보 영역으로부터 보행자를 검출한다. 이를 위해 보행자 검출부(360)는 실제 환경으로부터 사전에 수집된 참조가 되는 패치 이미지를 보유하며, 이러한 참조 패치 이미지는 별도의 저장수단에 저장될 수 있다. 여러 입력 시퀀스를 분석한 결과, 사람은 정지, 보행하거나 뛰는 등의 자유로운 움직임을 보이며, 그에 따라 다양한 자세를 취한다. 또한 동일 인물이라고 해도 정면, 후면, 측면 등의 여러 방향으로 존재할 수 있다. 따라서 입력 영상 시퀀스 상에서 다양한 자세와 움직임을 가지는 보행자 영역을 매칭의 주요 참조 자료인 템플릿 이미지로 취득한다. 이와 같은 참조 패치 이미지를 기초로 보행자 검출부(360)는 매칭과정에서 참조(reference)가 되는 패치(patch) 이미지를 실제 환경으로부터 사전에 수집하여 보행자에 대한 다양한 특징 분포를 분석한다. 그리고 입력 영상 시퀀스에서 보행자에 해당하는 영역을 참조 데이터와 템플릿 매칭한다. The pedestrian detection unit 360 detects the pedestrian from the candidate region determined by the first candidate region determination unit 340 and the second candidate region determination unit 350. To this end, the pedestrian detection unit 360 has a patch image to be a reference collected in advance from the actual environment, and the reference patch image may be stored in a separate storage unit. As a result of analyzing multiple input sequences, a person is free to move, such as stopping, walking or running, and taking various positions accordingly. Also, the same person can exist in various directions such as front, back, and side. Therefore, the pedestrian area having various posture and motion on the input image sequence is acquired as a template image which is a main reference data of matching. Based on the reference patch image, the pedestrian detecting unit 360 collects a patch image, which is a reference in the matching process, from the actual environment in advance and analyzes various feature distributions for the pedestrian. Then, the area corresponding to the pedestrian in the input image sequence is template-matched with the reference data.

보행자를 검출하기 위한 기존 연구의 매칭과정에는 해당 영역의 밝기 또는 컬러 분포, 거리정보(distance measure) 등이 사용되며, 이러한 정보를 이용해 보행자를 강건하게 검출하기 위해 SVM(Support Vector Machine) 등의 다양한 방법들이 제안되었다. 그러나 대부분의 연구에서 고정된 카메라로부터 취득된 정적인 배경 하에서 대상 장애물이 움직이는 경우 등으로 제약 조건을 설정했으며, 동적인 상황에서도 알고리즘의 계산 복잡도가 매우 높거나 성공적인 매칭을 위해 수천 개의 참조 데이터를 확보해야 하는 경우도 있다. 이를 고려하여 본 발명에서는 운행 중인 차량에 보행자 검출 알고리즘을 탑재하기 위해 실시간 구현성과 참조 이미지의 편리한 확장성을 고려해 해당 영역에 대한 에지 히스토그램 벡터의 상호 상관도를 이용한다. 주행 현장에서 간단한 사용자 인터페이스 조작을 통해 다양한 참조 데이터베이스를 미리 구성한 다음, 입력 영상의 후보 영역에 대한 에지 히스토그램 분포 벡터간의 상관관계를 통해 보행자를 검출한다. 도 4와 도 5에는 각각 사용자에 의해 사전에 결정된 보행자 영역의 설정방법과 실제 입력 영상에서 보행자의 에지 히스토그램 분포가 도시되어 있다. In order to detect the pedestrians, brightness, color distribution, distance measure, etc. are used in the matching process of existing researches. In order to robustly detect pedestrians using such information, various kinds of SVM (Support Vector Machine) Methods have been proposed. However, in most of the studies, the constraint was set up such as when the target obstacle moves under a static background acquired from a fixed camera. Even in a dynamic situation, the calculation complexity of the algorithm is very high, or thousands of reference data are acquired Sometimes you have to. In consideration of this, in the present invention, in order to mount a pedestrian detection algorithm on a running vehicle, the cross-correlation of the edge histogram vector for the corresponding region is used in consideration of real-time implementation and convenient expansion of the reference image. Various reference databases are preconfigured through a simple user interface operation at the driving site, and pedestrians are detected through correlation between edge histogram distribution vectors for candidate regions of the input image. FIGS. 4 and 5 illustrate a method of setting a pedestrian area predetermined by the user and an edge histogram distribution of the pedestrian in the actual input image, respectively.

일반적으로 템플릿 영역 내의 밝기 분포를 이용하면 매칭해야 하는 데이터가 증가하기 때문에, 다수의 보행자에 대한 실시간 처리가 어렵다. 따라서 본 발명에서는 경계영역에서 시차정보가 정확하지 않은 영역에 대해 보행자의 평균 크기에 해당하는 검색 마스크를 설정한 다음, 소벨(Sobel) 에지 필터로 수평 및 수직의 에 지를 추출한다. 그리고 에지의 그래디언트(gradient) 정보에서 음(negative)과 양(positive)의 위상(phase) 정보를 이용해 수평 및 수직 스캔방향에 따라 보행자 영역을 도 4에 도시된 바와 같이 추출한다. 즉, 신뢰도가 낮은 영역에 대해 보행자 검출부(360)는 각각의 스캔 라인에서 에지의 위상에 따라 처음의 양 위상과 마지막의 음 위상에 해당하는 에지 영역을 장애물 후보의 폭과 높이 정보로 각각 결정한다. 보행자 영역의 폭과 높이를 의미하는 히스토그램 분포는 수평 및 수직방향으로 각각 10개씩의 빈(bin)으로 분할되어 벡터 형태의 참조 데이터로 저장된다. 실제 입력영상에서 보행자의 에지정보가 외곽선(boundary)으로 닫힌(closed) 경우보다는 도 5에 도시된 바와 같이 일부가 열린(open) 영역도 다수 존재한다. 그러나 실제 주행 환경에서 입력되는 영상 시퀀스로부터 보행자에 대한 참조 데이터를 사용자 인터페이스로 직접 취득 및 갱신하기 때문에 매우 안정적인 매칭 결과를 얻을 수 있다. 또한 검색 윈도위 내의 배경 에지는 보행자 영역에 비해 상대적으로 비대칭적이고 불균일하기 때문에 보행자 영역을 결정하는 과정에 큰 영향을 주지 않는다. 다양한 거리에서 보행자의 정면 외에 측면 및 후면의 참조 데이터는 도 6에 도시되어 있다. In general, since the data to be matched increases with the use of the brightness distribution in the template area, it is difficult to process a large number of pedestrians in real time. Accordingly, in the present invention, a search mask corresponding to the average size of a pedestrian is set for an area in which parallax information is not correct in a boundary area, and then horizontal and vertical edges are extracted with a Sobel edge filter. Then, the pedestrian area is extracted as shown in FIG. 4 according to the horizontal and vertical scan directions using negative and positive phase information in the gradient information of the edge. That is, the pedestrian detecting unit 360 determines an edge region corresponding to the first positive phase and the negative negative phase according to the phase of the edge in each scan line with the width and height information of the obstacle candidates, respectively, with respect to the low reliability region . The histogram distribution, which means the width and height of the pedestrian zone, is divided into ten bins each in the horizontal and vertical directions and stored as vector-type reference data. There are a number of areas that are partially opened as shown in Fig. 5, rather than closed edges of the pedestrian edge information in the actual input image. However, since the reference data of the pedestrian is directly acquired and updated from the input image sequence in the actual driving environment, a very stable matching result can be obtained. In addition, the background edge in the search window is not asymmetrical and non-uniform relative to the pedestrian area, so it does not affect the process of determining the pedestrian area. Side and back reference data in addition to the frontal view of the pedestrian at various distances are shown in Fig.

다음으로 보행자 검출부(360)는 추출된 템플릿 이미지의 히스토그램 데이터와 장애물의 후보 영역의 크기는 서로 다르기 때문에 일정 크기로 정규화(normalize)시킨다. 이때 참조 데이터와의 비교는 정규화된 히스토그램 정보간의 상호 상관계수를 다음의 수학식으로 결정한다. 두 측정값 x, y 값에 대하여 정규화 된 차원의 n개 측정값이 입력되며

Figure 112009080160356-pat00001
Figure 112009080160356-pat00002
는 각각의 평균값이고, sx와 sy는 각각의 표준편차 값이다. 여기서 상관계수 r은 -1≤r≤1를 항상 만족하며, 상관계수가 0보다 클수록 양의 상관관계를 갖는다고 표현하고 두 데이터가 서로 비슷함을 의미한다.Next, the pedestrian detection unit 360 normalizes the histogram data of the extracted template image to a predetermined size because the histogram data of the extracted template image is different from the size of the candidate region of the obstacle. At this time, the comparison with the reference data determines the cross-correlation coefficient between the normalized histogram information by the following equation. For each of the two measured x, y values, n measured values of the normalized dimension are entered
Figure 112009080160356-pat00001
Wow
Figure 112009080160356-pat00002
Is the mean value of each, and s x and s y are the respective standard deviation values. Here, the correlation coefficient r always satisfies -1? R? 1, and a correlation coefficient of greater than 0 means that the correlation has a positive correlation, meaning that the two data are similar to each other.

Figure 112009080160356-pat00003
Figure 112009080160356-pat00003

경보신호 발생부(370)는 경계영역 내에 보행자 등의 장애물이 검출되면 경보신호를 발생한다. 경보신호 발생부(370)에 의해 발생된 경보신호는 RS232 통신 등을 통해 온라인 자동차의 전원 세그먼트의 제어 처리부에 전달된다. The alarm signal generator 370 generates an alarm signal when an obstacle such as a pedestrian is detected in the boundary area. The alarm signal generated by the alarm signal generator 370 is transmitted to the control processor of the power segment of the online automobile via RS232 communication or the like.

도 7은 본 발명에 따른 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of detecting a pedestrian using one-dimensional projected edge information according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 7을 참조하면, 시차맵 계산부(320)는 영상 입력부(310)를 통해 입력된 스테레오 영상을 기초로 시차맵을 계산한다(S700). 다음으로 신뢰영역 판단부(330)는 사전에 설정된 기준값을 기초로 시차맵에서 신뢰도가 높은 영역과 낮은 영역을 구분한다(S710). 신뢰도가 높은 제1영역에 대해서는(S720) 제1후보영역 결정부(340)가 V-시차맵을 생성한 후 도로정보를 추출한다(S730). 또한 제1후보영역 결정부(340)는 추출된 도로정보를 기초로 전방의 경계 영역(Alarm Area)을 결정한다(S740). 그리고 제1후보영역 결정부(340)는 V-시차맵을 기반으로 보행자 영역의 평균 폭과 높이 및 지면과의 연결 여부를 기초로 보행자 후보 영역을 결정한다(S750). 한편 신뢰도가 낮은 제2영역에 대해서는(S720) 제2후보영역 결정부(350)가 제2영역의 일차원 사영된 영상의 에지 분포를 기초로 보행자 후보 영역을 결정한다(S760). 다음으로 보행자 검출부(360)는 제1후보영역 결정부(340)와 제2후보영역 결정부(350)에 의해 결정된 보행자 후보 영역과 사전에 수집된 참조 패치 이미지를 매칭하여 보행자를 검출한다(S770). 마지막으로 경보신호 발생부(370)는 경계 영역 내에서 보행자가 검출되면 경보신호를 발생한다(S780).Referring to FIG. 7, the parallax map calculator 320 calculates a parallax map based on the stereo image input through the image input unit 310 (S700). Next, the confidence region determination unit 330 distinguishes the high reliability region from the low reliability region in the parallax map based on the preset reference value (S710). In operation S720, the first candidate region determining unit 340 generates a V-parallax map for the first region having high reliability, and then extracts the road information in operation S730. In addition, the first candidate area determining unit 340 determines a front boundary area (Alarm Area) based on the extracted road information (S740). In operation S750, the first candidate area determination unit 340 determines a pedestrian candidate area based on whether the average width of the pedestrian area, the height, and the ground are connected to each other based on the V-parallax map. On the other hand, in step S720, the second candidate area determination unit 350 determines a pedestrian candidate area based on the edge distribution of the one-dimensional projected image of the second area for the second area having low reliability. Next, the pedestrian detection unit 360 detects the pedestrian by matching the pedestrian candidate area determined by the first candidate area determination unit 340 and the second candidate area determination unit 350 with the reference patch image collected in advance (S770 ). Finally, the alarm signal generator 370 generates an alarm signal when a pedestrian is detected within the boundary area (S780).

본 발명에 따른 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치 및 방법의 성능을 확인하기 위한 실험 시스템은 스테레오 카메라 시스템과 고성능 컴퓨팅 장비로 구성된다. 전방에 대한 스테레오 영상은 스테레오 카메라(일예로, 포인트글레이(Pointgrey)사의 Flea2-08S2C 카메라)로부터 입력받는다. Flea2 카메라는 1032×776 영상을 30 fps(frame per second)로 처리하며, 충분한 시계를 확보하기 위해 초점거리 5mm 렌즈를 장착하고 카메라간 거리는 40cm로 고정하였다. 또한 스테레오 입력 영상으로부터 안정적인 시차맵을 구하기 위해 상호상관 방법을 그래픽스 하드웨어(GPU) 상에서 구현하였다. 최근에 엔비디아(NVIDIA)사 등에서 활발하게 개발되고 있는 그래픽스 하드웨어는 다수의 고성능 프로세서를 병렬로 배치함으로써 중앙처리장치(CPU)보다 높은 계산 성능을 제공한다. 컴퓨팅 시스템은 HP 워크스테이션 XW4600으로 Intel Core2 Quad 2.66MHz CPU, 4G 주메모리와 Nvidia GTX 260 보드를 탑재하였다. 상호상관 방법은 SAD에 비해 약 35% 정도의 처리 속도 저하가 있었지만, 구성된 시스템 상에서 320×240 해상도의 시차맵을 초당 25 프레임 이상의 속 도로 얻을 수 있다.An experimental system for verifying the performance of a pedestrian detection apparatus and method using one-dimensional projected edge information according to the present invention comprises a stereo camera system and a high-performance computing apparatus. The front stereo image is input from a stereo camera (for example, a Flea2-08S2C camera manufactured by Pointgrey). The Flea2 camera processes 1032 × 776 images at 30 frames per second (fps), and a focal length of 5 mm is attached to ensure a sufficient time. We also implemented a cross correlation method on graphics hardware (GPU) to obtain a stable parallax map from a stereo input image. Recently, graphics hardware, which is actively developed by NVIDIA, etc., provides higher computation performance than a central processing unit (CPU) by arranging a number of high performance processors in parallel. The computing system is an HP Workstation XW4600 with Intel Core2 Quad 2.66MHz CPU, 4G main memory and Nvidia GTX 260 board. The cross correlation method has a processing speed degradation of about 35% compared to SAD, but a parallax map of 320 × 240 resolution can be obtained at a speed of 25 frames per second or more on the configured system.

실제 야외의 실험에서는 다양한 영상 시퀀스로부터 65개의 보행자의 에지 분포에 의해 해당 영역의 히스토그램 데이터를 참조자료로 이용했으며, 0.6 이상의 상관계수를 갖는 참조 템플릿이 6개 이상 검출되면 보행자라고 판단하였다. 도 8에는 본 발명에 의해 검출된 보행자 영역과 히스토그램 분포가 도시되어 있으며, 도 에는 다수의 보행자가 존재하는 상황에서 검출된 장애물 영역이 도시되어 있다. 입력되는 하나의 대상 영역에 대해 65개의 참조 데이터간의 상호상관 연산 소요시간은 0.03m초에 불과하며, 이후 보다 강건한 매칭 결과를 위해 참조 데이터 개수를 확장해도 경계영역에 존재하는 다수의 장애물을 동시에 처리할 수 있는 처리 성능을 확인하였다.In actual outdoor experiments, the histogram data of the corresponding area was used as reference data by the edge distribution of 65 pedestrians from various image sequences, and when 6 or more reference templates having a correlation coefficient of 0.6 or more were detected, it was judged to be a pedestrian. FIG. 8 shows a pedestrian area and a histogram distribution detected by the present invention, and an obstacle area detected in a situation where a plurality of pedestrians exist. The time required for the cross-correlation operation between the 65 reference data for one input area is only 0.03 m sec., And even if the number of reference data is expanded for a more robust matching result, many obstacles existing in the boundary area are simultaneously processed And confirmed the processing performance.

본 발명은 사전에 설정된 참조 데이터와 유사한 외형을 갖는 보행자는 정확하게 검출하였지만, 저장되지 않은 유형의 사람 혹은 사람과 유사한 형태의 물체인 경우에도 잘못 인식하는 경우도 간혹 발생한다. 이를 해결하기 위해 먼저 다양한 형태의 보행자 영역을 참조 데이터로 충분히 확보해야 한다. 또한 실시간성을 유지하면서 보다 강건한 보행자 검출 알고리즘을 추가로 적용한다면 대상 보행자의 검출 성능이 개선될 수 있다. 또한 스테레오 비전 시스템으로부터 시차 정보를 얻는 과정에서 주변 조명 환경(밝기, 그림자), 배경, 주변 물체 등에 의해 스테레오 매칭의 성능이 많은 영향을 받는다. 따라서 시차 정보만을 이용하면 전방의 장애물 정보를 안정적으로 검출하지 못하는 상황도 발생한다. 이와 관련하여 본 발명은 전방의 경계영역에 존재하는 보행자를 안정적으로 검출하기 위해 보행자 여부를 판단 하는 후보 장애물 영역의 에지 정보를 수평 및 수직 방향으로 1차원 사영한 히스토그램 분포를 추출한다. 그리고 사전에 구성된 참조 데이터와 입력되는 영상 시퀀스의 후보 영역과의 상호상관 연산을 통해 보행자를 검출한다. 실험에서 대상 장애물에 대해 65개의 참조 데이터 간의 상호상관 연산은 0.03m초 내에 진행된다. 따라서 보다 많은 참조 자료를 이용하면서 경계영역 내에 다수의 장애물이 존재하는 경우에도 장애물의 안정적인 실시간 검출이 가능하다. Although the pedestrian having an appearance similar to the reference data set in advance is correctly detected, the present invention sometimes erroneously recognizes a pedestrian even if it is an object of a type that is not stored or similar to a person. In order to solve this problem, various types of pedestrian areas should be secured as reference data. In addition, the detection performance of the target pedestrian can be improved if a more robust pedestrian detection algorithm is applied while maintaining the real-time property. In addition, stereo matching performance is greatly affected by ambient lighting environment (brightness, shadow), background, and surrounding objects in obtaining the parallax information from the stereo vision system. Therefore, if only the parallax information is used, the obstacle information at the front can not be detected stably. In this regard, in order to stably detect a pedestrian present in a boundary area in front, a histogram distribution in which edge information of a candidate obstacle area for judging whether a pedestrian is determined is projected one-dimensionally in the horizontal and vertical directions is extracted. Then, the pedestrian is detected by cross-correlation calculation between the reference data constructed in advance and the candidate region of the input video sequence. In the experiment, cross-correlation between 65 reference data for the target obstacle is made within 0.03m second. Therefore, even if there are many obstacles in the boundary area using more reference data, stable real-time detection of obstacles is possible.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

도 1은 상호상관방법으로 얻어진 시차맵(좌)에서 신뢰영역의 검출 결과(중간)와 원영상(오른쪽)을 도시한 도면,FIG. 1 is a diagram showing a detection result (middle) and an original image (right) of a confidence region in a parallax map (left) obtained by a cross-correlation method,

도 2는 종래 기술에 의한 보행자 오검출 및 미검출 결과를 도시한 도면,FIG. 2 is a view showing a result of detection and non-detection of a pedestrian according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,3 is a block diagram showing a configuration of a preferred embodiment of a pedestrian detecting apparatus using edge information projected according to the present invention;

도 4와 도 5는 각각 사용자에 의해 사전에 결정된 보행자 영역의 설정방법과 실제 입력 영상에서 보행자의 에지 히스토그램 분포를 도시한 도면,4 and 5 are diagrams showing a method of setting a pedestrian area predetermined by a user and an edge histogram distribution of a pedestrian in an actual input image,

도 6은 다양한 거리에서 보행자의 정면 외에 측면 및 후면의 참조 데이터를 도시한 도면,Fig. 6 shows side and back reference data outside the front of the pedestrian at various distances; Fig.

도 7은 본 발명에 따른 일차원 사영된 에지정보를 이용한 보행자 검출 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도, FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of detecting a pedestrian using one-dimensional projected edge information according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명에 의해 검출된 보행자 영역과 히스토그램 분포를 도시한 도면, 그리고8 is a view showing a pedestrian area and a histogram distribution detected by the present invention, and Fig.

도 9는 다수의 보행자가 존재하는 상황에서 본 발명에 의해 검출된 장애물 영역을 도시한 도면이다.9 is a view showing an obstacle area detected by the present invention in a situation where a plurality of pedestrians exist.

Claims (1)

스테레오 영상을 기초로 시차맵을 계산하는 시차맵 계산부; A parallax map calculator for calculating a parallax map based on the stereo image; 상기 시차맵의 제1영역에 대해 보행자 영역의 평균 폭과 높이 및 지면과의 연결 여부를 기초로 보행자 후보 영역을 결정하는 제1후보영역 결정부;A first candidate area determining unit for determining a pedestrian candidate area based on whether an average width of the pedestrian area and a height are connected to the ground for the first area of the parallax map; 상기 시차맵의 제2영역에 대해 상기 제2영역의 1차원 사영 영상의 에지 분포를 기초로 보행자 후보 영역을 결정하는 제2후보영역 결정부; 및A second candidate area determining unit for determining a pedestrian candidate area based on an edge distribution of the one-dimensional projected image of the second area with respect to the second area of the parallax map; And 상기 제1후보영역 결정부와 제2후보영역 결정부에 의해 결정된 보행자 후보 영역과 사전에 수집된 참조 패치 이미지를 매칭하여 보행자를 검출하는 보행자 검출부;를 포함하되, And a pedestrian detector for detecting a pedestrian by matching a pedestrian candidate area determined by the first candidate area determining part and a second candidate area determining part with a reference patch image collected in advance, 상기 제1영역 및 상기 제2영역은 상기 시차맵에서 오차의 기준값에 따라 구분되는 것을 특징으로 하는 보행자 검출 장치.Wherein the first area and the second area are divided according to a reference value of an error in the parallax map.
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