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車両検出装置及び方法 - 日産自動車株式会社
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発明の名称 車両検出装置及び方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−323627(P2003−323627A)
公開日 平成15年11月14日(2003.11.14)
出願番号 特願2002−128864(P2002−128864)
出願日 平成14年4月30日(2002.4.30)
代理人 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 (外7名)
【テーマコード(参考)】
5B057
5H180
5L096
【Fターム(参考)】
5B057 AA16 BA24 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CD05 CH01 CH11 DA08 DA16 DB02 DB09 DC16 DC22 
5H180 AA01 CC04 LL04
5L096 AA06 BA04 CA24 EA03 FA06 FA14 FA32 FA62
発明者 芥川 清
要約 課題
車両を構成するエッジ線分の詳細な情報が得られなくても正確に車両を検出する。

解決手段
車両に搭載され、車両周囲を撮像して撮像画像を撮像部1により生成すると、エッジ画像を作成して、エッジ画像を用いた他車両検出をする。このとき、演算処理機能部2では、他車両の撮像画像内での平滑化サイズ「1」〜「4」を順次設定し、設定した平滑化サイズに応じて自車両からの距離に相当する距離領域「1」〜「4」を設定し、設定した距離領域内で、平滑化サイズの演算領域内にてエッジ画像の画素値を平均し、平均した画素値が最も高い平滑化領域内の極値位置を、他車両21A、21Bの中心位置として検出する。
特許請求の範囲
【請求項1】 車両に搭載され、車両周囲を撮像して撮像画像を生成する撮像手段と、上記撮像手段にて生成した撮像画像に画像処理をして、撮像画像に含まれる物体の輪郭線からなるエッジ画像を作成するエッジ画像作成手段と、他車両の上記撮像画像内での画像サイズを設定し、設定した画像サイズに応じて自車両からの距離範囲に相当する画像領域を設定し、設定した画像領域内で、上記画像サイズの演算領域内にてエッジ画像の画素値を平均し、平均した画素値が最も高い演算領域内の極値位置を、他車両の中心位置として検出する車両検出手段とを備えることを特徴とする車両検出装置。
【請求項2】 上記車両検出手段は、上記画像サイズを次第に小さくし、自車両から近距離の上記画像領域から順次遠距離の上記画像領域に向かって他車両の検出をすることを特徴とする請求項1に記載の車両検出装置。
【請求項3】 上記画像検出手段は、上記演算領域内の極値位置を検出した後に、次の画像領域にて演算領域内の極値位置を検出するに際して、先に検出した極値位置を中心とする画像サイズの演算領域を除外することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両検出装置。
【請求項4】 車両周囲を撮像して撮像画像を生成する第1ステップと、上記第1ステップにて生成した撮像画像に画像処理をして撮像範囲に含まれる物体の輪郭線からなるエッジ画像を作成する第2ステップと、上記エッジ画像内にて他車両を検出する画像サイズを設定する第3ステップと、上記第3ステップにて設定した上記画像サイズに応じて、自車両からの距離範囲に相当する画像領域を設定する第4ステップと、設定した画像領域内で、上記画像サイズの演算領域内にてエッジ画像の画素値を平均し、平均画素値が最も高い演算領域内の極値位置を、他車両の中心位置として検出する第5ステップとを有し、上記第3ステップにて順次画像サイズを更新して、上記第4ステップ及び上記第5ステップを繰り返して上記エッジ画像内の他車両を検出することを特徴とする車両検出方法。
【請求項5】 上記第3ステップでは、上記画像サイズを順次小さくするように更新をし、自車両から近距離の上記画像領域から順次遠距離の上記画像領域に向かって他車両の検出をすることを特徴とする請求項4に記載の車両検出方法。
【請求項6】 上記第5ステップにて上記演算領域内の極値位置を検出した後の、次の第5ステップでは、画像領域にて演算領域内の極値位置を検出するに際して、先に検出した極値位置を中心とする画像サイズの演算領域を除外することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の車両検出方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自車両に搭載されたカメラ装置で撮像した自車両周辺の撮像画像から他車両を検出して車両運転者に提示する車両検出装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、車両にカメラ装置を搭載し、走行中の自車両周辺の車両を検出して、自車両と他車両との位置関係などを車両運転者に提示したり、他車両との車間距離に応じて警報を発するシステムが開発されている。このようなシステムにおいて、撮像した画像から車両の有無を判定し、車両が存在する場合の位置を検出することが必要となる。
【0003】このように撮像画像から他車両を検出する車両検出装置としては、例えば特開平2000−113201号公報に開示された技術がある。
【0004】この車両検出装置は、先ず、前方に存在する車両後部を撮像して画像データを生成し、この画像データを用いて画像内の水平エッジ線分及び垂直エッジ線分を抽出する。そして、抽出した垂直エッジ線分のうち、水平方向距離及び垂直方向距離が車幅及び車高に関する基準条件を満たす垂直エッジ線分の対を選択する。次に、選択した垂直エッジ線分の対ごとに、水平エッジ線分のうち、垂直エッジ線分の対の間に存在する水平エッジ線分を選択する。次に、選択した水平エッジの数、位置、長さに基づいて、垂直エッジ線分の対が車両の両側端部を表す線分である可能性を示す評価値を算出する。そして、車両検出装置では、算出した評価値を基準値と比較して、垂直エッジ線分の対が車両の両側端部を表す線分であるか否かを判定することにより、車両を検出していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の車両検出装置において、正確に車両を検出するためには、画像内にて車両を構成しているエッジ線分の詳細な情報が必要となってしまう。このため、検出対象となる車両が遠方に存在する場合や、広い範囲で車両検出するために広角レンズを使用した場合など、車両画像を構成する画素数が少なくなって画像内の車両部分の解像度が低下すると、エッジ線分の詳細な情報が得られず、車両検出が困難となってしまうという問題点があった。
【0006】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、車両を構成するエッジ線分の詳細な情報が得られなくても正確に車両を検出することができる車両検出装置及び方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するために、請求項1に係る車両検出装置では、車両に搭載され、車両周囲を撮像して撮像画像を撮像手段により生成すると、エッジ画像作成手段により撮像画像に含まれる物体の輪郭線からなるエッジ画像を作成して、エッジ画像を用いた他車両検出をする。このとき、車両検出手段では、他車両の上記撮像画像内での画像サイズを設定し、設定した画像サイズに応じて自車両からの距離範囲に相当する画像領域を設定し、設定した画像領域内で、上記画像サイズの演算領域内にてエッジ画像の画素値を平均し、平均した画素値が最も高い演算領域内の極値位置を、他車両の中心位置として検出する。
【0008】請求項2に係る車両検出装置では、請求項1に係る車両検出装置であって、上記車両検出手段により他車両を検出するときに、上記画像サイズを次第に小さくすることにより、画像領域を、自車両から近距離から遠距離に向かって設定することで、近距離から他車両検出を開始して次第に遠距離の他車両検出をする。
【0009】請求項3に係る車両検出装置では、請求項1又は請求項2に係る車両検出装置であって、上記画像検出手段により上記演算領域内の極値位置を検出した後に、次の画像領域にて演算領域内の極値位置を検出するに際して、先に検出した極値位置を中心とする画像サイズの演算領域を除外する。そして、除外した演算領域外の画像内での他車両検出をする。
【0010】請求項4に係る車両検出方法では、車両周囲を撮像して撮像画像を生成すると、撮像画像に画像処理をして撮像範囲に含まれる物体の輪郭線からなるエッジ画像を作成し、上記エッジ画像内にて他車両を検出する画像サイズを設定し、設定した上記画像サイズに応じて、自車両からの距離範囲に相当する画像領域を設定し、設定した画像領域内で、上記画像サイズの演算領域内にてエッジ画像の画素値を平均し、平均画素値が最も高い演算領域内の極値位置を、他車両の中心位置として検出する処理をする。そして、この車両検出方法では、全画面における他車両を検出するときに、順次画像サイズを更新して、画像領域の更新及びこの画像領域での他車両検出を繰り返して、上記エッジ画像内の他車両を検出する。
【0011】請求項5に係る車両検出装置では、請求項4に係る車両検出方法であって、上記画像サイズを順次小さくするように更新をし、自車両から近距離の上記画像領域から順次遠距離の上記画像領域に向かって他車両の検出をする。
【0012】請求項6に係る車両検出装置では、請求項4又は請求項5に係る車両検出方法であって、上記演算領域内の極値位置を検出した後、画像領域にて演算領域内の極値位置を検出するに際して、先に検出した極値位置を中心とする画像サイズの演算領域を除外することを特徴とする。
【0013】
【発明の効果】請求項1に係る車両検出装置によれば、他車両の撮像画像内での画像サイズを設定し、設定した画像サイズに応じて自車両からの距離範囲に相当する画像領域を設定し、設定した画像領域内で、画像サイズの演算領域内にてエッジ画像の画素値を平均し、平均した画素値が最も高い演算領域内の極値位置を、他車両の中心位置として検出するので、他車両を構成するエッジの詳細な情報が得られない場合や他車両画像が低解像度である場合であっても、正確に車両を検出することができる。
【0014】請求項2に係る車両検出装置によれば、他車両を検出するときに、画像サイズを次第に小さくすることにより、画像領域を、自車両から近距離から遠距離に向かって設定することで、近距離から他車両検出を開始して次第に遠距離の他車両検出をすることにより、自車両から遠距離の他車両を小さい画像サイズにて検出することができ、請求項1の効果を発揮させることができる。
【0015】請求項3に係る車両検出装置によれば、画像検出手段により演算領域内の極値位置を検出した後に、次の画像領域にて演算領域内の極値位置を検出するに際して、先に検出した極値位置を中心とする画像サイズの演算領域を除外するので、過去の検出結果から他車両を検出する領域を限定して車両を検出することができる。
【0016】請求項4に係る車両検出方法によれば、全画面における他車両を検出するときに、順次画像サイズを更新をすることで画像領域の更新をし、この画像領域にて画像サイズの演算領域内にてエッジ画像の画素値を平均し、平均画素値が最も高い演算領域内の極値位置を、他車両の中心位置として検出するので、他車両を構成するエッジの詳細な情報が得られない場合や他車両画像が低解像度である場合であっても、正確に車両を検出することができる。
【0017】請求項5に係る車両検出装置によれば、近距離から他車両検出を開始して次第に遠距離の他車両検出をすることにより、自車両から遠距離の他車両を小さい画像サイズにて検出することができ、請求項4の効果を発揮させることができる。
【0018】請求項6に係る車両検出装置によれば、演算領域内の極値位置を検出した後、画像領域にて演算領域内の極値位置を検出するに際して、先に検出した極値位置を中心とする画像サイズの演算領域を除外するので、過去の検出結果から他車両を検出する領域を限定して車両を検出することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0020】本発明は、例えば図1に示すように構成された車両検出装置に適用される。
【0021】[車両検出装置の構成]この車両検出装置は、自車両周囲を撮像する位置に配設された撮像部1と、演算処理機能部2として車両内部に配設された画像記憶部11、平滑化処理部12、ピーク位置検出部13、初期値設定部14、平滑化サイズ算出部15、領域算出部16、車両位置記憶部17、周囲地図生成部18と、車両運転者から視認可能な位置に配設された表示部3とを備える。
【0022】撮像部1は、車両周囲を撮像するために、車両前部又は車両後部に設けられる。この撮像部1は、車両前方又は車両後方を撮像して画像データを生成して演算処理機能部2に出力する。
【0023】演算処理機能部2では、例えば所定期間毎に撮像部1から画像データが入力されると、その画像データを画像記憶部11に記憶する。このとき、演算処理機能部2では、画像データのうち、少なくとも画素の明るさを示す輝度値データを画像記憶部11に記憶する。
【0024】また、演算処理機能部2では、図示しないエッジ検出処理部によりエッジ検出処理を行い、画像内に含まれるエッジ線分を画像化したエッジ画像として画像記憶部11に記憶する。このとき、演算処理機能部2では、例えば画像内の縦方向エッジである垂直方向エッジ及び画像内の横方向である水平方向エッジを検出する。このエッジ検出処理では、例えば垂直方向及び水平方向のソーベルフィルタを用いた絶対値加算を行うことによりエッジ位置を求め、例えば、エッジ部分の画素値を「1」とし、エッジ位置でない画素値を「0」としたエッジ画像を作成する。
【0025】また、この演算処理機能部2では、自車両周囲の他車両を検出開始するに際して、初期値設定部14により、平滑化サイズ算出部15にて保持している平滑化サイズ、及び車両位置記憶部17にて保持している他車両位置の初期化がなされる。
【0026】平滑化サイズを平滑化サイズ算出部15にて決定すると、領域算出部16では、平滑化サイズに相当するエッジ画像上の距離領域を算出して、画像記憶部11に送る。これに応じて、画像記憶部11では、記憶したエッジ画像内における演算領域である平滑化領域を認識して、エッジ画像を平滑化処理部12に送る。
【0027】この平滑化領域は、図2に複数の他車両21A、21Bが存在する画像を示すように、初期段階において自車両に最も近い距離領域「1」となり、次第に自車両から遠い距離領域「2」、「3」、「4」となる。また、平滑化サイズは、自車両からの距離領域に応じた他車両の大きさに相当する画素サイズとなり、自車両から最近の距離領域「1」では平滑化サイズ「1」となり、最近の距離領域「1」から遠くの距離領域「2」、「3」、「4」になる従って次第に小さい平滑化サイズ「2」、「3」、「4」となる。
【0028】ここで、撮像部1にて撮像される画像では、レンズの画角と道路面に対する光軸の向きにより、画像内位置と、カメラと他車両との距離とが対応づけられる。また、他車両を前面又は背面から撮像したときの他車両の画像内の大きさは、自車両と他車両との距離に応じた大きさとなる。したがって、領域算出部16では、平滑化サイズ算出部15にて平滑化サイズが決定されると、この平滑化サイズから自車両と他車両との距離領域を決定する。
【0029】また、平滑化処理部12では、画像記憶部11からのエッジ画像内であって、領域算出部16にて決定された平滑化領域の画素値の平均値を求める平滑化処理をする。ここで、平滑化領域内に多くのエッジが含まれる場合には平均値(平滑化値)が高くなり、エッジが含まれていない場合には平均値(平滑化値)が小さくなる。そして、平滑化処理部12では、各平滑化領域ごとに演算した平均値を画像メモリ内に蓄積していく。
【0030】各平滑化領域ごとの平均値が求められると、ピーク位置検出部13では、演算領域内にて平滑化値が最も高い平滑化領域内におけるピーク位置を検出する。このとき、ピーク位置検出部13では、例えば、エッジ画像を水平方向に微分した画像と、垂直方向に微分した画像とを作成し、その双方の画素値がゼロとなる領域を求め、この領域の面積重心を計算してピーク位置とする。そして、ピーク位置検出部13は、求めたピーク位置を画像内における他車両の中心位置とし、この位置を中心にした平滑化領域を他車両の領域とし、中心位置及び平滑化サイズを対応させて車両位置記憶部17に記憶する。
【0031】これにより、車両位置記憶部17には、複数の車両位置を含む車両位置リストと、平滑化サイズとを対応づけた情報が格納される。車両位置リストに対応づけられた平滑化サイズは、自車両と他車両との距離に相当する。
【0032】周囲地図生成部18は、全距離領域(全平滑化サイズ)にて上述の処理がなされたことに応じて、車両位置記憶部17に蓄積されている車両位置及び平滑化サイズを用いて、他車両の車両位置に対する自車両からの距離を求め、鳥瞰図の形式にして、自車両と他車両との位置関係を示す周囲地図を生成して表示部3に送る。これにより、車両検出装置では、自車両の周囲に存在する他車両の位置関係を提示する。
【0033】[車両検出装置による車両検出処理]つぎに、上述したように構成された車両検出装置による車両検出処理の処理手順について図3のフローチャートを参照して説明する。
【0034】演算処理機能部2では、例えば車両走行中に所定時間ごとに撮像部1にて撮像して生成した画像データが入力されることに応じてステップS1の処理を開始し、先ず、画像記憶部11に画像データを記憶させてステップS2に処理を進める。撮像部1は、例えば図4に示すよう、他車両21A、他車両21B、道路22が含まれる画像の画像データを撮像して画像記憶部11に記憶する。
【0035】ステップS2では、ステップS1で入力した画像データにエッジ検出処理を行うことにより、撮像範囲に含まれる物体の輪郭を検出してエッジ画像を作成して、ステップS3に処理を進める。これにより、図4に示すような画像を、図5に示すようなエッジ画像にし、車両前方に存在する他車両21A及び21B、道路22などの輪郭からなるものにする。
【0036】ステップS3では、初期値設定部14により、平滑化サイズ算出部15にて決定する平滑化サイズを初期値にすると共に、車両位置記憶部17に記憶された車両位置を初期化して、ステップS4に処理を進める。このとき、初期値設定部14では、平滑化サイズを自車両から最近の車両サイズに相当するサイズにし、車両位置記憶部17を各平滑化サイズで検出した座標値が未処理であることを表す数値であって、例えば(0,0)とする。
【0037】ステップS4では、現在の平滑化サイズに相当するエッジ画像上の距離領域を領域算出部16により求めて、ステップS5に処理を進め、領域算出部16により求めた距離領域における平滑化サイズに応じた平滑化領域内の平滑化値を平滑化処理部12により求めてステップS6に処理を進める。ここで、平滑化処理部12は、ステップS4にて算出された距離領域において順次平滑化領域を水平方向にシフトして平滑化値を求めることにより、ステップS4にて算出された距離領域内にて複数の平滑化値を求める。
【0038】ステップS6では、ピーク位置検出部13により、ステップS5にて算出された複数の平滑化値のうち、最も高い平滑化値が算出された平滑化領域内でピーク位置を検出することで、車両の中心位置(x,y)及び平滑化サイズを車両位置記憶部17に記憶してステップS7に処理を進める。
【0039】ステップS7では、平滑化サイズが予め設定した最小サイズであるか否かを判定することで、全距離領域についてステップS4〜ステップS6の処理を行ったか否かを判定して、全距離領域について行っていない場合にはステップS8に処理を進めて平滑化サイズの更新をして再度ステップS4〜ステップS6の処理を繰り返す。ステップS8では、例えば水平方向及び垂直方向について1画素分だけ平滑化サイズを小さくする。
【0040】これにより、図6に示すようにステップS4においてステップS8にて更新された平滑化サイズに応じた距離領域31を算出し、ステップS5において算出した距離領域31にて平滑化領域の平滑化値を求め、図7に示すようにステップS6において平滑化領域内のピーク位置32を求め、図8に示すように、ピーク位置32を中心とした平滑化領域を次の検出対象から除外する領域33にする。以降の処理では、除外した領域33を除いて平滑化サイズを更新しながら処理をし、全平滑化サイズについてステップS4〜ステップS6の処理を繰り返すことで、図9に示すような他車両21A、21Bに対応するピーク位置32A、32Bを得る。
【0041】そして、平滑化サイズ算出部15にて、ステップS8にて更新した平滑化サイズが最小サイズであると判定した場合には、ステップS7からステップS9に処理を進める。
【0042】ステップS9では、周囲地図生成部18により、図10に示すように、他車両21Aに対応する他車両検出位置画像41A、他車両21Bに対応する他車両検出位置画像41B、自車両位置画像42、自車両からの距離目盛を円形にて示す距離画像43を表示する周囲地図を作成してユーザに提示してステップS1に処理を戻す。
【0043】[実施形態の効果]以上詳細に説明したように、本実施形態に係る車両検出装置によれば、道路画像を撮像した画像上で、自車両からの距離に応じた他車両の大きさに相当する平滑化サイズを更新しながら、平滑化サイズに対応する距離領域にて平滑化領域の平滑化を行い、平滑化を行った結果、平滑化値が最も大きい平滑化領域内にてピーク検出を行うことにより他車両の位置を検出することができる。
【0044】したがって、この車両検出装置によれば、例えば他車両が自車両から遠くに位置する場合や広角レンズを用いた場合など、画像内の他車両画像が小さく、他車両を構成するエッジ線分の詳細な情報が得られない場合や他車両画像が低解像度である場合であっても、正確に他車両を検出することができる。
【0045】また、この車両検出装置によれば、エッジ線分の詳細な情報を必要としないので、他車両の種類の相違によるランプ部やバンパ形状の違いや、車両の前面や背面でのエッジ状態の差異にかかわらず正確に検出することができる。
【0046】なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。




 

 


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