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技術 車両検出方法およびその装置

出願人 名古屋電機工業株式会社
発明者 谷嵜徹也上田浩次
出願日 2001年3月23日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 2001-084935
公開日 2002年10月4日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2002-288639
状態 特許登録済
技術分野 画像処理 閉回路テレビジョンシステム 交通制御システム 交通制御システム イメージ分析
主要キーワード 非存在領域 輪郭抽出フィルタ ピーク近傍 高域ノイズ システムブロック 輝度分散 台数計測 分離度
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年10月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

従来、画像処理を用いて車両を検出する手法として、撮影した画像の輝度分散から車両を検出する提案が行われているが、自然環境下においては、昼夜の明るさの違い、薄暮、車両の色、路面状態天候等によって監視領域内輝度が大きく変化するため、車両の存在を確実に検出することができないといった問題があった。

解決手段

画像処理を用いて車両の検出を行う方法において、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号エントロピーに変換し、該エントロピーの値を基に領域内の車両の有無を検出することを特徴とする車両検出方法である。

概要

背景

従来、画像処理を用いて車両を検出する手法として、撮影した画像の輝度分散から車両を検出する提案が行われていた。

しかし、前記した従来における車両検出手法にあっては、自然環境下における昼夜の明るさの違い、薄暮、車両の色、路面状態天候等によって監視領域内輝度が大きく変化するため、車両の存在を確実に検出することができないといった問題があった。

本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、外乱による影響が少なく検知精度が高い車両検出方法およびその装置を提供せんとするにある。

概要

従来、画像処理を用いて車両を検出する手法として、撮影した画像の輝度分散から車両を検出する提案が行われているが、自然環境下においては、昼夜の明るさの違い、薄暮、車両の色、路面状態、天候等によって監視領域内の輝度が大きく変化するため、車両の存在を確実に検出することができないといった問題があった。

画像処理を用いて車両の検出を行う方法において、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号エントロピーに変換し、該エントロピーの値を基に領域内の車両の有無を検出することを特徴とする車両検出方法である。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

画像処理を用いて車両の検出を行う方法において、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号エントロピーに変換し、該エントロピーの値をもとに領域内の車両の有無を検出することを特徴とする車両検出方法

請求項2

画像処理を用いて車両の検出を行う方法において、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号をエントロピーに変換し、該エントロピー成分の増加/減少をもとに監視領域における車両の進入進出を検出することを特徴とする車両検出方法。

請求項3

画像処理を用いて車両の検出を行う方法において、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号に対して各輝度値ごとに2値化した画像を生成すると共に、該2値化した画像に対するエントロピーを求めて輝度値に対するエントロピー分布を作成し、特定のエントロピーに対するエントロピーの分布幅をもとに領域内の車両の有無を検出することを特徴とする車両検出方法。

請求項4

監視領域を撮影する撮影手段と、撮影した画像をデジタル信号に変換するAD変換部と、AD変換された監視領域内のデジタル信号をエントロピーに変換するエントロピー抽出部と、エントロピー抽出部の抽出結果をもとに車両の有無を検出する車両判別部と、から構成されることを特徴とする車両検出装置

請求項5

監視領域を撮影する撮影手段と、撮影した画像をデジタル信号に変換するAD変換部と、AD変換された監視領域内のデジタル信号を輝度値ごとに2値化した画像のエントロピーを求めて輝度値に対するエントロピー分布を作成するエントロピー分布作成部と、エントロピー分布作成部のエントロピー分布幅をもとに車両の有無の検出する車両判別部と、から構成されることを特徴とする車両検出装置。

技術分野

0001

本発明は、画像処理を用いて道路上または駐車場等における車両の有無を検出する車両検出方法およびその装置に関する。

背景技術

0002

従来、画像処理を用いて車両を検出する手法として、撮影した画像の輝度分散から車両を検出する提案が行われていた。

0003

しかし、前記した従来における車両検出手法にあっては、自然環境下における昼夜の明るさの違い、薄暮、車両の色、路面状態天候等によって監視領域内輝度が大きく変化するため、車両の存在を確実に検出することができないといった問題があった。

0004

本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、外乱による影響が少なく検知精度が高い車両検出方法およびその装置を提供せんとするにある。

課題を解決するための手段

0005

本発明の車両検出方法は前記した目的を達成せんとするもので、請求項1の手段は、画像処理を用いて車両の検出を行う方法において、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号エントロピーに変換し、該エントロピーの値をもとに領域内の車両の有無を検出することを特徴とする。

0006

また、請求項2の手段は、画像処理を用いて車両の検出を行う方法において、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号をエントロピーに変換し、該エントロピー成分の増加/減少をもとに監視領域における車両の進入進出を検出することを特徴とする。

0007

さらに、請求項3の手段は、画像処理を用いて車両の検出を行う方法において、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号に対して各輝度値ごとに2値化した画像を生成すると共に、該2値化した画像に対するエントロピーを求めて輝度値に対するエントロピー分布を作成し、特定のエントロピーに対するエントロピーの分布幅をもとに領域内の車両の有無を検出することを特徴とする。

0008

また、請求項4の車両検出装置は、監視領域を撮影する撮影手段と、撮影した画像をデジタル信号に変換するAD変換部と、AD変換された監視領域内のデジタル信号をエントロピーに変換するエントロピー抽出部と、エントロピー抽出部の抽出結果をもとに車両の有無を検出する車両判別部とから構成したものである。

0009

また、請求項5は、監視領域を撮影する撮影手段と、撮影した画像をデジタル信号に変換するAD変換部と、AD変換された監視領域内のデジタル信号を輝度値ごとに2値化した画像のエントロピーを求めて輝度値に対するエントロピー分布を作成するエントロピー分布作成部と、エントロピー分布作成部のエントロピー分布幅をもとに車両の有無の判定を行う車両判別部とから構成したものである。

発明を実施するための最良の形態

0010

図1は本発明に係る車両検出装置の第1の実施の形態を示すシステム構成図であり、1は計測対象とする道路などを俯瞰撮影できるように道路上の高所に設置された撮影手段を構成するテレビカメラ、2はサンプリング時の折り返し歪み高域ノイズを除去するためのローパスフィルタ、3はAD変換器、4はある情報源について各事象生起確率が知られている場合、任意の一つの事象を生起することにより伝えられる情報量の平均値を抽出するエントロピー抽出部、5は該エントロピー抽出部4よりの出力から監視領域に停止車両が有るか、あるいは、出力されたエントロピー成分の増加/減少をもとに該監視領域内に進入/進出する車両を検出する車両判別部である。

0011

次に、前記した構成に基づいて、停止車両あるいは進入/進出車両の有無を検出する動作を説明する。先ず、道路上あるいは駐車場等を撮影する画像に車両を監視する監視領域を設定し、撮影手段1によって撮影すると、該撮影手段よりの撮影画像はローパスフィルタ2を通じてAD変換器3に送られる。

0012

前記AD変換器3は、テレビカメラから送られてくる撮影画像を画素の輝度値に応じたデジタル信号に変換してエントロピー抽出部4に送る。

0013

エントロピー抽出部4は、前記デジタル信号に対してエントロピーの算出を行う。すなわち、監視領域内の輝度値iの起きる確立をPiと置くと、エントロピーHは、

0014

このエントロピー処理を原画像およびソーベル画像(原画像に輪郭抽出フィルタ一種であるソーベルフィルタをかけて求めた画像)に適用した結果を図2に示す。そこで、閾値を6以上に設定することにより、車両のみを検出することができる。すなわち、車両は複雑な構造であるため様々な輝度で構成されているために路面に比べてエントロピーは増大するので、エントロピーを用いて車両の有無を検出することができる。

0015

そして、車両判別部5は前記エントロピー抽出部4よりの出力であるエントロピー成分の大小および増加/減少を判別することにより、車両の有無および監視領域内に進入する車両、あるいは、監視領域から進出する車両を判別することが可能となる。

0016

この実施の形態においては、車両は複雑な構造であり各部位により輝度が異なると共に、同一部位においても光の当たり方によって輝度が微妙に変化しているため、車両の存在領域では輝度の分布広範囲となる。このため車両のエントロピーは、輝度の均一な路面に対して高い値を持つ。このように、車両の有(存在)と無(非存在)では分布に大きな特徴を持つ。

0017

一方、前記したエントロピーは前記した式から明らかなように、各事象の生起確率が等しくなった時に最大となるという特徴がある。このように、車両の存在と非存在とエントロピーの特徴に着目し、より確実な判定が行えるようにしたのが第2の実施の形態である。

0018

この第2の実施の形態を図3のシステム構成図と共に説明する。前記図1と異なる点は、前実施の形態におけるエントロピー抽出部4をエントロピー分布幅抽出部6としたことである。

0019

次に、動作の説明をするに、AD変換器3でデジタル信号に変換してエントロピー分布幅抽出部6に送るまでは前記実施の形態と同様なので説明は省略する。

0020

車両の存在/非存在の差を明確にするため、エントロピーを算出する際は対象領域をしきい値により2 値化する。そして、このしきい値をダイナミックレンジの最小から最大まで変化(ここでは0〜255)させ、2値化しきい値毎にエントロピーを得る。この2値化しきい値毎のエントロピーを用いて「エントロピー分布図」なるものを作成する。つまり、この分布図が車両の存在/非存在を判定するためのパラメータとなる。

0021

車両が存在する領域では輝度の分布が広範囲となるため、2値化しきい値を少し変動させただけではエントロピーに大きな変化は生じない。しかし、非存在領域では輝度が局所に集中するため、2値化しきい値を少し変動させただけでエントロピーが急変する箇所があると考えられる。したがって、この2値化しきい値変化時のエントロピー分布図から、急激な変化がある場合は「非存在」、逆に変化があまり見られない場合は「存在」と識別できる。

0022

この原理が正しいかどうかを検証するため、原画像を用いて2値化しきい値変動時のエントロピー分布図を作成した。この結果を図4(A)に示す。このように、白車、黒車、大型の存在領域ではエントロピーのピーク近傍では緩やかな応答をしているのに対し、路面、白線電線、影の非存在では、ピーク近傍で急峻な応答となっていることが解る。このことから、本発明の原理が正しいことが確認できた。

0023

しかし、非存在のうち影においては,路面と影が混在していることから、他の非存在に比べて急峻な応答が得られない問題を持つ。しかし、この問題については、対象画像を原画像ではなくソーベル画像を用いることで容易に解決することができる。図4(B)にソーベル画像を用いた結果を示す。

0024

そこで,このエントロピー分布図を用いて実際に車両の存在/非存在の判定を行った。この判定方法としてはいろいろ考えられるが、ここではエントロピーがある一定のしきい値(ここでは0.8とした)以上の場合における2値化しきい値の幅(以後、エントロピー分布幅と呼ぶ)により判定する。この判定結果を図5に示す。

0025

このように,ソーベル画像を用いたエントロピー分布図からエントロピー分布幅を算出すると、「存在」である白車、黒車、大型と「非存在」である路面、白線、電線、影を分離することができ、分離度は非常に高くなっている。つまり、車両の有無の検出および進入/進出の判定の安定性信頼性は非常に高くなる。

0026

なお、前記した何れの実施の形態にあっても、道路上に設定した監視領域における車両の有無および車両の進入/進出について説明したが、車両が存在するか否かを計測する駐車場の台数計測に対しても利用可能な手法である。

発明の効果

0027

本発明は前記したように、撮影画像中に車両を監視する監視領域を設けると共に、該監視領域内における輝度信号をエントロピーに変換し、該エントロピーの値をもとに領域内の車両の有無を検出するようにしたので、前処理により抽出された領域が停止車両か進入/進出車両かを識別する場合、従来方式では判定に誤りが発生していたものが、本発明によるエントロピーを用いる手法では確実な判定を行うことができる。

0028

また、監視領域内における輝度信号に対して各輝度値ごとに2値化した画像を生成すると共に、該2値化した画像に対するエントロピーを求めて輝度値に対するエントロピー分布を作成し、特定のエントロピーに対するエントロピーの分布幅をもとに領域内の車両の有無を検出するようにしたので、得られるパラメータの分離度が非常に高くなることから、判定の安定性と信頼性が非常に高いものになるといった効果を有するものである。

図面の簡単な説明

0029

図1本発明に係る車両検出装置の第1の実施の形態におけるシステムブロック図である。
図2同上のシステムによるエントロピーの判定結果を示すグラフである。
図3第2の実施の形態におけるシステムブロック図である。
図4同上のシステムによるエントロピー分布図であり、(A)は原画像の分布図、(B)はソーベル画像の分布図である。
図5エントロピー分布幅による判定結果を示すグラフである。

--

0030

1撮影手段(テレビカメラ)
2ローパスフィルタ
3AD変換器
4エントロピー抽出部
5車両判別部
6エントロピー分布幅抽出部

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