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JP2002008019A - Track recognition device and railway vehicle using the track recognition device - Google Patents

Track recognition device and railway vehicle using the track recognition device

Info

Publication number
JP2002008019A
JP2002008019A JP2000186724A JP2000186724A JP2002008019A JP 2002008019 A JP2002008019 A JP 2002008019A JP 2000186724 A JP2000186724 A JP 2000186724A JP 2000186724 A JP2000186724 A JP 2000186724A JP 2002008019 A JP2002008019 A JP 2002008019A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rail
point
vehicle
image
recognition device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000186724A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Tanzawa
勉 丹沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000186724A priority Critical patent/JP2002008019A/en
Publication of JP2002008019A publication Critical patent/JP2002008019A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自車軌道に関する情報を精度よく認識するこ
とのできる軌道認識装置を提供する。 【解決手段】 ポイント検出部60は、距離画像生成部
30からの距離画像、レール候補点抽出部40からの方
向画像に関する情報、及びレール検出部50で検出した
左右の自車走行レールに関する情報を入力し、左右の自
車走行レール間に手前側から順に設定した検索窓内のレ
ール候補点に基づきリード部を直線として検出し、この
リード部と自車走行レールとの交点に基づいてポイント
を検出するとともに距離画像に基づいてポイントまでの
距離を検出する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a track recognizing device capable of accurately recognizing information on a vehicle track. SOLUTION: A point detecting section 60 receives information on a distance image from a distance image generating section 30, information on a direction image from a rail candidate point extracting section 40, and information on left and right own vehicle running rails detected by a rail detecting section 50. Input, detects the lead portion as a straight line based on the rail candidate points in the search window set in order from the near side between the left and right vehicle running rails, and finds a point based on the intersection of this lead portion and the vehicle running rail. At the same time, the distance to the point is detected based on the distance image.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軌道上を走行する
車両に搭載された撮像手段で捉えた進行方向の画像を用
いて自車軌道を認識する軌道認識装置及び軌道認識装置
を用いた保守用車両に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a track recognizing apparatus for recognizing a track of an own vehicle using an image of a traveling direction captured by an image pickup means mounted on a vehicle running on a track, and maintenance using the track recognizing apparatus. For vehicles.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、鉄道車両では、営業運転終了後
に保守用車両等が営業用本線を走行する場合、営業時に
使われる「列車集中管理(ATC/ATS)」装置等は
使われないので、搭乗者が自車軌道を確認しながら進路
を進める必要がある。
2. Description of the Related Art Generally, in a railway vehicle, when a maintenance vehicle or the like travels on a business main line after the end of commercial operation, a "train central control (ATC / ATS)" device used for business is not used. It is necessary for the passenger to proceed while checking the path of the vehicle.

【0003】このような搭乗者の負担を軽減し、安全性
を向上するための技術として、例えば本出願人による特
開2000−030054号公報には、画像内で周囲の
輝度の平均値と異なる領域の中央点或いは最も輝度の異
なる点を軌道候補点として抽出することで軌道(レー
ル)の軌跡を追跡し、抽出した複数のレールにおいて自
車走行レールに隣接レールが合流或いは分岐する個所を
ポイントとして認識する技術が開示されており、このよ
うな軌道認識装置を保守用車両等の鉄道車両に適用して
車両制御や搭乗者に対する軌道情報の表示制御等を行う
技術が開示されている。
As a technique for reducing the burden on the passenger and improving safety, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-030054 by the present applicant discloses a technique which differs from the average value of the surrounding luminance in an image. The trajectory of the track (rail) is tracked by extracting the center point of the area or the point having the most different luminance as a track candidate point, and a point at which the adjacent rail joins or branches with the own vehicle travel rail in the plurality of extracted rails. A technology is disclosed in which such a track recognition device is applied to a railway vehicle such as a maintenance vehicle to perform vehicle control, display control of track information for passengers, and the like.

【0004】また、特開2000−030055号公報
には、自車軌道(自車走行レール)上のポイント位置に
所定範囲の小領域を設定し、この小領域内での輝度分布
の横方向及び縦方向のエッジを検出し、これらを比較す
ることによりポイントの開閉状態を検出する技術が開示
されており、このような軌道認識装置を保守用車両等の
鉄道車両に適用して車両制御や搭乗者に対する軌道情報
の表示制御等を行う技術が開示されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-030055, a small area of a predetermined range is set at a point position on the own-vehicle track (own-vehicle running rail). A technology has been disclosed that detects a vertical edge and detects the open / closed state of a point by comparing these, and such a track recognition device is applied to a railway vehicle such as a maintenance vehicle to control the vehicle and to board the vehicle. There is disclosed a technique for controlling display of orbit information for a person.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開2000−030054号公報に開示されたよう
に、自車走行レールとともに隣接レールを追跡し、自車
走行レールに隣接レールが合流或いは分岐する個所をポ
イントとして認識する場合、ポイントを精度よく認識す
ることが困難なことがある。例えば、駅近辺等のように
自車走行レールに対して隣接レールが比較的離間して配
設されている区間では隣接レールを一定の画像枠の中に
捕らえることが困難なことがあり、このような場合、ポ
イントを精度よく認識することが困難となる。また、遠
方で自車走行レールから分岐するレール(隣接レール)
は認識が困難であるためこのような場合においてもポイ
ントを精度よく認識することが困難となる。さらに、上
述のように周囲に対する輝度の絶対値評価に基づいてレ
ールの追跡を行う場合、外光などの影響でレール上の絶
対輝度が変化した際にレールの追跡が困難となることが
あり、このような場合においてもポイントを精度よく認
識することが困難となる。
However, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-030054, the adjacent rail is tracked together with the own vehicle running rail, and the adjacent rail joins or branches with the own vehicle running rail. When recognizing a point as a point, it may be difficult to accurately recognize the point. For example, it may be difficult to capture the adjacent rails in a certain image frame in a section where the adjacent rails are relatively spaced from the own vehicle traveling rail such as near a station. In such a case, it is difficult to recognize the points with high accuracy. Also, a rail that diverges from the running rail at a distance (adjacent rail)
Since it is difficult to recognize points, it is difficult to accurately recognize points even in such a case. Furthermore, when tracking the rail based on the absolute value evaluation of the brightness with respect to the surroundings as described above, when the absolute brightness on the rail changes due to the influence of external light or the like, it may be difficult to track the rail, Even in such a case, it is difficult to accurately recognize the points.

【0006】また、上述の特開2000−030055
号公報に開示されたように、輝度分布のエッジ検出に基
づいてポイントの開閉識別を行った場合においても、外
光等の影響でレール上の絶対輝度が変化した場合等にレ
ールのエッジ検出(レールと敷設面との仕分け)が困難
となり開閉識別の精度が低下する虞がある。
The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-030055
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H11-107, even when the open / close identification of a point is performed based on the edge detection of the luminance distribution, when the absolute luminance on the rail changes due to the influence of external light or the like, the edge detection of the rail is performed. It is difficult to sort the rail and the laying surface), and the accuracy of the open / close identification may be reduced.

【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、自車軌道に関する情報を精度よく認識することので
きる軌道認識装置及び軌道認識装置を用いた鉄道車両を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a track recognizing device capable of accurately recognizing information on a vehicle's track and a railway vehicle using the track recognizing device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明による軌道認識装置は、撮像手
段で捕らえた自車の進行方向の画像を用いて自車軌道を
認識する軌道認識装置であって、上記画像に基づいて左
右一対の自車走行レールを検出するレール検出手段と、
上記画像上における上記左右の自車走行レール間を検索
して隣接レールのリード部を検出するとともに、このリ
ード部に基づいて上記自車走行レールが隣接レールと合
流或いは分岐するポイントを検出するポイント検出手段
と、を備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a trajectory recognizing apparatus for recognizing a trajectory of an own vehicle using an image of a traveling direction of the own vehicle captured by an image pickup means. A recognition device, rail detection means for detecting a pair of left and right own vehicle running rail based on the image,
A point for searching between the left and right vehicle running rails on the image to detect a lead portion of an adjacent rail, and detecting a point where the vehicle running rail joins or branches with the adjacent rail based on the lead portion. And a detecting means.

【0009】また、請求項2記載の発明による軌道認識
装置は、請求項1記載の発明において、上記画像上の各
画素における輝度の連続性を評価してレール候補点を抽
出するレール候補点抽出手段を備え、上記ポイント検出
手段は、上記レール候補点に基づいて上記リード部を検
出することを特徴とする。
A trajectory recognition device according to a second aspect of the present invention is the trajectory recognition device according to the first aspect, wherein rail candidate points are extracted by evaluating continuity of luminance at each pixel on the image to extract rail candidate points. Means, wherein the point detecting means detects the lead portion based on the rail candidate points.

【0010】また、請求項3記載の発明による軌道認識
装置は、請求項2記載の発明において、上記ポイント検
出手段は、上記左右の自車走行レール間に複数の検索窓
を設定し、上記レール候補点に基づいて上記検索窓毎に
上記リード部の候補となる直線検出を行うことを特徴と
する。
According to a third aspect of the present invention, in the trajectory recognizing apparatus according to the second aspect, the point detecting means sets a plurality of search windows between the left and right traveling rails of the own vehicle, and It is characterized in that a straight line as a candidate for the lead portion is detected for each of the search windows based on the candidate points.

【0011】また、請求項4記載の発明による軌道認識
装置は、請求項3記載の発明において、上記検索窓は、
上記自車走行レールに掛からない位置に設定されること
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the trajectory recognition apparatus according to the third aspect, the search window is
It is characterized in that it is set at a position where it does not hang on the vehicle running rail.

【0012】また、請求項5記載の発明による軌道認識
装置は、請求項3または請求項4記載の発明において、
上記ポイント検出手段は、検出した上記直線が上記左右
の自車走行レールとクロスしない場合には、この直線を
リード部から除外することを特徴とする。
The trajectory recognition device according to the fifth aspect of the present invention is the trajectory recognition device according to the third or fourth aspect,
When the detected straight line does not cross the left and right vehicle running rails, the point detecting means excludes the straight line from the lead portion.

【0013】また、請求項6記載の発明による軌道認識
装置は、請求項3乃至請求項5の何れかに記載の発明に
おいて、上記ポイント検出手段は、検出した上記直線が
上記検索窓の左半分に位置し且つ左側の上記自車走行レ
ールの傾きに近い傾きを有する場合、或いは、上記直線
が上記検索窓の右半分に位置し且つ右側の上記自車走行
レールの傾きに近い傾きを有する場合には、この直線を
リード部から除外することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the trajectory recognizing apparatus according to any one of the third to fifth aspects, the point detecting means may be configured such that the detected straight line is a left half of the search window. Or the straight line has an inclination close to the inclination of the own vehicle running rail on the left side, or the straight line is located in the right half of the search window and has an inclination close to the inclination of the own vehicle running rail on the right side. Is characterized in that this straight line is excluded from the lead portion.

【0014】また、請求項7記載の発明による軌道認識
装置は、請求項1乃至請求項7の何れかに記載の発明に
おいて、上記ポイント検出手段は、検出した上記リード
部の上記自車走行レールに対する左右一対の交点のうち
自車に近い交点の位置を上記ポイントとして設定するこ
とを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the trajectory recognizing device according to any one of the first to seventh aspects, the point detecting means detects the self-vehicle running rail of the lead portion detected. The position of an intersection near the own vehicle among a pair of left and right intersections with respect to is set as the above point.

【0015】また、請求項8記載の発明による軌道認識
装置は、請求項1乃至請求項7の何れかに記載の発明に
おいて、上記画像上に上記ポイントを基準とした評価領
域を設定し、上記評価領域内の各画素における輝度の連
続性を評価して上記ポイントの開閉識別を行う開閉識別
手段を備えたことを特徴とする。
The trajectory recognition device according to the invention of claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein an evaluation area based on the point is set on the image. An open / close discriminating means for evaluating the continuity of luminance of each pixel in the evaluation area and discriminating the open / close of the point is provided.

【0016】また、請求項9記載の発明による軌道認識
装置は、撮像手段で捉えた自車の進行方向の画像を用い
て自車軌道を認識する軌道認識装置であって、上記画像
に基づいて左右一対の自車走行レールを検出するレール
検出手段と、上記自車走行レールが隣接レールと合流或
いは分岐するポイントを検出するポイント検出手段と、
上記画像上に上記ポイントを基準とした評価領域を設定
し、上記評価領域内の各画素における輝度の連続性を評
価して上記ポイントの開閉状態を識別する開閉識別手段
と、を備えたことを特徴とする。
A trajectory recognition device according to a ninth aspect of the present invention is a trajectory recognition device for recognizing a trajectory of an own vehicle using an image of a traveling direction of the own vehicle captured by an image pickup means. Rail detecting means for detecting a pair of left and right own vehicle running rails, point detecting means for detecting a point at which the own vehicle running rail joins or branches with an adjacent rail,
Open / close identification means for setting an evaluation area based on the point on the image, evaluating the continuity of luminance in each pixel in the evaluation area, and identifying the open / close state of the point. Features.

【0017】また、請求項10記載の軌道認識装置は、
請求項8または請求項9記載の軌道認識装置において、
上記開閉識別手段は、上記評価領域内の各画素における
輝度の連続性の評価に基づいてレールを表す画素の抽出
を行い、上記レールを表す画素が上記自車走行レールを
横切る方向にレール幅以上連続しているとき、上記ポイ
ントが閉じていると判定することを特徴とする。
The trajectory recognition device according to claim 10 is
The trajectory recognition device according to claim 8 or 9,
The open / close identification unit extracts a pixel representing a rail based on the evaluation of the continuity of luminance at each pixel in the evaluation area, and the pixel representing the rail is equal to or larger than a rail width in a direction crossing the own vehicle travel rail. When the points are continuous, it is determined that the point is closed.

【0018】また、請求項11記載の発明による軌道認
識装置を用いた鉄道車両は、請求項1乃至請求項10の
何れかに記載の軌道認識装置を用いた鉄道車両であっ
て、上記軌道認識装置で認識したポイントに関する情報
に基づいて車両制御或いは搭乗者への表示制御の少なく
とも何れか一方を行う制御手段を備えたことを特徴とす
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided a railway vehicle using the track recognizing apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein Control means for performing at least one of vehicle control and display control for passengers based on information on points recognized by the device is provided.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係
わり、図1は軌道車両に搭載された軌道認識装置を示す
機能ブロック図、図2はレール候補点抽出処理のフロー
チャート、図3は画像上の検索領域を示す説明図、図4
は各検索方向への輝度の連続性を評価する際の小領域を
表す説明図、図5は輝度の連続性の検索方向とその評価
値との関係を表す図表、図6はレール候補点の方向画像
を表す説明図、図7は基準点検出処理のフローチャー
ト、図8は方向画像における基準点検索領域を示す説明
図、図9,10はレール追跡処理のフローチャート、図
11はレール代表点の検索ラインを示す説明図、図12
はポイント検出処理のフローチャート、図13は検索窓
を示す説明図、図14は開閉識別処理のフローチャート
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a functional block diagram showing a track recognition device mounted on a tracked vehicle, FIG. 2 is a flowchart of rail candidate point extraction processing, and FIG. Illustrated illustration, FIG.
Is an explanatory diagram showing a small area when evaluating the continuity of luminance in each search direction, FIG. 5 is a chart showing a relationship between a search direction of luminance continuity and its evaluation value, and FIG. FIG. 7 is a flowchart of a reference point detection process, FIG. 8 is an explanatory diagram showing a reference point search area in the direction image, FIGS. 9 and 10 are flowcharts of a rail tracking process, and FIG. Explanatory diagram showing a search line, FIG.
Is a flowchart of a point detection process, FIG. 13 is an explanatory diagram showing a search window, and FIG. 14 is a flowchart of an open / close identification process.

【0020】図1において、符号1は鉄道等の軌道上を
走行する車両であり、本形態においては軌道周りの保守
点検用の車両である。この車両1には、自車走行レール
を検出して自車が走行する軌道(以下、自車軌道と称
す)の認識を行う軌道認識装置2が搭載されている。軌
道認識装置2は、車両1の進行方向の対象物を異なる視
点で撮像する撮像手段としてのステレオカメラ10と、
ステレオカメラ10からの信号に基づき一対の画像(元
画像ともいう)を生成する画像取込部20と、一対の元
画像をステレオ処理して画像全体にわたる距離分布(距
離画像)を生成する距離画像生成部30と、距離画像に
基づいて立体物を検出する立体物検出部35と、一方の
画像の各画素における輝度の連続性を評価してレール候
補点を抽出するレール候補点抽出手段としてのレール候
補点抽出部40と、レール候補点に基づいて左右の自車
走行レールを検出するレール検出手段としての自車走行
レール検出部50と、左右の自車走行レール間に存在す
る隣接レールのリード部をレール候補点に基づいて検出
し、このリード部に基づいて自車走行レールが隣接レー
ルと合流或いは分岐する個所をポイントとして検出する
ポイント検出手段としてのポイント検出部60と、ポイ
ントに基づいて画像上に評価領域を設定するとともにこ
の評価領域内の各画素における輝度の連続性を評価して
ポイントにおけるリード部の開閉状態を識別する開閉識
別手段としての開閉識別部70と、を備えて構成されて
いる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vehicle traveling on a track such as a railway, and in this embodiment, a vehicle for maintenance and inspection around the track. The vehicle 1 is equipped with a track recognizing device 2 for detecting a track on which the vehicle travels and recognizing a track on which the vehicle travels (hereinafter, referred to as a vehicle track). The trajectory recognition device 2 includes a stereo camera 10 as imaging means for imaging an object in the traveling direction of the vehicle 1 from different viewpoints,
An image capturing unit 20 that generates a pair of images (also referred to as original images) based on a signal from the stereo camera 10, and a distance image that generates a distance distribution (distance image) over the entire image by performing stereo processing on the pair of original images. A generation unit 30; a three-dimensional object detection unit 35 that detects a three-dimensional object based on a distance image; and a rail candidate point extraction unit that extracts a rail candidate point by evaluating the continuity of luminance in each pixel of one image. A rail candidate point extracting unit 40, a vehicle running rail detecting unit 50 as a rail detecting means for detecting the left and right vehicle running rails based on the rail candidate points, and an adjacent rail existing between the left and right vehicle running rails. Point detecting means for detecting a lead portion based on a rail candidate point and detecting, as a point, a point where the own vehicle traveling rail joins or branches with an adjacent rail based on the lead portion. An open / close identification for setting an evaluation area on an image based on the points and evaluating the continuity of the luminance of each pixel in the evaluation area to identify the open / closed state of the lead portion at the point And an open / close identification unit 70 as a means.

【0021】また、自車走行レール検出部50は、自車
走行レール検出の基準となる一対のレール基準点をレー
ル候補点に基づいて検出する基準点検出部51と、レー
ル基準点に順次連なるレール代表点を順次検出して自車
軌道を認識するレール追跡部52と、を備えて構成され
ている。
The own-vehicle running-rail detecting section 50 is sequentially connected to a reference point detecting section 51 for detecting a pair of rail reference points, which are the reference for detecting the own-vehicle running rail, based on the rail candidate points. And a rail tracking unit 52 for sequentially detecting the rail representative points and recognizing the own vehicle trajectory.

【0022】ここで、レール追跡部52、ポイント検出
部60、及び、開閉識別部70で認識された自車軌道に
関する情報は、車両1の制御手段としての制御部100
に出力され、制御部100は、軌道情報に基づく様々な
車両制御や搭乗者への軌道情報の表示等を行う。
Here, the information on the own vehicle trajectory recognized by the rail tracking unit 52, the point detection unit 60, and the open / close identification unit 70 is transmitted to the control unit 100 as control means of the vehicle 1.
The control unit 100 performs various vehicle controls based on the trajectory information, displays the trajectory information to passengers, and the like.

【0023】ステレオカメラ10を構成する2台のCC
Dカメラ10a,10bは、互いに、同期が取れたモノ
クロ或いはカラーのCCDカメラであり、一方のCCD
カメラ10aをステレオ処理の際の基準画像を撮像する
メインカメラ、他方のCCDカメラ10bをステレオ処
理の際の比較画像を撮像するサブカメラとして、所定の
基線長で互いの撮像面垂直軸が平行となるよう配置され
ている。
Two CCs constituting the stereo camera 10
The D cameras 10a and 10b are monochrome or color CCD cameras synchronized with each other.
The camera 10a is a main camera that captures a reference image during stereo processing, and the other CCD camera 10b is a sub-camera that captures a comparison image during stereo processing. It is arranged to become.

【0024】画像取込部20は、CCDカメラ10a,
10bからの2系統のアナログ信号を所定の輝度階調の
デジタル画像データに変換して一対の画像(元画像)を
生成する。この場合、画像は実空間の上下左右と画像の
上下左右が等しくなるものとし、その画像座標系は、画
像の左上を原点とし、水平走査方向をX軸、垂直走査方
向をY軸とする。
The image capturing section 20 includes a CCD camera 10a,
The two-system analog signals from 10b are converted into digital image data of a predetermined luminance gradation to generate a pair of images (original images). In this case, it is assumed that the upper, lower, left and right of the image are equal to the upper, lower, left and right of the image, and the image coordinate system is such that the upper left of the image is the origin, the horizontal scanning direction is the X axis, and the vertical scanning direction is the Y axis.

【0025】距離画像生成部30は、元画像に対し、基
準画像と比較画像との各画像の小領域毎にシティブロッ
ク距離を計算して互いの相関を求めることで対応する小
領域を特定するステレオマッチングを行い、対象物まで
の距離に応じて生じる画素のズレ(=視差)を距離デー
タとする距離画像を生成する。
The distance image generation unit 30 specifies a small area corresponding to the original image by calculating a city block distance for each small area of the reference image and the comparison image and obtaining a correlation between them. Stereo matching is performed, and a distance image is generated using distance (= parallax) of pixels generated according to the distance to the object as distance data.

【0026】立体物検出部35は、距離画像に基づき、
短冊状の領域に対して距離方向にヒストグラムを生成し
て立体物を検出する。なお、上述の距離画像の生成や立
体物の検出は、例えば本出願人による特開平6−266
828号公報に詳述されている。
The three-dimensional object detection unit 35 uses the distance image
A three-dimensional object is detected by generating a histogram in the distance direction for the strip-shaped region. The above-described generation of a distance image and detection of a three-dimensional object are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-266 by the present applicant.
No. 828 discloses this in detail.

【0027】次に、レール候補点抽出部40によるレー
ル候補点抽出処理について、図2に示すフローチャート
を用いて説明する。ここで、レール候補点抽出部40
は、画像取込部20内の画像メモリにストアされている
一対の画像のうちの一方の画像(基準画像)が入力さ
れ、画像上の指定画像範囲(図3参照)内の各画素に順
次注目し、注目画素がレール候補点であるか否かの判定
を行うものである。
Next, the rail candidate point extracting process by the rail candidate point extracting unit 40 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Here, the rail candidate point extracting unit 40
Is inputted with one of a pair of images (reference image) stored in an image memory in the image capturing unit 20, and sequentially enters each pixel within a designated image range (see FIG. 3) on the image. Attention is paid to determine whether or not the pixel of interest is a rail candidate point.

【0028】レール候補点抽出処理では、先ず、ステッ
プS101で、画像上の指定画像範囲内の各画素のうち
のある画素に注目し、今回の注目画素を中心として左右
方向に連続する所定個数の画素の輝度の変化量が設定値
以上であるか否かを調べる。
In the rail candidate point extraction process, first, in step S101, a certain pixel of each pixel within the designated image range on the image is focused on, and a predetermined number of pixels continuous in the left-right direction with the current focused pixel as a center. It is checked whether or not the amount of change in the luminance of the pixel is equal to or greater than a set value.

【0029】ここで、車両1の進行方向を撮像した際
に、自車走行レールは、レールの特性上、常に画像下部
を起点として略上方向に延出される。また、レールがカ
ーブする際の曲率は一般に小さいため、たとえ自車走行
レールがカーブしている場合においても、自車走行レー
ルが画像の左右方向に連続することは考えにくい。さら
に、自車走行レールに合流或いは分岐するレールは、緩
やかに自車走行レールに合流或いは分岐するので、この
ようなレールにおいても画像の左右方向に連続すること
は考えにくい。従って、自車軌道に関わるレールが画像
の左右方向に連続するとは考えにくく、注目画素が自車
軌道に関わるレールをあらわす場合、注目画素の左右方
向に連続する画素列はレールを横切ることとなる。そし
て、このような場合、撮像されたレール面の輝度は敷設
面等の輝度に対して明らかに異なるため、上記画素列に
おける各画素の輝度変化は大きくなる。
Here, when the traveling direction of the vehicle 1 is imaged, the own vehicle traveling rail always extends substantially upward starting from the lower part of the image due to the characteristics of the rail. Further, since the curvature when the rail curves is generally small, it is unlikely that the own vehicle running rail continues in the left and right direction of the image even when the own vehicle running rail is curved. Further, a rail that merges or branches with the own vehicle travel rail gently merges or branches with the own vehicle travel rail. Therefore, it is unlikely that such a rail continues in the left-right direction of the image. Therefore, it is difficult to imagine that the rails related to the own vehicle trajectory are continuous in the left and right direction of the image. When the pixel of interest represents the rail related to the own vehicle trajectory, a pixel row that is continuous in the left and right direction of the pixel of interest crosses the rail. . In such a case, since the brightness of the imaged rail surface is clearly different from the brightness of the laying surface or the like, the change in the brightness of each pixel in the pixel row becomes large.

【0030】そこで、ステップS101では、注目画素
の左右方向に連続する画素列の輝度の変化量が設定値よ
りも小さいと判断した場合には、今回の注目画素は自車
軌道に関わるレールを表す画素ではないと判断してステ
ップS102に進み、今回の注目画素をレール候補点か
ら除外した後、ステップS108に進む。
Therefore, in step S101, if it is determined that the amount of change in the luminance of the pixel row continuing in the left-right direction of the pixel of interest is smaller than the set value, the pixel of interest this time represents a rail related to the own vehicle trajectory. It is determined that the pixel is not a pixel, the process proceeds to step S102, and the current pixel of interest is excluded from the rail candidate points, and then the process proceeds to step S108.

【0031】一方、ステップS101において、注目画
素を中心として左右方向に連続する画素列の輝度の変化
量が所定値以上であると判断した場合には、ステップS
103に進む。ステップS103では、注目画素に対す
る複数方向への輝度の連続性の評価を行う。この場合、
例えば注目画素に対して異なる8方向(−90°(90
°)、−68°、−45°、−23°、0°、23°、
45°、68°)への輝度の連続性の評価を行う。
On the other hand, if it is determined in step S101 that the amount of change in the luminance of a pixel row that is continuous in the left-right direction around the pixel of interest is equal to or greater than a predetermined value, the process proceeds to step S101.
Go to 103. In step S103, the continuity of luminance in a plurality of directions for the pixel of interest is evaluated. in this case,
For example, eight directions (−90 ° (90
°), -68 °, -45 °, -23 °, 0 °, 23 °,
(45 °, 68 °).

【0032】具体的に説明すると、ステップS103で
は、先ず、図4(a)〜(h)に示すように、注目画素
(図中太枠で表示)を中心として各検索方向に連続する
例えば3×5画素の小領域を設定する。なお、小領域の
長手方向の長さは、画像上に表されるレール幅よりも大
きくなるよう設定されるものである。
More specifically, in step S103, as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (h), first, for example, 3 pixels continuous in each search direction around the pixel of interest (displayed in a bold frame in the figure) A small area of × 5 pixels is set. The length of the small area in the longitudinal direction is set to be larger than the rail width shown on the image.

【0033】そして、各小領域毎に、隣接画素との輝度
の差分の平均値(差分値Diff)と輝度の分散値De
vとを算出し、これらのうち何れか大きい方を注目画素
の検索方向への輝度の連続性の評価値として設定する。
Then, for each small area, the average value (difference value Diff) of the luminance difference from the adjacent pixels and the variance value De of the luminance are calculated.
v is calculated, and the larger one of them is set as the evaluation value of the continuity of the luminance in the search direction of the pixel of interest.

【0034】ここで、図4に示すように小領域内の各画
素の輝度をPm,n(m=0〜5,n=0〜2)とする
と、差分値Diffは、例えば、
Here, assuming that the luminance of each pixel in the small area is Pm, n (m = 0 to 5, n = 0 to 2) as shown in FIG. 4, the difference value Diff is, for example,

【数1】 によって算出され、また、分散値Devは、例えば、(Equation 1) And the variance Dev is, for example,

【数2】 但し、(Equation 2) However,

【数3】 によって算出される。なお、各式から明らかなように、
評価値は、輝度の連続性が高くなる程小さな値となる。
(Equation 3) It is calculated by In addition, as is clear from each equation,
The evaluation value becomes smaller as the luminance continuity becomes higher.

【0035】次に、ステップS104では、注目画素に
対する各検索方向への輝度の連続性の評価値の中から最
大値と最小値とを抽出する。
Next, in step S104, the maximum value and the minimum value are extracted from the evaluation values of the continuity of the luminance of the target pixel in the respective search directions.

【0036】続くステップS105、S106は、抽出
された評価値の最大値と最小値とに基づいて、注目画素
がレール候補点であるか否かを判別するものである。
In the following steps S105 and S106, it is determined whether or not the target pixel is a rail candidate point based on the extracted maximum value and minimum value of the evaluation value.

【0037】ここで、注目画素がレールを表している場
合、レールが連続する方向にのみ輝度の連続性は高くな
り、レールを横切る他の方向への連続性は低くなる。従
って、注目画素がレール候補点である場合、図5(a)
に示すように、ある検索方向にのみ輝度の連続性の評価
値が低い値を示し、他の検索方向への評価値は高い値を
示す。
Here, when the pixel of interest represents a rail, the continuity of luminance is increased only in the direction in which the rails are continuous, and the continuity in other directions across the rail is reduced. Therefore, when the pixel of interest is a rail candidate point, FIG.
As shown in (1), the evaluation value of the luminance continuity shows a low value only in a certain search direction, and the evaluation value in another search direction shows a high value.

【0038】また、注目画素が砂利等の敷設面を表して
いる場合、全ての方向に対して輝度の連続性が低くなる
ため、図5(b)に示すように、全ての検索方向に対し
て評価値は高い値を示す。
When the pixel of interest represents a laid surface such as gravel, the luminance continuity is low in all directions. Therefore, as shown in FIG. The evaluation value shows a high value.

【0039】また、注目画素がコンクリート等の敷設面
を表している場合、全ての方向に対して輝度の連続性が
高くなるため、図5(c)に示すように、全ての検索方
向に対して評価値は低い値を示す。
When the pixel of interest represents a laying surface such as concrete, the luminance continuity is high in all directions. Therefore, as shown in FIG. The evaluation value shows a low value.

【0040】そこで、先ず、ステップS105におい
て、評価値の最小値が規定値a1よりも大きいか否かを
調べることにより、注目画素の輝度に所定の連続性があ
るか否かを調べ、評価値の最小値が規定値a1よりも大
きいと判断した場合には、注目画素は全方向に対して輝
度の連続性の低い砂利等を示す画素であると判断してス
テップS102に進む。
Therefore, first, in step S105, it is checked whether or not the minimum value of the evaluation value is larger than the specified value a1, thereby checking whether or not the luminance of the target pixel has a predetermined continuity. Is determined to be larger than the specified value a1, the target pixel is determined to be a pixel indicating a gravel or the like having low continuity of luminance in all directions, and the process proceeds to step S102.

【0041】一方、ステップS105において、評価値
の最小値が規定値a1以下であると判断した場合にはス
テップS106に進み、評価値の最大値と最小値との差
が規定値a2よりも小さいか否かを調べる。すなわち、
ステップS106では、輝度の連続性を有する注目画素
において、この輝度の連続性が所定の方向に特化された
ものであるかを調べる。
On the other hand, if it is determined in step S105 that the minimum value of the evaluation value is equal to or smaller than the specified value a1, the process proceeds to step S106, and the difference between the maximum value and the minimum value of the evaluation value is smaller than the specified value a2. Check whether or not. That is,
In step S106, it is checked whether or not the luminance continuity is specialized in a predetermined direction in the target pixel having the luminance continuity.

【0042】そして、ステップS106において、評価
値の最大値と最小値との差が規定値a2よりも小さいと
判断した場合には、注目画素は全方向に対して輝度の連
続性の高いコンクリート等を示す画素であると判断して
ステップS102に進む。
If it is determined in step S106 that the difference between the maximum value and the minimum value of the evaluation value is smaller than the specified value a2, the pixel of interest is a concrete or the like having high luminance continuity in all directions. And the process proceeds to step S102.

【0043】一方、ステップS106において、評価値
の最大値と最小値との差が規定値a2以上であると判断
した場合には、この注目画素はある方向に特化した輝度
の連続性を有するレール候補点であると判断してステッ
プS107に進む。
On the other hand, if it is determined in step S106 that the difference between the maximum value and the minimum value of the evaluation value is equal to or larger than the specified value a2, the pixel of interest has luminance continuity specialized in a certain direction. It is determined that it is a rail candidate point, and the process proceeds to step S107.

【0044】続くステップS107では、レール候補点
であると判断された注目画素における輝度の連続方向を
検出する。この輝度の連続方向検出は、レール候補点で
ある注目画素の複数方向への輝度の連続性の評価値に基
づいて行われるもので、評価値が最小となる方向が輝度
の連続方向として設定される。
In the following step S107, a continuous direction of luminance at the target pixel determined to be a rail candidate point is detected. This continuous direction detection of the luminance is performed based on the evaluation value of the luminance continuity in a plurality of directions of the pixel of interest, which is a rail candidate point, and the direction in which the evaluation value is the minimum is set as the luminance continuous direction. You.

【0045】そして、ステップS102或いはステップ
S107からステップS108に進むと、ステップS1
08では、指定画像範囲内に次の注目画素があるか否
か、すなわち、指定画像範囲内にレール候補点か否かを
未判定の画素があるか否かを調べ、未判定の画素がある
と判断した場合には、次の画素を注目画素として設定し
た後、ステップS101に戻る。一方、指定画像範囲内
に未判定の画素がないと判断した場合には、そのままル
ーチンを抜ける。
When the process proceeds from step S102 or step S107 to step S108, the process proceeds to step S1.
At 08, it is checked whether or not the next pixel of interest is within the specified image range, that is, whether or not there is a pixel that has not been determined as a rail candidate point within the specified image range. If it is determined that the target pixel is the next pixel, the process returns to step S101. On the other hand, if it is determined that there is no undetermined pixel in the designated image range, the routine exits from the routine.

【0046】このような処理により、レール候補点抽出
部40では、図6に示すように、輝度の連続方向の情報
を持ったレール候補点からなる画像のような形態のレー
ル候補点分布情報(方向画像)を生成する。
By such processing, as shown in FIG. 6, the rail candidate point extracting section 40 has rail candidate point distribution information (such as an image) composed of rail candidate points having information on the continuous direction of luminance. Direction image).

【0047】次に、基準点検出部51による自車走行レ
ールの基準点検出処理について、図7に示すフローチャ
ートを用いて説明する。基準点検出部51は、立体物検
出部35から立体物に関する情報が入力されるとともに
レール候補点抽出部40から方向画像に関する情報が入
力され、方向画像の下方(車両1の足元側)に設定され
た基準点検索ライン上における左右の自車走行レールの
座標を検出し、この検出された一対の座標を自車走行レ
ール追跡の際の基準となるレール代表点(以下、レール
基準点と称する)とするものである。ここで、レール基
準点の検出は、図8に示すように、基準点検索領域内の
レール候補点に基づいて行われるもので、基準点検索領
域は基準点検索ラインに沿って設定されるものである。
Next, reference point detection processing of the own vehicle traveling rail by the reference point detection section 51 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The reference point detector 51 receives information about the three-dimensional object from the three-dimensional object detector 35 and information about the directional image from the rail candidate point extractor 40, and sets the information below the directional image (at the foot of the vehicle 1). The coordinates of the left and right vehicle running rails on the reference point search line thus detected are detected, and the detected pair of coordinates is used as a rail representative point (hereinafter referred to as a rail reference point) as a reference when tracking the vehicle running rail. ). Here, the detection of the rail reference point is performed based on the rail candidate points in the reference point search area as shown in FIG. 8, and the reference point search area is set along the reference point search line. It is.

【0048】基準点検出処理がスタートすると、先ず、
ステップS201で、基準点検索領域内のレール候補点
の中から、所定高さ(所定低さ)を有する立体物に対応
するレール候補点を除去する。すなわち、敷設面に対し
て所定高さを有する立体物は、壁面,柱,信号機,側溝
等の可能性が高くレールである可能性が低い。そこで、
ステップS201では、先ず、立体物検出部35で検出
された立体物のうち所定高さを有する立体物を抽出し、
抽出した立体物に対応するレール候補点を基準点検出処
理の対象から除外することにより、処理の高速化を図る
と共に検出精度の向上を図る。
When the reference point detection process starts, first,
In step S201, a rail candidate point corresponding to a three-dimensional object having a predetermined height (predetermined height) is removed from the rail candidate points in the reference point search area. That is, a three-dimensional object having a predetermined height with respect to the laying surface has a high possibility of a wall surface, a pillar, a traffic light, a side groove, and the like, and has a low possibility of being a rail. Therefore,
In step S201, first, a three-dimensional object having a predetermined height is extracted from the three-dimensional objects detected by the three-dimensional object detection unit 35,
By excluding the rail candidate points corresponding to the extracted three-dimensional object from the target of the reference point detection processing, the processing speed is increased and the detection accuracy is improved.

【0049】続くステップS202では、今回の基準点
検出処理がシステム起動直後の処理であるか否かを調
べ、今回の処理がシステム起動直後の処理であると判断
した場合にはステップS205に進む。
In the following step S202, it is checked whether or not the current reference point detection process is a process immediately after the system startup. If it is determined that the current process is a process immediately after the system startup, the process proceeds to step S205.

【0050】一方、ステップS202において、今回の
処理がシステム起動直後の処理でないと判断した場合に
はステップS203に進み、前回の処理でレール基準点
が検出されたか否かを調べる。そして、前回の処理でレ
ール基準点が検出されていると判断した場合にはステッ
プS203からステップS204に進む一方、前回の処
理でレール基準点が検出されなかったと判断した場合に
はステップS203からステップS205に進む。
On the other hand, if it is determined in step S202 that the current process is not the process immediately after the system startup, the process proceeds to step S203, and it is determined whether or not the rail reference point has been detected in the previous process. If it is determined that the rail reference point has been detected in the previous processing, the process proceeds from step S203 to step S204. If it is determined that the rail reference point has not been detected in the previous processing, the processing proceeds from step S203 to step S203. Proceed to S205.

【0051】ステップS204では、前回検出したレー
ル基準点を今回のレール基準点検出の予測点に設定した
後、ステップS206に進む。
In step S204, after the previously detected rail reference point is set as the predicted point of the current rail reference point detection, the process proceeds to step S206.

【0052】一方、ステップS205では、車両1が直
線レール上にいるときの基準点検索ライン上における理
論上のレール座標を今回のレール基準点検出の予測点に
設定した後、ステップS206に進む。すなわち、今回
の処理がシステム起動直後の処理である場合や前回の処
理でレール基準点が検出されなかった場合には、車両1
が直線レール上にいると仮定し、カメラの取付位置や取
付方向等から一義的に定まる基準点検索ライン上のレー
ル座標を今回のレール基準点検出の予測点として代用す
る。
On the other hand, in step S205, the theoretical rail coordinates on the reference point search line when the vehicle 1 is on the straight rail are set as the predicted points of the current rail reference point detection, and then the process proceeds to step S206. That is, if the current process is a process immediately after system startup or if no rail reference point is detected in the previous process, the vehicle 1
Is assumed to be on a straight rail, and the rail coordinates on the reference point search line uniquely determined from the mounting position and mounting direction of the camera are substituted as the predicted points for the current rail reference point detection.

【0053】ステップS206では、基準点検索領域内
において、輝度の連続方向が同一であって直線状に分布
しているレール候補点に対してHough変換処理(直
線検出処理)を行う。
In step S206, Hough transform processing (straight line detection processing) is performed on rail candidate points having the same continuous luminance direction and distributed linearly in the reference point search area.

【0054】続くステップS207では、ステップS2
06で検出した直線群のデータに基づき、左右のレール
基準点の候補となる座標対を求める。具体的には、実空
間において左右のレール間距離は一定であり且つ左右の
レールは互いに平行であることに着目し、ステップS2
06で検出した直線群の中から、画像上において理論上
互いの距離が実際のレール間距離に対応するとともに互
いに平行となる直線対を選別し、選別された直線対が基
準点検索ラインと交わる座標対を左右のレール基準点の
候補とする。
In the following step S207, step S2
Based on the data of the straight line group detected in step 06, a coordinate pair as a candidate for the left and right rail reference points is obtained. Specifically, focusing on the fact that the distance between the left and right rails is constant and the left and right rails are parallel to each other in the real space, step S2
From the straight line group detected at step 06, a pair of straight lines whose distance from each other theoretically corresponds to the actual rail-to-rail distance on the image and which are parallel to each other are selected, and the selected straight line pair intersects the reference point search line. The coordinate pair is set as a candidate for the left and right rail reference points.

【0055】続くステップS208では、抽出したレー
ル基準点候補の座標対の中から、ステップS204或い
はステップS205で設定した予測点に最も近いもの
を、今回のレール基準点として設定した後、ルーチンを
抜ける。
In the following step S208, from the coordinate pairs of the extracted rail reference point candidates, the one closest to the predicted point set in step S204 or step S205 is set as the current rail reference point, and the routine exits. .

【0056】次に、レール追跡部52によるレール追跡
処理について、図9に示すフローチャートを用いて説明
する。レール追跡部51は、画像取込部20内の画像メ
モリにストアされている一対の画像のうちの一方の画像
(基準画像)、立体物検出部35からの立体物に関する
情報、レール候補点抽出部40からの方向画像に関する
情報、及び基準点検出部51からのレール基準点に関す
る情報が入力され、基準画像及び方向画像に基づき、レ
ール基準点を起点として遠方に順次自車走行レールの代
表点検索を行うレール追跡処理を行うものである。
Next, the rail tracking processing by the rail tracking section 52 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The rail tracking unit 51 extracts one of a pair of images (reference image) stored in an image memory in the image capturing unit 20, information on a three-dimensional object from the three-dimensional object detection unit 35, and extraction of rail candidate points. Information on the direction image from the unit 40 and information on the rail reference point from the reference point detection unit 51 are input, and based on the reference image and the direction image, the representative points of the own vehicle traveling rail are sequentially set in the distance from the rail reference point to the starting point. A rail tracking process for performing a search is performed.

【0057】具体的には、画像上に設定された各検索ラ
イン(図11参照)毎に、すでに決定している手前のレ
ール代表点に基づいて当該検索ライン上におけるレール
代表点を予測し、その予測位置を中心とする検索ライン
上の所定範囲の中から、後述する3つの評価指標に基づ
いて最終的なレール代表点を決定する。ここで、本実施
の形態では、各検索ラインの間隔は、車両1に対して遠
方となる程狭い間隔に設定されている。
Specifically, for each search line (see FIG. 11) set on the image, a rail representative point on the search line is predicted on the basis of the previously determined rail representative point on the near side. A final rail representative point is determined from a predetermined range on the search line centered on the predicted position based on three evaluation indices described later. Here, in the present embodiment, the intervals between the search lines are set to be narrower as the distance from the vehicle 1 increases.

【0058】レール追跡処理がスタートすると、先ず、
ステップS301で、レール追跡処理の高速化及び精度
向上を図るため、画像上の画素の中から所定高さ(所定
低さ)を有する立体物に対応する画素を除去すると共
に、レール候補点抽出部40にて抽出された方向画像上
のレール候補点の中から所定高さ(所定低さ)を有する
立体物に対応するものを除去する。
When the rail tracking process starts, first,
In step S301, in order to increase the speed and accuracy of the rail tracking process, pixels corresponding to a three-dimensional object having a predetermined height (a predetermined height) are removed from the pixels on the image, and a rail candidate point extraction unit is used. A rail corresponding to a three-dimensional object having a predetermined height (predetermined height) is removed from the rail candidate points on the direction image extracted at 40.

【0059】続くステップS302では、今回レール代
表点検索を行う検索ラインが、車両1の近傍に位置する
検索ラインであるか否かを調べ、今回の検索ラインが車
両1の近傍にあると判断した場合にはステップS303
に進む。
In the following step S302, it is checked whether or not the search line for performing the current rail representative point search is a search line located near the vehicle 1, and it is determined that the current search line is near the vehicle 1. In this case, step S303
Proceed to.

【0060】ステップS303では、すでに決定されて
いる1つ手前のレール代表点に基づき、今回の検索ライ
ン上におけるレール代表点(座標)を予測する。この予
測位置は、手前のレール代表点から該レール代表点の輝
度の連続方向に延ばした直線と今回の検索ラインとの交
点を検出することにより行う。
In step S303, a rail representative point (coordinates) on the current search line is predicted based on the previously determined rail representative point immediately before. This predicted position is determined by detecting the intersection of a straight line extending in the continuous direction of the luminance of the rail representative point from the preceding rail representative point and the current search line.

【0061】一方、ステップS302において、今回の
検索ラインが車両1に対して所定の遠方に位置する検索
ラインであると判断するとステップS304に進む。ス
テップS304では、手前数点のレール代表点に基づ
き、今回の検索ライン上におけるレール代表点を予測す
る。このレール代表点の予測は、手前数点のレール代表
点から、今回の検索ライン上でのレール位置を線形予測
することにより行う。
On the other hand, if it is determined in step S302 that the current search line is a search line located a predetermined distance from the vehicle 1, the process proceeds to step S304. In step S304, a rail representative point on the current search line is predicted based on a few rail representative points before. The prediction of the rail representative point is performed by linearly predicting the rail position on the current search line from the rail representative points in the foreground.

【0062】続くステップS305〜ステップS309
までの処理は、ステップS303或いはステップS30
4で予測した左右のレール代表点の予測位置を中心とし
て検索ライン上にそれぞれ設定された左右一対の検索領
域の中から、評価指標に基づいて最終的なレール代表点
を評価・判定するものである。評価指標としては、手前
からの位置の連続性の評価値(ステップS305)と、
手前からの輝度パターンの連続性の評価値(ステップS
306)と、手前からの方向性の連続性の評価値(ステ
ップS307)が用いられている。
Subsequent steps S305 to S309
The processing up to step S303 or step S30
A final rail representative point is evaluated and determined based on the evaluation index from a pair of left and right search areas respectively set on the search line with the predicted position of the left and right rail representative points predicted in 4 as a center. is there. As the evaluation index, an evaluation value of the continuity of the position from the near side (step S305),
Evaluation value of the continuity of the luminance pattern from the front (step S
306) and the evaluation value of the continuity of the directivity from the near side (step S307).

【0063】ステップS305では、先ず、上記検索領
域内に存在する各レール候補点(以下、レール検索点と
称す)について、すでに決定されている手前のレール代
表点からの位置の連続性を示す評価値E0(x)とし
て、レール代表点に対する予測位置の一致度(ずれ)を
求める。
In step S 305, first, for each rail candidate point (hereinafter referred to as a rail search point) existing in the search area, an evaluation indicating the continuity of the position from the previously determined rail representative point on the front side is determined. As the value E0 (x), the degree of coincidence (deviation) of the predicted position with respect to the rail representative point is obtained.

【0064】ここで、各レール検索点における評価値E
0(x)は、例えば次式によって算出される。
Here, the evaluation value E at each rail search point
0 (x) is calculated by the following equation, for example.

【0065】[0065]

【数4】 但し、 X:検索ライン上でのレール代表点の予測位置 x:検索ライン上でのレール検索点の位置 すなわち、評価値E0(x)は、各レール検索点がレー
ル代表点の予測位置からずれている程大きな値となる。
(Equation 4) Here, X: predicted position of the rail representative point on the search line x: position of the rail search point on the search line That is, the evaluation value E0 (x) is such that each rail search point is shifted from the predicted position of the rail representative point. The larger the value, the larger the value.

【0066】続くステップS306では、手前からの輝
度パターンの連続性を示す評価値E1(x)として、す
でに決定されている手前のレール代表点を中心とする設
定領域内の輝度パターンに対して、今回の検索ライン上
における各レール検索点を中心とする設定領域内の輝度
パターンの一致度(ずれ)を求める。
In the following step S306, as an evaluation value E1 (x) indicating the continuity of the luminance pattern from the front, the luminance pattern in the set area centered on the previously determined rail representative point on the front is determined. The matching degree (deviation) of the luminance pattern in the set area centered on each rail search point on the current search line is obtained.

【0067】すなわち、レール周辺の輝度パターンはレ
ール長手方向のいずれの位置においても類似しているこ
とに着目し、手前のレール代表点を中心とする設定領域
内の輝度パターンと各レール検索点を中心とする設定領
域内の輝度パターンとの一致度の評価を行うことで、各
レール検索点がレール代表点である可能性についての評
価を行おうとするものである。ここで、本実施の形態で
は、画像上でのレール幅を考慮して、上記設定領域を、
例えば左右に細長な5×3画素の領域に設定する。
That is, paying attention to the fact that the luminance pattern around the rail is similar at any position in the longitudinal direction of the rail, the luminance pattern in the set area centered on the preceding rail representative point and each rail search point are determined. By evaluating the degree of coincidence with the luminance pattern in the center set area, it is attempted to evaluate the possibility that each rail search point is a rail representative point. Here, in the present embodiment, in consideration of the rail width on the image,
For example, the region is set to be a 5 × 3 pixel region that is slender on both sides.

【0068】各レール検索点における評価値E1(x)
は、例えば次式によって算出される。
Evaluation value E 1 (x) at each rail search point
Is calculated by the following equation, for example.

【0069】[0069]

【数5】 但し、 xr,yr:手前の検索ラインでのレール代表点の座標 x,y:各レール検索点の座標 Px,y:各レール検索点における輝度 続くステップS307では、手前からの方向性の連続性
を示す評価値E2(x)として、手前のレール代表点に
対する各レール検索点の方向と、手前のレール代表点に
おける輝度の連続方向とを比較して方向の一致度(ず
れ)を求める。
(Equation 5) Here, xr, yr: the coordinates of the rail representative point on the previous search line x, y: the coordinates of each rail search point Px, y: the luminance at each rail search point In the next step S307, the continuity of the direction from the near side Is determined by comparing the direction of each rail search point with respect to the preceding rail representative point and the continuous direction of luminance at the preceding rail representative point as the evaluation value E2 (x).

【0070】ここで、各レール検索点における評価値E
2(x)は、例えば次式によって算出される。
Here, the evaluation value E at each rail search point
2 (x) is calculated by the following equation, for example.

【0071】[0071]

【数6】 続くステップS308では、各レール検索点における評
価値E0(x),E1(x),E2(x)に基づいて総合
評価を行い、最終的なレール代表点を決定する。すなわ
ち、各レール検索点毎に評価値E0(x),E1(x),
E2(x)を所定に合計した評価値E(x)を求め、評
価値E(x)が最も小さいレール検索点を最終的なレー
ル代表点(座標)とする。但し、この評価値E(x)が
所定の閾値の条件を満たしていない場合には、レール代
表点が未検出であったものとする。
(Equation 6) In the following step S308, comprehensive evaluation is performed based on the evaluation values E0 (x), E1 (x), and E2 (x) at each rail search point, and a final rail representative point is determined. That is, the evaluation values E0 (x), E1 (x),
An evaluation value E (x) obtained by predetermined summation of E2 (x) is obtained, and a rail search point having the smallest evaluation value E (x) is set as a final rail representative point (coordinate). However, when the evaluation value E (x) does not satisfy the condition of the predetermined threshold value, it is assumed that the rail representative point has not been detected.

【0072】そして、ステップS309では、ステップ
S308で求めたレール代表点の左右1画素以内の領域
にレール代表点を表す画素よりも輝度が暗い画素がある
か否かを調べ、レール代表点を表す画素よりも輝度が暗
い画素があると判断した場合には、最も暗い輝度を有す
る画素の座標にレール代表点の座標を補正した後、ステ
ップS310に進む。
Then, in step S309, it is checked whether or not there is a pixel whose luminance is lower than the pixel representing the rail representative point in an area within one pixel on the left and right of the rail representative point obtained in step S308, and represents the rail representative point. If it is determined that there is a pixel whose luminance is lower than that of the pixel, the coordinates of the rail representative point are corrected to the coordinates of the pixel having the lowest luminance, and the process proceeds to step S310.

【0073】なお、上記ステップS309の補正は、例
えば夜間にレールを撮像した際にレールの鏡面部分が一
般に敷設面等に対して暗く写ることに起因するものであ
るが、撮像条件等によっては、レールの鏡面部分は敷設
面等に対して明るく写ることがある。従って、このよう
にレールの鏡面部分が敷設面等に対して明るく写る撮像
条件下では、ステップS308で求めたレール代表点の
座標を、左右1画素以内の領域で最も輝度が明るい画素
の座標に補正してもよい。
The correction in step S309 is caused by, for example, the fact that the mirror surface of the rail is generally darker than the laying surface when the rail is imaged at night, but depending on the imaging conditions, etc. The mirror surface of the rail may appear brighter than the installation surface. Therefore, under the imaging conditions in which the mirror portion of the rail is brightly displayed on the laying surface or the like, the coordinates of the rail representative point obtained in step S308 are changed to the coordinates of the brightest pixel in the area within one pixel on either side. It may be corrected.

【0074】ステップS310では、ステップS308
において、左右のレール代表点のうち一方のみしか検出
できなかったか否かを調べ、一方のみしか検出できなか
ったと判断した場合には、ステップS311に進む。
In step S310, step S308
In, it is checked whether only one of the left and right rail representative points has been detected. If it is determined that only one of the rail representative points has been detected, the process proceeds to step S311.

【0075】ステップS311では、左右のレール代表
点のうち検出できた一方のレール代表点から、左右レー
ル間隔、及び、レール方向の相対差を用いて他方のレー
ル代表点を補完設定した後、ステップS312に進む。
In step S311, from one of the left and right rail representative points, which has been detected, the other rail representative point is complementarily set using the left and right rail intervals and the relative difference in the rail direction. Proceed to S312.

【0076】続くステップS312では、同じ側のレー
ル代表点が検出不可能な状態が規定回数続いたか否かを
調べ、規定回数続いていないと判断した場合にはステッ
プS318に進む一方、規定回数続いたと判断した場合
にはそのままルーチンを抜ける。すなわち、同じ側のレ
ール代表点が規定回数続けて検出できなかった場合に
は、以後検出されるレール代表点の信頼性が低下するた
め、レール追跡処理を終了する。
In the following step S312, it is checked whether or not the state in which the rail representative point on the same side cannot be detected has continued for a prescribed number of times. If it is determined that the error has occurred, the process exits the routine. That is, if the rail representative point on the same side cannot be detected continuously for the specified number of times, the reliability of the subsequently detected rail representative point decreases, and the rail tracking processing ends.

【0077】一方、ステップS310においてレール代
表点の検出が一方のみの検出ではないと判断してステッ
プS313に進むと、ステップS313では、ステップ
S308において、左右のレール代表点が両方とも検出
不可能であったか否かを調べる。
On the other hand, if it is determined in step S310 that the detection of the rail representative point is not the detection of only one, the process proceeds to step S313. In step S313, both the left and right rail representative points cannot be detected in step S308. Check if there was.

【0078】そして、ステップS313において、左右
のレール代表点が両方とも検出不可能であったと判断し
た場合には、ステップS314に進み、ステップS30
3或いはステップS304で求めたレール代表点の予測
位置を用いてレール代表点の補完処理を行った後、ステ
ップS315に進む。
If it is determined in step S313 that both the left and right rail representative points cannot be detected, the flow advances to step S314 to proceed to step S30.
3 or after performing the rail representative point complementing process using the predicted position of the rail representative point obtained in step S304, the process proceeds to step S315.

【0079】続くステップS315では、レール代表点
が左右両方とも検出不可能な状態が規定回数続いたか否
かを調べ、規定回数続いていないと判断した場合にはス
テップS318に進む一方、規定回数続いたと判断した
場合にはそのままルーチンを抜ける。すなわち、レール
代表点が左右両方とも規定回数続けて検出できなかった
場合には、以後検出されるレール代表点の信頼性が低下
するため、レール追跡処理を終了する。
In the next step S315, it is checked whether or not the state where the left and right representative points of both rails cannot be detected has continued for a specified number of times. If it is determined that the specified number of times has not been reached, the process proceeds to step S318. If it is determined that the error has occurred, the process exits the routine. That is, if the left and right rail representative points cannot be detected continuously for the specified number of times, the reliability of the subsequently detected rail representative points decreases, and the rail tracking processing ends.

【0080】一方、ステップS313において左右両方
のレール代表点が検出できたと判断してステップS31
6に進むと、ステップS316では、検出された左右の
レール代表点間の間隔が、実空間でのレール間隔に基づ
く画像上のレール間隔に対して適切な値であるか否かを
調べ、レール代表点間の間隔が適切な値であると判断し
た場合にはステップS318に進む一方、レール代表点
間の間隔が適切な値でないと判断した場合にはステップ
S317に進む。
On the other hand, in step S313, it is determined that both the left and right rail representative points have been detected, and the process proceeds to step S31.
In step S316, it is determined whether or not the detected distance between the left and right rail representative points is an appropriate value for the rail distance on the image based on the rail distance in the real space. When it is determined that the interval between the representative points is an appropriate value, the process proceeds to step S318, and when it is determined that the interval between the rail representative points is not an appropriate value, the process proceeds to step S317.

【0081】ステップS317では、左右のレール代表
点のうち評価値E(x)が大きい方のレール代表点を無
効とした後、ステップS311に進み、無効とされなか
ったレール代表点(一方のレール代表点)から、左右レ
ール間隔、及び、レール方向の相対差を用いて他方のレ
ール代表点を補完する。
In step S317, the rail representative point having the larger evaluation value E (x) among the left and right rail representative points is invalidated, and the process advances to step S311 to proceed to the rail representative point that has not been invalidated (one of the rail representative points). From the representative point), the other rail representative point is complemented by using the left and right rail intervals and the relative difference in the rail direction.

【0082】ステップS312、ステップS314、或
いはステップS315からステップS318に進むと、
ステップS318では、レール代表点の検索処理を自車
に対して遠方に位置する規定の検索ラインまで行ったか
否かを調べ、規定の検索ラインまでレール代表点の検索
を行ったと判断した場合には、そのままルーチンを抜け
る。
When the process proceeds from step S312, step S314, or step S315 to step S318,
In step S318, it is checked whether or not the search processing of the rail representative point has been performed up to the specified search line located far from the own vehicle. If it is determined that the search of the rail representative point has been performed up to the specified search line, , And exit the routine.

【0083】一方、ステップS318において、規定の
検索ラインまでレール代表点の検索処理を行っていない
と判断した場合にはステップS302に戻り、今回の検
索ラインよりも1つ遠方の検索ラインについて同様の検
索処理を繰り返す。
On the other hand, if it is determined in step S 318 that the search process of the rail representative point has not been performed up to the specified search line, the process returns to step S 302, and the same processing is performed for a search line one distance further from the current search line. Repeat the search process.

【0084】次に、ポイント検出部60によるポイント
検出処理について、図12に示すフローチャートを用い
て説明する。ポイント検出部60には、距離画像生成部
30の画像メモリにストアされている距離画像、レール
候補点抽出部40からの方向画像に関する情報、及びレ
ール追跡部52からのレール代表点に関する情報が入力
される。そして、これらの入力情報に基づいて、左右の
自車走行レール間に存在するレール候補点群を抽出し、
さらにこれを直線近似して、自車軌道に対して分岐又は
合流する隣接軌道のレールリード部を検出する。そし
て、検出されたリード部に基づいて自車走行レール上の
ポイントを特定するとともに距離画像に基づいてポイン
トまでの距離を検出する。
Next, the point detection processing by the point detection section 60 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The distance image stored in the image memory of the distance image generation unit 30, the information on the direction image from the rail candidate point extraction unit 40, and the information on the rail representative point from the rail tracking unit 52 are input to the point detection unit 60. Is done. Then, based on the input information, a rail candidate point group existing between the left and right vehicle running rails is extracted,
Further, this is approximated by a straight line to detect a rail lead portion of an adjacent track that branches or merges with the own vehicle track. Then, a point on the own vehicle running rail is specified based on the detected lead portion, and a distance to the point is detected based on the distance image.

【0085】ポイント検出処理がスタートすると、先
ず、ステップS401で、左右の自車走行レール間に矩
形の検索窓を設定する。ここで、図13(a),(b)
に示すように、検索窓の奥行きは、例えば前後に連なる
3個のレール代表点に対応して設定される。また、検索
窓の幅は、対応するレール代表点のうち画像平面上にお
いてそれぞれ最も内側に位置する左右のレール代表点間
の幅よりも小さくなるよう設定される。このように、検
索窓は自車走行レールに掛からない位置に設定される。
When the point detection process is started, first, in step S401, a rectangular search window is set between the left and right traveling rails of the own vehicle. Here, FIGS. 13 (a) and 13 (b)
As shown in (1), the depth of the search window is set, for example, in correspondence with three rail representative points connected in front and back. Further, the width of the search window is set to be smaller than the width between the left and right rail representative points respectively located on the innermost side on the image plane among the corresponding rail representative points. As described above, the search window is set at a position where the search window does not run on the own vehicle traveling rail.

【0086】すなわち、リード部の長さは短い場合でも
30m程度(車両1両分)あることから、検索窓の奥行
きは、実空間投影した際に30m以下となるよう設定す
る必要がある。そこで、本実施の形態では、画像上の7
0m先に相当する位置で前後に連なる3個のレール代表
点間距離が実空間では20m程度の長さを表すことか
ら、検索窓の奥行きを前後に連なる3個のレール代表点
に対応して設定する。また、検索窓を自車走行レールに
掛からない位置に設定して自車走行レールをリード部と
して誤検出することを防止するため、検索窓の幅を対応
する各レール代表点のうち画像平面上においてそれぞれ
最も内側に位置する左右のレール代表点間の幅よりも小
さくなるよう設定する。
That is, even when the length of the lead portion is short, it is about 30 m (for one vehicle), so that the depth of the search window must be set to be 30 m or less when projected in real space. Therefore, in the present embodiment, 7
Since the distance between the three rail representative points connected forward and backward at a position corresponding to 0 m ahead represents a length of about 20 m in the real space, the depth of the search window corresponds to the three rail representative points connected forward and backward. Set. In addition, in order to prevent the search window from being erroneously detected as a lead portion by setting the search window at a position where the search window does not hang on the own vehicle travel rail, the width of the search window is set on the image plane among the corresponding rail representative points. Is set to be smaller than the width between the left and right rail representative points respectively located at the innermost sides.

【0087】続くステップS402では、設定された検
索窓内において、輝度の連続方向が同一であって直線状
に分布しているレール候補点に対してHough変換処
理(直線検出処理)を行い、リード部の候補となる直線
を検出する。
In step S402, Hough transform processing (straight line detection processing) is performed on rail candidate points having the same luminance continuous direction and distributed linearly in the set search window, and read is performed. A straight line that is a candidate for a part is detected.

【0088】続くステップS403では、ステップS4
02の処理により検索窓内で直線が検出されたか否かを
調べ、直線が検出されていない場合にはそのままステッ
プS408にジャンプする。
In the following step S403, step S4
It is checked whether or not a straight line is detected in the search window by the process of 02. If no straight line is detected, the process jumps to step S408.

【0089】一方、ステップS402の処理により検索
窓内で直線が検出されていると判断してステップS40
3からステップS404に進むと、ステップS404で
は、検出された直線を表す方程式を算出した後、ステッ
プS405に進む。
On the other hand, it is determined that a straight line has been detected in the search window by the processing of step S402, and step S40
When the process proceeds from step 3 to step S404, the process proceeds to step S405 after calculating an equation representing the detected straight line.

【0090】ステップS405では、検索窓付近のレー
ル代表点に基づく自車走行レールの曲線方程式から左右
の自車走行レールの接線方程式を算出した後、ステップ
S406に進む。
In step S405, the tangent equation of the left and right vehicle running rails is calculated from the curve equation of the own vehicle running rail based on the rail representative point near the search window, and then the process proceeds to step S406.

【0091】ステップS406では、検出した直線がリ
ード部であるか否かの判断を行う。具体的には、ステッ
プS406では、先ず、直線の傾きと左右の自車走行レ
ール(左右の自車走行レールの接線)の傾きとを比較
し、直線を延長した際に左右の自車走行レールとクロス
するか否かを調べる。そして、直線が自車走行レールと
クロスしない場合には、この直線はリード部ではないと
判断する。さらに、ステップS406では、自車走行レ
ールとクロスする直線に対し、この直線が検索窓の左半
分に位置し且つ左側の自車走行レールの傾きに近い傾き
を有するか否か、及び、この直線が検索窓の右半分に位
置し且つ右側の自車走行レールの傾きに近い傾きを有す
るか否かを調べる。そして、直線が検索窓の左半分に位
置し且つ左側の自車走行レールの傾きに近い傾きを有す
る場合、或いは、直線が検索窓の右半分に位置し且つ右
側の自車走行レールの傾きに近い傾きを有する場合に
は、この直線はリード部ではないと判断する。
In step S406, it is determined whether or not the detected straight line is a lead portion. Specifically, in step S406, first, the inclination of the straight line is compared with the inclination of the left and right vehicle running rails (tangents to the left and right vehicle running rails). Check if it crosses with. If the straight line does not cross the traveling rail of the own vehicle, it is determined that the straight line is not a lead portion. Further, in step S406, it is determined whether or not this straight line is located in the left half of the search window and has an inclination close to the inclination of the left own vehicle traveling rail with respect to the straight line crossing the own vehicle traveling rail, and Is located in the right half of the search window and has an inclination close to the inclination of the right vehicle running rail. And, when the straight line is located in the left half of the search window and has an inclination close to the inclination of the left own vehicle traveling rail, or the straight line is located in the right half of the search window and the inclination of the right own vehicle traveling rail. If the straight line has a close slope, it is determined that this straight line is not a lead portion.

【0092】そして、ステップS406において、検出
した直線がリード部ではないと判断した場合にはステッ
プS408にジャンプする一方、検出した直線がリード
部であると判断した場合にはステップS407に進む。
If it is determined in step S406 that the detected straight line is not a lead portion, the process jumps to step S408. If it is determined that the detected straight line is a lead portion, the process proceeds to step S407.

【0093】ステップS407では、ステップS40
4,S405で求めた方程式からリード部と自車走行レ
ールとの交点を求めた後、ステップS408に進む。
In step S407, step S40
4. After the intersection of the lead portion and the own-vehicle running rail is obtained from the equation obtained in S405, the process proceeds to step S408.

【0094】ステップS406或いはステップS407
からステップS408に進むと、ステップS408で
は、今回の検索窓よりも遠方に次のレール代表点がある
か否かを調べ、次のレール代表点があると判断した場合
にはステップS401に戻る。ここで、ステップS40
8からステップS401に戻ると、ステップS401で
は、図13(a)に一点鎖線で示すように、検出窓を前
回の検索窓よりも遠方にシフトさせ、1つ先のレール代
表点を含む3個のレール代表点に対応させて検索窓を設
定する。この場合、新たに設定された検索窓は、前回設
定された検索窓に対して一部重畳する。
Step S406 or S407
From step S408, it is checked in step S408 whether there is a next rail representative point farther than the current search window. If it is determined that there is a next rail representative point, the process returns to step S401. Here, step S40
Returning from step 8 to step S401, in step S401, the detection window is shifted farther than the previous search window as shown by the dashed line in FIG. A search window is set corresponding to the rail representative point of. In this case, the newly set search window partially overlaps the previously set search window.

【0095】一方、ステップS408において、次のレ
ール代表点がないと判断した場合にはステップS409
に進み、ステップS409では、先ず、各検索窓毎に検
出されたリード部の中から、同一のリード部として少な
くとも3個以上の異なる検索窓で連続して検出されたリ
ード部を抽出する。そして、各検索窓毎に算出された抽
出リード部の自車走行レールとの交点を統計処理し、統
計処理された左右一対の交点のうち自車に近い交点の位
置をポイントの位置として設定する。
On the other hand, if it is determined in step S408 that there is no next rail representative point, step S409 is performed.
In step S409, first, among the lead portions detected for each search window, the lead portions continuously detected in at least three or more different search windows as the same lead portion are extracted. Statistical processing is performed on the intersection of the extracted lead part and the own vehicle running rail calculated for each search window, and the position of the statistically processed intersection between the left and right intersections that is closer to the own vehicle is set as the point position. .

【0096】続くステップS410では、距離画像生成
部30から入力された距離画像に基づいて、各ポイント
位置までの実距離を算出した後、ルーチンを抜ける。
In the following step S410, the actual distance to each point position is calculated based on the distance image input from the distance image generator 30, and then the routine exits.

【0097】次に、開閉識別部70によるポイント位置
におけるリード部の開閉識別処理について、図14に示
すフローチャートを用いて説明する。開閉識別部70
は、画像取込部20内の画像メモリにストアされている
一対の画像のうちの一方の画像(基準画像)、及びポイ
ント検出部60からのポイントに関する情報が入力さ
れ、ポイントの位置に基づいて、ポイントの開閉識別を
行うための評価領域を画像上に設定する。そして、この
評価領域内の各画素における輝度の連続性を評価してポ
イントの開閉状態を識別するものである。
Next, the open / close identification processing of the lead portion at the point position by the open / close identification section 70 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Open / close identification unit 70
The information on one of the pair of images (reference image) stored in the image memory in the image capturing unit 20 and the information on the point from the point detection unit 60 is input, and based on the position of the point. Then, an evaluation area for performing the open / close identification of the point is set on the image. Then, the continuity of luminance at each pixel in the evaluation area is evaluated to identify the open / closed state of the point.

【0098】リード部の開閉識別は自車に対して手前側
のポイントから順次行われるもので、開閉識別処理がス
タートすると、先ず、ステップS501では、リード部
の開閉状態を未識別のポイントがあるか否かを調べる。
そして、ステップS501において、未識別のポイント
がないと判断した場合にはそのままルーチンを抜ける。
The open / close identification of the lead portion is sequentially performed from a point on the front side of the own vehicle. When the open / close identification process starts, first, in step S501, there is a point where the open / close state of the lead portion is not identified. Check whether or not.
If it is determined in step S501 that there is no unidentified point, the process exits the routine.

【0099】一方、ステップS501で未識別のポイン
トがあると判断した場合にはステップS502に進み、
未識別のポイントのうち最も手前のポイントに対して開
閉識別を行うべく、上記ポイントを中心とした評価領域
を設定する。
On the other hand, if it is determined in step S501 that there is an unidentified point, the process proceeds to step S502,
In order to perform open / close identification for the foremost point among unidentified points, an evaluation area centering on the above point is set.

【0100】続くステップS503では、設定された評
価領域内の各画素に対して輝度の連続性の評価を行い、
上記各画素の中からレールを表す画素(以下、レール表
示点と称す)を抽出する。
In the following step S503, the continuity of luminance is evaluated for each pixel in the set evaluation area.
A pixel representing a rail (hereinafter, referred to as a rail display point) is extracted from each of the pixels.

【0101】ここで、レール表示点の抽出は、上述のレ
ール候補点抽出処理と略同様の処理により行われる。す
なわち、このレール表示点抽出処理では、先ず、評価領
域内の画素に対して順次注目し、注目画素に対する複数
方向への輝度の連続性の評価を行う。この際、レール表
示点の検出精度を向上するため、例えば注目画素に対し
て12×2画素の小領域を36方向設定し、各検索方向
への小領域毎に輝度の連続性の評価値を求める。そし
て、輝度の連続性の評価値の最小値と最大値とに基づい
て、注目画素がある方向に特化した輝度の連続性を有す
る画素であるか否かを調べ、注目画素がある方向に特化
した輝度の連続性を有する画素である場合には、その注
目画素をレール表示点として抽出する。
Here, the extraction of the rail display points is performed by a process substantially similar to the above-described rail candidate point extraction process. That is, in the rail display point extraction processing, first, attention is paid to the pixels in the evaluation area sequentially, and the continuity of luminance in a plurality of directions with respect to the attention pixel is evaluated. At this time, in order to improve the detection accuracy of the rail display point, for example, a small area of 12 × 2 pixels is set in 36 directions with respect to the target pixel, and the evaluation value of the continuity of luminance is set for each small area in each search direction. Ask. Then, based on the minimum value and the maximum value of the evaluation value of the luminance continuity, it is checked whether or not the pixel of interest is a pixel having luminance continuity specialized in a certain direction. If the pixel has specialized brightness continuity, the pixel of interest is extracted as a rail display point.

【0102】続くステップS504では、評価領域内の
レール表示点が自車走行レールを横切る方向にレール幅
以上連続しているか否かを調べる。そして、ステップS
504において、評価領域内のレール表示点が自車走行
レールを横切る方向にレール幅以上連続していると判断
した場合にはステップS505に進み、このポイントに
おいてリード部は自車走行レールに連結されている(ポ
イントが閉じている)と判定した後、ステップS501
に戻る。
In the following step S504, it is checked whether or not the rail display points in the evaluation area are continuous over the rail width in the direction crossing the own vehicle travel rail. And step S
If it is determined in 504 that the rail display points in the evaluation area are continuous over the rail width in the direction crossing the own-vehicle running rail, the process proceeds to step S505, at which point the lead portion is connected to the own-vehicle running rail. Is determined (the point is closed), and then step S501 is performed.
Return to

【0103】一方、ステップS504において、評価領
域内のレール表示点が自車走行レールを横切る方向にレ
ール幅以上連続していないと判断した場合には、ステッ
プS506に進み、このポイントにおいてリード部は自
車走行レールに連結されていない(ポイントが開いてい
る)と判定した後、ステップS501に戻る。
On the other hand, if it is determined in step S504 that the rail display point in the evaluation area is not continuous beyond the rail width in the direction crossing the own vehicle travel rail, the process proceeds to step S506, at which point the lead portion is moved. After it is determined that the vehicle is not connected to the vehicle running rail (the point is open), the process returns to step S501.

【0104】このような実施の形態によれば、ポイント
の検出は、左右の自車走行レール間を検索して隣接レー
ルのリード部を検出することにより行うので、ポイント
の検出精度を向上することができる。すなわち、走行環
境や撮像条件等によっては検出が困難となる隣接レール
の検出を行うことなくポイント検出を行うことができる
ので、ポイントの検出精度を向上することができる。ま
た、隣接レールの追跡処理等を行う必要がないため、ポ
イント検出処理時の負荷を軽減することができる。
According to such an embodiment, the point is detected by searching between the left and right running rails and detecting the lead of the adjacent rail, so that the point detection accuracy is improved. Can be. That is, since the point detection can be performed without detecting the adjacent rail, which is difficult to detect depending on the traveling environment, imaging conditions, and the like, the point detection accuracy can be improved. Further, since it is not necessary to perform the tracking processing of the adjacent rail, the load at the time of the point detection processing can be reduced.

【0105】また、リード部の検出は、各画素における
輝度の連続性を評価して抽出したレール候補点を用いて
行うので、外光等による影響を低減することができ、ポ
イントの検出精度を向上することができる。
Further, since the detection of the lead portion is performed using the rail candidate points extracted by evaluating the continuity of the luminance in each pixel, the influence of external light or the like can be reduced, and the point detection accuracy can be improved. Can be improved.

【0106】また、リード部の検出は、自車走行レール
間で自車走行レールに掛からない位置に設定した検索窓
内で検出したリード部の候補となる直線に基づいて行う
ので、自車走行レールをリード部として誤検出すること
を防止でき、ポイントの検出精度を向上することができ
る。
Since the lead portion is detected on the basis of a straight line which is a candidate for a lead portion detected within a search window set at a position between the own vehicle running rails and a position not to be applied to the own vehicle running rail, the own vehicle running It is possible to prevent erroneous detection of the rail as a lead portion, and to improve the point detection accuracy.

【0107】また、リード部の候補として検出した直線
が左右の自車走行レールとクロスしない場合には、この
直線をリード部から除外することにより、リード部の検
出精度を向上することができ、ポイントの検出精度を向
上することができる。
When a straight line detected as a candidate for a lead does not cross the left and right vehicle running rails, the straight line is excluded from the lead, thereby improving the accuracy of detecting the lead. Point detection accuracy can be improved.

【0108】また、リード部の候補として検出した直線
が検索窓の左半分に位置し且つ左側の自車走行レールの
傾きに近い傾きを有する場合、或いは、上記直線が検索
窓の右半分に位置し且つ右側の自車走行レールの傾きに
近い傾きを有する場合には、この直線をリード部から除
外することにより、リード部の検出精度を向上すること
ができ、ポイントの検出精度を向上することができる。
When the straight line detected as a candidate for the lead portion is located in the left half of the search window and has an inclination close to the inclination of the left running rail of the vehicle, or the straight line is located in the right half of the search window. In addition, when the inclination is close to the inclination of the traveling rail on the right side of the vehicle, by removing this straight line from the lead portion, the detection accuracy of the lead portion can be improved, and the detection accuracy of the point can be improved. Can be.

【0109】また、ポイントの開閉識別は、ポイントを
基準とした評価領域を設定し、この評価領域内の各画素
における輝度の連続性を評価して行うので、外光等によ
る影響を低減することができる。
[0109] In addition, the open / close determination of a point is performed by setting an evaluation area based on the point and evaluating the continuity of luminance of each pixel in the evaluation area. Can be.

【0110】また、ポイントの開閉識別は、各画素の輝
度の連続性の評価に基づいて抽出したレールを表す画素
が自車走行レールを横切る方向にレール幅以上連続して
いるか否かにより行うものであるので、容易且つ短時間
で行うことができる。
[0110] The open / close determination of the point is performed based on whether or not the pixel representing the rail extracted based on the evaluation of the continuity of the luminance of each pixel is continuous in the direction crossing the running rail of the vehicle or more. Therefore, it can be performed easily and in a short time.

【0111】また、上述のように構成された軌道認識装
置2を、保守用車両等のような営業運転終了後に営業用
本線等を走行する鉄道車両1に搭載することにより、認
識したポイントに関する情報を効果的に有効利用するこ
とができる。
The track recognition device 2 constructed as described above is mounted on a railway vehicle 1 such as a maintenance vehicle or the like, which runs on a business main line or the like after the end of commercial operation, thereby providing information on the recognized points. Can be used effectively and effectively.

【0112】また、本実施の形態において、ステレオカ
メラを使用して自車進行方向の風景における輝度データ
と距離データを取得したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば単眼カメラとレーダーの組合せに
より、それぞれ輝度データと距離データを取得するよう
にしてもよい。この場合、本実施の形態の説明における
立体物の検出やポイントまでの距離はレーダによって検
出されることになる。
Further, in the present embodiment, the brightness data and the distance data in the scenery in the traveling direction of the own vehicle are acquired by using the stereo camera. However, the present invention is not limited to this. The luminance data and the distance data may be respectively obtained by the combination of the radars. In this case, the detection of the three-dimensional object and the distance to the point in the description of the present embodiment are detected by the radar.

【0113】[0113]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、自
車軌道に関する情報を精度よく認識することのできる軌
道認識装置及び軌道認識装置を用いた鉄道車両を提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a track recognizing device capable of accurately recognizing information relating to the own vehicle track and a railway vehicle using the track recognizing device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】軌道車両に搭載された軌道認識装置を示す機能
ブロック図
FIG. 1 is a functional block diagram showing a track recognition device mounted on a track vehicle.

【図2】レール候補点抽出処理のフローチャートFIG. 2 is a flowchart of rail candidate point extraction processing;

【図3】画像上の検索領域を示す説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing a search area on an image.

【図4】各検索方向への輝度の連続性を評価する際の小
領域を表す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a small area when evaluating the continuity of luminance in each search direction.

【図5】輝度の連続性の検索方向とその評価値との関係
を表す図表
FIG. 5 is a table showing a relationship between a search direction of luminance continuity and its evaluation value.

【図6】レール候補点の方向画像を表す説明図FIG. 6 is an explanatory diagram showing a direction image of a rail candidate point.

【図7】基準点検出処理のフローチャートFIG. 7 is a flowchart of a reference point detection process.

【図8】方向画像における基準点検索領域を示す説明図FIG. 8 is an explanatory diagram showing a reference point search area in a direction image.

【図9】レール追跡処理のフローチャートFIG. 9 is a flowchart of a rail tracking process.

【図10】レール追跡処理のフローチャートFIG. 10 is a flowchart of a rail tracking process.

【図11】レール代表点の検索ラインを示す説明図FIG. 11 is an explanatory diagram showing a search line for a rail representative point.

【図12】ポイント検出処理のフローチャートFIG. 12 is a flowchart of a point detection process.

【図13】検索窓を示す説明図FIG. 13 is an explanatory diagram showing a search window.

【図14】開閉識別処理のフローチャートFIG. 14 is a flowchart of an open / close identification process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両(鉄道車両) 2 軌道認識装置 10 ステレオカメラ(撮像手段) 40 レール候補点抽出部 50 自車走行レール検出部(レール検出手段) 60 ポイント検出部(ポイント検出手段) 70 開閉識別部(開閉識別手段) 100 制御部(制御手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle (railroad vehicle) 2 Track recognition device 10 Stereo camera (imaging means) 40 Rail candidate point extraction part 50 Own vehicle traveling rail detection part (rail detection means) 60 Point detection part (point detection means) 70 Open / close identification part (open / close) Identification means) 100 control unit (control means)

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 撮像手段で捕らえた自車の進行方向の画
像を用いて自車軌道を認識する軌道認識装置であって、 上記画像に基づいて左右一対の自車走行レールを検出す
るレール検出手段と、 上記画像上における上記左右の自車走行レール間を検索
して隣接レールのリード部を検出するとともに、このリ
ード部に基づいて上記自車走行レールが隣接レールと合
流或いは分岐するポイントを検出するポイント検出手段
と、を備えたことを特徴とする軌道認識装置。
1. A track recognizing device for recognizing a track of a host vehicle using an image of a traveling direction of the host vehicle captured by an image pickup means, wherein a rail detection detecting a pair of right and left running rails of the host vehicle based on the image. Means for searching between the left and right host vehicle running rails on the image to detect a lead portion of an adjacent rail, and determining a point at which the host vehicle running rail joins or branches with the adjacent rail based on the lead portion. A trajectory recognizing device comprising: point detecting means for detecting.
【請求項2】 上記画像上の各画素における輝度の連続
性を評価してレール候補点を抽出するレール候補点抽出
手段を備え、 上記ポイント検出手段は、上記レール候補点に基づいて
上記リード部を検出することを特徴とする請求項1に記
載の軌道認識装置。
2. A rail candidate point extracting means for evaluating a continuity of luminance in each pixel on the image to extract a rail candidate point, wherein the point detecting means comprises a lead section based on the rail candidate point. The trajectory recognition device according to claim 1, wherein the trajectory is detected.
【請求項3】 上記ポイント検出手段は、上記左右の自
車走行レール間に複数の検索窓を設定し、上記レール候
補点に基づいて上記検索窓毎に上記リード部の候補とな
る直線検出を行うことを特徴とする請求項2に記載の軌
道認識装置。
3. The point detecting means sets a plurality of search windows between the left and right vehicle running rails, and detects a straight line which is a candidate for the lead portion for each of the search windows based on the rail candidate points. The trajectory recognition device according to claim 2, wherein the trajectory recognition is performed.
【請求項4】 上記検索窓は、上記自車走行レールに掛
からない位置に設定されることを特徴とする請求項3に
記載の軌道認識装置。
4. The trajectory recognition device according to claim 3, wherein the search window is set at a position where the search window does not hang on the own vehicle running rail.
【請求項5】 上記ポイント検出手段は、検出した上記
直線が上記左右の自車走行レールとクロスしない場合に
は、この直線をリード部から除外することを特徴とする
請求項3または請求項4に記載の軌道認識装置。
5. The point detecting means, when the detected straight line does not cross the left and right vehicle running rails, excludes the straight line from the lead portion. An orbit recognition device according to item 1.
【請求項6】 上記ポイント検出手段は、検出した上記
直線が上記検索窓の左半分に位置し且つ左側の上記自車
走行レールの傾きに近い傾きを有する場合、或いは、上
記直線が上記検索窓の右半分に位置し且つ右側の上記自
車走行レールの傾きに近い傾きを有する場合には、この
直線をリード部から除外することを特徴とする請求項3
乃至請求項5の何れかに記載の軌道認識装置。
6. The point detection means, when the detected straight line is located in the left half of the search window and has a slope close to the slope of the left vehicle running rail, or when the straight line is in the search window. The straight line is excluded from the lead portion when the vehicle is located on the right half of the vehicle and has a gradient close to the gradient of the right vehicle running rail on the right side.
An orbit recognition device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 上記ポイント検出手段は、検出した上記
リード部の上記自車走行レールに対する左右一対の交点
のうち自車に近い交点の位置を上記ポイントとして設定
することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに
記載の軌道認識装置。
7. The point detecting means sets, as the point, a position of an intersection, which is closer to the host vehicle, among a pair of left and right intersections of the lead portion with respect to the host vehicle traveling rail. The trajectory recognition device according to claim 6.
【請求項8】 上記画像上に上記ポイントを基準とした
評価領域を設定し、上記評価領域内の各画素における輝
度の連続性を評価して上記ポイントの開閉識別を行う開
閉識別手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求
項7の何れかに記載の軌道認識装置。
8. An open / close identification means for setting an evaluation area based on the point on the image, evaluating the continuity of luminance of each pixel in the evaluation area, and identifying the open / close of the point. The trajectory recognition device according to any one of claims 1 to 7, wherein:
【請求項9】 撮像手段で捉えた自車の進行方向の画像
を用いて自車軌道を認識する軌道認識装置であって、 上記画像に基づいて左右一対の自車走行レールを検出す
るレール検出手段と、上記自車走行レールが隣接レール
と合流或いは分岐するポイントを検出するポイント検出
手段と、 上記画像上に上記ポイントを基準とした評価領域を設定
し、上記評価領域内の各画素における輝度の連続性を評
価して上記ポイントの開閉状態を識別する開閉識別手段
と、を備えたことを特徴とする軌道認識装置。
9. A track recognition device for recognizing a track of a host vehicle using an image of a traveling direction of the host vehicle captured by an imaging unit, wherein a rail detection detecting a pair of left and right running rails of the host vehicle based on the image. Means, a point detecting means for detecting a point at which the own vehicle running rail joins or branches with an adjacent rail, and an evaluation area is set on the image based on the point, and luminance at each pixel in the evaluation area is set. An open / close identification means for evaluating the continuity of the points to identify the open / closed state of the point.
【請求項10】 上記開閉識別手段は、上記評価領域内
の各画素における輝度の連続性の評価に基づいてレール
を表す画素の抽出を行い、上記レールを表す画素が上記
自車走行レールを横切る方向にレール幅以上連続してい
るとき、上記ポイントが閉じていると判定することを特
徴とする請求項8または請求項9に記載の軌道認識装
置。
10. The open / close identification means extracts a pixel representing a rail based on an evaluation of the continuity of luminance at each pixel in the evaluation area, and the pixel representing the rail crosses the own vehicle travel rail. The trajectory recognition device according to claim 8 or 9, wherein the point is determined to be closed when the rails are continuous in the direction at least the rail width.
【請求項11】 請求項1乃至請求項10の何れかに記
載の軌道認識装置を用いた鉄道車両であって、 上記軌道認識装置で認識したポイントに関する情報に基
づいて車両制御或いは搭乗者への表示制御の少なくとも
何れか一方を行う制御手段を備えたことを特徴とする軌
道認識装置を用いた鉄道車両。
11. A railway vehicle using the track recognition device according to any one of claims 1 to 10, wherein a vehicle is controlled or a passenger is controlled based on information on points recognized by the track recognition device. A railway vehicle using a track recognition device, comprising: control means for performing at least one of display control.
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