JP2008026991A - 信号機識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外光により点灯中の現示灯の識別が困難な場合にも現示色を識別可能な信号機識別装置を提供する。
【解決手段】カメラ１０は、レンズ１００と、レンズ１００を制御するレンズ制御部１０３と、光を映像信号に変換するＣＣＤ１０１と、映像信号の階調を補正する階調補正回路１０２とを有する。信号位置検出部１１１は、パターンマッチングにより円形状の被写体を検出することで信号機２を確認する。信号輝度検出部１１２は、映像信号中の信号機２が存在する領域の輝度値の分布を取得し、階調補正回路１０２は、分布を受信して、分布内容に応じた階調補正関数を選択し、映像信号を補正する。現示内容識別部１１０は、階調補正回路１０２によって階調補正された映像信号に対して現示内容の識別を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、信号機の点灯中の現示灯を識別可能な信号機識別装置に関し、特に外光により点灯中の現示灯の識別が困難な場合にも現示色を識別可能な信号機識別装置に関する。

従来の技術として、信号機を撮影する車載カメラから出力される映像に基づいて信号機の現示色を高い精度で検出する信号機識別装置が知られている（例えば、特許文献１）。

この信号機識別装置によると、色抽出部により映像から赤色、青色、黄色部分を抽出し、円形度導出部により各色部分の円形度を導出した後、現示灯候補検出部により色および円形度から現示灯候補を抽出する。その後、時系列に沿った映像中の各フレーム間で現示灯候補を比較し、周期的な点滅をしているかどうかを判断し、判断結果に基づいて信号機の現示色を検出することができる。
特開２００５−３０１５１８号公報

しかし、従来の信号機識別装置によると、車載カメラから出力される映像に基づいて現示灯の周期的な点滅を判断するため、信号機が太陽等の外光により強く照らされている状態においては、車載カメラから出力される映像中の信号機の現示灯は三色ともが同等の輝度を有しているように観測され、点滅を判断することが困難となる。その結果、信号機の現示色を識別できなくなり、現示内容の判断が不可能となるという問題がある。

従って、本発明の目的は、外光により点灯中の現示灯の識別が困難な場合にも現示色を識別可能な信号機識別装置を提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、車両前方を撮影可能なカメラと、前記カメラより出力される映像信号より検出された信号機の輝度値の分布を検出する信号輝度検出部と、前記輝度値の分布に基づいて前記映像信号の階調を補正する階調補正回路とを有することを特徴とする信号機識別装置を提供する。

このような構成によれば、映像信号中の信号機の輝度値分布に基づいた階調補正を実施するため、外光等により映像のコントラストが低くなる場合にも、映像信号の出力輝度はコントラストの高いものとなり信号機の現示色の識別が容易となる。

（２）また、本発明は上記目的を達成するため、車両前方を撮影可能なカメラと、前記カメラより出力される映像信号を解析して信号機の位置を検出する信号位置検出部と、前記信号位置検出部により検出された前記信号機の輝度値の分布を検出する信号輝度検出部と、前記輝度値の分布に基づいて前記映像信号の階調を補正する階調補正回路と、前記階調補正回路の出力する映像信号より前記信号機の現示内容を識別する現示内容識別部とを有することを特徴とする信号機識別装置を提供する。

このような構成によれば、（１）の効果に加え、現示内容を識別する現示内容識別部を設けたため、現示内容を自動で取得することができる。

（３）また、本発明は上記目的を達成するため、車両前方を撮影可能なカメラと、前記カメラより出力される映像信号を解析して信号機の位置を検出する信号位置検出部と、前記信号位置検出部により検出された前記信号機の輝度値の分布を検出する信号輝度検出部と、前記輝度値の分布に基づいて前記映像信号の階調を補正する階調補正回路と、前記階調補正回路の出力する映像信号より前記信号機の現示内容を識別する現示内容識別部と、前記現示内容に基づいて音声または映像を出力する出力部を有することを特徴とする信号機識別装置を提供する。

このような構成によれば、（２）の効果に加え、現示内容を音声または映像によって出力することができる。

本発明によれば、外光が信号機を照らす場合にも現示内容を識別可能となる。

以下に、本発明の信号機識別装置の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
（構成）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に関する車両と信号機の側面を表す概略図である。図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に関する車両と信号機の正面を表す概略図である。

車両５は、前方を撮影可能なカメラ１０を有し、映像取得範囲１０Ａ内の映像を取得可能である。映像取得範囲１０Ａ内に信号機２および白線４が存在する場合に、カメラ１０の出力する映像信号を処理することで信号機２の存在および現示内容、また白線４の存在を確認できる。

太陽光３は、夕刻等の太陽の照射角が小さい状況において、信号機２に反射して、または直接、映像取得範囲１０Ａに入射する。太陽光の入射光強度は、信号機２の現示灯の光の入射強度より大きいため、信号機２の存在および現示内容を確認するのが困難となる。

（信号機識別装置の構成）
図２は、本発明の第１の実施の形態に関する信号機識別装置の概略構成図である。

信号機識別装置１は、車両５の進行方向の映像を取得可能なカメラ１０と、カメラ１０の制御および映像信号の処理を行うＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１とを有する。

カメラ１０は、ズームおよびピント調整の可能なレンズ１００と、レンズ１００を制御するレンズ制御部１０３と、レンズを通過して入射してくる光を映像信号に変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）１０１と、映像信号の階調を補正する階調補正回路１０２とを有する。

なお、階調補正回路１０２は、カメラ１０の外部に設置しても構わない。

なお、ＣＣＤ１０１の代わりにＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサを使用しても良い。

ＥＣＵ１１は、信号機２の現示内容を識別する現示内容識別部１１０と、映像信号中の信号機２の位置を検出する信号位置検出部１１１と、映像信号より検出された信号機２の輝度値の分布を検出する信号輝度検出部１１２とを有する。

信号位置検出部１１１は、例えばパターンマッチングにより円形状の被写体を検出することで信号機２を確認し、映像信号中の信号機２の位置に基づいてレンズ制御部１０３に信号を送信し、レンズ１００のズーム状態および焦点状態を制御する。

信号輝度検出部１１２は、映像信号中の信号機２が存在する領域の輝度値の分布を取得し、階調補正回路１０２は、分布を受信して、分布内容に応じた階調補正関数を選択し、映像信号を補正する。

現示内容識別部１１０は、階調補正回路１０２によって階調補正された映像信号に対して現示内容の識別を行う。

（動作）
以下に、本発明の実施の形態における信号機識別装置の動作を図１から図を参照しつつ説明する。

図３（ａ１）〜（ｂ３）は、本発明の第１の実施の形態に関する映像の輝度値分布および階調補正を示すグラフである。

通常、ＣＣＤ１０１に入射してくる光が図３（ａ１）に示すような輝度値の分布を有している場合、図３（ａ２）に示すような一般的なγ変換を用いることにより、図３（ａ３）に示すようなカメラからの出力輝度に変換する。図３（ａ２）に示すγ変換は階調補正回路１０２により行われ、入射エネルギーが小さい場合には、帯域を広げて出力輝度として出力し、入射エネルギーが大きい場合には、帯域を狭めて出力する。

そのため、図３（ｂ１）に示すような入射エネルギーが大きい光、例えば太陽光等、とともに現示灯の光がＣＣＤ１０１に入射した場合には、図３（ａ２）のＡ１に示す入射エネルギー幅がＢ１に示す帯域のように狭められて出力されるため、点灯している現示灯と点灯していない現示灯の出力輝度値の差が非常に狭くなり、コントラストの低い出力画像となるため、現示色の識別が困難となる。

信号輝度検出部１１２は、信号位置検出部１１１によって検出された信号機２の領域の輝度値分布を取得し、分布の中心値Ｄおよび分布幅Ｃを解析する。

階調補正回路１０２は、中心値Ｄおよび分布幅Ｃに基づいて、図３（ｂ２）に示すような階調補正関数を選択することで、入射エネルギーが大きい光が入射した場合にも、Ａ２に示す入射エネルギー幅がＢ２に示す帯域のように広げられて出力されるため、点灯している現示灯と点灯していない現示灯の出力輝度の差が大きくなり、図３（ｂ３）に示すようなコントラストの高い出力画像となるため、現示色の識別が可能となる。

図４は、本発明の第１の実施の形態に関する信号機識別装置の動作を表すフローである。

まず、ＣＣＤ１０１より出力される映像信号をＥＣＵ１１が取り込む（Ｓ１０）。次に、信号位置検出部１１１により、パターンマッチングにより信号機２を検出する（Ｓ１１）。信号機２が検出されない場合（Ｓ１２；Ｎｏ）、検出されるまでＳ１０、Ｓ１１を繰り返す。

次に、信号機２が検出された場合（Ｓ１２；Ｙｅｓ）、信号輝度検出部１１２により、信号機の輝度値分布を取得する（Ｓ１３）。輝度値分布は階調補正回路１０２へ送信され、階調補正回路１０２は、分布の中心および幅に基づいた階調補正関数を選択する（Ｓ１４）。次に、選択された階調補正関数によって階調補正された映像信号をＥＣＵ１１によって取り込む（Ｓ１５）。

ＥＣＵ１１に取り込まれた映像信号は、現示内容識別部１１０によって現示内容を識別され（Ｓ１６）、現示内容に基づき、図示しない出力部により音声または映像等を用いて出力される。

（第１の実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、映像信号中の信号機の輝度値分布に基づいた階調補正を実施するため、外光等により映像のコントラストが低くなる場合にも、映像信号の出力輝度はコントラストの高いものとなり信号機の現示色の識別が容易となる。

また、現示内容を出力することにより、運転手に確実に現示内容を伝えることができる。

なお、信号機２の他に、カメラ１０により撮影が可能な被写体、例えば標識やカーブミラー等の内容を識別するために同様の階調補正を実施してもよい。

〔第２の実施の形態〕
図５は、本発明の第２の実施の形態に関する映像取得範囲中の映像を示す概略図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態例と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。

映像取得範囲１０Ａは、水平線６より上部に位置する現示内容識別エリア１１０ａと、水平線より下部に位置する白線認識エリア１１０ｂとを有する。

現示内容識別エリア１１０ａにおける映像信号に関しては、第１の実施の形態と同様の動作処理を行い、信号機の現示内容の識別を行う。

白線認識エリア１１０ｂにおける映像信号に関しては、比較的に外光の影響が少ないため、階調補正を行わずに図示しない白線認識部において白線認識を行う。

（第２の実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、映像取得範囲１０Ａのうち、信号機２が位置することの多い上部のみを現示内容識別エリア１１０ａとし、下部を白線認識エリア１１０ｂとしたため、１つのカメラ１０より得られる映像信号を用いて同時に２つの認識処理が可能となる。

なお、現示内容識別エリア１１０ａは、信号位置検出部１１１を用いて検出された信号機２が存在する領域のみを設定してもよい。

（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に関する車両と信号機の側面を表す概略図である。（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に関する車両と信号機の正面を表す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に関する信号機識別装置の概略構成図である。 （ａ１）〜（ｂ３）は、本発明の第１の実施の形態に関する映像の輝度値分布および階調補正を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に関する信号機識別装置の動作を表すフローである。 本発明の第２の実施の形態に関する映像取得範囲中の映像を示す概略図である。

符号の説明

１…信号機識別装置、２…信号機、３…太陽光、４…白線、５…車両、６…水平線、１０…カメラ、１０Ａ…映像取得範囲、１１…ＥＣＵ、１００…レンズ、１０１…ＣＣＤ、１０２…階調補正回路、１０３…レンズ制御部、１１０…現示内容識別部、１１０ａ…現示内容識別エリア、１１０ｂ…白線認識エリア、１１１…信号位置検出部、１１２…信号輝度検出部

Claims (6)

1. 車両前方を撮影可能なカメラと、
   前記カメラより出力される映像信号より検出された信号機の輝度値の分布を検出する信号輝度検出部と、
   前記輝度値の分布に基づいて前記映像信号の階調を補正する階調補正回路とを有することを特徴とする信号機識別装置。
2. 車両前方を撮影可能なカメラと、
   前記カメラより出力される映像信号を解析して信号機の位置を検出する信号位置検出部と、
   前記信号位置検出部により検出された前記信号機の輝度値の分布を検出する信号輝度検出部と、
   前記輝度値の分布に基づいて前記映像信号の階調を補正する階調補正回路と、
   前記階調補正回路の出力する映像信号より前記信号機の現示内容を識別する現示内容識別部とを有することを特徴とする信号機識別装置。
3. 前記階調補正回路は、前記信号輝度検出部から出力される前記輝度値の分布に基づいて階調補正関数を選択し、前記階調補正関数に基づいて前記映像信号の階調を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の信号機識別装置。
4. 前記信号位置検出部は、パターンマッチングにより前記映像信号を解析することを特徴とする請求項２に記載の信号機識別装置。
5. 前記階調補正回路は、前記カメラの撮影範囲のうち、前記信号機の含まれる領域に関する映像信号を階調補正することを特徴とする請求項１または２に記載の信号機識別装置。
6. 車両前方を撮影可能なカメラと、
   前記カメラより出力される映像信号を解析して信号機の位置を検出する信号位置検出部と、
   前記信号位置検出部により検出された前記信号機の輝度値の分布を検出する信号輝度検出部と、
   前記輝度値の分布に基づいて前記映像信号の階調を補正する階調補正回路と、
   前記階調補正回路の出力する映像信号より前記信号機の現示内容を識別する現示内容識別部と、
   前記現示内容に基づいて音声または映像を出力する出力部を有することを特徴とする信号機識別装置。
   

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