JP2009230560A - 信号認識装置及び信号認識処理のプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単な構成にて、迅速にドライバーに信号機の状態を認識させることができるようにする。
【解決手段】信号機のある交差点から１００ｍの地点に到達し、信号機の画像が含まれると判断された場合は、信号機の発光色を認識し、その発光色が青だった場合は、表示部６にその旨を示す表示がなされ、「１００ｍ先の信号機は青です。安全に走行してください。」という音声メッセージを発生させる。またこの後、５０ｍ進んだ段階で、その発光色が例えば青から黄色に変化した場合は、表示部６は表示を変更し、発音部７から「５０ｍ先の信号は黄色です。無理せずに停車してください。」という音声メッセージが発せられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、信号認識装置及び信号認識処理のプログラムに関する。

近年においては、交差点における交通事故が多発しており、これらの事故は信号の見落としや信号無視によるものが多い。このような事故を防止して、車両走行の安全を図るための種々の提案が従来からなされている。

例えば特許文献１には、車両に設置されたＧＰＳを用いて車両の位置を測位することにより、信号機が設置された交差点から車両が所定距離内に接近したことを検出し、撮像装置で撮像した車両の前方の画像から信号機を検出するとともに、この信号機で点灯している色を判定し、判定した信号機の色が所定の色の場合でかつ車速センサで検出した車両の速度が所定速度を超過している場合に、ドライバーに警告を行う構成が開示されている。

また、特許文献２には、車両にテレビカメラ等の撮像装置を設けて、撮像された車両前方の画像から道路及び交差点を認識し、交差点を認識するとこの交差点の画像からその中にある信号機を認識する、という２段階の画像認識手法を用いて信号機を認識し、この信号機の状態を検出してドライバーに報知する構成が開示されている。
特開２００７−２９３５５７ 特許第２５７０３７８号

しかしながら、特許文献１の構成においては、撮像装置のほかに、ＧＰＳなどの車両の位置を測位するための装置、さらには交差点の位置を示す地図情報が必要であり、装置自体が複雑かつコスト高になる問題がある。

また、特許文献２のような構成では、撮像された画像からまず道路や交差点の認識を行い、この認識の範囲を狭めて信号機を認識するという二度手間な手法をとっているため、処理が複雑となって時間がかかる問題がある。このため、一度信号を認識してその状態を検知したとしても、その検知直後に信号の状態が変化した場合はすぐにドライバーに警告を与えないと危険である。車両は常に高速で走行しており、かつ信号機の状態はいつ変化するのかは予測することができない。
特許文献２のように、二度手間的な処理を行なっていると、こうした信号機の変化を認識してドライバーに警告を与えるまでの時間がかかるため、より危険になる可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、より簡単な構成にて、迅速にドライバーに信号機の状態を認識させることができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明の信号認識装置は、車両前方に取り付けられ、当該車両前方向の視野を撮像する撮像手段と、この撮像手段において指定された焦点距離で撮像された画像から信号機の画像を認識する認識手段と、この認識手段により信号機が認識されない場合は前記撮像手段の焦点距離を予め設定された距離とし、前期信号機が認識された場合は、当該認識された信号機に焦点を合わせるように前記撮像手段の焦点距離を制御する自動焦点距離追従手段と、前記認識手段により認識された信号機の状態を検出するとともに、当該状態の変化を検出する状態変化検出手段と、この状態変化検出手段により、前記状態の変化が検出された場合は、当該状態の変化に対応した警告を行なう警告手段と、を有することを特徴とする。

また、前記警告手段は、前記状態の変化をあらわす音声メッセージを報知するのが望ましい。

また、前記警告手段は、前記状態の変化を接続された表示手段に表示させるのが望ましい。

前記警告手段は、当該状態の変化に対応した警告を行う際に、前記自動焦点距離追従手段により制御された焦点距離に基づく警告を行なうのが望ましい。

また、本願発明の信号認識処理のプログラムは、車両前方に取り付けられ、当該車両前方向の視野を撮像する撮像手段を有する信号認識装置に適用されるコンピュータに、この撮像手段において指定された焦点距離で撮像された画像から信号機の画像を認識する認識ステップと、この認識ステップにより信号機が認識されない場合は前記撮像手段の焦点距離を予め設定された距離とし、前期信号機が認識された場合は、当該認識された信号機に焦点を合わせるように前記撮像手段の焦点距離を制御する自動焦点距離追従ステップと、前記認識ステップにより認識された信号機の状態を検出するとともに、当該状態の変化を検出する状態変化検出ステップと、この状態変化検出ステップにより、前記状態の変化が検出された場合は、当該状態の変化に対応した警告を行なう警告ステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、ＧＰＳ等を必要とせずに、簡単な構成で走行している車両前方にある信号機の状態を認識してドライバーに警告を発することが可能となる。特に、この信号機の認識は、まず一定の焦点距離で撮像した画像で行い、その後この認識された信号機に焦点を合わせることにより、この信号機の画像部分のみで状態変化が生じたかどうかを検出するため、従来のような複雑かつ時間のかかる画像認識の処理が必要なくなり、不意の信号機の状態変化に対応してドライバーに適切な警告を与えることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態による信号認識装置の回路ブロック図である。
カメラ部１は、車両の前方に取り付けられており、車両の進行方向である前方向の視野を撮像するものである。このカメラ部１にて撮像された画像は、信号機検出色認識部２に入力される。

この信号機検出色認識部２は、カメラ部１にて撮像された画像データを取り込み、この取り込まれた画像データに信号機の画像があるか否か判別する。そしてもし、信号機の画像が存在する場合は、その信号機の状態、つまり発光色（赤、青、黄）を検出するとともに、さらにこの発光色の状態変化があったことを検出するものである。

一方、自動焦点距離追従部３は、カメラ部１の焦点距離を制御するものであり、電源（図示せず）がオンされてカメラ部１が起動したときに、このカメラ部１の焦点距離を１００ｍに設定するものである。そして信号機検出色認識部２にて信号機の画像が認識された場合に、この信号機に焦点（フォーカス）を合わせるようにカメラ部１の焦点距離を変更する動作を行なう。この動作は信号機検出色認識部２により制御される。
この信号機検出色認識部２により検出された信号機の発光色及びこの発光色の変化は文字画像変換部４及び音声メッセージ変換部５に供給される。本実施形態においては、この文字画像変換部４及び音声メッセージ変換部５には、自動焦点距離追従部３にて設定される焦点距離、つまり信号機までの距離を表わすデータも供給されている。

文字画像変換部４は、供給された信号機の発光色及びこの発光色の変化、さらには信号機までの距離を表わすデータに基づいた表示データを作成して、接続される表示部６に表示する。また、音声メッセージ変換部５も同様に、供給された信号機の発光色及びこの発光色の変化、さらには信号機までの距離を表わすデータに基づいた音声メッセージを作成して接続された発音部７にて発音する。

図２（ａ）（ｂ）は表示部６の表示内容を示す図である。図２（ａ）は、信号機の手前１００ｍ地点に車両か到達した場合の表示内容を示す。図において、マーク６ａは、車両を示し、信号機が検知されると、信号機を表わすマーク６ｂを表示させるとともに、いずれの色が発光しているのかを示すマーク６ｃを表示する。ここにおいては、信号機は青が点灯しているので青の部分にマーク６ｃが表示される。これと同時に、発音部７からは、「１００ｍ先の信号機は青です。安全に走行してください。」という音声メッセージを発してドライバーに告知する。

図２（ｂ）は、この後車両が信号機に５０ｍ近づいたときに信号が青から黄に変わった場合を示す。この場合、車両を示すマーク６ａは信号機を示すマーク６ｂに近づいて表示され、信号の発光を表わすマーク６ｃは、中央の黄色の部分に移動する。これと同時に、発音部７からは、「５０ｍ先の信号は黄色です。無理せずに停車してください。」という音声メッセージを発してドライバーに告知する。

図１の信号機検出色認識部２は、本実施形態においては、コンピュータで構成され、予め記憶されたプログラムに基づいて処理を行なうように構成されている。
図３は、この信号機検出色認識部２の処理を表わしたフローチャートである。
まず、電源がオンされてカメラ部１が起動すると、自動焦点距離追従部２に対してカメラ部１の焦点距離を１００ｍに設定する（ステップＳ１）。続いてこのように焦点距離の設定されたカメラ部１により撮像された画像データを取り込み（ステップＳ２）、この画像データに信号機の画像が含まれているか否か判別する（ステップＳ３）。ここで信号機の画像が含まれると判断されると、信号機の発光色が何であるか判別する（ステップＳ４）。

ここで、信号の発光色が青であると判別された場合には、青の処理を行なう（ステップＳ５）。具体的には、この時点でカメラ部１にて設定された焦点距離と認識された発光色（青）に応じた音声または表示のメッセージの作成を行う。例えば、焦点距離がＸｍ、つまり信号機のある交差点からＸｍの地点に到達している場合は、文字画像変換部４及び音声メッセージ変換部５により「Ｘｍ先の信号は青です。安全に走行してください。」という音声メッセージ及び対応する画像メッセージを生成する。

また、信号の発光色が黄色と判定された場合は黄の処理を行なう（ステップＳ６）。具体的には、文字画像変換部４及び音声メッセージ変換部５により「Ｘｍ先の信号は黄です。無理をせず停車してください。」という音声メッセージ及び対応する画像メッセージを生成する。

さらに信号の発光色が赤色と判定された場合は赤の処理を行なう（ステップＳ７）。具体的には、文字画像変換部４及び音声メッセージ変換部５により「Ｘｍ先の信号は赤です。停車してください。」という音声メッセージ及び対応する画像メッセージを生成する。
このステップＳ５〜Ｓ７のいずれかの処理がなされた後に、ステップＳ８の処理に移行する。一方、ステップＳ３において、信号機の画像が含まれないと判断された場合は、このステップＳ４〜Ｓ７の処理を行なわずに直接ステップＳ８の処理に移行する。

ステップＳ８においては、このステップＳ１〜Ｓ７の処理において、前回、つまりこのフローチャートの一巡前と同じ同一の処理が行なわれたかどうか判断する。
ここで、例えば前回の処理で信号機の画像が含まれていなかったのが、今回信号機のある交差点から１００ｍの地点に到達し、信号機の画像が含まれると判断された場合、あるいは、信号機の存在を認識した後に信号機の発光色が例えば青から黄に変わったような場合、ステップＳ８の判断はＮＯとなり、ステップＳ５〜Ｓ７のいずれかにて作成された音声メッセージ及び表示メッセージを表示部６及び発音部７に出力する（ステップＳ９）。

具体的には、信号機のある交差点から１００ｍの地点に到達し、信号機の画像が含まれると判断された場合は、信号機の発光色を表わすデータが供給され、その発光色が青だった場合は、表示部６に図２（ａ）のような表示がなされ、発音部７から「１００ｍ先の信号機は青です。安全に走行してください。」という音声メッセージを発生させる。
また、この１００ｍの地点で信号機を認識後、５０ｍ進んだ段階で、その発光色が例えば青から黄色に変化した場合は、表示部６は図２（ｂ）のような表示に変更し、発音部７から「５０ｍ先の信号は黄色です。無理せずに停車してください。」という音声メッセージが発せられる。

一方、ステップＳ８で前回と同じ同一の処理が行なわれたと判断された場合は、このステップＳ９の処理はスキップされる。
この後、ステップＳ１０に進み、認識された信号機に対してカメラ部１の焦点が合っているか否か判断し、合っていなければ、自動焦点距離追従部３によりその焦点を信号機に合わせる（ステップＳ１１）。焦点が合っているならば、このステップＳ１１の処理はスキップする。そしてこの後さらに、カメラ部１から画像データを取り込み（ステップＳ１２）、この取り込まれた画像データ内に信号機の画像が存在するか否か判断する（ステップＳ１３）。ここで、信号機の画像の存在が確認されたならば、ステップＳ３の処理に戻るとともに、信号機の画像が確認されないならば、再びステップＳ１に戻ってカメラ部１の焦点距離を１００ｍに設定し直して画像データを取り込む処理を行なう。

このように本実施形態によれば、走行している車両前方にある信号機の状態を認識してドライバーに警告を発することが可能となる。この認識はカメラ部１のみで行うため、従来のように自分の車両の位置を測位するためのＧＰＳや地図情報は必要ない。
また、この信号機の認識は、まず一定の焦点距離で撮像した画像で行い、その後この認識された信号機に焦点を合わせることにより、この信号機の画像部分のみで状態変化が生じたかどうかを検出するため、従来のような複雑かつ時間のかかる画像認識の処理が必要なくなり、信号機に極めて接近した時点で、不意に信号機の状態が変化したとしても、直ちにドライバーに適切な警告を与えることが可能となる。

本実施形態においては、当初カメラ部１の焦点距離を１００ｍに設定しているが、これに限るものでなく、これより短くとも長くともよい。また、本実施形態においては、ドライバーに警告を与えるための音声メッセージは、信号機までの距離をメッセージに含めて発生しているが、単に信号機の状態変化のみを表わす音声メッセージとしてもよい。

本実施形態による信号認識装置の回路ブロック図である。 表示部６の表示内容を示す図である。 信号機検出色認識部２の処理を表わしたフローチャート。

符号の説明

１ カメラ部
２ 信号機検出色認識部
３ 自動焦点距離追従部
４ 文字画像変換部
５ 音声メッセージ変換部
６ 表示部
７ 発音部

Claims (5)

1. 車両前方に取り付けられ、当該車両前方向の視野を撮像する撮像手段と、
   この撮像手段において指定された焦点距離で撮像された画像から信号機の画像を認識する認識手段と、
   この認識手段により信号機が認識されない場合は前記撮像手段の焦点距離を予め設定された距離とし、前期信号機が認識された場合は、当該認識された信号機に焦点を合わせるように前記撮像手段の焦点距離を制御する自動焦点距離追従手段と、
   前記認識手段により認識された信号機の状態を検出するとともに、当該状態の変化を検出する状態変化検出手段と、
   この状態変化検出手段により、前記状態の変化が検出された場合は、当該状態の変化に対応した警告を行なう警告手段と、
   を有する信号認識装置。
2. 前記警告手段は、前記状態の変化をあらわす音声メッセージを報知する請求項１記載の信号認識装置。
3. 前記警告手段は、前記状態の変化を接続された表示手段に表示させる請求項１記載の信号認識装置。
4. 前記警告手段は、当該状態の変化に対応した警告を行う際に、前記自動焦点距離追従手段により制御された焦点距離に基づく警告を行なう請求項１記載の信号認識装置。
5. 車両前方に取り付けられ、当該車両前方向の視野を撮像する撮像手段を有する信号認識装置に適用されるコンピュータに、
   この撮像手段において指定された焦点距離で撮像された画像から信号機の画像を認識する認識ステップと、
   この認識ステップにより信号機が認識されない場合は前記撮像手段の焦点距離を予め設定された距離とし、前期信号機が認識された場合は、当該認識された信号機に焦点を合わせるように前記撮像手段の焦点距離を制御する自動焦点距離追従ステップと、
   前記認識ステップにより認識された信号機の状態を検出するとともに、当該状態の変化を検出する状態変化検出ステップと、
   この状態変化検出ステップにより、前記状態の変化が検出された場合は、当該状態の変化に対応した警告を行なう警告ステップと、
   を実行させる信号認識処理のプログラム。

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