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JP2014089548A - Road surface level difference detection method, road surface level difference detection device and vehicle equipped with the road surface level difference detection device - Google Patents

Road surface level difference detection method, road surface level difference detection device and vehicle equipped with the road surface level difference detection device Download PDF

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JP2014089548A
JP2014089548A JP2012238567A JP2012238567A JP2014089548A JP 2014089548 A JP2014089548 A JP 2014089548A JP 2012238567 A JP2012238567 A JP 2012238567A JP 2012238567 A JP2012238567 A JP 2012238567A JP 2014089548 A JP2014089548 A JP 2014089548A
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JP
Japan
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road surface
image
detection
level difference
height
Prior art date
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Application number
JP2012238567A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Okada
和久 岡田
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Priority to PCT/JP2013/071855 priority patent/WO2014064990A1/en
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Abstract

【課題】 前方の障害物だけではなく、路面の段差も検出することができる路面段差検出装置を提供する。
【解決手段】
本発明の路面段差検出方法は、路面をステレオ撮影した少なくとも第1の画像と第2の画像とをXY平面座標に投影し、該平面座標上に特定の座標(X、Y)を中心とする検出領域を設定し、検出領域の画像が路面位置にある場合の視差v1を算出し、第2の画像に視差v1を差し引いた座標(X−v1、Y)を中心とする比較領域を設定し、検出領域の画像と比較領域の画像とを比較して、検出領域の路面からの高さを検出することを特徴とする。
【選択図】 図4
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a road surface level detecting device capable of detecting not only an obstacle in front but also a level difference on a road surface.
[Solution]
In the road surface level difference detection method of the present invention, at least a first image and a second image obtained by stereo shooting of a road surface are projected on XY plane coordinates, and specific coordinates (X, Y) are centered on the plane coordinates. A detection area is set, a parallax v1 is calculated when the image of the detection area is at a road surface position, and a comparison area centered on coordinates (X−v1, Y) obtained by subtracting the parallax v1 from the second image is set. The height of the detection region from the road surface is detected by comparing the image of the detection region with the image of the comparison region.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、路面をステレオカメラで撮像した複数の画像データから路面の段差を検出する路面段差検出方法、路面段差検出装置、路面段差検出装置を備えた車両に関する。   The present invention relates to a road surface step detection method, a road surface step detection device, and a vehicle including a road surface step detection device that detect a road surface step from a plurality of image data obtained by imaging a road surface with a stereo camera.

最近では、自動車に搭載したカメラ等により車外の対象風景を撮像し、この撮像した画像を画像処理して自動車から対象物までの距離を求め、前方の車両やガードレールなどとの衝突の危険を予測して、車両にブレーキをかけるなどの制御を行う方法が実用化されている。   Recently, the target scenery outside the vehicle is imaged with a camera mounted on the car, and the captured image is processed to determine the distance from the car to the object, predicting the risk of collision with the vehicle or guardrail ahead. Thus, a method of performing control such as braking the vehicle has been put into practical use.

このような画像による距離計測技術は、単眼視像からカメラ位置との関係を用いて対象物までの距離を推定する技術と、複数のカメラにより撮像したステレオ画像から、三角測量の原理で対象物までの距離を求める技術とに大別される。このうち、ステレオ画像から三角測量の原理で距離を求める技術は、左右の画像における同一物体の位置の相対的なずれから距離を求めるので、正確な距離を求めることができる。   The distance measurement technology using such images is based on the principle of triangulation from the technology that estimates the distance to a target object from the monocular image using the relationship with the camera position and the stereo images captured by multiple cameras. It is roughly divided into the technology that calculates the distance. Among these, the technique for obtaining the distance from the stereo image based on the principle of triangulation obtains the distance from the relative shift of the position of the same object in the left and right images, and therefore, an accurate distance can be obtained.

例えば、特許文献1は、複数のカメラにより入力された画像を蓄積する画像蓄積部と、道路面上に存在する複数の白線を抽出する特徴抽出部と、抽出された白線から道路面上の任意の点の各画像への投影位置の間に成り立つ関係式を求めるパラメータ計算部と、関係式を用いて道路面からの高さを有する物体を検出する検出部から構成される障害物検出装置を開示している。   For example, Patent Literature 1 discloses an image storage unit that stores images input by a plurality of cameras, a feature extraction unit that extracts a plurality of white lines existing on a road surface, and an arbitrary on a road surface from the extracted white lines. An obstacle detection apparatus comprising a parameter calculation unit that obtains a relational expression that is established between projection positions of each point on each image, and a detection part that detects an object having a height from the road surface using the relational expression Disclosure.

特許文献1の障害物検出装置によれば、道路面の傾斜の変化がある状況でも、2本の白線の動きから道路面を認識して、道路面上に存在する障害物を高速・高精度で検出することができる。   According to the obstacle detection device of Patent Document 1, even when there is a change in the slope of the road surface, the road surface is recognized from the movement of the two white lines, and the obstacle present on the road surface is detected at high speed and with high accuracy. Can be detected.

特開2001−76128号公報JP 2001-76128 A

しかしながら、特許文献1の障害物検出装置は、車線のような白線を抽出して道路面を認識するため、例えば、シニアカーや電動車椅子等のように、車線の無い路面を走行する車両に適用した場合は、路面を正しく認識できないので、障害物を検出することが困難となる問題があった。   However, the obstacle detection device of Patent Document 1 is applied to a vehicle that travels on a road surface without a lane, such as a senior car or an electric wheelchair, in order to recognize a road surface by extracting a white line such as a lane. In this case, there is a problem that it is difficult to detect an obstacle because the road surface cannot be recognized correctly.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、路面の識別が困難である場合でも、路面からの段差の高低差を検出することができる路面段差検出方法を提供する。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a road surface level difference detection method capable of detecting a level difference of a level difference from a road surface even when it is difficult to identify the road surface.

上記課題を解決するため、本発明の路面段差検出方法は、路面をステレオ撮影した少なくとも第1の画像と第2の画像とをXY平面座標に投影し、該平面座標上に特定の座標(X、Y)を中心とする検出領域を設定し、検出領域の画像が路面位置にある場合の視差v1を算出し、第2の画像に視差v1を差し引いた座標(X−v1、Y)を中心とする比較領域を設定し、検出領域の画像と比較領域の画像とを比較して、検出領域の路面からの高さを検出することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the road surface level difference detecting method of the present invention projects at least a first image and a second image obtained by stereo shooting a road surface onto XY plane coordinates, and specific coordinates (X , Y) is set as the center, the parallax v1 is calculated when the image of the detection area is at the road surface position, and the coordinates (X−v1, Y) obtained by subtracting the parallax v1 from the second image are the center. The comparison area is set, and the image of the detection area is compared with the image of the comparison area to detect the height of the detection area from the road surface.

また、複数の検出領域の高さから、近傍する検出領域の間で高さの高低差を求めて、高低差が閾値以上であれば検出領域間に段差があると判定することを特徴とする。   Further, the height difference between adjacent detection areas is obtained from the heights of a plurality of detection areas, and it is determined that there is a step between the detection areas if the height difference is equal to or greater than a threshold value. .

また、複数の検出領域の高さから、近傍する検出領域の間で高さの高低差を求めて、複数の検出領域間で高低差が連続して変化する場合に検出領域間に傾斜があると判定することを特徴とする。   In addition, the height difference between adjacent detection areas is obtained from the heights of the plurality of detection areas, and there is an inclination between the detection areas when the height difference continuously changes between the plurality of detection areas. It is characterized by determining.

また、本発明の路面段差検出装置は、路面をステレオ撮影する少なくとも第1のカメラと第2のカメラと、第1のカメラで撮影された第1の画像と前記第2のカメラで撮影された第2の画像をXY平面座標に投影し、該平面座標上に特定の座標(X、Y)を中心とする検出領域を設定し、検出領域の画像が路面位置にある場合の視差v1を算出し、第2の画像に視差v1を差し引いた座標(X−v1、Y)を中心とする比較領域を設定し、検出領域の画像と比較領域の画像とを比較して、検出領域の路面からの高さを検出する高さ算出部とを備えることを特徴とする。   In addition, the road surface level difference detecting device of the present invention is taken with at least a first camera and a second camera for taking a stereo image of a road surface, a first image taken with the first camera, and the second camera. The second image is projected onto XY plane coordinates, a detection area centered on specific coordinates (X, Y) is set on the plane coordinates, and the parallax v1 when the image of the detection area is at the road surface position is calculated. Then, a comparison area centered on the coordinate (X−v1, Y) obtained by subtracting the parallax v1 from the second image is set, and the image of the detection area is compared with the image of the comparison area. And a height calculation unit for detecting the height of the.

また、本発明の車両は、上記の路面段差検出装置を備えたことを特徴とする。   A vehicle according to the present invention includes the road surface level difference detecting device described above.

本発明によると、ステレオカメラで撮像した画像を用いて、画像中の路面の各領域から段差を容易に検出することができる。   According to the present invention, a step can be easily detected from each area of a road surface in an image using an image captured by a stereo camera.

路面段差検出装置の構成図である。It is a block diagram of a road surface level | step difference detection apparatus. ステレオカメラの配置図である。It is a layout diagram of a stereo camera. スレテオカメラで撮像した画像である。It is the image imaged with the selethio camera. 演算部における高さ検出処理のフローチャートである。It is a flowchart of the height detection process in a calculating part. 距離算出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the distance calculation method. 視差算出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the parallax calculation method. 視差算出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the parallax calculation method. 路面高さ算出方法示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the road surface height calculation method. 路面高さ算出結果の一例である。It is an example of a road surface height calculation result. 路面段差検出装置を備えた車両であるシニアカーである。It is a senior car which is a vehicle provided with a road surface level difference detection device.

本発明の実施の一形態について、図面を用いて説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の路面段差検出装置1の構成を表す。本発明の路面段差検出装置1は、ステレオ画像を撮像する2つのカメラ11、12と、ステレオ画像を演算するための演算部20とを備える。また、演算部20は、ステレオ画像から段差を検出したい領域の高さを算出する高さ検出部30と、検出領域毎の高さから検出領域間の段差の有無を判断する段差検出部40とから構成されている。さらに、必要に応じて段差の有無を操作者へ通知するため、音声スピーカや表示装置などの出力装置50を備える。   FIG. 1 shows a configuration of a road surface level difference detecting device 1 according to the present invention. The road surface level difference detection device 1 according to the present invention includes two cameras 11 and 12 that capture a stereo image, and a calculation unit 20 that calculates a stereo image. In addition, the calculation unit 20 includes a height detection unit 30 that calculates the height of a region where a step is desired to be detected from the stereo image, and a step detection unit 40 that determines the presence or absence of a step between the detection regions from the height of each detection region. It is composed of Furthermore, an output device 50 such as an audio speaker or a display device is provided to notify the operator of the presence or absence of a step as required.

図2(a)は、ステレオカメラの配置を示す上面図であり、図2(b)は、ステレオカメラの取り付け位置を示す側面図である。2つのカメラ11、12は同一仕様であり、図2(a)に示すように所定の水平画角を有し、例えば、シニアカーや電動車椅子の車両の前方部において、左右に所定の間隔gを隔てて設置される。また、図2(b)に示すように、カメラ11、12は、路面から所定の高さhcに設置され、所定の垂直画角と俯角を有し、レンズの光軸が路面側を撮像するように下向きとなっている。   FIG. 2A is a top view showing the arrangement of the stereo camera, and FIG. 2B is a side view showing the mounting position of the stereo camera. The two cameras 11 and 12 have the same specifications, and have a predetermined horizontal angle of view as shown in FIG. 2A. For example, a predetermined interval g is set to the left and right in the front part of a senior car or an electric wheelchair vehicle. Installed separately. Also, as shown in FIG. 2B, the cameras 11 and 12 are installed at a predetermined height hc from the road surface, have a predetermined vertical field angle and depression angle, and the optical axis of the lens images the road surface side. It has become downward.

カメラ11、12の水平画角と垂直画角は、大きすぎると撮像される路面の段差が小さくなって段差の検出精度が低下し、逆に小さすぎると段差の検出範囲が狭くなるため、使用条件に合わせて適切に設定する必要がある。また、俯角は、路面の写る割合が多くなるように設定することが好ましい。カメラ11、12の取り付け高さhcは、小さな段差から大きな段差まで検出可能な範囲を広げるため、なるべく高い位置に設置することが好ましい。   If the horizontal and vertical angles of view of the cameras 11 and 12 are too large, the step of the road surface to be imaged becomes small and the detection accuracy of the step is lowered. Conversely, if the angle of view is too small, the detection range of the step becomes narrow. It is necessary to set appropriately according to conditions. The depression angle is preferably set so that the proportion of the road surface is increased. The mounting height hc of the cameras 11 and 12 is preferably set as high as possible in order to widen a detectable range from a small step to a large step.

カメラ11、12の仕様と配置は、例えば、35mm判用レンズに相当する水平画角と垂直画角を有し、取り付け間隔gが15〜25cm、取り付け高さhcが60〜80cmであり、10〜25°の俯角で設置されている。本実施形態の以降の説明において、水平画角と垂直画角の半分の角度をそれぞれθ1、θ2とし、俯角をθ3とする。また、図2に示すように、カメラ11、12を左右に設置した実施形態について説明するが、上下や斜め方向に設置することも可能であり、上下や斜めに設置する場合であっても基本的な検出方法は同じである。   The specifications and arrangement of the cameras 11 and 12 have, for example, a horizontal field angle and a vertical field angle corresponding to a 35 mm lens, a mounting interval g is 15 to 25 cm, a mounting height hc is 60 to 80 cm, 10 It is installed at a depression angle of ~ 25 °. In the following description of the present embodiment, half of the horizontal and vertical angles of view are θ1 and θ2, respectively, and the depression angle is θ3. In addition, as shown in FIG. 2, an embodiment in which the cameras 11 and 12 are installed on the left and right will be described. However, the cameras 11 and 12 can be installed in the vertical and diagonal directions. The detection method is the same.

図3は、ステレオカメラの2枚の画像であり、歩道を含む路面が撮像されている。図3(a)は左側のカメラ11撮像した第1の画像であり、図3(b)は右側のカメラ12で撮像した第2の画像である。また、図3(c)は、第1の画像と第2の画像を重ねて、歩道と路面の境界線だけを抽出したものである。図3(c)に示すように、左の画像と右の画像において境界線がずれた位置に撮像されている。   FIG. 3 shows two images of the stereo camera, and the road surface including the sidewalk is captured. 3A is a first image captured by the left camera 11, and FIG. 3B is a second image captured by the right camera 12. Further, FIG. 3C is obtained by extracting only the boundary line between the sidewalk and the road surface by superimposing the first image and the second image. As shown in FIG. 3C, the image is taken at a position where the boundary line is shifted in the left image and the right image.

この左右方向の視差が視差であり、平坦な路面では、視差は手前から奥行き側に一定の割合で減少する。本発明は、このような平坦な路面における視差v1と、段差の検出領域を撮像した実際の視差v2とを比較することにより、検出領域の路面からの高さを検出するものである。   This parallax in the left-right direction is parallax, and on a flat road surface, the parallax decreases at a constant rate from the near side to the depth side. The present invention detects the height of the detection area from the road surface by comparing the parallax v1 on the flat road surface and the actual parallax v2 obtained by imaging the step detection area.

図4は、演算部20における高さ検出処理のフローチャートである。演算部20は、第1の画像の任意の座標(X、Y)を中心とする検出領域に対して、そのY座標とカメラの位置情報等から、検出領域が路面にあると仮定したときの視差v1を求めて、第2の画像で視差v1ずらした座標(X−v1、Y)を中心とする比較領域を定め、検出領域と比較領域の視差v2から検出領域の路面からの高さを求める。   FIG. 4 is a flowchart of the height detection process in the calculation unit 20. When the calculation unit 20 assumes that the detection region is on the road surface from the Y coordinate and the position information of the camera with respect to the detection region centered on an arbitrary coordinate (X, Y) of the first image. The parallax v1 is obtained, a comparison area centered on the coordinate (X−v1, Y) shifted by the parallax v1 in the second image is determined, and the height from the road surface of the detection area is determined from the parallax v2 of the detection area and the comparison area. Ask.

図4に示すステップ1からステップ3の処理により、第1の画像の任意の座標(X、Y)を中心とする検出領域に対して、そのY座標値とカメラの位置情報から、検出領域が路面にあると仮定したときの第2の画像との視差v1を求める。   With the processing from step 1 to step 3 shown in FIG. 4, the detection region is detected from the Y coordinate value and the camera position information for the detection region centered on an arbitrary coordinate (X, Y) of the first image. The parallax v1 with the second image when it is assumed that the vehicle is on the road surface is obtained.

視差v1を求めるには、まず、カメラから画像の焦点面までの距離d1を算出する必要がある。図5は、距離の算出方法を示す説明図である。図5(a)は、第1の画像を、座標の中心(0、0)を原点Pとする縦が±wピクセル、横が±hピクセルである座標空間13に変換し、段差の検出領域の座標点(X、Y)を座標空間13に示したものである。また、図5(b)は、カメラ11、12の焦点面A1とカメラの位置情報を示した側面図である。   In order to obtain the parallax v1, it is first necessary to calculate the distance d1 from the camera to the focal plane of the image. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a distance calculation method. FIG. 5A shows a step detection region in which the first image is converted into a coordinate space 13 having a vertical center of ± w pixels and a horizontal side of ± h pixels with the coordinate center (0, 0) as the origin P. These coordinate points (X, Y) are shown in the coordinate space 13. FIG. 5B is a side view showing the focal plane A1 of the cameras 11 and 12 and camera position information.

ステップ1では、座標空間13において、段差を検出する任意の検出領域の座標点(X、Y)を選択する。座標空間13は、図5(b)に示すカメラ11の光軸に垂直な面である焦点面に相当する。カメラ11、12のレンズの歪みがない場合、焦点面上にあるものは全て同じ視差になるため、座標空間13にある座標点(X、Y)と原点Pも同じ視差となる。   In step 1, a coordinate point (X, Y) of an arbitrary detection region for detecting a step in the coordinate space 13 is selected. The coordinate space 13 corresponds to a focal plane that is a plane perpendicular to the optical axis of the camera 11 shown in FIG. When there is no distortion of the lenses of the cameras 11 and 12, since all the objects on the focal plane have the same parallax, the coordinate point (X, Y) in the coordinate space 13 and the origin P also have the same parallax.

ステップ2では、座標点(X、Y)が路面にあると仮定したときのカメラから焦点面A1の原点Pまでの距離d1を求める。ここで座標点(X、Y)を基点として距離d1を算出すると複雑になるので、焦点面にある座標点が全て同じ視差となることを利用して、座標点(X、Y)と同じ焦点面A1にある座標点Q(0、Y)を基点にして、焦点面A1の原点Pまでの距離d1を算出する。   In step 2, the distance d1 from the camera to the origin P of the focal plane A1 when the coordinate point (X, Y) is assumed to be on the road surface is obtained. Here, since it is complicated to calculate the distance d1 using the coordinate point (X, Y) as a base point, the same focal point as the coordinate point (X, Y) is used by utilizing that the coordinate points on the focal plane all have the same parallax. A distance d1 to the origin P of the focal plane A1 is calculated using the coordinate point Q (0, Y) on the plane A1 as a base point.

図6は、視差の算出方法を示す説明図である。図6(a)は、カメラ11の側面図であり、カメラ11から座標点Qを見たときの下向きの角度θyを示す。カメラ11の垂直画角の半分をθ2とすると、図5(a)の座標点Qの高さがYであるから、θyは下記の式1で求めることができる。   FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a parallax calculation method. FIG. 6A is a side view of the camera 11 and shows a downward angle θy when the coordinate point Q is viewed from the camera 11. Assuming that half of the vertical angle of view of the camera 11 is θ2, since the height of the coordinate point Q in FIG. 5A is Y, θy can be obtained by the following equation 1.

θy=arctan(tanθ2×Y/h) (式1)
また、図5(b)のように、カメラの取り付け高さをhcとして、カメラが俯角θ3で下向きに取付けられている場合、カメラ11から座標点Qまでの距離d1´は、
d1´=hc/sin(θ3+θy) (式2)
より求めることができる。
θy = arctan (tan θ2 × Y / h) (Formula 1)
Further, as shown in FIG. 5B, when the camera mounting height is hc and the camera is mounted downward at a depression angle θ3, the distance d1 ′ from the camera 11 to the coordinate point Q is
d1 ′ = hc / sin (θ3 + θy) (Formula 2)
It can be obtained more.

したがって、カメラ11から焦点面A1の原点Pまでの距離d1は、
d1=d1´×cos(θy) (式3)
より求めることができる。
Therefore, the distance d1 from the camera 11 to the origin P of the focal plane A1 is
d1 = d1 ′ × cos (θy) (Formula 3)
It can be obtained more.

次に、ステップ3では、焦点面A1に路面があるとしたきの第1の画像と第2の画像との視差v1を求める。歪みのないレンズの場合、焦点面A1上にある点は全て同じ視差になると考えられるので、上記(式3)で求めた距離d1を使って視差v1を求めればよい。なお、距離d1は、レンズの歪みなどによって、他の値を用いたり、補正が必要となる場合もある。   Next, in step 3, the parallax v1 between the first image and the second image when the road surface is on the focal plane A1 is obtained. In the case of a lens without distortion, all the points on the focal plane A1 are considered to have the same parallax. Therefore, the parallax v1 may be obtained using the distance d1 obtained in the above (Equation 3). The distance d1 may use another value or need to be corrected depending on lens distortion or the like.

図6(b)は、左右のカメラ11、12の上面図である。図6(b)のように、左のカメラ11の焦点面A1に位置する原点Pは、右のカメラ12では中央から角度θxの方向に見える。このθxは、左右のカメラ間隔をgとすると、以下の式で求められる。   FIG. 6B is a top view of the left and right cameras 11 and 12. As shown in FIG. 6B, the origin P located at the focal plane A1 of the left camera 11 is seen by the right camera 12 in the direction of the angle θx from the center. This θx is obtained by the following equation, where g is the distance between the left and right cameras.

θx=arctan(g/d1) (式4)
このとき、原点Pは、左側の第1の画像では図7(a)のように原点(0、0)の座標に見え、右側の第2の画像では図6(b)のように、視差のピクセル数をv1としたとき、(−v1、0)の地点に見える。v1は、図6(a)のように、カメラの水平画角の半分をθ1としたとき、以下の式で求められる。
θx = arctan (g / d1) (Formula 4)
At this time, the origin P looks like the coordinates of the origin (0, 0) in the first image on the left side as shown in FIG. 7A, and the parallax in the second image on the right side as shown in FIG. 6B. When the number of pixels is v1, it appears at the point of (−v1, 0). As shown in FIG. 6A, v1 is obtained by the following equation when θ1 is half of the horizontal field angle of the camera.

v1=w×tanθx/tanθ1 (式5)
視差のピクセル数v1は点Pと点(X、Y)で同一であるので、右画像では(Xr、Y)の位置に見えることになる。ここで、
Xr=X−v1 (式6)
である。
v1 = w × tan θx / tan θ1 (Formula 5)
Since the number of parallax pixels v1 is the same at the point P and the point (X, Y), it appears at the position (Xr, Y) in the right image. here,
Xr = X-v1 (Formula 6)
It is.

次に、ステップ4では、左側の第1の画像の検出領域(X、Y)の座標に写っている物体が路面と同じ高さにあるかどうかを判断する。このとき、左側の第1の画像の(X、Y)の座標に写っている物体と同一の物体が、右側の第2の画像の比較領域(Xr、Y)の位置に写っているかを確認すればよい。   Next, in Step 4, it is determined whether or not the object shown in the coordinates of the detection area (X, Y) of the left first image is at the same height as the road surface. At this time, it is confirmed whether the same object as the object shown in the coordinates (X, Y) of the left first image is shown in the position of the comparison area (Xr, Y) of the right second image. do it.

同一物体かどうかの確認方法は様々な方法があるが、例えば、左右画像の対象点の周辺数ピクセル分の輝度を取り出して比較すればよい。両者がカメラのノイズなどの誤差要因の範囲内で一致すれば、その地点は路面と同じ高さであると判断することができる。もし、両者が一致せず、左右どちらかにずれていると判断される場合には、その視差に応じて、路面より高い位置か、低い位置にあると判断することができる。   There are various methods for confirming whether or not they are the same object. For example, the luminance of several pixels around the target point of the left and right images may be extracted and compared. If they match within the range of error factors such as camera noise, the point can be determined to be the same height as the road surface. If it is determined that the two do not match and are shifted to the left or right, it can be determined that the position is higher or lower than the road surface according to the parallax.

例えば、左側の第1の画像の(X、Y)の位置にある物体が、右側の第2の画像で(Xr−v2、Y)の座標にあると判断された場合、物体までの実際の距離をd2とすると、(式4)及び(式5)より、
v1=(w×g)/(d1×tanθ1)
v1+v2=(w×g)/(d2×tanθ1)
v1を消すと、
d2=(d×w×g)/(w×g+v2×tanθ1) (式7)
図8に示すように、路面にある物体の高さhsは、
hs=hc×(d1−d2)/d1 (式8)
となり、これにより路面の段差の高さhsがわかる。すなわち、物体の視差v2が正(路面の視差v1よりも大きい)の場合は、図8(a)のように物体までの距離d2が路面までの距離d1より小さくなり、hsが正の値となって路面より高いと判断できる。逆にv2が負(路面の視差v1よりも小さい)の場合は、図8(b)のように物体までの距離d2が路面までの距離d1より大きくなり、hsは負の値となって、路面より低いと判断できる。このようにして、第1の画像中の座標点(X、Y)の路面からの高低差がわかる。
For example, when it is determined that the object at the position (X, Y) in the first image on the left side is at the coordinates (Xr−v2, Y) in the second image on the right side, When the distance is d2, from (Expression 4) and (Expression 5),
v1 = (w × g) / (d1 × tan θ1)
v1 + v2 = (w × g) / (d2 × tan θ1)
If v1 is deleted,
d2 = (d × w × g) / (w × g + v2 × tan θ1) (Expression 7)
As shown in FIG. 8, the height hs of the object on the road surface is
hs = hc × (d1−d2) / d1 (Formula 8)
Thus, the height hs of the road level difference can be known. That is, when the parallax v2 of the object is positive (larger than the parallax v1 of the road surface), the distance d2 to the object is smaller than the distance d1 to the road surface as shown in FIG. 8A, and hs is a positive value. It can be judged that it is higher than the road surface. Conversely, when v2 is negative (smaller than the parallax v1 on the road surface), the distance d2 to the object is larger than the distance d1 to the road surface as shown in FIG. 8B, and hs is a negative value. It can be judged that it is lower than the road surface. In this way, the height difference from the road surface of the coordinate point (X, Y) in the first image is known.

ステップ6では、上記手順を適切な間隔をもって他の座標点でも繰り返し、画像中の必要な範囲で路面からの高さの検出を完了したら終了する。   In step 6, the above procedure is repeated at other coordinate points at appropriate intervals, and the process ends when the detection of the height from the road surface within the required range in the image is completed.

図4に示したフローチャートの詳細は以上であり、これらの処理は図1に示した演算部20で処理される。具体的にはPCやマイコン上でソフトウェアとして実現してもよいし、FPGAやASICを用いてハードウェアとして実現してもよい。部分的にハードウェアで残りをソフトウェアで処理する構成も可能である。   The details of the flowchart shown in FIG. 4 are as described above, and these processes are processed by the arithmetic unit 20 shown in FIG. Specifically, it may be realized as software on a PC or a microcomputer, or may be realized as hardware using an FPGA or ASIC. A configuration in which the remainder is partially processed by hardware and software is also possible.

図9は、図3のステレオ画像に対して、上記の方法を適用した結果の一例である。検出領域毎の高さに応じて諧調表示されており、路面と同じ高さの領域がグレーで、路面より低い領域が黒く表示されている。   FIG. 9 is an example of a result of applying the above method to the stereo image of FIG. The gradation is displayed according to the height of each detection area, the area having the same height as the road surface is displayed in gray, and the area lower than the road surface is displayed in black.

次に、演算部20の段差検出部40を説明する。図9のような高さ検出部30の検出結果において、上下・左右に隣り合う検出領域間で路面からの高さを比較し、例えば、閾値を5cmとして、それ以上の高低差があれば段差であると判断する。段差と判断する高低差の閾値は、例えば、シニアカーや車椅子が落ちても安全性を確保できるように設定されている。一例として、図9の検出結果では、段差と判断した境界を破線部で示している。   Next, the level difference detection unit 40 of the calculation unit 20 will be described. In the detection result of the height detection unit 30 as shown in FIG. 9, the height from the road surface is compared between the detection areas adjacent in the vertical and horizontal directions. It is judged that. The height difference threshold for determining a step is set so as to ensure safety even when a senior car or a wheelchair falls, for example. As an example, in the detection result of FIG. 9, the boundary determined as a step is indicated by a broken line portion.

また、隣り合う検出領域の高低差が小さく路面であると想定される場合、検出領域間の距離と高低差とから、路面の傾斜角度を求めることも可能である。これにより、路面が上り坂や下り坂、または左右へ傾斜している場合には、安全性を確保できる傾斜か判断することができる。   Further, when it is assumed that the height difference between adjacent detection areas is small and a road surface, it is possible to obtain the inclination angle of the road surface from the distance between the detection areas and the height difference. Thereby, when the road surface is inclined uphill, downhill, or left and right, it is possible to determine whether the road surface can be secured.

図10は、本発明の路面段差検出装置1を備えた車両の一例として、シニアカー60の適用例を示す。路面段差検出装置1は、シニアカー60のハンドル61の前方に路面から高さhcで備え付けられている。路面段差検出装置1は、シニアカー60の運転者に段差検出結果を報知するため、スピーカ31や表示装置32などの出力装置30を備えている。路面段差検出装置1により段差が検出された場合、スピーカ53からブザー音や音声案内を出力したり、表示装置54に文字や図形を表示するなどして、路面に段差の存在を知らせることにより、シニアカー60の落輪や転倒などの危険を回避することができる。   FIG. 10 shows an application example of a senior car 60 as an example of a vehicle provided with the road surface level difference detecting device 1 of the present invention. The road surface level difference detection device 1 is provided in front of the handle 61 of the senior car 60 at a height hc from the road surface. The road surface level difference detection device 1 includes an output device 30 such as a speaker 31 and a display device 32 in order to notify the driver of the senior car 60 of the level difference detection result. When a road level difference is detected by the road level difference detection device 1, a buzzer sound or voice guidance is output from the speaker 53, or a character or a graphic is displayed on the display device 54 to notify the existence of the level difference on the road surface. It is possible to avoid dangers such as falling wheels and falling of the senior car 60.

また、本発明の段差検出装置1は、シニアカー60の前方だけでなく、後方に備え付けてもよい。これにより、視界の悪い後退時にも落輪などの危険回避を図ることができる。また、本発明の段差検出装置1の用途は、シニアカー60に限定されるものではなく、路面の段差を検出することが必要される車両、例えば、車椅子からフォークリフトに至る様々な車両で好適に用いることが可能である。   Further, the step detecting device 1 of the present invention may be provided not only in front of the senior car 60 but also in the rear. As a result, it is possible to avoid danger such as falling wheels even when reversing with poor visibility. Further, the use of the level difference detection device 1 of the present invention is not limited to the senior car 60, and is suitably used in vehicles that need to detect road level differences, for example, various vehicles ranging from wheelchairs to forklifts. It is possible.

例えば、車椅子では、本発明の段差検出装置1を前後や左右に備えることにより、その場で方向転換するような場合であっても、車椅子周辺の段差で落輪したり転倒したりする危険を防止することができる。また、フォークリフトでは、荷物運搬中に前方の視界が塞がれることがあっても、路面に置かれた背の低い荷物を段差として検出し、衝突を回避することが可能である。   For example, in a wheelchair, by providing the step detection device 1 of the present invention in the front and rear and left and right, even if the direction is changed on the spot, the risk of falling or falling over the step around the wheelchair is prevented. can do. In addition, with a forklift, even if the forward field of view may be blocked during cargo transportation, it is possible to detect a short cargo placed on the road surface as a step and avoid a collision.

11、12 カメラ
20 演算部
30 高さ検出部
40 段差検出
50 出力装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12 Camera 20 Calculation part 30 Height detection part 40 Level difference detection 50 Output device

Claims (5)

路面をステレオ撮影した少なくとも第1の画像と第2の画像とをXY平面座標に投影し、
該平面座標上に特定の座標(X、Y)を中心とする検出領域を設定し、
前記検出領域の画像が路面位置にある場合の視差v1を算出し、
前記第2の画像に前記視差v1を差し引いた座標(X−v1、Y)を中心とする比較領域を設定し、
前記検出領域の画像と前記比較領域の画像とを比較して、前記検出領域の前記路面からの高さを検出することを特徴とする路面段差検出方法。
Projecting at least a first image and a second image obtained by stereo shooting of a road surface onto XY plane coordinates;
A detection area centered on specific coordinates (X, Y) is set on the plane coordinates,
Calculating the parallax v1 when the image of the detection area is at the road surface position;
A comparison area centered on coordinates (X-v1, Y) obtained by subtracting the parallax v1 from the second image;
A road surface level difference detection method comprising: comparing an image of the detection area with an image of the comparison area to detect a height of the detection area from the road surface.
複数の前記検出領域の高さから、近傍する前記検出領域の間で前記高さの高低差を求めて、
前記高低差が閾値以上であれば前記検出領域間に段差があると判定することを特徴とする請求項1に記載の路面段差検出方法。
From the height of the plurality of detection areas, to determine the height difference between the adjacent detection areas,
The road surface level detection method according to claim 1, wherein if the level difference is equal to or greater than a threshold value, it is determined that there is a level difference between the detection areas.
複数の前記検出領域の高さから、近傍する前記検出領域の間で前記高さの高低差を求めて、
複数の前記検出領域間で前記高低差が連続して変化する場合に前記検出領域間に傾斜があると判定することを特徴とする請求項1に記載の路面段差検出方法。
From the height of the plurality of detection areas, to determine the height difference between the adjacent detection areas,
The road surface level difference detection method according to claim 1, wherein it is determined that there is an inclination between the detection areas when the difference in height continuously changes between the plurality of detection areas.
路面をステレオ撮影する少なくとも第1のカメラと第2のカメラと、
前記第1のカメラで撮影された第1の画像と前記第2のカメラで撮影された第2の画像をXY平面座標に投影し、該平面座標上に特定の座標(X、Y)を中心とする検出領域を設定し、前記検出領域の画像が路面位置にある場合の視差v1を算出し、前記第2の画像に前記視差v1を差し引いた座標(X−v1、Y)を中心とする比較領域を設定し、前記検出領域の画像と前記比較領域の画像とを比較して、前記検出領域の前記路面からの高さを検出する高さ算出部と
を備えることを特徴とする路面段差検出装置。
At least a first camera and a second camera for stereo shooting of the road surface;
The first image captured by the first camera and the second image captured by the second camera are projected onto XY plane coordinates, and specific coordinates (X, Y) are centered on the plane coordinates. And a parallax v1 when the image of the detection area is at the road surface position is calculated, and the coordinates (X−v1, Y) obtained by subtracting the parallax v1 from the second image are set as the center. A road surface level difference comprising: a height calculation unit configured to set a comparison area, compare the image of the detection area with the image of the comparison area, and detect the height of the detection area from the road surface. Detection device.
請求項4に記載の路面段差検出装置を備えたことを特徴とする車両。
A vehicle comprising the road surface level difference detecting device according to claim 4.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170065620A (en) * 2015-10-14 2017-06-13 도시바 라이프스타일 가부시키가이샤 Electrical vacuum cleaner
WO2017188158A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Kyb株式会社 Device for detecting road surface state
WO2017209015A1 (en) * 2016-06-03 2017-12-07 Kyb株式会社 Method of calibrating stereo camera installation parameter
JP2019139610A (en) * 2018-02-14 2019-08-22 アルパイン株式会社 Electronic device
CN110893617A (en) * 2018-09-13 2020-03-20 深圳市优必选科技有限公司 Obstacle detection method, device and storage device
JP2020056717A (en) * 2018-10-03 2020-04-09 株式会社豊田自動織機 Position detection device
JP2020074816A (en) * 2018-11-05 2020-05-21 スズキ株式会社 Electric vehicle
CN112639803A (en) * 2018-08-21 2021-04-09 西门子能源环球有限责任两合公司 Method and assembly for identifying objects at a facility
CN115943287A (en) * 2020-09-16 2023-04-07 日立安斯泰莫株式会社 Vehicle attitude estimation system and vehicle attitude estimation method
WO2024161593A1 (en) * 2023-02-02 2024-08-08 日本電気株式会社 Monitoring system, monitoring device, and monitoring method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009088840A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Saxa Inc Stereo image processing apparatus and image processing program
WO2011115142A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 Okiセミコンダクタ株式会社 Image processing device, method, program and storage medium

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009088840A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Saxa Inc Stereo image processing apparatus and image processing program
WO2011115142A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 Okiセミコンダクタ株式会社 Image processing device, method, program and storage medium

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170065620A (en) * 2015-10-14 2017-06-13 도시바 라이프스타일 가부시키가이샤 Electrical vacuum cleaner
KR102001422B1 (en) 2015-10-14 2019-07-18 도시바 라이프스타일 가부시키가이샤 Electrical vacuum cleaner
US10932635B2 (en) 2015-10-14 2021-03-02 Toshiba Lifestyle Products & Services Corporation Vacuum cleaner
WO2017188158A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Kyb株式会社 Device for detecting road surface state
JP2017199178A (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Kyb株式会社 Road surface condition detection device
US20190139177A1 (en) * 2016-04-27 2019-05-09 Kyb Corporation Device for detecting road surface state
WO2017209015A1 (en) * 2016-06-03 2017-12-07 Kyb株式会社 Method of calibrating stereo camera installation parameter
JP2017219356A (en) * 2016-06-03 2017-12-14 Kyb株式会社 Stereo camera installation parameter calibration method
JP2019139610A (en) * 2018-02-14 2019-08-22 アルパイン株式会社 Electronic device
JP6993070B2 (en) 2018-02-14 2022-02-04 アルパイン株式会社 Electronic device
CN112639803A (en) * 2018-08-21 2021-04-09 西门子能源环球有限责任两合公司 Method and assembly for identifying objects at a facility
US11989870B2 (en) 2018-08-21 2024-05-21 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Method and assembly for detecting objects on systems
CN112639803B (en) * 2018-08-21 2024-06-11 西门子能源环球有限责任两合公司 Method and assembly for identifying objects at a facility
CN110893617A (en) * 2018-09-13 2020-03-20 深圳市优必选科技有限公司 Obstacle detection method, device and storage device
JP2020056717A (en) * 2018-10-03 2020-04-09 株式会社豊田自動織機 Position detection device
JP7056496B2 (en) 2018-10-03 2022-04-19 株式会社豊田自動織機 Position detector
JP2020074816A (en) * 2018-11-05 2020-05-21 スズキ株式会社 Electric vehicle
JP7320184B2 (en) 2018-11-05 2023-08-03 スズキ株式会社 electric vehicle
CN115943287A (en) * 2020-09-16 2023-04-07 日立安斯泰莫株式会社 Vehicle attitude estimation system and vehicle attitude estimation method
WO2024161593A1 (en) * 2023-02-02 2024-08-08 日本電気株式会社 Monitoring system, monitoring device, and monitoring method

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