JP3925501B2 - Heat source detection device - Google Patents
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Description
本発明は、歩行者などの熱源を検出する熱源検出装置に関する。 The present invention relates to a heat source detection device that detects a heat source of a pedestrian or the like.
赤外線カメラと可視光線カメラとにより車両前方を撮像し、赤外線カメラの画像から可視光線カメラの画像を減じて熱源のみの画像を生成し、表示するようにした環境認識装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art An environment recognition device is known in which an infrared camera and a visible light camera are used to capture the front of a vehicle, a visible light camera image is subtracted from an infrared camera image, and an image of only a heat source is generated and displayed (for example, , See Patent Document 1).
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
しかしながら、上述した従来の装置では、昼間、特に日射が強いシーンでの太陽光線の影響を考慮していないので、検出領域が日陰から日向に変化した場合には、路面の温度がそれほど上昇していないにもかかわらず、日光に含まれる遠赤外線が路面で反射されて路面に熱源があると誤検出するという問題がある。また、検出領域内に日向部分と日陰部分とがある場合にも、日向部分に熱源がないのに熱源があると誤検出するという問題がある。 However, since the above-described conventional apparatus does not consider the influence of sunlight in the daytime, particularly in scenes with strong solar radiation, when the detection area changes from shade to sunlight, the temperature of the road surface rises so much. In spite of this, there is a problem that far-infrared rays contained in sunlight are reflected on the road surface and erroneously detected that there is a heat source on the road surface. In addition, when there is a sunlit portion and a shaded portion in the detection area, there is a problem that a heat source is erroneously detected even though there is no heat source in the sunlit portion.
赤外線で被写界を撮像して赤外画像を出力する赤外線撮像手段と、赤外線撮像手段の被写界における撮像範囲を含む範囲を可視光線で撮像し、可視画像を出力する可視光線撮像手段と、赤外線撮像手段による赤外画像の画像ごとの輝度をしきい値と比較して熱源の存在を検出する際に、赤外画像に基づいて演算したしきい値を可視光線撮像手段による可視画像の輝度を用いて補正するしきい値変更手段とを備え、しきい値変更手段は、撮像範囲に日向部分と日陰部分とを有する場合、日向部分のしきい値を日陰部分のしきい値より高くする。 Infrared imaging means for imaging an object scene with infrared rays and outputting an infrared image; Visible ray imaging means for imaging a range including an imaging range in the object scene of the infrared imaging means with visible light and outputting a visible image; When the presence of a heat source is detected by comparing the brightness of each infrared image by the infrared imaging means with the threshold, the threshold calculated based on the infrared image A threshold value changing unit that corrects using luminance, and the threshold value changing unit sets the threshold value of the sunny part higher than the threshold value of the shaded part when the imaging range includes a sunny part and a shaded part To do.
本発明によれば、熱源の誤検出を防止することができる。 According to the present invention, erroneous detection of a heat source can be prevented.
図1は一実施の形態の構成を示す図である。可視光線カメラ1は可視光線で被写界を撮像し、可視画像を出力する。赤外線カメラ2は赤外線で被写界を撮像し、赤外画像を出力する。可視光線カメラ1と赤外線カメラ2は車両後端に設置され、車両後方を撮像する。可視光線カメラ1と赤外線カメラ2は同一位置に設置され、またそれらの撮像範囲は同一であることが望ましいが、同一位置および同一範囲でなくても少なくとも可視光線カメラ1の撮像範囲の中に赤外線カメラ2の撮像範囲が含まれる必要がある。熱源判断装置3はマイクロコンピューターを中心に構成され、可視光線カメラ1と赤外線カメラ2で撮像した画像を処理して視野内の熱源の有無を判定する。報知装置4は熱源判断装置3により視野内に熱源があると判定された場合に熱源の画像を表示するとともに、音声、ブザー、バイブレーターなどにより警報を行う。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment. The visible
図2は日差しによって車両後方に日陰の部分と日向の部分ができた場合を示す図であり、図3は車両後部の日陰部分と日向部分を上から見た図である。車両の前方上空から太陽光が照射している場合には車両後方に車両の影が生じ、可視光線カメラ1と赤外線カメラ2による熱源検出領域の一部が日陰部分になる。熱源検出領域内に日向部分と日陰部分とがある場合に、日向部分では路面の凹凸によって図4に示すように太陽光が乱反射され、一部が赤外線カメラ2の方向に反射されて赤外線カメラ2に入射する。太陽光の強度が強いほど反射光も強くなり、日向部分に熱源がないのにあたかも熱源があるかのように検出してしまう。
FIG. 2 is a diagram showing a case where a shaded portion and a sunlit portion are formed behind the vehicle due to sunlight, and FIG. 3 is a diagram of the shaded portion and the sunlit portion at the rear of the vehicle as viewed from above. When sunlight is radiated from above the vehicle, a shadow of the vehicle is generated behind the vehicle, and a part of the heat source detection area by the visible
人体から発せられる熱源を検出して車両周辺の歩行者などを認識する場合には、基本的には赤外線カメラ2により撮像した画像に2値化処理を施し、信号値の大きい部分に熱源が存在すると判断する。ところが、背景の温度によって画像全体の信号値が変化するため、2値化処理におけるしきい値、すなわち熱源判定しきい値を変える必要がある。例えば、熱源判定しきい値が低すぎるために、太陽光が反射された日向部分の背景を熱源として誤認することがある。そこで、この一実施の形態では可視光線カメラ1により撮像した画像の最高輝度と最低輝度または平均輝度に基づいて2値化処理における熱源判定しきい値を変更する。
When detecting a pedestrian around a vehicle by detecting a heat source emitted from a human body, basically, an image captured by the
図5は、2値化処理における熱源判定しきい値を変更しない場合の熱源検出動作を説明する図である。一方、図6は、2値化処理における熱源判定しきい値を変更する場合の一実施の形態の熱源検出動作を説明する図である。可視光線カメラ1と赤外線カメラ2の撮像画像に日陰部分と日向部分とがある場合には、可視光線カメラ1による可視画像は図5(a)および図6(a)のようになり、この場合の可視画像の横軸方向の輝度は図5(b)および部6(b)に示すようになる。当然、可視画像の日向部分の輝度は日陰部分の輝度よりも高い。
FIG. 5 is a diagram for explaining the heat source detection operation when the heat source determination threshold value in the binarization process is not changed. On the other hand, FIG. 6 is a diagram for explaining the heat source detection operation of an embodiment when changing the heat source determination threshold value in the binarization process. When there are a shaded part and a sunny part in the captured images of the visible
一方、可視光線カメラ1と赤外線カメラ2の撮像画像に日陰部分と日向部分とがある場合には、赤外線カメラ2による赤外画像は図5(c)および図6(c)に示すようになり、上述した日向部分の反射光によって明暗ができる。例えば日向部分では太陽光の照度が54000〜76462ルクスになり、日陰部分の照度の約8倍になる。太陽光は温度約6000度の黒体放射にともなう波長成分を含み、可視光線と人体検出に用いる8〜13μmの赤外光の強度割合もほぼ同様な比率で変化する。さらに、路面の反射率は路面によって異なるがほぼ数%程度であるため、赤外線カメラ2に入射する赤外線光も減少する。仮に反射率を5%と仮定すると、赤外線カメラ2に入射する赤外線光は8×0.05=0.4倍、すなわち40%だけ変化する。この変化によって赤外線輝度が2値化しきい値(熱源判定しきい値)を上まわる場合には、図5(d)に示すように熱源がない日向部分に熱源があると誤検出する。なお、図5(d)および図6(d)は赤外画像の横軸方向の輝度、すなわち赤外線カメラ2の撮像素子(不図示)の画素ごとの出力(画素値)を示す。
On the other hand, when the captured images of the
そこで、この一実施の形態では、図6(d)に示すように、日向部分における2値化しきい値を反射光に相当する分だけ高くする。こうすれば反射光により日向部分の赤外線輝度が上がっても2値化しきい値を超えることはなく、熱源の誤検出を防止することができる。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6 (d), the binarization threshold value in the sunny portion is increased by an amount corresponding to the reflected light. In this way, even if the infrared brightness of the sunlit portion increases due to the reflected light, the binarization threshold value is not exceeded, and erroneous detection of the heat source can be prevented.
次に、図5(e)および図6(e)に示すように、可視光線カメラ1と赤外線カメラ2の撮像画像の日陰部分と日向部分の境界に人体がある場合には、熱源である人体部分で赤外線輝度が大きく上昇し、図5(f)および図6(f)に示すように赤外線輝度が2値化しきい値を超えて熱源の存在が検出される。なお、図5(f)および図6(f)は、図5(e)および図6(e)に示す赤外画像の破線部の輝度、すなわち赤外線カメラ2の撮像素子(不図示)の画素ごとの出力(画素値)を示す。日向部分の2値化しきい値を変更しない場合には、図5(f)に示すように日向部分の赤外線輝度が2値化しきい値を超えてしまい、日向部分には熱源がないにも係わらず熱源が存在すると誤検出する。一方、日向部分の2値化しきい値を変更する一実施の形態では、図6(f)に示すように日向部分の赤外線輝度が2値化しきい値を超えることはなく、誤検出を防止することができる。
Next, as shown in FIG. 5 (e) and FIG. 6 (e), when a human body is present at the boundary between the shaded portion and the sunny portion of the captured images of the
図7は一実施の形態の熱源判断処理を示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。ステップ1において赤外線カメラ2により赤外線画像を取得する。ステップ2で予め設定した熱源判定しきい値(2値化しきい値)をメモリ(不図示)から読み出すか、または赤外画像により熱源判定しきい値(2値化しきい値)を計算により求め、続くステップ3で赤外線画像に2値化処理を施し、熱源判定しきい値を用いて熱源検出を行う。
FIG. 7 is a flowchart illustrating heat source determination processing according to an embodiment. The operation of the embodiment will be described with reference to this flowchart. In
次に、ステップ4で可視光線カメラ1により可視画像を取得する。続くステップ5において可視画像の輝度に基づいて各画像ごとに熱源判定しきい値を補正する。
TH’=TH+THC=TH+(Vmax−Vm)*W*R ・・・(1)
(1)式において、TH’は補正後の熱源判定しきい値、THは予め設定または赤外画像に基づいて算出した熱源判定しきい値、THCは可視画像の輝度に基づいて演算した熱源判定しきい値の補正値である。また、Vmaxは可視画像の日向部分の最高輝度、Vmは可視画像の日陰部分の最低輝度、または平均輝度、Wは可視画像の輝度の赤外画像の輝度に及ぼす波長係数、つまり黒体放射に基づく可視光受光エネルギーと赤外光受光エネルギーの比率、Rは想定される路面の反射率である。
Next, in
TH ′ = TH + THC = TH + (Vmax−Vm) * W * R (1)
In equation (1), TH ′ is a corrected heat source determination threshold value, TH is a heat source determination threshold value set in advance or calculated based on an infrared image, and THC is a heat source determination value calculated based on the luminance of a visible image. This is the correction value for the threshold. Vmax is the maximum luminance of the sunny part of the visible image, Vm is the minimum luminance or the average luminance of the shaded part of the visible image, and W is the wavelength coefficient that affects the luminance of the infrared image of the visible image, that is, black body radiation. The ratio of the visible light receiving energy and the infrared light receiving energy based on R, R is the assumed road surface reflectance.
ステップ6では補正後の熱源判定しきい値TH’を用いて可視画像から熱源検出処理を行う。以後、上述した処理を繰り返す。
In
このように、一実施の形態によれば、赤外線で被写界を撮像して赤外画像を出力する赤外線カメラ2と、赤外線カメラ2の被写界における撮像範囲を含む範囲を可視光線で撮像し、可視画像を出力する可視カメラ1とを備え、赤外線カメラ2による赤外画像の輝度をしきい値と比較して熱源の存在を検出する際に、可視カメラ1による可視画像の輝度に基づいてしきい値を変更するようにしたので、路面反射光などの熱源検出に及ぼす影響を効果的に抑制することができ、熱源の誤検出を防止することができる。
Thus, according to one embodiment, the
また、一実施の形態では、可視画像の最高輝度と最低輝度または平均輝度との差に、黒体放射に基づく可視光受光エネルギーと赤外光受光エネルギーの比率を乗じた値に基づいて熱源判定しきい値を変更するようにしたので、より正確に熱源を検出することができる。 In one embodiment, the heat source is determined based on a value obtained by multiplying the difference between the maximum luminance and the minimum luminance or the average luminance of the visible image by the ratio of the visible light reception energy and the infrared light reception energy based on black body radiation. Since the threshold value is changed, the heat source can be detected more accurately.
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、可視カメラ1が可視光線撮像手段を、赤外線カメラ2が赤外線撮像手段を、熱源判断装置3が熱源判定手段およびしきい値変更手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the
なお、上述した一実施の形態では車両に搭載される熱源検出装置を例に上げて説明したが、本願発明は車両用に限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the heat source detection device mounted on the vehicle has been described as an example, but the present invention is not limited to the vehicle.
1 可視光線カメラ
2 赤外線カメラ
3 熱源判断装置
4 報知器
1
Claims (4)
前記赤外線撮像手段の被写界における撮像範囲を含む範囲を可視光線で撮像し、可視画像を出力する可視光線撮像手段と、
前記赤外線撮像手段による赤外画像の画素ごとの輝度をしきい値と比較して熱源の存在を検出する熱源判定手段と、
前記赤外画像に基づいて演算したしきい値を前記可視光線撮像手段による可視画像の輝度を用いて補正するしきい値変更手段とを備え、
前記しきい値変更手段は、前記撮像範囲に日向部分と日陰部分とを有する場合、前記日向部分のしきい値を前記日陰部分のしきい値より高くすることを特徴とする車載用熱源検出装置。 Infrared imaging means for imaging an object scene with infrared rays and outputting an infrared image;
A visible light imaging means for imaging a range including an imaging range in the object scene of the infrared imaging means with a visible light, and outputting a visible image;
Heat source determination means for detecting the presence of a heat source by comparing the brightness of each pixel of the infrared image by the infrared imaging means with a threshold value;
Threshold value changing means for correcting the threshold value calculated based on the infrared image using the luminance of the visible image by the visible light imaging means,
The on-vehicle heat source detection device, wherein the threshold value changing means makes the threshold value of the sun part higher than the threshold value of the sun part when the imaging range has a sun part and a shade part. .
前記しきい値変更手段は、前記可視画像の前記日向部分の最高輝度と前記日陰部分の最低輝度との差に基づいて前記日向部分の前記しきい値を高くすることを特徴とする車載用熱源検出装置。 In the vehicle-mounted heat source detection device according to claim 1,
The on-vehicle heat source characterized in that the threshold value changing means increases the threshold value of the sunlit portion based on a difference between the maximum brightness of the sunlit portion and the minimum brightness of the shaded portion of the visible image. Detection device.
前記しきい値変更手段は、前記可視画像の前記日向部分の最高輝度と前記可視画像全体の平均輝度との差に基づいて前記日向部分の前記しきい値を高くすることを特徴とする車載用熱源検出装置。 In the vehicle-mounted heat source detection device according to claim 1,
The threshold value changing means increases the threshold value of the sunny portion based on a difference between a maximum luminance of the sunny portion of the visible image and an average luminance of the entire visible image . Heat source detection device.
前記赤外線撮像手段の被写界における撮像範囲を含む範囲を可視光線で撮像し、可視画像を出力する可視光線撮像手段と、
前記赤外線撮像手段による赤外画像の輝度をしきい値と比較して熱源の存在を検出する熱源判定手段と、
前記可視光線撮像手段による可視画像の輝度に基づいて前記しきい値を変更するしきい値変更手段とを備え、
前記しきい値変更手段は、前記可視画像の日向部分の最高輝度と、日陰部分の最低輝度、または前記可視画像全体の平均輝度との差に黒体放射に基づく可視光受光エネルギーと赤外光受光エネルギーの比率を乗じた値に基づいて前記日向部分の前記しきい値を高くすることを特徴とする車載用熱源検出装置。 Infrared imaging means for imaging an object scene with infrared rays and outputting an infrared image;
A visible light imaging means for imaging a range including an imaging range in the object scene of the infrared imaging means with a visible light, and outputting a visible image;
Heat source determination means for detecting the presence of a heat source by comparing the brightness of an infrared image by the infrared imaging means with a threshold value;
Threshold changing means for changing the threshold based on the luminance of the visible image by the visible light imaging means,
The threshold value changing means includes a visible light receiving energy and an infrared light based on black body radiation based on a difference between a maximum luminance of a sunlit portion of the visible image and a minimum luminance of a shaded portion or an average luminance of the entire visible image. A vehicle-mounted heat source detection device characterized in that the threshold value of the sunny portion is increased based on a value obtained by multiplying a ratio of received light energy.
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