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JP4032938B2 - Distance index detection device - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標物の輪郭の距離指標検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開2000−113201号公報(第4−7頁、図1)
近年、車載したカメラで撮影した画像から走行中の自車両周辺の車両を検出して位置関係を運転者に提示し、車間距離により警報するシステムが開発されている。
撮影した画像から車両を検出する方法としては、前方車両の後部をビデオカメラで撮影して画像データを生成し、この画像データに基づき画像中の水平エッジ線分および垂直エッジ線分を抽出する方法が知られている。
【0003】
この方法では、抽出された垂直エッジ線分のうち、相互の水平距離および垂直長さがそれぞれ車幅および車高にかかわる基準条件を満たす垂直エッジ線分の対を抽出する。
次に、垂直エッジ線分の対ごとに、水平エッジ線分の中から水平方向で上記垂直エッジ線分の対の間に存在するものを選別し、その数、位置、長さに基づき垂直エッジ線分対が車両の両側端部を表す線分である可能性に係わる評価値を算出する。この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。
このようにして、車両の端部を識別して車両の存否を検出できる(特許文献1参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記公知技術では、車両画像のエッジを用いるので背景に類似の特徴を持つ構造物がある場合や、背景の構造物相互や検出目標車両と背景の重なりで車両の後部輪郭のエッジと類似の特徴が生じる場合、背景を車両全体またはその一部として誤検出してしまう可能性がある。
【0005】
本発明は、上記の問題点を解決するために、背景に検出目標の輪郭のエッジと類似の特徴を持つ構造物がある場合でも、検出目標の輪郭のエッジ検出において誤検出を防止できる距離指標検出装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、光学系を有する撮像手段と、前記光学系の光軸を光軸に直角方向に移動させる光軸駆動手段と、前記撮像手段の撮像画像のエッジを抽出するエッジ抽出手段と、前記エッジ抽出手段に接続し、前記光軸が一方向に移動する間の一定時間間隔で抽出された複数のエッジ画像を加算蓄積処理し蓄積エッジ画像を生成する画像蓄積処理手段と、前記エッジ抽出手段からの1枚のエッジ画像を代表エッジ画像として記憶する画像記憶手段と、前記画像蓄積処理手段と前記画像記憶手段に接続し、前記代表エッジ画像と前記蓄積エッジ画像の各画素の濃度比を算出する演算手段とを備え、前記濃度比を距離指標とするものとした。
【0007】
【発明の効果】
本発明により、代表エッジ画像と蓄積エッジ画像の各画素の濃度比を算出し、距離に応じた指標としているので、撮像画像のエッジ画像から検出目標のエッジを抽出する際に、同一の濃度比を有したつまり同一距離にあるエッジ部分を抽出するので、目標物の対のエッジの検出が容易にできる。
その結果、背景に検出目標の輪郭のエッジと類似の特徴を持つ構造物がある場合でも、検出目標の輪郭のエッジ検出において誤検出を防止できる
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の距離指標検出装置を適用した車両検出装置のブロック構成図である。
車両検出装置は画像処理装置1とカメラ部2から構成される。
カメラ部2は、レンズ21、イメージセンサ22、シャッター24とレンズ21を水平方向に駆動する駆動装置23からなる。
図2に示すように被写体20の被写体画像26はレンズ21によりイメージセンサ22の撮像面25に結像する。レンズ21は、駆動装置23によって光軸に直角に矢印aのように水平方向に駆動される。駆動装置23は例えば電磁アクチュエータで構成する。
イメージセンサ22はCCDに代表されるような光学映像を電気信号に変換するデバイスである。撮像面25の前には、シャター24が設けられ、イメージセンサ22の露光を制御部16からの信号で制御する。シャッター24は例えば液晶シャッターである。
【0009】
画像処理装置1は、カメラ部2からの画像信号を画像処理して目標物の輪郭のエッジを検出する。図1に示すようにまず、イメージセンサ22の画像信号はエッジ検出部11に入力される。エッジ検出部11はイメージセンサ22の撮像画像のエッジ画像をつくりそれを画像蓄積処理部12と画像記憶部13へ出力する。以後、画像記憶部13に記憶されたエッジ画像を代表エッジ画像と呼称する。
画像蓄積処理部12は、エッジ画像を一定枚数加算蓄積処理し、蓄積エッジ画像を生成する。
【0010】
画像蓄積処理部12および画像記憶部13からそれぞれ蓄積エッジ画像と代表エッジ画像が演算部14へ入力される。
演算部14は、代表エッジ画像と蓄積エッジ画像の各画素の濃度比を計算し、それを検出処理部15へ出力する。また、画像記憶部13は代表エッジ画像を検出処理部15へ出力する。
検出処理部15は、代表エッジ画像をパターン処理し、濃度比のデータを利用して同一距離に対応するエッジを抽出する。
【0011】
制御部16は駆動装置23、シャッター24、イメージセンサ22、エッジ検出部11、画像蓄積処理部12、画像記憶部13、演算部14および検出処理部15に接続し制御する。
制御部16は、レンズ21を駆動装置23を介して駆動する駆動信号、イメージセンサ22が撮像画像を取得しエッジ検出部11がエッジ画像を生成するタイミングを制御する露光制御信号SC1と、画像蓄積処理部12に加算蓄積処理をさせる画像蓄積制御信号SC2と、画像記憶部13に代表エッジ画像を記憶させる画像記憶制御信号SC3と、演算部14と検出処理部15の演算タイミングを制御する演算制御信号SC4を出力する。
画像処理装置1は、全体がマイクロコンピュータとして構成される。
【0012】
本実施の形態の作用を以下に説明する。
制御部16は駆動装置23に正弦波を入力する。入力された制御信号に応じて駆動装置23が動作し、レンズ21を光軸方向に直角の水平方向に往復移動させる。
図2に示すように、被写体20の像はレンズ21を通してシャッター24で露光制御され、レンズ21の光軸の水平移動に伴い、被写体は水平方向に平行にずれて撮像面25に被写体画像26、26’として結像する。
【0013】
このとき被写体20とレンズ21の距離をL1、レンズ21とイメージセンサ22の撮像面25との距離をL2としレンズ21の光軸の水平方向移動量をd1とすると、撮像面25上での被写体画像26の移動量d2は以下のように表せる。
d2=(1+L2/L1)×d1 ・・・(1)
式(1)が示すように、被写体画像26の撮像面25上での移動量d2は被写体20とレンズ21の距離L1が小さいほど大きい。
【0014】
イメージセンサ22では、制御部16から送出される露光制御信号に同期して、シャッター24で露光制御を行い、露光毎に撮像画像をエッジ検出部11に送出する。
エッジ検出部11では、撮像画像が入力されると、画像の垂直方向のエッジを検出し、エッジ画像を生成する。このエッジ検出には例えばソーベルフィルタリングの手法を用いて行う。ここで生成されるエッジ画像の濃度(強度)は着目する画素の周囲の画素との濃淡関係により正負の値をとる。
イメージセンサ22から出力された通常の撮像画像を図5に、エッジ検出部11により処理されたエッジ画像を図6に模式的に示す。図6では図5に比較して撮像画像の輪郭のうち垂直部分が強調され水平部分は弱められたものになっている。
【0015】
エッジ画像は画像蓄積処理部12と画像記憶部13へ出力される。
画像蓄積処理部12では、レンズ21の移動によって被写体画像が左右の一方の最大移動位置から他方の最大移動位置までの1方向に移動する間の撮像画像から作成された複数のエッジ画像を加算蓄積処理する。
【0016】
画像蓄積処理部12でエッジ画像を加算蓄積処理する方法を図3、図4に示す。
図3は画像蓄積処理部12のより詳細な構成を示し、画像蓄積処理部12は、画像メモリ41、加算器42、セレクタ43、符号比較器44、およびセレクタ制御器45から構成される。
信号S1はエッジ検出部11から出力されるエッジ画像の画素濃度を、信号S2は画像メモリ41に蓄積記憶された蓄積エッジ画像の画素濃度を、信号S3は加算器42で前述の信号S1とS2を加算演算した結果を示す。
【0017】
図4にレンズの水平方向の駆動に対応させて画像処理装置1で撮像画像を処理する制御信号を、縦軸を信号レベルの“High”(“H”)、“Low”(“L”)、横軸を時間tとして示す。
図4に示す▲1▼〜▲5▼は制御のタイミングを示す。
レンズ21は駆動信号によって、中央位置から左右(±)に時間軸に対して周期T1秒の正弦波で変位する。
これに対応して撮像面25上で被写体画像26が左右に移動する振幅の一方の最大値から他方の最大値の間、つまり左方向または右方向の一方向に移動している期間に対して数回、ここでは5回露光制御信号SC1が周期T2秒で▲1▼〜▲5▼のタイミングで立ち上がり“H”レベルとなり、“H”レベルの期間シャッター24が開いて露光し、イメージセンサ22は5枚の撮像画像を得る。
【0018】
まず、▲1▼のタイミングで、露光制御信号SC1は“H”レベルとなり、イメージセンサ22はその画像信号をエッジ検出部11に出力する。
エッジ検出部11は入力された撮像画像を処理しエッジ画像を生成する。
【0019】
また、▲1▼から▲2▼の期間、画像蓄積制御信号SC2は、“L”レベルである。
“L”レベルの画像蓄積制御信号SC2はセレクタ制御器45に入力され、信号SC2が“L”レベルの期間に、セレクタ制御器45はセレクタ43に対し入力される画素濃度の信号S1、画素濃度の信号S2、画素濃度の信号S3のうち信号S1を選択して、画像メモリ41に出力するように制御する。
つまり、▲1▼のタイミングで取得された撮像画像のエッジ画像は画像メモリ41に画像蓄積処理部12の加算蓄積処理の初期画像として記憶される。
【0020】
図4において、画像蓄積制御信号SC2は、▲2▼のタイミングで“H”レベルに変化し、そのまま次の繰り返しの▲1▼のタイミングまで“H”レベルで維持される。
▲2▼のタイミングで露光制御信号SC1が“H”レベルとなり、2枚目の撮像画像を取得して、エッジ検出部11で2枚目のエッジ画像が生成される。
画像蓄積制御信号SC2の“H”レベルがセレクタ制御器45に入力されると、符号比較器44からセレクタ制御器45に入力される、符号が一致しているか否かの信号に応じて、セレクタ43に入力される画素濃度の信号S1、S2、S3のうち、信号S2かS3のいずれかを選択して画像メモリ41に出力させる。
すなわち、符号比較器44に入力される同一位置の画素の濃度信号S1とS2を比較し、同符号の場合は加算器42で信号S1とS2とを加算した結果の画素濃度信号S3が選択され、異符号の場合は信号S2が選択され画像メモリ41に記憶される。
この加算蓄積処理は、全画素に対して行われる。
【0021】
図7は、レンズ21から所定の距離にある棒状の被写体をエッジ検出部11で画像処理した後のエッジ画像の垂直方向のエッジ近傍で、横方向に画素濃度をプロットした例を示す。縦軸はエッジ画像の画素の濃度(エッジ強度)を、横軸Xは画素の横方向の位置を示す。
上述のエッジ画像の加算蓄積処理において、符号比較器44で比較される各画素が同符号の場合のみ加算器42の信号S3を画像メモリ41に書き込み蓄積するのは、細い棒状の被写体では図7に示すように被写体の輪郭の近傍に異符号のエッジの画素濃度が生じるので、画像の移動によりそのエッジが重なる可能性が高く、異符号の画素濃度を加算するとエッジの画素濃度を打ち消す結果になるのを防ぐためである。
【0022】
上記画像蓄積制御信号SC2が“H”レベルの期間の画像蓄積処理部12での処理は、露光制御信号SC1が“H”レベルとなる▲3▼、▲4▼、▲5▼のタイミングに対して同様に繰り返される。
つまり、エッジ画像の加算蓄積処理は図4のレンズ駆動と比較してわかるように、レンズが周期T1の半周期で同一方向に移動中に周期T2で偶数回行う。
【0023】
エッジ画像の各画素の横方向の濃度分布が図7に示すような場合に、この画像を水平方向に右に移動させながら加算蓄積処理すると図8の太い破線で示すような蓄積エッジ画像の濃度分布となる。ここで、X方向に画像を移動させたときの移動範囲の中間点でピーク値Vaをとる。
加算蓄積処理でエッジ濃度が異符号の場合は、画像メモリ41に蓄積された画素濃度の信号S2を選択するので、つまり加算しないので、図8のプラス側の加算される画素濃度はマイナス側の画素濃度が存在する位置から右側では参考的に点線で示してある。
【0024】
図7に示したのと同様のエッジ強度の輪郭を持つ被写体20が、レンズ21に対して図7の場合より近距離にある場合は、同じレンズの水平方向の移動量に対する被写体画像の移動量が大きいので、図9に示すようによりエッジ部の幅の広い蓄積エッジ画像となる。その結果ピーク値Va’は図8のVaより低くなる。このように画像蓄積処理部12の蓄積エッジ画像は、被写体画像の移動量が小さいほど、すなわち被写体20とレンズ21の距離が長いほどピーク値Vaが大きくなる。
【0025】
制御部16は、図4における▲3▼から▲4▼の期間、画像記憶部13に送る画像記憶制御信号SC3を“H”レベルにし、エッジ検出部11から出力される▲3▼のタイミングの露光によるエッジ画像つまり被写体画像の一方向への移動中に取得する奇数枚の画像のうち中央に位置する時点のエッジ画像を代表エッジ画像として画像記憶部13に記憶させる。
【0026】
制御部16は、画像蓄積処理部12が▲5▼のタイミングのエッジ画像を加算蓄積処理して画像メモリ41に記憶した後、次の周期の露光が開始される▲1▼のタイミングまでの期間、演算部14と検出処理部15に送出する演算制御信号SC4を“H”レベルとする。
演算部14は演算制御信号SC4の“H”レベルを受けて、最終の蓄積エッジ画像を画像メモリ41から読み出し、また代表エッジ画像を画像記憶部13から読み出し、両画像の画素ごとの濃度比(代表エッジ画像の濃度/最終の蓄積エッジ画像の濃度)を算出し検出処理部15に出力する。
【0027】
ただし、蓄積エッジ画像の画素の濃度値がゼロの場合は演算を行わずその比をゼロとする。また、画像記憶部13の代表エッジ画像の画素濃度がゼロの場合は、演算結果はゼロとなる。したがって、エッジが存在しない部分の画素濃度比はゼロとなる。
図8および図9で説明したように被写体がレンズ21から遠いほど、代表エッジ画像のエッジ部の画素濃度ピーク値に対応した位置の最終の蓄積エッジ画像の画素濃度ピーク値は高いので、演算部14で算出された濃度比は、遠距離にある被写体のエッジ位置に対してはより小さな値となる。
このように演算部14で算出されたエッジ部の各画素の濃度比は距離指標となる。この画素ごとの濃度比を以後距離指標データマップと称する。
【0028】
演算部14から距離指標データマップが、画像記憶部13から代表エッジ画像が検出処理部15に出力される。
検出処理部15はこれらを一時記憶して、目標物の検出処理を行う。
第1ステップとして、代表エッジ画像に対して、パターン処理して垂直エッジ線を抽出して、車両の輪郭の中の対の垂直エッジの候補とする。
第2ステップでは、この対の垂直エッジの候補に対して、当該のエッジ部の画素位置に対応する距離指標データマップの濃度比を読み出し、両方の垂直エッジ部の画素位置が示す濃度比がほぼ同じ値のとき、その対の垂直エッジが自車両から等距離にある他車両の後部輪郭の垂直エッジと判断して抽出する。
【0029】
本実施の形態では、それぞれ制御部16に制御されるレンズ21、イメージセンサ22、シャッター24が本発明の撮像手段を、駆動装置23が光軸駆動手段を、エッジ検出部11がエッジ抽出手段を、画像蓄積処理部12が画像蓄積処理手段を、画像記憶部13が画像記憶手段を、演算部14が演算手段を構成し、特にレンズ21が光学系を構成する。
【0030】
以上のように本実施の形態によれば、撮像面へ被写体画像を結像させるためのレンズの光軸を水平方向に移動させ、画像移動中に複数のエッジ画像を取得して加算蓄積処理した蓄積エッジ画像をつくり、代表エッジ画像との各画素の濃度比を取ることによって、エッジ部の画素の濃度比が被写体の距離に対応することを利用して、同一距離に対応する対の垂直エッジを容易に検出できる。
その結果、パターン処理だけでは背景の構造物や背景と対象との重なりで生じる類似のエッジのパターンを同距離にある対の垂直エッジと誤検出するのを防止できる。
つまり、ビデオカメラによる撮像画像から前方の車両の後部輪郭の対の垂直エッジを容易に抽出できるので、車両検出に利用できる。
【0031】
また、代表エッジ画像は撮像画像の左右の最大振幅の中央位置で選び、最終の蓄積エッジ画像と比較しているので、代表エッジ画像のエッジ部の画素濃度のピーク値と最終の蓄積エッジ画像のエッジ部の画素濃度のピーク部を比較することになり濃度比が効果的な距離指標となる。
さらに、画像蓄積処理部12におけるエッジ画像の加算蓄積処理において、エッジ画像のエッジ部でプラス側の画素濃度とマイナス側の画素濃度が隣接して現れる場合に、同一符号の時画像濃度を加算し、異符号のときは加算しないのでエッジの打消しを防止でき、本来抽出強調したいエッジ濃度を強調できる。
【0032】
エッジ検出部11は、垂直方向のエッジ部を強調して抽出し、被写体画像が横方向に移動する間に複数のエッジ画像を取得して加算蓄積処理するので、被写体画像が移動する範囲で垂直のエッジ部が横方向へ広がった形となり、エッジ部の濃度の強調が加算蓄積処理過程で効果的に得られる。
【0033】
以上の実施の形態では、エッジ検出部11は垂直のエッジを強調するようなエッジの抽出をし、レンズ21は水平方向に駆動するとしたが、エッジ検出部11は水平のエッジを強調するようなエッジの抽出をし、レンズは垂直方向に駆動することとしてもよい。
【0034】
さらに実施の形態では、レンズを駆動して光軸を移動させることによって撮像面上の被写体画像を移動させたが、マイクロレンズを例えば横に複数並べて配置し、マイクロレンズの前面または背面に液晶シャッターを配置し、個々のマイクロレンズ毎に光を透過または非透過の制御をできる構成とし、制御部16からの露光制御信号によって、液晶シャッターの透過位置を切り替えて光軸移動を制御する構成としてもよい。
このような構成とすることにより、動的機構のない信頼性の高い構造で光軸移動が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】カメラ部の光軸移動を説明する図である。
【図3】画像処理装置の加算蓄積処理方法を説明する図である。
【図4】画像処理装置の画像処理のタイミング制御を説明する図である。
【図5】カメラ部で取得した撮像画像を示す図である。
【図6】エッジ検出部で生成したエッジ画像を示す図である。
【図7】エッジ画像におけるエッジ部近傍の横方向の画素濃度変化を示す図である。
【図8】被写体が遠い場合の蓄積エッジ画像のエッジ部近傍の横方向の画素濃度変化を示す図である。
【図9】被写体が近い場合の蓄積エッジ画像のエッジ部近傍の横方向の画素濃度変化を示す図である。
【符号の説明】
1 画像処理装置
2 カメラ部
11 エッジ検出部
12 画像蓄積処理部
13 画像記憶部
14 演算部
15 検出処理部
16 制御部
20 被写体
21 レンズ
22 イメージセンサ
23 駆動装置
24 シャッター
25 撮像面
26、26’ 被写体画像
41 画像メモリ
42 加算器
43 セレクタ
44 符号比較器
45 セレクタ制御器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a distance index detection device for a contour of a target.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP 2000-113201 A (page 4-7, FIG. 1)
2. Description of the Related Art In recent years, a system has been developed that detects a vehicle in the vicinity of a traveling vehicle from an image taken by a camera mounted on the vehicle, presents the positional relationship to the driver, and gives an alarm based on the inter-vehicle distance.
As a method for detecting a vehicle from a photographed image, a method is used in which the rear part of a preceding vehicle is photographed with a video camera to generate image data, and a horizontal edge line segment and a vertical edge line segment in the image are extracted based on the image data. It has been known.
[0003]
In this method, among the extracted vertical edge line segments, pairs of vertical edge line segments that satisfy the criteria that the horizontal distance and the vertical length are related to the vehicle width and the vehicle height, respectively, are extracted.
Next, for each pair of vertical edge line segments, the horizontal edge line segments are selected in the horizontal direction between the vertical edge line segment pairs, and the vertical edges are selected based on the number, position, and length. An evaluation value related to the possibility that the line segment pair is a line segment representing both side ends of the vehicle is calculated. The evaluation value is compared with a reference value to determine whether or not the pair of vertical edge line segments is a line segment representing both side ends of the vehicle.
In this way, the end of the vehicle can be identified to detect the presence or absence of the vehicle (see Patent Document 1).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned known technology, since there is a structure having similar characteristics in the background because the edge of the vehicle image is used, or a similar characteristic to the edge of the rear contour of the vehicle due to mutual overlap between the background structure and the detection target vehicle. May occur, the background may be erroneously detected as the entire vehicle or a part thereof.
[0005]
In order to solve the above problems, the present invention provides a distance index that can prevent erroneous detection in detecting the edge of a detection target contour even when there is a structure having characteristics similar to the edge of the detection target contour in the background. An object is to provide a detection device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the present invention provides an image pickup means having an optical system, an optical axis driving means for moving the optical axis of the optical system in a direction perpendicular to the optical axis, and an edge extraction means for extracting an edge of a picked-up image of the image pickup means. And an image accumulation processing means connected to the edge extraction means, and adding and accumulating a plurality of edge images extracted at a constant time interval while the optical axis moves in one direction to generate an accumulated edge image, An image storage means for storing one edge image from the edge extraction means as a representative edge image; connected to the image storage processing means and the image storage means; and the density of each pixel of the representative edge image and the stored edge image A calculation means for calculating the ratio, and the concentration ratio is used as a distance index.
[0007]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the density ratio of each pixel of the representative edge image and the accumulated edge image is calculated and used as an index according to the distance, the same density ratio is used when extracting the detection target edge from the edge image of the captured image. Since the edge portions having the same distance, that is, at the same distance, are extracted, it is possible to easily detect the edge of the target pair.
As a result, even when there is a structure having characteristics similar to the edge of the contour of the detection target in the background, erroneous detection can be prevented in edge detection of the contour of the detection target.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a block diagram of a vehicle detection apparatus to which the distance index detection apparatus of the present invention is applied.
The vehicle detection device includes an image processing device 1 and a camera unit 2.
The camera unit 2 includes a lens 21, an image sensor 22, a shutter 24, and a driving device 23 that drives the lens 21 in the horizontal direction.
As shown in FIG. 2, the subject image 26 of the subject 20 is formed on the imaging surface 25 of the image sensor 22 by the lens 21. The lens 21 is driven in the horizontal direction as indicated by an arrow a at a right angle to the optical axis by the driving device 23. The drive device 23 is composed of, for example, an electromagnetic actuator.
The image sensor 22 is a device that converts an optical image such as a CCD into an electric signal. A shutter 24 is provided in front of the imaging surface 25, and exposure of the image sensor 22 is controlled by a signal from the control unit 16. The shutter 24 is a liquid crystal shutter, for example.
[0009]
The image processing apparatus 1 performs image processing on the image signal from the camera unit 2 and detects the edge of the contour of the target. As shown in FIG. 1, first, the image signal of the image sensor 22 is input to the edge detection unit 11. The edge detection unit 11 creates an edge image of the image captured by the image sensor 22 and outputs it to the image accumulation processing unit 12 and the image storage unit 13. Hereinafter, the edge image stored in the image storage unit 13 is referred to as a representative edge image.
The image accumulation processing unit 12 adds and accumulates a certain number of edge images and generates an accumulated edge image.
[0010]
The accumulated edge image and the representative edge image are input from the image accumulation processing unit 12 and the image storage unit 13 to the calculation unit 14, respectively.
The calculation unit 14 calculates the density ratio of each pixel of the representative edge image and the accumulated edge image and outputs it to the detection processing unit 15. In addition, the image storage unit 13 outputs the representative edge image to the detection processing unit 15.
The detection processing unit 15 performs pattern processing on the representative edge image and extracts edges corresponding to the same distance using density ratio data.
[0011]
The control unit 16 is connected to and controlled by the driving device 23, the shutter 24, the image sensor 22, the edge detection unit 11, the image accumulation processing unit 12, the image storage unit 13, the calculation unit 14, and the detection processing unit 15.
The control unit 16 is a drive signal for driving the lens 21 via the drive unit 23, an exposure control signal SC1 for controlling the timing at which the image sensor 22 acquires a captured image and the edge detection unit 11 generates an edge image, and image storage. An image accumulation control signal SC2 that causes the processing unit 12 to perform addition accumulation processing, an image storage control signal SC3 that causes the image storage unit 13 to store a representative edge image, and an arithmetic control that controls the arithmetic timing of the arithmetic unit 14 and the detection processing unit 15. The signal SC4 is output.
The image processing apparatus 1 is configured as a microcomputer as a whole.
[0012]
The operation of this embodiment will be described below.
The control unit 16 inputs a sine wave to the driving device 23. The driving device 23 operates according to the input control signal, and reciprocates the lens 21 in the horizontal direction perpendicular to the optical axis direction.
As shown in FIG. 2, the exposure of an image of the subject 20 is controlled by a shutter 24 through a lens 21. As the optical axis of the lens 21 is moved horizontally, the subject is shifted in parallel to the horizontal direction and the subject image 26, The image is formed as 26 '.
[0013]
At this time, when the distance between the subject 20 and the lens 21 is L1, the distance between the lens 21 and the imaging surface 25 of the image sensor 22 is L2, and the horizontal movement amount of the optical axis of the lens 21 is d1, the subject on the imaging surface 25 The moving amount d2 of the image 26 can be expressed as follows.
d2 = (1 + L2 / L1) × d1 (1)
As shown in Expression (1), the movement amount d2 of the subject image 26 on the imaging surface 25 is larger as the distance L1 between the subject 20 and the lens 21 is smaller.
[0014]
The image sensor 22 performs exposure control with the shutter 24 in synchronization with the exposure control signal sent from the control unit 16, and sends the captured image to the edge detection unit 11 for each exposure.
When the captured image is input, the edge detection unit 11 detects an edge in the vertical direction of the image and generates an edge image. This edge detection is performed using, for example, a Sobel filtering technique. The density (intensity) of the edge image generated here takes a positive or negative value depending on the density relationship with surrounding pixels of the pixel of interest.
A normal captured image output from the image sensor 22 is schematically shown in FIG. 5, and an edge image processed by the edge detection unit 11 is schematically shown in FIG. In FIG. 6, compared with FIG. 5, the vertical part is emphasized and the horizontal part is weakened in the contour of the captured image.
[0015]
The edge image is output to the image accumulation processing unit 12 and the image storage unit 13.
The image accumulation processing unit 12 adds and accumulates a plurality of edge images created from captured images while the subject image moves in one direction from one of the left and right maximum movement positions to the other maximum movement position as the lens 21 moves. To process.
[0016]
FIGS. 3 and 4 show a method for adding and storing edge images in the image storage processing unit 12.
FIG. 3 shows a more detailed configuration of the image storage processing unit 12, and the image storage processing unit 12 includes an image memory 41, an adder 42, a selector 43, a sign comparator 44, and a selector controller 45.
The signal S1 is the pixel density of the edge image output from the edge detection unit 11, the signal S2 is the pixel density of the accumulated edge image accumulated and stored in the image memory 41, and the signal S3 is the adder 42 with the above-described signals S1 and S2. The result of addition operation is shown.
[0017]
FIG. 4 shows a control signal for processing a captured image by the image processing apparatus 1 corresponding to the driving of the lens in the horizontal direction, and the vertical axis indicates the signal level “High” (“H”), “Low” (“L”). The horizontal axis is shown as time t.
(1) to (5) shown in FIG. 4 indicate control timing.
The lens 21 is displaced by a sine wave with a period of T1 seconds with respect to the time axis from the center position to the left and right (±) by the drive signal.
Correspondingly, for the period during which the subject image 26 moves in the left and right directions on the imaging surface 25 between one maximum value and the other maximum value, that is, in one direction leftward or rightward. Several times, here, five times, the exposure control signal SC1 rises at the timing of {circle around (1)} to {circle around (5)} in the period T2 seconds, and the shutter 24 opens for exposure during the “H” level, and the image sensor 22 is exposed. Obtains five captured images.
[0018]
First, at timing (1), the exposure control signal SC1 becomes “H” level, and the image sensor 22 outputs the image signal to the edge detector 11.
The edge detection unit 11 processes the input captured image and generates an edge image.
[0019]
Further, during the period from (1) to (2), the image accumulation control signal SC2 is at the “L” level.
The “L” level image accumulation control signal SC2 is input to the selector controller 45, and during the period when the signal SC2 is “L” level, the selector controller 45 receives the pixel density signal S1 and the pixel density input to the selector 43. The signal S1 is selected from the signal S2 and the pixel density signal S3, and is controlled to be output to the image memory 41.
That is, the edge image of the captured image acquired at the timing (1) is stored in the image memory 41 as an initial image of the addition accumulation process of the image accumulation processing unit 12.
[0020]
In FIG. 4, the image accumulation control signal SC2 changes to the “H” level at the timing (2) and is maintained at the “H” level until the next repeated timing (1).
At timing {circle around (2)}, the exposure control signal SC <b> 1 becomes “H” level, the second captured image is acquired, and the edge detection unit 11 generates the second edge image.
When the “H” level of the image accumulation control signal SC2 is input to the selector controller 45, the selector is selected according to a signal indicating whether or not the signs match, which is input from the sign comparator 44 to the selector controller 45. Among the signals S1, S2, and S3 of the pixel density input to 43, either the signal S2 or S3 is selected and output to the image memory 41.
That is, the density signals S1 and S2 of the pixels at the same position input to the sign comparator 44 are compared, and in the case of the same sign, the pixel density signal S3 obtained by adding the signals S1 and S2 by the adder 42 is selected. In the case of different signs, the signal S2 is selected and stored in the image memory 41.
This addition accumulation process is performed for all pixels.
[0021]
FIG. 7 shows an example in which the pixel density is plotted in the horizontal direction in the vicinity of the edge in the vertical direction of the edge image after the rod-shaped subject at a predetermined distance from the lens 21 is image-processed by the edge detection unit 11. The vertical axis represents the pixel density (edge strength) of the edge image, and the horizontal axis X represents the horizontal position of the pixel.
In the above-described edge image addition and accumulation process, the signal S3 of the adder 42 is written and accumulated in the image memory 41 only when the pixels compared by the sign comparator 44 have the same sign. As shown in Fig. 2, the pixel density of the edge with the opposite sign is generated near the contour of the subject.Therefore, it is highly possible that the edges overlap due to the movement of the image, and adding the pixel density with the opposite sign cancels the edge pixel density. This is to prevent becoming.
[0022]
The processing in the image storage processing unit 12 during the period in which the image storage control signal SC2 is at “H” level is the timing of (3), (4), and (5) when the exposure control signal SC1 is at “H” level. And so on.
In other words, the edge image addition and accumulation processing is performed an even number of times at the period T2 while the lens is moving in the same direction in the half period of the period T1, as can be seen from the lens driving of FIG.
[0023]
When the lateral density distribution of each pixel of the edge image is as shown in FIG. 7, if this image is added and accumulated while moving to the right in the horizontal direction, the density of the accumulated edge image as shown by the thick broken line in FIG. Distribution. Here, the peak value Va is taken at the midpoint of the moving range when the image is moved in the X direction.
When the edge density is different in the addition and accumulation process, the pixel density signal S2 accumulated in the image memory 41 is selected, that is, it is not added, so the pixel density to be added on the plus side in FIG. A dotted line is shown on the right side from the position where the pixel density exists for reference.
[0024]
When the subject 20 having the same edge strength contour as shown in FIG. 7 is closer to the lens 21 than in the case of FIG. 7, the subject image movement amount relative to the horizontal movement amount of the same lens Therefore, as shown in FIG. 9, the accumulated edge image has a wide edge portion. As a result, the peak value Va ′ is lower than Va in FIG. Thus, the accumulation edge image of the image accumulation processing unit 12 has a larger peak value Va as the movement amount of the subject image is smaller, that is, as the distance between the subject 20 and the lens 21 is longer.
[0025]
The control unit 16 sets the image storage control signal SC3 to be sent to the image storage unit 13 to the “H” level during the period from (3) to (4) in FIG. 4, and the timing of (3) output from the edge detection unit 11. An edge image at the center of the odd-numbered images acquired during movement in one direction of the subject image, that is, the edge image by exposure, is stored in the image storage unit 13 as a representative edge image.
[0026]
After the image storage processing unit 12 adds and stores the edge image at the timing (5) and stores it in the image memory 41, the control unit 16 performs a period until the timing (1) when the next cycle exposure starts. The calculation control signal SC4 sent to the calculation unit 14 and the detection processing unit 15 is set to the “H” level.
The calculation unit 14 receives the “H” level of the calculation control signal SC 4, reads the final accumulated edge image from the image memory 41, and reads the representative edge image from the image storage unit 13. The density of the representative edge image / the density of the final accumulated edge image) is calculated and output to the detection processing unit 15.
[0027]
However, when the density value of the pixel of the accumulated edge image is zero, the calculation is not performed and the ratio is set to zero. When the pixel density of the representative edge image in the image storage unit 13 is zero, the calculation result is zero. Therefore, the pixel density ratio of the portion where no edge exists is zero.
As described in FIGS. 8 and 9, the farther the subject is from the lens 21, the higher the pixel density peak value of the final accumulated edge image at the position corresponding to the pixel density peak value of the edge part of the representative edge image. The density ratio calculated in 14 is a smaller value for the edge position of a subject at a long distance.
Thus, the density ratio of each pixel of the edge calculated by the calculation unit 14 becomes a distance index. This density ratio for each pixel is hereinafter referred to as a distance index data map.
[0028]
A distance index data map is output from the calculation unit 14 and a representative edge image is output from the image storage unit 13 to the detection processing unit 15.
The detection processing unit 15 temporarily stores these and performs target detection processing.
As a first step, pattern processing is performed on the representative edge image to extract a vertical edge line, and a pair of vertical edge candidates in the outline of the vehicle is used.
In the second step, for the pair of vertical edge candidates, the density ratio of the distance index data map corresponding to the pixel position of the edge portion is read, and the density ratio indicated by the pixel positions of both vertical edge portions is almost equal. When the values are the same, the pair of vertical edges is determined to be the vertical edge of the rear contour of the other vehicle that is equidistant from the host vehicle.
[0029]
In the present embodiment, the lens 21, the image sensor 22, and the shutter 24 controlled by the control unit 16 are the imaging unit of the present invention, the driving device 23 is the optical axis driving unit, and the edge detection unit 11 is the edge extracting unit. The image accumulation processing unit 12 constitutes an image accumulation processing unit, the image storage unit 13 constitutes an image storage unit, the calculation unit 14 constitutes a calculation unit, and in particular, the lens 21 constitutes an optical system.
[0030]
As described above, according to the present embodiment, the optical axis of the lens for forming the subject image on the imaging surface is moved in the horizontal direction, and a plurality of edge images are acquired and added and accumulated during image movement. By creating a stored edge image and taking the density ratio of each pixel with the representative edge image, using the fact that the density ratio of the pixels in the edge portion corresponds to the distance of the subject, a pair of vertical edges corresponding to the same distance Can be easily detected.
As a result, the pattern processing alone can prevent erroneous detection of a background structure or a similar edge pattern generated by overlapping the background and the target as a pair of vertical edges at the same distance.
That is, since the vertical edge of the rear contour pair of the vehicle ahead can be easily extracted from the image captured by the video camera, it can be used for vehicle detection.
[0031]
Since the representative edge image is selected at the center position of the left and right maximum amplitudes of the captured image and compared with the final accumulated edge image, the peak value of the pixel density at the edge portion of the representative edge image and the final accumulated edge image are compared. The peak part of the pixel density at the edge part is compared, and the density ratio is an effective distance index.
Further, in the edge image addition and accumulation processing in the image accumulation processing unit 12, when the positive side pixel density and the negative side pixel density appear adjacent to each other at the edge part of the edge image, the image density of the same sign is added. When different signs are used, no addition is performed, so that edge cancellation can be prevented and edge density originally desired to be extracted and emphasized can be emphasized.
[0032]
The edge detection unit 11 emphasizes and extracts vertical edge portions, and acquires and accumulates a plurality of edge images while the subject image moves in the horizontal direction. Thus, the edge portion is expanded in the horizontal direction, and the enhancement of the density of the edge portion can be effectively obtained in the addition and accumulation process.
[0033]
In the above embodiment, the edge detection unit 11 extracts edges so as to emphasize vertical edges, and the lens 21 is driven in the horizontal direction. However, the edge detection unit 11 emphasizes horizontal edges. Edge extraction may be performed, and the lens may be driven in the vertical direction.
[0034]
Further, in the embodiment, the subject image on the imaging surface is moved by moving the optical axis by driving the lens. However, for example, a plurality of microlenses are arranged side by side, and a liquid crystal shutter is placed on the front or back of the microlens. And a configuration in which light can be transmitted or not transmitted for each microlens, and a configuration in which the optical axis movement is controlled by switching the transmission position of the liquid crystal shutter according to an exposure control signal from the control unit 16. Good.
With such a configuration, the optical axis can be moved with a highly reliable structure without a dynamic mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating optical axis movement of a camera unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating an addition accumulation processing method of the image processing apparatus.
FIG. 4 is a diagram illustrating image processing timing control of the image processing apparatus.
FIG. 5 is a diagram illustrating a captured image acquired by a camera unit.
FIG. 6 is a diagram illustrating an edge image generated by an edge detection unit.
FIG. 7 is a diagram illustrating a change in pixel density in the horizontal direction in the vicinity of an edge portion in an edge image.
FIG. 8 is a diagram showing a change in pixel density in the horizontal direction in the vicinity of the edge portion of the accumulated edge image when the subject is far away.
FIG. 9 is a diagram illustrating a change in pixel density in the horizontal direction in the vicinity of the edge portion of the accumulated edge image when the subject is close.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing apparatus 2 Camera part 11 Edge detection part 12 Image accumulation process part 13 Image storage part 14 Calculation part 15 Detection process part 16 Control part 20 Subject 21 Lens 22 Image sensor 23 Driving device 24 Shutter 25 Imaging surface 26, 26 'Subject Image 41 Image memory 42 Adder 43 Selector 44 Sign comparator 45 Selector controller

Claims (4)

光学系を有する撮像手段と、
前記光学系の光軸を光軸に直角方向に移動させる光軸駆動手段と、
前記撮像手段の撮像画像のエッジを抽出するエッジ抽出手段と、
前記エッジ抽出手段に接続し、前記光軸が一方向に移動する間の一定時間間隔で抽出された複数のエッジ画像を加算蓄積処理し蓄積エッジ画像を生成する画像蓄積処理手段と、
前記エッジ抽出手段からの1枚のエッジ画像を代表エッジ画像として記憶する画像記憶手段と、
前記画像蓄積処理手段と前記画像記憶手段に接続し、前記代表エッジ画像と前記蓄積エッジ画像の各画素の濃度比を算出して、濃度比を距離指標として出力する演算手段とを有することを特徴とする距離指標検出装置。
Imaging means having an optical system;
Optical axis driving means for moving the optical axis of the optical system in a direction perpendicular to the optical axis;
Edge extraction means for extracting an edge of a captured image of the imaging means;
An image accumulation processing means connected to the edge extraction means, and adding and accumulating a plurality of edge images extracted at a constant time interval while the optical axis moves in one direction to generate an accumulated edge image;
Image storage means for storing one edge image from the edge extraction means as a representative edge image;
A calculation unit connected to the image storage processing unit and the image storage unit, calculating a density ratio of each pixel of the representative edge image and the storage edge image, and outputting the density ratio as a distance index; A distance index detection device.
前記光軸駆動手段は光軸の移動を光学系の周期的振動により行い、かつ画像蓄積処理手段は前記周期的振動の最大振幅間で前記エッジ画像の加算蓄積処理を行い、
前記画像記憶手段は、前記周期的振動の振幅の中央位置での撮像画像のエッジ画像を記憶することを特徴とする請求項1に記載の距離指標検出装置。
The optical axis driving means performs movement of the optical axis by periodic vibration of the optical system, and the image accumulation processing means performs addition accumulation processing of the edge image between the maximum amplitudes of the periodic vibration,
The distance index detection apparatus according to claim 1, wherein the image storage unit stores an edge image of a captured image at a center position of the amplitude of the periodic vibration.
前記画像蓄積処理手段は、新たに加算するエッジ画像の画素の濃度が、加算される画素の濃度と同符号の場合のみ加算蓄積し、異符号の場合は加算しないことを特徴とする請求項1または2に記載の距離指標検出装置。  2. The image accumulation processing means performs addition accumulation only when the density of a pixel of an edge image to be newly added has the same sign as the density of the pixel to be added, and does not add if the density is different. Or the distance parameter | index detection apparatus of 2. 前記光軸駆動手段は、前記エッジ抽出手段が撮像画像からエッジを強調して抽出するエッジの方向に対して、直角方向に光軸を移動することを特徴とする請求項1から3のいずれか1に記載の距離指標検出装置。  4. The optical axis driving unit moves the optical axis in a direction perpendicular to the direction of the edge extracted by the edge extraction unit by enhancing the edge from the captured image. The distance index detection device according to 1.
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